Способ регулирования процесса получения углеродных изделий

- зкзз на япатентно .те:;н ,- "олноте ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Сфциалнстнческнх Республик(5) М. Кл. С 01 В 31/02 С 05 0 11/00 Государственный комитет СС С Р по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 231280.Бюллетень47 Дата опубликования описания 231280(72) Автор изобретения Иностранец Ричард Уолтер Петерсон(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯУГЛЕРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙй Изобретение относится к производ- ству углеродных изделий и может быть использовано, в частности при получении обожженных углеродных электро- дов для алюминиевой промышленносси.Известен способ регулирования процесса получения углеродных изделий путем изменения соотношения количества связующего и углеродного на,полнителя в смеси для Формования заготовок в зависимости от плотности и других свойств конечного обожженного изделия (1.Недостаток способа состоит в неточном воздействии на соотношение 15 связующего и наполнителя, так как свойства конечного иэделия зависят от изменения параметров других переделов процесса. В результате качество изделий ухудшается.Цель изобретения - повышение качества изделий.Поставленная цель достигается тем, что способ регулирования процесса получения углеродных иэделий включает изменение соотношения количества связующего и углеродного наполнителя в зависимости от величины усадки (изменения размеров) сформованных заготовок, определяемой с точностью,по крайней мере, до 1/4 мм после форми-, рования перед обжигом. Определение величины усадки сформованных загото-, вок - нового параметра, позволяет быстро воздействовать на процесс получения углеродных изделий изменением соотношения связующего и наполнителя за счет изменения количества связующего в смеси.На Фиг. 1 представлена блок-схема процесса получения и регулирования; на фиг. 2 - график зависимости ширины заготовки анода от содержания связующего; на фиг. 3 - график зависимости ширины заготовки от времени, прошедшего после сформирования заготовки анода.Углеродные изделия, в частности аноды, изготавливают смешением тонких 1, промежуточных 2 и крупных 3 Фракций наполнителя, например кокса замедленного коксования, или иэ кипящего слоя со связующим 4- каменноугольным или нефтяным пеком в смесителе 5 с последующим Формованием на прессе 6Сформованные аноды транспортируют на конвейере 7 по,ведущим валикам 8 мимо устройства, измеряющего их размеры для определения усадки. Установку положения анодов производят с помощью спусковой перегородки9,выполненной в виде металлическойпластины, расположенной на пути анодамежду ведущими валиками 8 конвейера7. Ведущие валики 8 прижимают анодвплотную к спусковой перегородке 9.После этого анод перемещается толкателем 10 на пластинчатый конвейер 11,с которого переносится краном 12 вкольцевую обжиговую печь 13,Напротивтолкателя 10 расположен дополнительный толкатель 14, предназначенныйдля отбраковки слишком широких анодов, возврата их на конвейер 7 ивывода с него (показано стрелкой)на измельчение и далее на загрузкув смеситель 5. 15Устройство для измерения размеров выполнено на основе пропорциональных дифференциальных преобразователей 15, расположенных по одномус каждой стороны анода при его сня- Щтии с конвейера. Такое расположениеобеспечивает независимость измерений от конкретного расположенияанода, т.е. от его смещения вправоили влево, Якоря пропорциональных 5дифференциальных преобразователей15 приводятся в движение воспринимающими роликами 16, установленнымина осях 17 линейных шариковых муфт,например типа суперМИИ-86 фирмыТомсон Индастриз, Мэнэссет,Нью-йорк.Якоря обоих преобразователей 15подпружинены и находятся в крайнемположении. Когда анод проходит напластинчатый конвейер 11, каждыйякорь смещается на измеримое расСтояние, Каждый из преобразователейсоединен с демодулятором, вырабатывающим напряжение, прямо пропорциональное перемещению якоря. Выходныенапряжения преобразователей складываются в демодуляторе и результирующая сумма поступает на вход самописца. Получаемая на самописце криваявыражает зависимость ширины анодаот положения вдоль анода, посколькуи конвейер и лента самописца перемешаются с постоянной скоростью, Эташирина может быть использована какмера усадки, хотя из нее можно такжевычитать внутренний РазмеР пРессформы. Обычно усадка имеет максимальное значение в середине анода,и целесообразно проводить измерения именно, в этом месте, Вместо автоматической измерительной установки можноис.пользовать ручные измерительные55приборы. Можно применять и другиеспособы автоматических измерений,например с помощью бесконтактных устройств лазерного типа.