Способ изготовления углеродистой массы для самоспекающегося электрода

(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им,Л.И.Бреанева (53) 621,365,22(088.8)(6) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 818034, йл Н 05 В 7/09, 1976,2. Патент Франции е 2017343, кл. В 01 К 3/00, 1970.(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОДИСТОЙ МАССЫ ДЛЯ САМОСПЕКАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА, при котором электродную массу прокаливают, рассеивают, дозируют, смешивают, подвергают вакуумированию с одновременным уплотнением, а затем формуют, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества массы путем снижения ее пористости, уплотнение массы осуществляют ультразвуковыми колебаниями с частотой 25-45 кГц, а вакуумирование производят при остаточном давлении 0,01-0,06 МПа в течение 0,5-6 мин .1 110996Изобретение относится к электротермии, а именно к электрометаллургии ферросплавов, цветньк металлови сплавов, к производству желтогофосфора, карбида кальция и др и5может быть использовано при производстве электродных и анодных массдля самообжигающихся электродов нанодов.Известен способ изготовления угле 10родистой массы для самоспекающегосяэлектрода, при котором электроднуюмассу прокаливают, дробят, просеивают, дозируют, перемешивают с наложением вибрации и формуют блоки 11.Недостатком этого способа является низкая прочность, вызванная низким качеством массы.Наиболее близким к изобретениюпо,техническому существу являетсяспособ изготовления углеродистоймассы для самоспекающегося электрода, при котором электродную массупрокаливают, рассеивают, дозируют,25смешивают, подвергают вакуумированию с одновременным уплотнением,а затем формуют 2 3.Недостатком известного способаявляется высокая пористость массы,ЗОприводимая к снижению качества массыфЦель изобретения - улучшение качества массы путем снижения ее пористостн,Поставленная цель достигается тем,зчто согласно способу изготовленияуглеродистой массы для самоспекающегося электрода, при котором электродную массу прокаливают, рассеивают, дозируют, смешивают, подвергают вакуумированию с одновременнымуплотнением, а затем формуют, уплотнение массы осуществляют ультразвуковыми колебаниями с частотой 2545 кГц, а вакуумирование производятпри остаточном давлении 0,01-0,06 ИПав течение 0,5-6 мин.Под воздействием ультразвука изменяются основные физико-механические свойства расплавленной электрод.яной массы: вязкость, поверхностноенатяжение на границе связующее - .твердый компонент, краевой угол смачиваиия, Эти изменения обуславливают образование одиофазной с повыщенной плотностью структуры рабочего конца электрода. Обработка ультразвуком позволяет достигать более 3 2значительной степени перемешивания компонентов массы, лучшего заполнения пор связующим и мелкой фракцией твердьк составляющих, так как вязкость электродной массы под воздействием колебаний ультразвуковой частоты снижается.Ультразвуковые колебания ориенти" руют зерна термоантрацита таким образом, что плоскости наслоения располагаются перпендикулярно оси заготовки, что не представляется возможным при виброобработке электродной массы в доультразвуковом диапазоне частот. Это достигается тем, что колеблющиеся частицы связующего меняют направление своего движения дважды за период звуковой волны, обтекая частицы термоантрацита, и ориентируют их соответствующим образом.Известно, что в плоскости наслоения антрацит имеет меньшую усадку, чем в перпендикулярной ей плоскости Таким образом, обработка электродной массы ульразвуком позволяет получить блоки электродной массы с повышенной плотностью и изотропией физико- механических свойств на высоте,Вакуумирование уплотняет электродную массу путем создания градиента между пониженным давлением в вакуум-камере и атмосферным давлением в порах и капиллярах углеродистьк материалов. Под воздействием градиента давления влага, пузырьки воздуха устремляются к вакуум-источнику, при этом происходит заполнение пор и капилляров углеродистых материалов связующим и мелкими частицами твердых составляющих смеси, что содействует упрочнению кристаллической структуры углеродистого блока электрода. Совмещение ультразвуковой обработки и вакуумирования позволяет достичь такой степени уплотненности электродной массы, которая не может быть достигнута известными технологическими методами.