SU1095248A1

SU1095248A1 - Process for manufacturing bulk resistors

Info

Publication number: SU1095248A1
Application number: SU833544703A
Authority: SU
Inventors: Руслан Владимирович Манчук; Людмила Семеновна Власенко; Евгений Константинович Маевский; Геннадий Александрович Пугачев
Original assignee: Сибирский научно-исследовательский институт энергетики; Новосибирский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева; Новосибирский Завод Железобетонных Изделий "Жби-2" Треста "Железобетон"
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1984-05-30

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ РЕЗИСТОРОВ, включающий приготовление смеси из токопровод щих дисперсных материалов с портландцементом, сухое -перемешивание смеси, прессование смеси с выдержкой 30;-60 мин под давлением 1000- 1500 кгс/см и одновременной пропиткой ее водой, распрессовку и сушку полученной заготовки резистора, отличающийс тем, что, с целью увеличени энергии рассе ни резисторов и повышени производительности их изготовлени , пропитку смеси осушествл ют пропусканием через нее насыщенного вод ного пара при 132- 200&deg;С в течение 5-10 мин, а сушку производ т при температуре 300-350&deg;С. SA method of manufacturing bulk resistors, including preparing a mixture of conductive dispersed materials with portland cement, dry mixing the mixture, pressing the mixture with a holding time of 30; -60 min under pressure of 1000-100 kgf / cm and simultaneous impregnation with water, decompressing and drying the resulting billet resistor characterized in that, in order to increase the dissipation energy of the resistors and increase the productivity of their manufacture, the mixture is impregnated by passing through it saturated steam at 132-200 ° C for of 5-10 min, and drying is effected at a temperature of 300-350 &deg; C. S

Description

Изобретение относитс к изготовлению композиционных объемных резисторов на цементном св зующем, примен емых в электроэнергетике в качестве токоограничивающих , шунтирующих, разр дных резистивных элементов электрических схем.The invention relates to the manufacture of composite bulk resistors on a cement binder, used in the power industry as current-limiting, shunt, discharge resistive elements of electrical circuits.

Известен способ изготовлени объемных композиционных резисторов на цементном св зующем, включающий сухое перемешивание электропроводных тонкоизмельченных материалов с портландцементом, затем влаж ное перемешивание смеси с водой, прессование , выдержку распрессованных образцов в нормальных услови х (температура 18-20°С, относительна влажность 98%) в течение 16-24 ч, гидротермальную обработку при 80-200°С в течение 8-16 ч и сущку при 250-200°С 1.A known method of manufacturing bulk composite resistors on a cement binder, including dry mixing of electrically conductive finely divided materials with Portland cement, then wet mixing of the mixture with water, pressing, holding the compressed samples under normal conditions (temperature 18-20 ° C, relative humidity 98%) within 16-24 h, hydrothermal treatment at 80–200 ° C for 8–16 h and substance at 250–200 ° C 1.

Согласно этому способу твердение цементного св зующего происходит на стадии гидротермальной обработки распрессованных образцов.According to this method, the hardening of the cement binder occurs at the stage of hydrothermal processing of the compressed samples.

Недостатком этого способа вл етс больша продолжительность технологического цикла, низкое качество изготовленных резисторов, так как прессование увлажненной смеси обуславливает высокую пористость изделий, а значит снижение механической прочности и ухудшение их электрофизических свойств, в том числе невысокой энергии рассе ни .The disadvantage of this method is the long duration of the technological cycle, the poor quality of the made resistors, since pressing the wet mix causes a high porosity of the products, and therefore a decrease in the mechanical strength and a deterioration of their electrophysical properties, including a low dissipation energy.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ изготовлени объемных резисторов , включающий приготовление смеси из токопровод щих дисперсных- материалов с портландцементом, сухое перемешивание смеси, прессование сМеси с выдержкой 30-60 мин под давлением 1000- 1500 кгс/см и одновременной пропиткой ее водой, распрессовку и сушку полученной заготовки резистора 2.The closest to the present invention is a method of manufacturing bulk resistors, including preparing a mixture of conductive dispersed materials with portland cement, dry mixing the mixture, pressing the mixture with an exposure time of 30-60 minutes under a pressure of 1000-100 kgf / cm and simultaneous impregnation with water, depressing and drying the resulting billet resistor 2.