Пример определения зависимости . Щусадки анода от содержания связующегоприведен на фиг.2. Для этого нефтяной кокс замедленного коксования,включающий 41 крупной, 16 промежуточной и 43 мелкой фракций 2 сме шивают с каменноугольным пеком,имеющим точку размягчения 110 ОС при температуре 150 С, а затем прессуют на прессе 6 под давлением 112 кгс/см при температуре 130 С. Измерения усадки проводят через 4 мин после извлечения из пресс-формы. По вертикальной оси графика (фиг.2) отложена максимальная ширина анода в качестве меры усадки. Вес и температура анода влияют на зависимость его размера от содержания связующего. Наклон кривой (фиг.2) соответствует анодам с весом около 454 кг. Размеры меньших анодов, весящих около 227 кг или менее, изменяются в большей степени, благодаря воздействию воздуха, захваченного сырой смесью и расширяющегося после снятия давления, чем в результате усадки. Поскольку количество захваченного анодом воздуха обратно пропорционально количеству связующего, то на кривой зависимости размера анода от содержания связующего может появиться участок с обратным наклоном. По мере возрастания веса анода ус.-дка становится более ярко выраженной и маскирует влияние расширения воздуха.Большие аноды остывают медленнее, чем малые, и часто измеряются при температуре размягчения связующего,что увеличивает тенденцию к усадке. Поэтому для больших анодов на графике (фиг,2) наблюдается прямой наклон.Обнаружено также, что количество связуюшего, соответствующее возникновению заметной усадки, практически совпадает с количеством связуюцего, дающего максимальную плотность после обжига. Практически это дает возможность построить систему обратной связи, при которой в наполнитель вводят столько смолы, сколько он может принять. Когда измерения ширины показывают, что усадка становится существенной,вводится уменьшенное количество с:лолы. Можно использовать не только начальную точку 18 (место перегиба на фиг.2). В частности, можно работать в области существенной усадки, чтобы лучше использовать преимущества максимального содержания смолыв аноде.Преимушеством изобретения является воэможность обнаруживать неожиданные изменения свойств наполнителя, подаваемого в смеситель, Например, если используется наполнитель при 18-ном содержании пека, а распределение частиц неожиданно изменяется из-за блокировки введения мелких частиц, становится заметным увеличение усадки. Оператор обнаруживает изменение условий процесса и принимает соответствующие меры, в частности снижает содержание смолы до 17,4или же раэблокировывает входную заслонку.Другим преимуществом изобретения является тб, что измерения усадки сырых анодов позволяет предсказывать возможность получения неудовлетворительных результатов, Это дает возможность отбраковки, измельчения и возвращения сырых анодов обратно в смеситель. Величина усадки является функцией времени, истекшего с момента формования. Если аноды после формования поступают на конвейер и перемещаются по нему с постоянной скоростью, то замеряемая усадка зависит от того, на каком расстоянии вдоль конвейера производится измерение. Это показано на фиг.З, где по вертикальной оси дан размер заготовок в миллиметрах, а по горизонтальной оси - время в минутах с момента формования, Поэтому на практике, при использовании изобретения, измерения следует проводить через постоянный промежуток времени после формования. Хотя изменения размеров зависят от того, измеряется длина или ширина, графики зависимости их от количества пека являются линейными и приблизительно параллельными друг другу. Поэтому любое иэ этих измерений может быть использовано. При измерениях ширины выяснено также влияние высоты точки измерения, Оказалось, что точностьизмерений лучше, когда они выполняются в нижней части анода.Таким образом, использованиеизобретения позволяет улучшить качество изделий за счет отбраковкипосле стадии формования и упроститьконтроль процесса.Формула изобретенияСпособ регулирования процесса по 10 лучения углеродных иэделий путем изменения соотношения количества связующего и углеродного наполнителяв смеси для формования заготовок,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,5 с целью улучшения качества изделийРсоотношение количества связующего инаполнителя изменяют в зависимостиот величины усадки сформованных заготовок, определяемой с точностью покрайней мере, до 1/4 мм после формования перед обжигом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Окада Дж. и Такеучи И, Зави 25симость плотности и других свойствуглеродного материала от количествасвязующего в исходной смеси, 4-аяконференция по углероду, Нью-йорк,Пергамон Пресс, 1960, с. 657-669"Патент",Тираж 565 Подл ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и открыт 035, Москва, Ж, Раущская на сновСССР.й