CS249161B1

CS249161B1 - Elektricky vodivá ochranná vrstva

Info

Publication number: CS249161B1
Application number: CS713184A
Authority: CS
Inventors: Karel Neufuss; Zdenek Tluchor; Ales Macku; Antonin Forejt; Pavel Kasik
Original assignee: Karel Neufuss; Zdenek Tluchor; Ales Macku; Antonin Forejt; Pavel Kasik
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1987-03-12
Also published as: BG46149A1

Abstract

Elektricky vodivá ochranná vrstva keramických, kovových a uhlíkových materiálů, zejména grafitových elektrod, plazmově nanesená, která sestává ze 60 až 99 % hmot. kovového hliníku a 1 až 40 % hmot. směsi kysličníků vápníku, křemíku, hořčíku, hliníku, manganu. Může obsahovat stopy až 0,5 % hmot. zinku, kobaltu, selenu, titanu, zirkonu, draslíku, chrómu, stříbra, niklu, mědi, vanadu jednotlivě nebo jejich směsi. Vyrábí se tak, že se do plamene plazmového hořáku, s výhodou hořáku s vodní stabilizaci přivádí 1 až 40 % hmot. etrusky, zejména strusky z elektrických obloukových pecí o granulometrii 0,02 až 0,160 mm a 60 až 99 % hmot. hliníku o granulometrii 0,08 až 0,18 mm.

Description

Vynález se týká elektricky vodivé ochranné vrstvy kovových, keramických a uhlíkových materiálů, zejména grafitových elektrod, jakož i způsobu výroby této elektricky vodivé ochranné vrstvy. Tato vrstva se používá zvláště k ochraně grafitových elektrod proti bočnímu opálu při taveni v elektrických obloukových pecích.

Složení dosud známých keramických, kovových a kombinovaných ochranných vrstev se mění podle požadovaných vlastností vrstvy. Keramické ochranné vrstvy se používají například proti obrazí, proti působení vysokých teplot aj·, kovové vrstvy při ochraně podložky proti korozi, k vytvoření elektricky vodivého povrchu podložky apod. a kombinované vrstvy (z kovu a keramiky) mají vlastnosti keramických i kovových vrstev. V. některých případech je požadováno (například u grafitových elektrod používaných v obloukových pecích), aby ochranná vrstva zajistila přívod elektrického proudu na podložku a současně ochránila podložku proti vysokoteplotní korozi, protože při teplotách nad 600°C dochází k značnému opálu podložky_e 3e známé, že výše opálu při 600®C činí 0,7 kg/m² hod, při 1000°C 5,5 kg/rn² hod, při 1600°C již 10 kg/m² hod (Hutník l,1980,str.l2).

Z bulharského autorského osvědčeni č.11029 a britského patentu č. 1 419 302 je známý způsob výroby ochranné vrstvy na uhlíkových výrobcích zejména elektrodách, podle kterého se nejprve elektrometalizací nanese na výrobek hliníková vrstva,

249 161

na kterou se při normální teplotě nastříkne pasta z hliníku, karbidu křemíku, kysličníku titaničitého a kyseliny borité a provede se vypáleni elektrickým obloukem· Potom se provede znovu metalizace, znovu se nanese pasta a provede další vypálení a nakonec se tato vrstva ještě jednou metalizuje hliníkem, nanese se grafitová pasta a provede vypálení a vyleštěni·

V německém patentu č· 1 671 065 je popsaná ochranná vrstva sestávající ze základní vrstvy tvořené v podstatě křemíkem a krycí vrstvy obsahující převážně hliník, které jsou naneseny plamenným nanášením·

Dále je známa z DOS 2 722 438 ochranná vrstva, která má mezi základní vrstvou a krycí vrstvou podle německého patentu č. 1 671 065 upravenu mezivrstvu z vláken·

Podle německého patentu č· 1 271 007 se ke snížení opálu používá ochranná vrstva obsahující hliník, karbid křemíku a další žáruvzdorné látky·

Dále je známa ochranná vrstva vytvořená na bázi kysličníkové keramiky a kovového plnidla, jako je například měň nebo nikl (čs. AO 217 720).

Nevýhodou dosud známých ochranných vrstev je, že se v nich tvoři velmi často trhlinky a dochází k jejich odlupování,mnohdy již při skladování elektrod a zejména pak při teplotách nad 600OC při cyklickém ohřevu a ochlazování· Některé vrstvy a způsoby jejich výroby jsou ekonomicky málo výhodné, protože jsou složité a pracné·

FodstáUb vynálezu je ochranná vrstva elektricky vodivá keramických, kovových a uhlíkových materiálů, zejména grafitových elektrod, která sestává ze 60 až 99% hmot«kovového hliníku a 1 až 40% hmot•směsi kysličníků vápníku, křemíku, hořčíku, hliníku a manganu· Vrstva může obsahovat stopy až 0,3% hmot .zirkonu, zinku, kobaltu, selenu, titanu, draslíku, chrómu, stříbra, niklu, mědi, vanadu a to jednotlivě nebo jejich směsi· Vrstva má měrný odpor 0,09.10^-6 až 0,25.10^-6 ohm.m při 20°C a 0,25.10^-6 až

- 3 249 161

0,45.10^-6 ohra.m pří 400°C. 3ejx měrná hmotnost je 2.100 až 2.700 kg/m · Tlouštka vrstvy je s výhodou v rozmezí 0,4 až

1,2 mm.

