RU2377178C1 - Способ получения графитированных изделий - Google Patents
Способ получения графитированных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377178C1 RU2377178C1 RU2008126556/15A RU2008126556A RU2377178C1 RU 2377178 C1 RU2377178 C1 RU 2377178C1 RU 2008126556/15 A RU2008126556/15 A RU 2008126556/15A RU 2008126556 A RU2008126556 A RU 2008126556A RU 2377178 C1 RU2377178 C1 RU 2377178C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- pitch
- products
- graphitised
- shale
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электродной промышленности и предназначено для использования в производстве графитированных изделий, например графитированных электродов. Способ получения графитированных изделий включает нагрев обожженных углеродных заготовок, их вакуумирование и пропитку углеродсодержащим импрегнатом под давлением с последующим обжигом и графитацией, при этом в качестве углеродсодержащего импрегната используют смоляной сланцевый пек или его смесь с каменноугольным пеком. Смесь содержит не менее 10 мас.% смоляного сланцевого пека, причем смоляной сланцевый пек содержит 0,1-1,0% веществ, не растворимых в хинолине. Технический результат изобретения заключается в снижении удельного электросопротивления, температурного коэффициента линейного расширения, повышении теплопроводности графитированных изделий путем улучшения степени их графитируемости и обеспечении равномерной плотности по объему заготовок за счет пропитки заготовок новым углеродсодержащим импрегнатом. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к электродной промышленности и предназначено для использования в производстве графитированных изделий, например графитированных электродов.
Известен «Способ получения графитированных электродов» по а.с. СССР № 768757 от 04.12.78 г., опуб. 07.10.80 г. Согласно этому способу обожженные углеродные заготовки нагревают, вакуумируют и пропитывают углеродсодержащим импрегнатом - нефтяным пеком под давлением 4,5-6,0 кгс/см2 при температуре 180-195°С в течение 50-70 минут с последующим обжигом и графитацией. Однако в соответствии с известным способом возможна полная пропитка только электродов мелких сечений, при пропитке электродов средних и больших сечений остается непропитанной центральная часть электродов, что существенно снижает их качество.
Наиболее близким техническим решением является способ получения графитированных изделий, описанный в книге Е.Ф.Чалых «Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий», М., Металлургия, 1972 г., с.206-207. Известный способ включает нагрев обожженных углеродных заготовок, их вакуумирование и пропитку углеродсодержащим импрегнатом - каменноугольным пеком под давлением с последующим обжигом и графитацией.
Однако используемый в качестве углеродсодержащего импрегната каменноугольный пек является мезофазным и не обеспечивает достаточно высокую степень пропитки углеродных заготовок, что отрицательно сказывается на плотности графитированных изделий. Структура каменноугольного пека состоит, в основном, из высокоароматических углеводородов с малой степенью замещения и короткими алкидными радикалами, которые, имея большую молекулярную массу, существенно затрудняют равномерную пропитку материала, заполняя большую часть пор на поверхности заготовки, мешая проникновению пека от поверхности к центральной части заготовки. Доля заполнения открытых пор каменноугольным пеком составляет 0,78-0,86. Пропитанные каменноугольным пеком заготовки имеют неравномерную плотность по сечению в наружных слоях ~1,72 г/см3 и в центральной части заготовки ~1,67 г/см3. Это приводит к неоднородности теплофизических и электрических свойств графитированных изделий по сечению, к более высокому удельному электросопротивлению и температурному коэффициенту линейного расширения и более низкой теплопроводности.
Изобретение решает задачу снижения удельного электросопротивления, температурного коэффициента линейного расширения, повышения теплопроводности графитированных изделий путем улучшения степени их графитируемости и обеспечения равномерной плотности по объему заготовок за счет пропитки заготовок новым углеродсодержащим импрегнатом.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения графитированных изделий, включающем нагрев обожженных углеродных заготовок, их вакуумирование и пропитку углеродсодержащим импрегнатом под давлением с последующим обжигом и графитацией, согласно предлагаемому изобретению новым является то, что в качестве углеродсодержащего импрегната используют смоляной сланцевый пек или его смесь с каменноугольным пеком. При этом смоляной сланцевый пек содержит 0,1-1,0% веществ, не растворимых в хинолине, а смесь содержит не менее 10 мас.% смоляного сланцевого пека.