Согласно данному способу процесс твердени цементного св зующего осуществл етс на стадии выдержки смеси под давлением в пресс-форме при одновременном насыщении ее водой, котора подаетс через каналы в дне пресс-формы и поднимаетс за счет осмотического подсоса по капилл рам наход щейс под давлением смеси.According to this method, the cement binder hardening process is carried out at the stage of holding the mixture under pressure in a mold while saturating it with water, which is fed through channels in the bottom of the mold and rises due to osmotic suction through the capillaries of the mixture under pressure.

По сравнению с известным способом 1 врем технологического, цикла значительно сокращаетс , однако выдержка образца в пресс-форме под давлением, в течение которой осуществл етс насыщение смеси водой, составл ет 30-60 мин, поэтому производительность пресс-формы за смену при массовом производстве резисторов мала, что требует значительного увеличени количества пресс-форм и технологических мест.Compared with the known method 1, the processing time, the cycle is significantly reduced, however, the sample exposure in the mold under pressure, during which the mixture is saturated with water, is 30-60 minutes, so the mold capacity per shift during mass production of resistors small, which requires a significant increase in the number of molds and technological sites.

Значительна длительность выдержки смеси под давлением при одновременном насыщении ее водой приводит к тому, что процесс .твердени по объему прессуемой смеси идет неравномерно, т. е. в нижнейThe considerable duration of holding the mixture under pressure while saturating it with water leads to the fact that the process of hardening by volume of the pressed mixture is uneven, i.e. at the bottom

части смеси, откуда осуществл етс подъем воды, уже начинаетс процесс твердени цементного св зующего, а в верхнюю часть прессуемой смеси вода поступает значительно позже, т. е. обеспечиваетс однородность структуры, а, следовательно, и необходимое количество изготавливаемых таким способом резисторов. Кроме того, вода, в силу своих физических свойств, при нормальных услови х неparts of the mixture, from where the water rises, already begins the process of hardening the cement binder, and water enters the upper part of the compression mixture much later, i.e., the structure is homogeneous and, therefore, the required number of resistors manufactured in this way. In addition, water, by virtue of its physical properties, under normal conditions does not

способна заполнить все капилл ры смеси даже за такое врем выдержки, как 30- 60 мин, поэтому остаточна пористость резисторов составл ет 5/о, что ухудшает их электрофизические параметры, а также механическую прочность, котора определ ет электрическую прочность резистора, т. е. его эксплуатационные характеристики. Цель изобретени - увеличение энергии рассе ни резисторов и повышение производительности их изготовлени .able to fill all the mixture capillaries even for a holding time such as 30–60 min, therefore the residual porosity of the resistors is 5 / o, which degrades their electrophysical parameters, as well as the mechanical strength, which determines the electrical strength of the resistor, i.e. its performance characteristics. The purpose of the invention is to increase the dissipation energy of resistors and increase the productivity of their manufacture.

0 Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу изготовлени объемных резисторов, включающему приютовление смеси из токопровод щих дисперсных материалов с портландцементом, сухое перемешивание смеси, прессование смеси с вы держкой 30-60 мин под давлением 1000- 1500 кгс/см и одновременной пропиткой ее водой, распрессовку и сушку полученной заготовки резистора, пропитку смеси осу-, ществл ют пропусканием через нее вод ноQ го пара при 132-200°С в течение 5-10 мин, а сушку производ т при 300-350°С.This goal is achieved in that according to the method of manufacturing bulk resistors, including the sheltering of a mixture of conductive dispersed materials with portland cement, dry mixing of the mixture, pressing the mixture with a holding time of 30-60 minutes under a pressure of 1000-100 kgf / cm and simultaneous impregnation with water , depressing and drying the obtained resistor blank, impregnating the mixture is carried out by passing through it water vapor at 132–200 ° C for 5–10 min, and drying at 300–350 ° C.