Dále je vynálezu způsob výroby elektricky vodivé ochranné vrstvy, který spočívá v tom, že se do plamene plazmového hořáku, s výhodou hořáku s vodní stabilizací, přivádí 1 až

40% hmot. strusky, zejména strusky z elektrických obloukových pecí o granulometrii 0,02 až 0,160 mm a 60 až 99 % hmot.hliníku o granulometrii 0,08 až 0,18 mm.

Složení strusky z elektrických obloukových pecí se obvykle pohybuje v těchto mezích: kysličník vápenatý 36 až 42% hmot., kysličník křemičitý 33 až 35 % hmot., kysličník manganatý 1 až 3 % hmot·, kysličník hlinitý 8 až 12 % hmot·, kysličník hořečnatý 8 až 17 % hmot., kysličník železnatý.0 až 1 % hmot. Může obsahovat i další prvky, jako například zinek, zirkon, kobalt, selen, titan, draslík, chrom, stříbro, nikl, měčí, vanad aj. převážně v množství do 0,3 % hmot.

Při způsobu výroby podle vynálezu je obzvlášt výhodné používat tzv. zferoidizované strusky, tj, strusky, která se po průchodu plazmovým hořákem zachytí v cyklonu a na sítech přetřídí. Přitom vyhoří nežádoucí sloučeniny. Tato zferoidizovaná struska je složena převážně z Částic kulového tvaru, které umožňují lepší podávání takto upravené strusky do plamene plazmového hořáku při plazmovém nanášení.

Přivádění strusky a hliníku do plamene lze provádět samostat ně nebo ve směsi tlakovým vzduchem nebo jiným tlakovým plynným médiem, například dusíkem, kysličníkem uhličitým, argonem, vodíkem, acetylenem, propan-butanem aj^ jedním nebo několika přívody stejnoměrně rozmístěnými kolem plamene. Podle požadované tlouštky ochranné vrstvy je možno nanášení materiálu provádět několikrát (ve dvou a více nanášecích cyklech). Oedním přívodem lze přivést například 6 až 28 kg/h, třemi přívody až 84 kg/h.

Elektricky vodivá ochranná vrstva podle vynálezu má velmi dobrpu přilnavost k podložce, netrhá ee a neodlupuje ani při

- 4 249 161 dalším skladováni elektrod opatřených touto vrstvou, ani při jejich aplikaci v elektrických obloukových pecích· Způsob výroby vrstvy je jednoduchý a ekonomicky výhodný vzhledem k ppužiti odpadního materiálu - strusky·

Způsobem podle vynálezu lze vytvořit ochrannou vrstvu na všech materiálech zvláště kovových a uhlíkových, jak rovinných, tak i rotačních· Výhodné je její použiti na elektrody různých průměrů pro elektrické obloukové pece, taviči kelímky, uzávěry, propalovaci elektrody, krycí desky aj·

V dalším je vynález blíže objasněn na příkladech provedeni·

Přiklad 1

Na vzorky grafitových elektrod o průměru 30 mm byla plazmovým hořákem s vodní stabilizaci o výkonu 160 kW nanášena ochranná vrstva o tlouštkách od 0,4 do 0,6 mm s měrnou hmotností 2190 až 2200 kg/m^, o složeni 77,1 % hmot· kovového hliníku,

2,51 % hmot· kysličníku hlinitého, 1,61 % hmot· kysličníku vápenatého, 7,71 % hmot· kysličníku hořečnatého, 9,64 % hmot· kysličníku křemičitého, 0,54 % hmot* kysličníku manganatého a stopová množství doprovodných prvků, jako je chrom, stříbro, titan, draslík, selen, kobalt, zirkon, zinek, nikl· vanad· Oako nástřikového materiálu bylo použito směsi obsahující 60 % hmot· kovového hliníku o granulometrii 0,09 až 0,170 mm a 40 % hmot· strusky z elektrické obloukové pece o granulometríi 0,04 až 0,08 mm a složení 41,97 % hmot· kysličníku vápenatého, 30,97 % hmot· kysličníku křemičitého, 1,2 % hmot· kysličníku manganatého, 6,72 % hmot· kysličníku hlinitého, 16,82 % hmot· kysličníku hořečnatého a pod 0,3 % hmot· prvků nebo sloučenin zirkonu, zinku, chrómu, kobaltu, selenu, titanu, draslíku, stříbra, vanadu·