Известно, что пропитка изделий на основе углерода углеродсодержащим импрегнатом способствует уменьшению общей пористости за счет перераспределения объема пор по размерам их эквивалентных радиусов в сторону уменьшения, однако трудность представляет собой заполнение импрегнатом микропор. Использование в качестве импрегната или одной из его составляющих смоляного сланцевого пека, характеризующегося низкой степенью поликонденсации ароматических углеводородов, по-видимому, способствует повышению проникающей способности импрегната и заполнению не только крупных макропор углеродистого материала, но и микропор, что приводит к уменьшению пористости и способствует получению равномерной плотности углеродистого материала.
Кроме того, значительная часть углерода в ароматических углеводородах смоляного сланцевого пека находится в виде алкильных заместителей ароматических ядер, способных к замещению, т.е. хемосорбционному взаимодействию с углеродистым материалом. В результате взаимодействия с углеродистым материалом при пропитке смоляной сланцевый пек, по-видимому, разделяется на фракции в соответствии с размерами молекул, при этом заполняя макропоры и микропоры. Вследствие чего при пропитке заявляемым импрегнатом существенно повышается степень заполнения пор центральной части заготовки, что обеспечивает равномерную плотность в наружных слоях и в центральной части пропитанной заготовки, тем самым повышается степень графитируемости заготовки и, следовательно, снижается удельное сопротивление и температурный коэффициент линейного расширения и повышается теплопроводность изделия.
Использование в качестве импрегната смеси смоляного сланцевого и каменноугольного пеков позволяет одновременно с повышением проникающей способности импрегната обеспечить высокую структурную составляющую коксового остатка импрегната, что приводит к повышению степени графитируемости изделий и улучшению структуры графита.
Степень графитируемости углеродистого материала (а именно создание более совершенной структуры), пропитанного смоляным сланцевым пеком или смесью его с каменноугольным пеком, повышается, по-видимому, еще и благодаря оптимальному содержанию не растворимых в хинолине веществ α1-фракции как в смоляном сланцевом пеке, так и в смеси, так как оптимальное содержание не растворимых в хинолине веществ, тормозящих образование, рост и слияние составляющих мезофазы, способствует снижению интенсивности формирования труднографитируемых сферолитовых структур.
При содержании в смоляном сланцевом пеке веществ, не растворимых в хинолине, более 1,0% снижается проникающая способность импрегната, так как происходит «закупорка» пор твердыми частицами, входящими в их состав. Минимально возможное содержание веществ, не растворимых в хинолине, в смоляном сланцевом пеке составляет 0,1%, содержание менее 0,1% практически невозможно, так как α1-фракция включает в себя зольные примеси, пиролитический углерод и ценосфены.
Экспериментально установлено, что необходимым и достаточным является содержание смоляного сланцевого пека в смеси не менее 10 мас.%. Так как уменьшение его количества в смеси менее 10 мас.% влечет за собой повышение содержания в импрегнате веществ, не растворимых в хинолине (α1-фракция), и приводит к снижению плотности углеродных изделий и повышению их пористости, уменьшению структурной составляющей коксового остатка, что ухудшает структуру графита.
Таким образом, как следует из вышесказанного, заявляемая совокупность признаков является необходимой и достаточной для достижения поставленной задачи. Заявляемый способ получения графитированных изделий с использованием в качестве импрегната смоляного сланцевого пека или его смеси с каменноугольным пеком позволяет без изменения технологических параметров получить графитированные изделия с более высокими качественными характеристиками, а именно с более низким удельным электросопротивлением и температурным коэффициентом линейного расширения и более высокой теплопроводностью.
Способ получения графитированных изделий реализован в промышленных условиях известным путем с использованием 5 различных углеродсодержащих импрегнатов на основе смоляного сланцевого пека (ЕЕ 10528765 ТУ 19:99) с содержанием веществ, не растворимых в хинолине, - 0,4%, каменноугольного пека (ТУУ 24.1-25601255-001-2004), с содержанием веществ, не растворимых в хинолине, - 3,5% или их смеси, детальное описание приведено в примерах.