П р и м е р. При производстве электродной массы по предлагаемому способу осуществляются следующие операции: термоантрацит (антрацит) и кокс прокаливают при 1200-1300 С, после чего они подвергаются дроблению до фракции менее 20 мм с последующим рассевом на барабанных ситах и грохотах, Подготовленные материалы дозируют по видам сырья и1109963 4быть достигнуто известным мЕтодомвибрации электродной массы.Приготовленная предлагаемым спо"собом электродная масса после сме-.сителя типа СНК"Электрод" подвергается непрерывным ультразвуковым колебаниям с частотой 25-45 кГцв специальной вакуум-камере при остаточном давлении 0,01-0,06 %1 а.1 п После этого элеКтродная масса поступает в Формовочную машину, где формуется в брикеты весом 1,5 кг.Пробы готовой электродной массыпомещают в металлические кожухадиаметром 60 мм и высотой 300 мми нагревают в печи без доступа воз",духа до 900 С со скоростью 100 С/чс выдержкой при конечной температуре3 ч. Анацогично для сравнения гото 2 пвят известным способом пробы серийных электродных масс. Полученныеобожженные образцы масс подвергаюттехнологическому опробованию(ТУ-12-8-79).25 Для изготовления электродной массыпо предлагаемому способу используюттермоантрацит (ГОСТ 4794-75), золуне более 0,37, серу не более 1,9 Е,летучие не более 0,57, удельным электросопротивлением не более2000 Ом мм /м и истинной плотностью1,8-1,9 г/см,Фракция, мм Содержание, Хболее 20 50 - 20 30-354 - 10 25-30менее 4 30-40Кокс ГОСТ 18686-73)серы не более46зольг не болеевлаги не болеевыход летучихвеществ не более 1,2Удельное электросопротивление не более,Ом-мм /м 9000 2,010,55,0 0,5 3гранулометрическому составу в соответствие с заданной рецептуроймассы, а затем вместе со связующимподают в смесители, где осуществляется их перемешивание в течение3-5 Мин при 130-180 С. Затем электродная масса. подается в вакуум-камеру, где при остаточном давлении0,01-0,06 МПа она подвергаетсянепрерывным ультразвуковым колебаниям с частотой 25-45 кГц, послечего на Формовочной машине массаформуется в брикеты и по транспортерам подается в короба, в которыхи доставляется в цех готовой продукции или в плавильные цеха длязагрузки в самообжигающиеся электроды,Продолжительность вакуумированиязависит от достигаемой степени разряжения и находится в интервале 0,56,0 мин, При длительности менее0,5 мин снижается эффективность вакуумиронания, так как времени недостаточно для удаления пузырьковвоздуха, а увеличение ее выше 6 миннежелательно в связи с развитиемпроцессов седиментации электродноймассы, Оптимальное давление в вакуумкамере составляет 0,01-0,06 МПа. Повышение давления выше 0,06 МПа снижает эффект вакуумирования, а уменьшение давления ниже 0,01 МПа вызывает вспенивание массы в связи сбурным выделением газовых пузырьков,что может привести к седиментациикомпонентов.При распространении ультразвуковой волны даже сравнительно небольшой интенсивности в жидкой электродной массе возникает переменное звуковое давление с амплитудой колебанияв несколько атмосфер. Под действиемэтого давления связующее попеременноиспытывает растяжение и сжатие, интенсивно заполняет поры твердых составляющих углеРодистой электродноймассы, способствуя тем самым Формированию плотной структуры рабочегоконца самообжигающегося электрода,Отличие предлагаемого способа приготовления углеродистой электродноймассы заключается в том, что припомощи ультразвуковой обработки содновременным вакуумированием достигается заполнение связующим мелкихпор и капилляров твердых компонентовмассы, в результате чего значительноулучшается ее качество, что не может Фракция не менее0,07 мм 20Среднетемпературный каменноугольный пек с температурой размягчения68-70 С (ГОСТ 10200-73)Зольность не более,Х 0,3Содержание воды неболее, 755Выход летучих веществ, Е 53-63Плотность не более,г/см 1-301109963 Приготовление электродной массы по предлагаемому способуПриготовление Показател электродноймассы по Остаточное