Способ получения углеграфитовых изделий и контейнер для размещения и обжига коксопековых заготовок

Свз Советскнх Соцналнстнческнх РеслублниОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТМЬСТВУ(51)М. Кл. С 01 В 31/04 с присоединением заявки ИоГосударственный комитет СССР но аедам нзобретеннй н открытнй(5 ОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНТЕЙНЕР ДЛЯКОКСОПЕКОВ ГЛЕГРАФИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙЗМЕЩЕНИЯ И ОБЖИГА ЗАГОТОВОК 2 изделия, а бопрессование нвано.Кроме того, способ требует прочной, а следовательно, и дорогой Формы, так как при запрессовке для отдельных материалов давление достигает 1000 кг/см и более,йНаиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения углеграфитовых изделий, включающий размещение спрессованных коксопековых заготовок в цилиндрическом контейнере с углет 5 родной пересыпкой между заготовка"ми и стенками контейнера н последующий эбжиг заготовок в герметично закрытом контейнере под давлением выделяющихся летучих и графита 20 цию 21 .Однако известный способ недостаточно производителеи и полученные изделия имеют недостаточно высокие Физико-механические характеристики 25 за счет отсутствия радиального давления на заготовки в процессе обжига со стороны стенок контейнера и присутствиязасыпки между заготовками и боковойстенкой контей нера, что увеличивает размеры конИзобретение относится к технологии изготовления углеродных матерна лов, используемых в различных от- раслях техники для изготовления тиг лей, нагревателей, теплообменников и т.дИзвестен способ получения угле-.графитовых. изделий, включающий пресование углеродных наполнителей сосмоляным связующим в пресс-форме споследующим обжигом пресс-формы под. давлением вделяющихся летучих, который обеспечивает повышение Физикомеханических показателей изделийпосле графитации 11.Однако этот способ приводит кзначительному удорожанию продукцииза счет увеличения размера Формы,так как объем смеси в 2-5 раз больше объема заготовки, а увеличениеобъема формы ведет к уменьшению загрузки камеры,При этом способ не позволяет получать углеродные изделия при соотношении его размера в плоскости,параллельной к оси прессования кего размеру в плоскости, перпендикулярной к оси прессования более. 23, так как при этом наблюдается значительная раэноплотность по длине лее дешевое прошивноее может быть испольэо тейнера и, следовательно, уменьшаетполезную загрузку камеры.Цель изобретения - повышение производительности процесса (за счетувеличения загрузки контейнеров ипечи) и физико-механических характеристик иэделий,Поставленная цель достигается тем,что осуществляют эапрессовку под давлением 0,1-8 МПа спрессованных коксопековых заготовок в контейнер сплощадью поперечного сечения, равной 0,9-1 поперечного сечения заготовок, обжиг заготовок в контейнерепод давлением выделяющих летучих ипоследующую их графитацию.При этом контейнер для размещенияи обжига коксопековых заготовок цилиндрической формы в верхней частивыполнен расширяющимся.Нижняя граница давления эапрессовки заготовок 0,1 МПа и верхняяграница отношения площадей одногоконтейнера и заготовки выбираются,исходя из того, чтобы обеспечитьконтакт стенки контейнера по всейбоковой поверхности эеленойфф заготовки. Верхняя граница давления8 МПа и нижняя граница отношенияплощадей 0,9 выбирается, исходя изнеобходимости обеспечить физическуюцельность заготовки, так как припереходе этих границ зеленая заготовка разрушается.Напервом этапе обжига заготовкав контейнере находится под внешнимрадиальным давлением за счет напряжений, возникающих в процессе нагрева, благодаря различию в коэффициентах термического расширения материала заготовки и материала контейнера.Коэффициент термического расширения для фзеленой заготовки падает с подъемом температуры, и при250 С он колеблется от 25 х 10 6 до40 х 10 град. ", в то время как длястали коэффициент термического расширения равен 10,5 х 10 град;при 20 СКроме того, в результате обжатиязаготовки стенками контейнера затруднен выход газов из заготовки, чтоприводит к повышению давления летучих внутри заготовки, Все это ведетк улучшению физико-механических показателей материала. Выполнение кон"тейнера расширяющимся в верхней части облегчает запрессовку заготовокв контейнер и предотвращает его разрушение.На чертеже изображен контейнер,для осуществления предлагаемого способа, продольный разрез.Коксопековую заготовку 1 запрессовывают в цилиндрический контейнер,состоящий иэ дна 2 и центральногоцилиндра 3, выполненного расширяющимся в верхней части 4, При этомдно 2 контейнера опирается на столпресса 5, а давление на заготовку 1 осуществляется верхним плунжером 6пресса (не показан) .