Пример 1
Обожженные углеродные заготовки диаметром 600 мм и длиной 2500 мм нагревают до температуры 250-260°С в течение 4-х часов. Нагретые заготовки перегружают в промышленный автоклав и вакуумируют до достижения остаточного давления 0,5 МПа в течение 0,5 часа.
В качестве углеродсодержащего импрегната использован смоляной сланцевый пек со структурной составляющей коксового остатка 5,2 балла. Пек предварительно подогревают в мерной емкости до температуры 190°С и подают в автоклав. Пропитку обожженных электродных заготовок пеком проводят в промышленном автоклаве под давлением 10-12 атм при температуре 180-200°С в течение 4-х часов. Прошедшие пропитку заготовки выгружают из автоклава, охлаждают и направляют в промышленные обжиговые печи для повторного обжига. Обжиг проводят по графику в течение 200 часов до температуры 1000°С, а затем повторно обожженные заготовки направляют на графитацию, которую проводят в промышленных печах графитации при температуре 2500-3000°С.
После графитации производят контроль качества графитированных изделий, результаты которого приведены в таблице.
Пример 2
Способ осуществляют в соответствии с примером 1. В качестве углеродсодержащего импрегната используют смесь, содержащую 30 мас.% смоляного сланцевого пека и 70 мас.% каменноугольного пека, для приготовления которой в мерную емкость отделения пропитки загружают смоляной сланцевый и каменноугольный пеки в вышеуказанных пропорциях и смешивают их при температуре 190°С. Содержание в смеси веществ, не растворимых в хинолине, - 1,5% и структурная составляющая коксового остатка смеси 4,8 балла. Показатели качества графитированных изделий приведены в таблице.
Пример 3
Способ осуществляют в соответствии с примером 2. В качестве углеродсодержащего импрегната используют смесь, содержащую 10 мас.% смоляного сланцевого пека и 90 мас.% каменноугольного пека. Содержание в смеси веществ, не растворимых в хинолине, - 2,5% и структурная составляющая коксового остатка смеси 4,5 балла. Показатели качества графитированных изделий приведены в таблице.
Пример 4
Способ осуществляют в соответствии с примером 2. В качестве углеродсодержащего импрегната используют смесь, содержащую 5 мас.% смоляного сланцевого пека и 95 мас.% каменноугольного пека. Содержание в смеси веществ, не растворимых в хинолине, - 3,0% и структурная составляющая коксового остатка смеси 3,9 балла. Показатели качества графитированных изделий приведены в таблице.
Пример 5 (прототип)
Способ осуществляют в соответствии с примером 1. В качестве углеродсодержащего импрегната используют каменноугольный пек со структурной составляющей коксового остатка 3,8 балла. Показатели качества графитированных изделий приведены в таблице.
Таблица | |||||
Показатели качества графитированных электродов | № примера | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Теплопроводность, Вт/м·К | 198 | 190 | 180 | 170 | 165 |
Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), ×10-61/град | 1,05 | 1,10 | 1,15 | 1,32 | 1,34 |
Объемная плотность, % | 1,72 | 1,71 | 1,69 | 1,67 | 1,67 |
Открытая пористость, % | 18,2 | 18,5 | 19,0 | 20,5 | 21,0 |
Удельное электросопротивление, мкОм·м | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 6,3 |
Как следует из таблицы, применение заявляемого способа с использованием в качестве импрегната смоляного сланцевого пека или его смеси с каменноугольным пеком позволяет снизить температурный коэффициент линейного расширения ~ на 20% и удельное электросопротивление ~ на 28%, а также повысить теплопроводность изделий ~ на 20%. Все это обеспечит повышение эксплуатационных характеристик изделий, например графитированных электродов, у потребителя.
Кроме этого, заявляемый способ позволит снизить открытую пористость графитированных изделий ~ на 15%, а также расширить сырьевую базу за счет применения нового углеродсодержащего сырья для пропитки углеродных заготовок и существенно улучшить санитарные условия на рабочих местах, в связи с низким содержанием канцерогенного 3,4 бензпирена в применяемом для пропитки импрегнате.