Интенсификаци процесса насыщени смеси достигаетс за счет более высокой способности пара при давлении 0,196- 1,47 МПа избыточных проникать в капил5 л ры наход щейс под давлением 1000- 1500 кгс/см смеси, что сокращает врем выдержки в шесть раз.Intensification of the process of saturation of the mixture is achieved due to the higher capacity of the steam at a pressure of 0.196-1.47 MPa to penetrate the capillaries under a pressure of 1000-100 kgf / cm of the mixture, which reduces the exposure time by six times.

При этом, благодар высокой проникающей способности, пар заполн ет и более мелкие капилл ры; Пар, конденсиру сь вAt the same time, due to its high penetrating power, the vapor fills up smaller capillaries; Steam condensate in

0 капилл рах смеси, насыщает ее водой, котора раствор ет цемент.In the capillaries of the mixture, it is saturated with water, which dissolves the cement.

Нижний предел температуры пара обеспечивает поступление несконденсированного пара.The lower temperature limit of the steam ensures the flow of non-condensed steam.

5 Выше указанных пределов температур эффект резко ослабевает, так как смесь разогреваетс , и пар не успевает конденсироватьс в порах смеси, а через отверстие в верхнем пунсоне выбрасываетс наружу. При этом смесь недостаточно насыщаетс 5 Above the specified temperature limits, the effect is dramatically reduced as the mixture warms up, and the steam does not have time to condense in the pores of the mixture, and is thrown out through the hole in the upper punch. At the same time, the mixture is not sufficiently saturated.

