Способ графитации углеродных изделий

Союз Советских Социалистических Республик(6) Дополнительное к авт, свидву 2465689/23-26 ( 2) Заявлено 24,03,7 присоединением заяв Кл В 31/04 Госудврственный комнтет Совета Мнннстрав СССР вв релам нэобретенне н открытнй) Заяви 54) СПОСОБ ГРАфИТАЦИИ УГЛЕРОДНЫХИЗДЕЛИЙ иб вод кон, у ивает няет из прядейОдн графита как кос пучшает структурупрочность войлоканепригоден цпях заготовок, такопровождаетс сп о э и конныйным опеко нагрев грево я недпиравноме стержне не и сечению. аибопее близким к изобретению Изобретение относится к технопогии - получения графитированных изделий, преимущественно длинномерных стержневых нагревателей для вакуумных эпектропечей, в частности к способам графитации обожженных коксопековых заготовок.Известен способ графитации обоженных заготовок в эпектропечах, где заготовки укладываются горизонтально, пересыпаются токопроводящей коксовой засыпкой и нагреваются до 2500-3000 С 113Известный способ не обеспечивает необходимоекачество нагревателей из-за недопустимой кривизны стержней и неравномерного удельного эпектросопротивпе- т Б ния материала вдопь оси изделия.Известен способ графитации угперодного материала на основе углеродных волокон (в виде войлока), заключающийся в косвенном нагреве окиспенного матерна па в электропечи с растяжением водокна под напряжением, составпякицим 25-7% от прочности волокна (0,3-7,5 кг/см ) при 1000-3000 С 2 . Этот способ устраляется способ графитации угперодных издепий на основе коксопековых композицийнагревом до 2500-3000 С в инертнойсреде прямым пропусканием эпектрического тока вдоль продольной оси изделия;иэделие закреппяется между токопроводами 31,Изделия, полученные этим способом,об падают равномерными свойствами, в частности эпектросопротивпением по длинеиэдепия. Недостатком этого способа явпяется повышенна кривизна, возникающаяв зажатом стержне под действием весаи теппового расширения при нагреве егодо состояния кваэнппастичности при 14002000 С,632647 Цепью изобретения является уменьшив ыие кривизны и повышение прочности (продольной) дпинномерных стержневых нагревателей.Укаэанная цель достигается тем, что В при 140 РС в направлении продольной оси изделия прикладывают растягиваюшую нагрузку 60-150 кгс/см и нагрев до 2500-3000 С ведут со скоростью 400-1000 град/час.16Предлагаемый способ графитации основан на явлении квазивязкоппастичного состояния графитируемого материала при 1400-2000 С. В этом состоянии в направлении деформации увеличивается тек- И стура материала и происходит егоупрочненне.Максимальная величина деформаций при растяжении колеблется в пределах 3-5%. Экспериментально установлено, что деформация растяжения начинает про Е являться после достижения.20-25% от предела прочности изделия. Опя известных коксопековых материалов предельные значении этих напряжений лежат в пределах 60-150 кгс/см . Эксперименталь- ф но установлено, что предлагаемый способ дозволит вести процесс с высокими скоростями, поскольку тепловые напряжения при равномерном прямом нагреве в сечении стержня незначительны, а продопь- ф ные напряжения компенсируются вытяжкой стержня. Б отдельных опытах скорость нагрева превышает 800 град/час (до 1000 град/час) без разрушения изделий.П р и м е р 1. Прокаленный нефтяной фф пиропиэный кокс с истинной плотностью 2,04-2,08 г/см(содержание фракции 0,8-0,09 мм - 38%, фракции 0,09-62%) в количестве 70-80 вес.% смешивают в течение 1,2 ч в обогреваемом. смеси й теле с 25 вес.% среднетемпературного каменноугольного пека при 120 С, Подученную массу прессуют методом продавпивания с удельным давлением260 кг/см" в заготовки длиной 1400 мм Удельное электросопротивление,Оммм мПриме Плотность кажущаяс г/см фрочность наизгиб, кгс/смф Прочность нсжатиекг/см трепапрогиба, % вдоль оси поперек оси прессования прессования поперек оси прессования вдоль осипрессования 1,72 0,6 380 335 2 172 ОГ 375 335 192 8,8 10,8 382 332 8,6 215 12,0 340 330 160 3 1,73 0,3Известный 1,70 1,5 и диаметром 40 мм. Отпрессованныезаготовки загружают, ве ртика пьно вэлектродную обжиговую печь, пересыпаюткоксовой пересыпкой (фракции 0,5-5,0 мм)и обжигают в течение 320 ч до 1250 С.Обожженные стержни очищают от пересыпки и графитируют в электропечи ватмосфере азота, помещая их торцамимежду токоподводами с зажимами (одиниз токоподводов выполнен подвижными к нему прикладывают растягивающуюнагрузку) и пропускают электрическийток вдоль продольной оси стержней, Скорость нагрева составляет 400 град/час,продолжительность нагрева 6,5 ч, выдержка при 2600 С 1,5 ч, нагрузкув 750 кг (напряжение растяжения 6 0 кг/см )1 бприкладывают при. 1500-1900 С.П р и м е р 2, Обожженные стержнидиаметром 30 мм и длиной 1300 мм,изготовленные по рецептуре и технологиипримера 1, графитируют в электропечи ватмосфере азота.Скорость нагрева составляет 600 град/ч,время нагрева 4,5 ч,выдержка при максимальной температуре 2700 С составляет2 ч, Нагрузку в 600 кг (напряжение растяжения 85 кгс/см ) прикладывают при1400-1950 С.П р и м е р 3. Обожженные стержнидиаметром 25 мм и длиной 1000 мм,изготовленные по рецептуре и технологиипримера 1, графитируют в электропечи,Скорость нагрева составляет 700 град/часпродолжительность нагрева 4 ч, выдержкаопри максимальной температуре 2500 С1 ч. Нагрузку в 600 кг (напряжение растяжения 122 кгс/см ) прикладываютрри 1500-1900 С.В таблице приведены средние качественные характеристики изделий, полученных по известному и предлагаемому способам после графитации стержневых нагревателей диаметром 300 мм и длиной1300 мм,532647Из таблицы видно, что при исполь-цэовании предлагаемого сиособя прочностьвдоль оси увеличивается в среднем на11,5%; кривизна стержней уменынаетсяв 3,2 раза; кажущаяся плотность увели- учивается на 1,37 о. Формула изобретения31 1. Способ графитации углеродных изделий, преимущественно стержневых нагревателей, на основе коксопековых ком. позиций нагревом до 2500-3000 С в 1 э инертной среде прямым пропусканием электрического тока вдоль продольной оси иэделия, от личаюшийся тем, что, с цепью снижения кривизны и повыения прочности длинномерных стержневых нагревателей. при 1400-2000 Св направлении продольной оси изделия1 рикладывают растягиваюшую, нагрузку60-150 кгс/см.2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нагрев до 25003000 С ведут со скоростью 400800 град/ч,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1.Чалых Е. ф. Технология и оборудование электропных и электроугольныхпредприятий . ММеталлургия, 1972,с. 320-330,2. Патент Великобритании М 1305145,кл. С 01 В 31/04 (С 1 А), 31.01,73.3. Патент Японии % 24800/74,кл. С 01 В 31/00, 25,06.74Составитель Т, ИльинскаяРедактор Н. Потапова Техред М. Борисова Корректор Л. НеболаЗаказ 6489/19 Тираж 613 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4