Claims (3)
1. Способ получения графитированных изделий, включающий нагрев обожженных углеродных заготовок, их вакуумирование и пропитку углеродсодержащим импрегнатом под давлением с последующим обжигом и графитацией, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего импрегната используют смоляной сланцевый пек или его смесь с каменноугольным пеком.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смоляной сланцевый пек содержит 0,1-1,0% веществ, нерастворимых в хинолине.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь содержит не менее 10 мас.% смоляного сланцевого пека.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126556/15A RU2377178C1 (ru) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Способ получения графитированных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126556/15A RU2377178C1 (ru) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Способ получения графитированных изделий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2377178C1 true RU2377178C1 (ru) | 2009-12-27 |
Family
ID=41642937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008126556/15A RU2377178C1 (ru) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Способ получения графитированных изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2377178C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496714C1 (ru) * | 2012-04-20 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Способ получения высокоплотного графита |
RU2522011C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Энергопром-Новочеркасский электродный завод" (ООО "Энергопром-НЭЗ") | Способ изготовления графитированных изделий и устройство для его осуществления |
CN115572168A (zh) * | 2022-09-19 | 2023-01-06 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 一种提升石墨焙烧品浸渍增重率的方法 |
-
2008
- 2008-06-30 RU RU2008126556/15A patent/RU2377178C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496714C1 (ru) * | 2012-04-20 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Способ получения высокоплотного графита |
RU2522011C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Энергопром-Новочеркасский электродный завод" (ООО "Энергопром-НЭЗ") | Способ изготовления графитированных изделий и устройство для его осуществления |
CN115572168A (zh) * | 2022-09-19 | 2023-01-06 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 一种提升石墨焙烧品浸渍增重率的方法 |
CN115572168B (zh) * | 2022-09-19 | 2023-09-22 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 一种提升石墨焙烧品浸渍增重率的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2674374T3 (es) | Alquitrán para coquización de alto valor | |
US7658902B2 (en) | Low CTE highly isotropic graphite | |
US20080286191A1 (en) | Process For The Production Of Highly Graphitizable Carbon Foam | |
RU2377178C1 (ru) | Способ получения графитированных изделий | |
RU2005108582A (ru) | Способ изготовления угольных электродов | |
US20200115232A1 (en) | Method for Pore Stabilized Carbon Foam | |
EP2526075B1 (en) | Method for production of graphite bodies | |
JP5072802B2 (ja) | 高熱伝導黒鉛材料の製造方法 | |
US9534845B2 (en) | Method for manufacturing a refractory for an inner lining of a blast furnace and blast furnace having the inner lining | |
WO2019063831A2 (de) | Verfahren zur herstellung von komplexen geometrischen bauteilen enthaltend kohlenstoff oder siliziumkarbid | |
JP7252208B2 (ja) | ニードルコークス用原料油及びニードルコークス | |
JP2005298231A (ja) | 等方性黒鉛材の製造方法 | |
Lee et al. | Changes in the porosity of bulk graphite according to the viscosity of resin for impregnation | |
KR101977572B1 (ko) | 탄소재료 전구체 용 피치 및 이의 제조방법 | |
JP2689509B2 (ja) | 炭素成形体用ニードルコークスの製造方法 | |
JP6922327B2 (ja) | 黒鉛及びその製造方法、並びに混合物 | |
KR102094245B1 (ko) | 탄소 성형체의 제조방법 | |
JP2689510B2 (ja) | 炭素成形体用ニードルコークスの製造法 | |
RU2586135C1 (ru) | Способ получения связующего пека | |
US9546113B2 (en) | High porosity/low permeability graphite bodies and process for the production thereof | |
RU2433982C1 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционного материала | |
JPH06102530B2 (ja) | 黒鉛質成形体の製造方法 | |
KR102657635B1 (ko) | 침상 코크스 전구체 조성물 | |
JP7167815B2 (ja) | 生コークスの製造方法 | |
KR20240002812A (ko) | 탄소블록, 이로부터 제조되는 높은 열전도성을 갖는 흑연블록 및 그들의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160701 |