0 водой, снижаетс степень гидратации цемента , значит нужно увеличить врем действи пара на смесь компонентов, т. е. увеличивать врем выдержки смеси под давлением , что приводит к еще большему разогреву и ухудшению свойств резисторов - увеличиваетс пористость, снижаетс механическа прочность, увеличиваетс разброс величины сопр жени и резко уменьшаетс энерги рассе ни . Поскольку в процессе насыщени смесь находитс под давлением 1000-1500 кгс/см а объем конечных продуктов взаимодействи цемента с водой в 2,0-2,5 раза превышает объем сухого цемента, то в результате остаточна пористость спрессованных резисторов снижаетс до , что повышает плотность, котора определ ет их тепловые свойства (теплоемкость и теплопроводность ), и механическую прочность. Улучшение же механической и термической прочности приводит к увеличению электрической прочности, в частности удельной энергии рассе ни . Кроме того, интенсификаци процесса твердени цементного св зующего достигаетс за счет того, что температура конконцентрированной в порах смеси влаги достаточна высока, поэтому на стадии выдержки смесь под давлением в течение 5- 10 мин насыщаетс паром, образцы резнеторов набирают механическую прочность на сжатие 1500- 2000 кгс/см и на раст жение 150-200 кгс/см, увеличива при этом энергию рассе ни в 1,5-2 раза. В прототипе при твердении цемента образуютс низкотемпературные продукты твердени цементного камн (например, гидроалюминаты), температура дегидрации (т. е. разрущени новообразований) которых находитс в интервале 110-140°С, что и обуславливает температуру сушки в прототипе не выше 1 Ю°С. Согласно изобретению под действием пара при 132-200°С при твердении цемента продукты гидратации белее закристаллизованной формы, .в, основном тобермориты и кубический гидроалюминат кальци , температура дегидратации которых свыше 300- 350°С, что и обуславливает температуру сущки 300-350°С. Дл осуществлени предлагаемого способа используетс пресс-форма, обычно примен ема дл прессовани порошковых материалов . На чертеже схематически изображена пресс-форма, разрез. Пресс-форма имеет матрицу 1, закрепленную в обойме 2, пунсон 3 с центральным отверстием 4 дл выхода вытесн емого из смеси поднимающимс снизу паром воздуха и избыточнойвлаги и фильтрами 5 и 6. Обойма; 2 имеет канал 7, один конец которого соединен с помощью трубопровода с источником пара, а другой - с полостью 8, образойанной нижним основанием матрицы 1 и.обоймой 2 и способствующей более равномерному и интенсивному насыщению смеси паром. Пример. Согласно предлагаемому способу изготавливаютс резисторы с диаметром и высотой 5 см. Состав прессуемой смеси - тонкомолотый технический углерод, например пековый электродный кокс, 30 об % порт шндцемен 70%; при необходимости в смесь может быть введен наполнитель, в основном оксиды металлов и полупроводников (5Юг, ZnO, NijOj; AUO,, Bij,O, и, т. д.). Исходные компоненты после тшательного перемешивани в сухом состо нии укладывают в пресс-форму и устанавливают давление в пределах 1000-1500кгс/см2. Сразу же после установлени заданного давлени через канал 7 в обойме 2 прессформы , соединенной трубопроводом с камерой сжатого под давлением 0,196- 1,47 МПа избыточных пара, через систему нижних фильтров 5, 6, уложенных под слоем прессуемой смеси, осуществл ют подачу в смесь пара. Температура пара, выход шего из камеры, составл ет 132-200°С. Избыток пара и сконденсированной влаги удал етс через систему фильтров 5, 6, уложенных на слой записанной смеси, и через отверстие 4 в пуансоне 3. Выдержку под давлением и насыщение паром осуществл ют 5-10 мин, по истечении заданного времени давление снимают , резистор извлекают из пресс-формы и производ т сушку при 300-350°С. Свойства полученных согласно предлагаемому способу резисторов приведены в табл. 1. Наиболее приемлемые режимы предлагаемого способа, при которых получены лучшие характеристики резисторов, соответствуют давлению насыщенного пара 0,196- 1,47 МПа избыточных, температуре 132- 200°С. Дальнейший подъем давлени пара свыше 0,98 МПа избыточных и температуры свыше 180°С нецелесообразны, так как значительного улучшени свойства не происходит . В табл. 2 приведены сравнительные параметры резисторов, полученных -согласно способу-прототипу и предлагаемому способу . Технико-экономическа эффективность от применени изобретени обусловлена получением резисторов с высокой удельной энергией рассе ни , что непосредственно вли ет на улучшение эксплуатационных характеристик резисторов, а также повышением производительности способа за счет значительного сокращени всего процесса изготовлени резисторов, так как в шесть сокращаетс врем выдержки прессуемой смеси под давлением - наиболее важной и длительной операции, в процессе которой происходит гидратаци цементного св зующего. Сокращение времени выдержки под давлением увеличивает производительность пресс-формы, значительно сокращает количество технологических мест и, соответственно , затраты на изготовление резисторов .0 water, the degree of cement hydration decreases, it means that you need to increase the time of steam action on the mixture of components, i.e., increase the dwell time of the mixture under pressure, which leads to further heating and deterioration of the properties of resistors - porosity increases, mechanical strength decreases, conjugation and the energy dissipated sharply decreases. Since in the process of saturation the mixture is under pressure of 1000-1500 kgf / cm and the volume of final