На дно 2 контейнера и верхнюючасть 4 контейнера загружают засыпкуи контейнер закрывают крышкой спесочным затвоРом (не показан) дляпредотвращения окисления. После загрузки контейнера его помещают в камеру печи, где обогрев ведут непосредственно дымовыми газами. Послеобжига контейнер вынимают иэ печии иэ него выгружают заготовки. Обожженные заготовки затем графитируют.П р и м е р. Из зеленой заготовки ГМЗ диаметром 210 мм и длиной1700 мм нарезают 6 заготовок дли ной 250 мм. Три заготовки загружаютв контейнеры длиной 500 мм с внутрен-ним диаметром 200, 205 и 210 мм вкаждый контейнер по одной заготовке.Перед запрессовкой заготовок на дно 20 контейнера засыпают коксовую засыпку на высоту 100 мм. Затем в каждыйконтейнер на 630-тонном прессе эапрессовываюч ,зеленые заготовкитак, что от верхней поверхности заготовки до верхнего края контейнераостается 290 мм. Затем сверху заготовки до верхнего края контейнеразасыпают коксовой засыпкой.Для сравнения три контрольные заготовки загружают в один контейнердиаметром 500 мм и длиной 1200 мм.На дно перед загрузкой заготовокзасыпают 100 мм коксовой засыпки.Заготовки располагают по высотена 60 мм друг от друга. Все свободное от заготовок пространство контейнера пересыпают коксовой засыпкой.В верхней части контейнер герметично закрывают металлической пробкой.Все шесть заготовок обжигают в 40 печи с непосредственным обогревомконтейнеров дымовыми газами по следующему режиму:Подъем температуры до 400 С,ч 80от 400-600 С, ч 100 4от 600-800 С, ч 40от 800-950 фС, ч .,20Выдержка при 950 фС,ч 30Общая продолжительность обжига 270 ч,После обжига производят выгрузкузаготовок иэ контейнеров, причем заготовки, запрессованные в контейнеры,легко извлекают иэ них,так как онидают усадку во второй половине обжига.Графитацию все шесть заготовокпроходят в одной печи ЧЭЗа, в 5 восстановительной среде углероднойзасыпки при атмосферном давлении, до1700 С нагревают в течение 46 ч, от1700 до 2400 С - в течение 20 ч.После графитации от каждой заготовки Щ отбирают по три пробы и снимают физикомеханические показатели материалов.В таблице представлены условияопытов и физико-механические характеристики полученных изделий при у диаметре заготовки 211 мм.865789 Д с но о х" ос 2 хлох о аех и х Д Ф н х О Н о а хай оо о ахи дхх сО Дх наожооон СЧ Ю с л 1 л СЧ (Ч й п 1 О х 0 И х 6 НЕ лоо О г- л 1 О 1 О с с лч ло фЮс с л( л( ю с щс с л л 1О ЮФ йФ аях их 6елеЦяхтхаодх о со л о 10 1 1 1 1хь кх ео ээх ,вй аах э йФнээао- Ф Х зИ6 Х ххоэха" ЕдДОХЭХеахкххоонееох хмхихщ нвеооое.ео О ЕХ Х Х И О Ц Н аЮеа 1 36 хюх Ф хх аден О о О о С о хпхн0хаФю ха цЮ 6Х Ц6 ХХэххЭх дэох6Е1ое 1 6 1 й 2 о х хаен д днооез 1 Фххахх ццеоэи ЭОЦО сЮ Э О Ч Ч Ос с с с с о в о о о ол8 б 5789 формула изобретения Фила .г, У"Патентф, ул. Проектная,Как видно иэ таблицы, заготовки прошедшие обжиг после запрессовки в контейнер, обладают более высокими физико-механическими показателями, чем заготовки, обоженные по извест ному способу. Кроме того, уменьшение диаметра контейнера прн постоянном диаметре запрессованной.в него заготовки также ведет к улучшению физико-механических показателей.Однако уменьшение отношения площади внутреннего поперечного сечения контейнера к площади поперечного сечения эеленойф заготовки до ее эапрессовки в контейнер ниже 0,9 и увеличение давления свыше 8 МПа ведут к растрескиванию верхней части заготовки во время ее запрессовки в контейнер, а увеличение отношения площадей более 1 и давления менее 0,1 МПа приводит к растрескиванию заготовки во время обжига, так как неравномерный охват заготовки приводит к местным перегревам.При этом по сравнению с известным способом объемная плотность изделий возрастает на 1-3; пористость падает на 7-9 прочность на сжатие возрастает на 11-32; прочность иа изгиб - на 12-40; удельное электрическое сопротивление падает на 1-б, а производительность возрастает на 30-100.Следовательно, изобретение позволяет практически без перестройки добиться повышения производительности печи и улучшить физико"механическиепоказатели углеродного материала. 31. Способ получения углеграфитовых иэделиЯ, включающий размещениеспрессованных коксопековых заготовокв контейнере, обжиг заготовок в кон тейнере под давлением выделяющихсялетучих и последуащув их графитацию,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повиаеиия производительностипроцесса и физико-механических характеристик иэделий, размещение веЗ дут путем запрессовки заготовок вконтеЯнер с вяощадыб поперечного сечения, равной 0,9-1,0 поперечногосечения заготовки.2. Способ по п. 1, о т л и ч а 3) ю щ и й с я тем, что эапрессовку заготовок в контейнер ведут под давлением 0,1-8 МПа.3. Коитеййер для размещения и обжига коксопековых заготовок цилиндриэя ческой формы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в верхней части контейнер выполнен расширяющимся,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии 9 29077/74,кл. 14 ЕО, 1974. 2. Патент Великобритании 9 7591 б 0,кл. 55/1/А, 1956 (прототип), 4 Л ВНИИПИ Заказ 7973/33 Тираж 508 Подписное