Nástřik byl proveden 3 až 7 nanášeclmi cykly ze vzdálenosti 20 až 25 cm při 260 otá-čkách vzorku za minutu· Vzorky grafitových elektrod s ochrannou vrstvou byly zkoušeny na opal při cyklickém ohřevu na teploty 1000 až 1360^0 po dobu 16 hodin, přičemž úbytek grafitu byl 32 až 40 %· zatímco nechráněné vzorky shořely zcela do 4 hodin· Nedocházelo přitom k odlupování vrstvy ani ke tvořeni trhlin·

Příklad 2 249 161

Na vzorky grafitových elektrod o průměru 30 mm byla plazmovým hořákem s vodní stabilizací o výkonu 160 kW nanesena ochranná vrstva o tlouštkách 0,45 až 1,0 mm s měrnou hmotností 2150 až 2190 kg/m³ a měrným odporem 0,115 - 0,16.10”θ ohm.m při 20°C a 0,40 - 0,42.10⁶ ohm.m při 400<>C. Oako nástřikového materiálu bylo použito směsi obsahující 85 % hmot. kovového hliníku o granulometrii 0,09 až 0,125 mm a 15 % hmot. strusky z elektrické obloukpvé pece o granulometrii 0,08 až 0,1 mm, uváděné do plamene plazmového ^ořáku vzduchem. Nástřik byl prováděn podobně jako v příkladu 1. Elektricky vodivá ochranná vrstva chránila grafitové vzorky proti bočnímu opálu při cyklickém ohřevu na teploty 1000 až 1340°C stejně účinně, jako je uvedeno v příkladu l_t

Příkl_ad 3

Na vzorky grafitových elektrod o průměru 30 mm byla plazmovým hořákem s vodní stabilizací o výkonu 160 kW nanesena ochranná vrstva o tlpuštce 0,45 až 0,9 mm s měrnou hmotností 2140 až 2240 kg/m a měrným odporem 0,1 až 0,18.10“ ohm.m při 20 °C a 0,38 až 0,41.10“θ ohm.m při 400 °C. Oako nástřikového materiálu bylo použito kovového hliníku o granulometrii 0,125 až 0,18 mm, podávaného do plamene hořáku vzduchem v množství 16 kg/h z jednoho podávacího místa a strusky z elektrických obloukových pecí o granulometrii 0,1 až 0,16 mm podávané v množství 2,4 kg/h z druhéhp podávacího místa. Nástřik byl prováděn třemi až osmi nanášecími cykly ze vzdálenosti 20 až 25 cm, rychlost otáčení vzorku : 280 ot/min. Povlak chránil grafitpvé vzorky proti bočnímu opálu při cyklic k»ém ohřevu na teploty 600 až 1340 °C po dobu 23 hodin; úbytek grafitu 26 až 43 % v závislosti na tlouštice vrstvy. Stejné nechráněné vzorky shořely zcela za 4 hodiny.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Elektricky vodivá ochranná vrstva keramických, kovových a uhlíkových materiálů, zejména grafitových elektroe} plazmově nanesená, vyznačená tím, že sestává ze 60 až 99 % hmot. kovového hliníku a 1 až 40 % hmot. směsi kysličníků vápníku, křemíku, hořčíku, hliníku, manganu.
2. Elektricky vodivá ochranná vrstva podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje stopy až 0,3 % hmot. zinku, kobaltu, selenu, titanu, zirkonu, draslíku, chrómu, stříbra, niklu, mědi, vanadu jednotlivě nebo jejich směsi.
3. Elektricky vodivá ochranná vrstva podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, že má měrnou hmotnost 2.100 až 2.700 kg/m a tlouštku 0,4 až 1,2 mm.
4. Elektricky vodivá ochranná vrstva podle bodů 1 až 3, vyznačená tím, že má měrný odpor 0,09.10^-6 až 0,25.10^-6 ohm.m při 20°C a 0,11.10^-6 až 0,45.10^-6 ohm.m při 400°C.
5. Způsob výroby elektricky vodivé ochranné vrstvy podle bodů

1 až 4 plazmovým nanášením, vyznačený tím, že se do plamene plazmového hořáku, s výhodou hořáku s vodní stabilizací přivádí 1 až 40 % hmot. strusky, zejména strusky z elektrických obloukových pecí o granulometrii 0,02 až 0,160 mm a 60 až 99 % hmot. hliníku o granulometrii 0,08 až 0,18 mm.
6. Způsob výroby podle bodu 5, vyznačený tím, že se struska a hliník přivádí do plamene plazmového hořáku samostatně nebo ve směsi jedním nebo více, s výhodou dvěma nebo třemi přívoz dy stejnoměrně rozmístěnými kolem plamene.
7. Způsob výroby podle bodů 5 a 6, vyznačený tím, že se nanášení strusky a hliníku provádí nejméně ve dvou nanášecích cyklech.

Vytiskly Moravské tiskařské závody, střed. 11 100, tř.Lidových milicí 3, Olomouc

Cena: 2,40 Kčs