products of cement interaction with water is 2.0-2.5 times the volume of dry cement, as a result, the residual porosity of the compressed resistors decreases to, which increases the density, which determines their thermal properties (heat capacity and thermal conductivity), and mechanical strength. An improvement in mechanical and thermal strength leads to an increase in the electrical strength, in particular, the specific energy of the scattering. In addition, the intensification of the cement binder hardening process is achieved due to the fact that the temperature of the moisture mixture concentrated in the pores is sufficiently high, therefore at the holding stage the mixture under pressure is saturated for 5-10 minutes with steam, the samples of the cutters gain mechanical compressive strength 1500-2000 kgf / cm and by stretching 150-200 kgf / cm, while increasing the energy dissipation 1.5-2 times. In the prototype, cement hardening produces low-temperature cement stone hardening products (for example, hydroaluminates), the dehydration temperature (i.e., destruction of tumors) of which is in the range of 110-140 ° C, which causes the drying temperature in the prototype not higher than 1 S ° . According to the invention, under the action of steam at 132–200 ° C during cement hardening, hydration products are whiter than the crystallized form, mainly tobermorites and cubic calcium hydroaluminate, the dehydration temperature of which is over 300–350 ° C, which causes the temperature of the substance to be 300–350 ° C . A mold commonly used for pressing powder materials is used to carry out the process. The drawing shows schematically a mold, a slit. The mold has a matrix 1 fixed in the holder 2, a punch 3 with a central hole 4 to exit the air vapor and excess moisture that is displaced from the mixture and the filters 5 and 6 expelled from the mixture; 2 has a channel 7, one end of which is connected with a pipe to a steam source, and the other with a cavity 8 formed by the lower base of the matrix 1 and the core 2 and contributing to a more uniform and intensive saturation of the mixture with steam. Example. According to the proposed method, resistors with a diameter and a height of 5 cm are manufactured. The composition of the compressible mixture is finely ground technical carbon, for example, pitch electrode coke, 30% by weight Shndtsemen 70%; if necessary, a filler can be introduced into the mixture, mainly metal oxides and semiconductors (5 South, ZnO, NijOj; AUO ,, Bij, O, etc.). The initial components, after thorough mixing in a dry state, are placed in a mold and a pressure is set in the range of 1000-1500 kgf / cm2. Immediately after the preset pressure is established, through the channel 7 in the holder 2 of the mold, connected by a pipeline to the chamber of compressed under pressure of 0.196-1.47 MPa, excess steam is fed through the system of bottom filters 5, 6, laid under a layer of compressible mixture. . The temperature of the vapor leaving the chamber is 132-200 ° C. Excess steam and condensed moisture is removed through a system of filters 5, 6, laid on the layer of the recorded mixture, and through the opening 4 in the punch 3. Pressuring and saturation with steam is carried out for 5-10 minutes, after a specified time the pressure is removed, the resistor is removed from the mold and dried at 300-350 ° C. Properties obtained according to the proposed method of resistors are given in table. 1. The most acceptable modes of the proposed method, under which the best characteristics of the resistors are obtained, correspond to the pressure of saturated steam of 0.196-1.47 MPa excess, a temperature of 132-200 ° C. A further increase in the vapor pressure above 0.98 MPa is excessive and temperatures above 180 ° C are inexpedient, since there is no significant improvement in quality. In tab. 2 shows the comparative parameters of the resistors obtained, according to the method of the prototype and the proposed method. The technical and economic efficiency of the application of the invention is due to the production of resistors with a high specific energy dissipation, which directly affects the improvement of the performance characteristics of the resistors, as well as an increase in the performance of the method due to a significant reduction in the whole process of manufacturing resistors, as the pressing time of the compression mixture is reduced by six under pressure, the most important and long-lasting operation during which the cement binder hydrates. Reducing the exposure time under pressure increases the performance of the mold, significantly reduces the number of technological places and, accordingly, the cost of manufacturing resistors.

Таблица 1Table 1

Claims

METHOD FOR PRODUCING VOLUME RESISTORS, including preparation of a mixture of conductive dispersed materials with Portland cement, dry mixing of the mixture, pressing the mixture at a shutter speed of 30; —60 minutes under a pressure of 1000–1500 kgf / cm ² and simultaneously impregnating it with water, pressing and drying the obtained resistor blank, characterized in that, in order to increase the dissipation energy of the resistors and increase the productivity of their manufacture, the mixture is impregnated by passing saturated water vapor through it at 132–200 ° C for 5–10 min, and drying is carried out at a temperature of 300-350 ° C.

l steam source