давление в вакуум-камере, МПа0,5 230 227 213 212 2,04 2,10 Максимальная прочность на 2,0 2,41 2,35 2,12 2,10 2, 09 2,10 1,842,40 2,26 2,55 2,19 2,16 2,11 разрыв, кгс/см 3,0 2,60 2,49 2,14 2,13 4,0 2,11 2,15 2,49 2,38 2,24 2,12 2, 09 5,0 2, 17 6,0 2,43 2 э 29 213 2 э 06 2 э 05 2,13 0,5 73,7 75,2 77,6 79,9 82,1 82,5 70,9 70,4 75,0 76,4 81,3 82,4 69,1 70,3 71,2 76,0 81,3 82,0 88 68,0 72,1 73,7 75,5 79,8 81,5 67,8 59,8 71,1 71,0 73,0 79,4 Удельноеэлектросопротивление,Оме ммф /м 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 66,9 57,2 69,4 70, 74,7 78,1 Содержание веществ,нерастворимых в толуоле (Фракция), Ж 25-31Содержание веществ,нерастворимых в хинолине (Фракция) не более,Х 8Результаты испытаний приведены втабл. 1-3.Как видно из табл. 1-3 обработкаэлектродной массы ультразвуком совместно с вакуумированием увеличивает на 15-453 механическую прочностьобожженных образцов, снижает на 10353 удельное электросопротивление 15и примерно в два раза - пористость.Испытание работы самообжигающегосяэлектрода на электродных массах, изготовленных пб предлагаемому и известному способам, осуществляется на од нофазной дуговой печи мощностью140 кВт при выплавке ферромарганца.Каждым электродом проплавлено по500 кг шихты, Расход электродов приведен в табл. 4 Анализ результатов испытаний свидетельствует, что расход электрода, работающего на электродной массе, изготовленной по предлагаемому способу оказывается на 277 ниже. Кроме того, у электрода наблюдается более стабильный электрический режим плавки.Применение предлагаемого способа приготовления электродной массы позволяет получать зкономию только за счет снижения расхода. электрода при себестоимости 1 т массы 120 руб, равную 31,4 руб.Таблица 11109963 Продолжение табл. 1 Приготовление электродной массы по предлагаемомуспособу Нриготовление Ноказатель электродной массы Остаточное давление в вакуум-камере, МПа(частота ультразвука 25 кГц) по извест ному прототипу 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Пористость,Х 8,9 0,5 8,4 10,5 10,7 10,9 2,0 8,4 7,2 9,0 9,7 10, 2 10,0 6,8 3,0 5,9 7,8 8,2 8,8 9,1 16,4 4,0 5,8 6,7 7;8 8,1 8,7 9,0 8,5 5,0 6,1 6,9 7,3 8,6 5,3 6,0 5,8 6,7 7,0 7,8 8,2 Таблица 2 Способ приготовления электродной массы по предлагаемому способу Показатель Способ приготов"ленил Остаточное давление в вакуум-камере,МПа1109963-- Продолжение табл, 2 Показатель Способ приготовления электродной массы по предагаемому способу Способ приготовления Времяобработки,мин Остаточное давление в вакуум"камере,МПа (частота ультразвука, 35 кГц) массы по известному способу 0,05 0,06 5,0 68,3 60,3 71,5 71,5 73,4 9,6 67,4 57,6 69,8 70,7 75, 79,0 6,0 0,5 8,3 8,9 1 О 4 10 6 1 О 8 Пористость, Х 9,6 10,1 0,1 2,0 16,4 3,0 5,8 8,0 4,0 6,6 5,8 5,0 6,0 6,8 6,0,Таблица 3 Способприготовления Способ приготовления электродной массы по предлагаемому способу Показатель Остаточное давление в вакуум-камере, МПа0,01 0,06 ному способу 2,14 2,17 Максимальная прочность на 2,14 разрыв, кгс/смг 2,26 2,16 2, 18 2,10 2,14 2,08 Удельноеэлектросопротивление,г/ 82,7 83,1 81 г 8 82,8 0,01 0,02 0,03 0,04 0,5 2,33 2,30 2,0 2,42 2,36 3 О 2 58 2 43 4,0 2,62 2,51 5 г 0 2,53 2,40 6,0 2,45 2,31 0,5 74,3 76,0, 77,9 80,4 2,0 71,3 71,2 75,5 70,2 8,8 9,0 8,6 9,0 8,4 8,5 7,7 8,1 2,12 2,072,13 2,132,18 2,14 1,84 2,12 2,172,10 2,162,07 3, 15, 3,0 4,0 5,0 6,0 79,2 10,6 10,6 10,0 10,1 Пористость, Х 2,0 7,1 8,3 8,8 8,7 8,9 16,4 4,0 5,6 6,5 7,4 8,0 8,5 8,4 8,3 7,7 Таблица 4 Показатели Зкономия,извес тн ому Израсходованная длина, мм 1620 1183. Израсходованныйвес, кг 3240 2366 Составитель Г.ТаракановаИ.ДербакТехред С.Мигунова Корректор О.Билак Редактор Подписное Приготовление электродной массы по предлагаемомуспособу Остаточное давление в,вакуум-камере, МПа(частота ультразвукавЧ 5 кГц) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 67,6 58,1 70,0 70,8 75, 3 0,5 8,2 8,8 9,5 10,3 3,0 5,7 6,6 7,8 7,9 5,0 5,5 6,0 6,5 7,1 6,0 5,2 5,7 . 6,4 6,9 Электрод с электродной массой, изготовленнойпо способу Заказ 6108/45 Тираж 783 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способприготовленияэлектродной массы по известномуспособу