OS Од 1 Изобретение относитс к электротермии , а именно к электрометаллургии ферросплавов, цветных металлов и сплавов, к производству желтого фосфора, карбида кальци и др., и может быть использовано при производстве электродных и анодных масс дл самообжигающихс электродов и анодов. Известен способ изготовлени угл родистой массы дл самоспекающегос электрода, при котором электродную массу прокаливают, дроб т, просеивают , дозируют, перемешивают с наложением вибрации и формуют блоки 1 J. Недостатком этого способа вл етс низка прочность, вызванна низ ким качеством массы. Наиболее близким к изобретению по .техническому существу вл етс способ изготовлени углеродистой массы дл самоспекающегос электрода , при котором электродную массу прокаливают, рассеивают, дозируют, смешивают, подвергают вакуумированию с одновременным уплотнением, а затем формуют L 2 J. Недостатком известного способа вл етс высока пористость массы, приводима к снижению качества массы . . Цель изобретени - улучщение качества массы путем снижени ее пористости . Поставленна цель достигаетс те что согласно способу изготовлени углеродистой массы дл самоспекающегос электрода, при котором элект родную массу прокаливают, рассеивают , дозируют, смешивают, подвергают вакуумированию с одновременным уплотнением, а затем формуют, уплот нение массы осуществл ют ультразвуковыми колебани ми с частотой 25А5 кГц, а вакуумирование производ т при остаточном давлении 0,01-0,06 МП в течение 0,5-6 мин. Под воздействием ультразвука измен ютс основные физико-мехаиические свойства расплавленной электро ной массы: в зкость, поверхностное нат жение на границе св зующее т твердый компонент, краевой угол сма чиваии . Эти изменени обуславливают образование однофазной с повышенной плотностью струк уры рабочего конца электрода. Обработка ультразвуком позвол ет достигать более 32 значительной степени перемешивани компонентов массы, лучшего заполнени пор св зующим и мелкой фракцией твердых составл ющих, так как в зкость электродной массы под воздействием колебаний ультразвуковой частоты снижаетс . Ультразвуковые колебани ориентируют зерна термоантрацита таким образом , что плоскости наслоени располагаютс перпендикул рно оси заготовки , что не представл етс возможным при виброобработке электродной массы в доультразвуковом диапазоне частот. Это достигаетс тем, что колеблющиес частицы св зующего мен ют направление своего движени дважды за период звуковой волны, обтека частицы термоантрацита, и ориентируют их соответствующим образом . Известно, что в плоскости наслоеНИН антрациу- имеет меньшую усадку, чем в перпендикул рной ей плоскости. Таким образом, обработка электродной массы ульразвуком позвол ет получить блоки электродной массы с повьш1енной плотностью и изотропией физикомеханических свойств на высоте. Вакуумирование уплотн ет электродную массу путем создани градиента между пониженным давлением в вакуум-камере и атмосферным давлением в порах и капилл рах углеродистых материалов. Под воздействием градиента давлени влага, пузырьки воздуха устремл ютс к вакуум-источнику, при этом происходит заполнение пор и капилл ров углеродистых материалов св зующим и мелкими частицами твердых составл ющих смеси, что содействует упрочнение кристаллической структуры углеродистого блока электрода . Совмещение ультразвуковой обработки и вакуумировани позвол ет достичь такой степени уплотненности электродной массы, котора не может быть достигнута известньми технологическими методами. Пример. При производстве электродной массы по предлагаемому способу ос5пдествл ютс следующие операции: термоантрацит (антрацит) и кокс прокаливают при 1200-1300 С, после чего они подвергаютс дроблению до фракции менее 20 мм с последующим рассевом на барабанных ситах и Грохотах. Подготовленные материалы дозируют по видам сырь и 3 гранулометрическому составу в соответствие с заданной рецептурой массы, а затем вместе со св зующим подают в смесители, где осуществл етс их перемешивание в течение 3-5 Мин при 130-180-С. Затем электродна масса.подаетс в вакуум-камеру , где при остаточном давлении 0,01-0,06 МПа она подвергаетс непрерывным ультразвуковым колебани м с частотой 25-45 кГц, после чего на формовочной машине масса формуетс в брикеты и по транспортерам подаетс в короба, в которых и доставл етс в цех готовой продукции или в плавильные цеха дл загрузки в самообжигающиес электроды . Продолжительность вакуумировани зависит от достигаемой степени разр жени и находитс в интервале 0,5 6,0 мин. При длительности менее 0,5 мин снижаетс эффективность вакуумировани , так как времени недостаточно дл удалени пузырьков воздуха, а увеличение ее выше 6 мин нежелательно в св зи с развитием процессов седиментации электродной массы. Оптимальное давление в вакуу камере составл ет 0,01-0,06 МПа. По вьппение давлени выше 0,06 МПа снижает эффект вакуумировани , а умень шение давлени ниже 0,01 МПа вызывает вспенивание массы в св зи с бурным выделением газовых пузырьков что может привести к седиментации компонентов. При распространении ультразвуковой волны даже сравнительно небольшой интенсивности в жидкой электрод ной массе возникает переменное звук вое давление с амплитудой колебани в несколько атмосфер. Под действием этого давлени св зующее попеременн испытывает раст жение и сжатие, интенсивно заполн ет поры твердых сос тавл ющих угле1 одистой электродной массы, способству тем самым формированию плотной структуры рабочего конца самообжигающегос электрода. Отличие предлагаемого способа пр готовлени углеродистой электродной массы заключаетс в том, что при ПСИ4ОЩИ ультразвуковой обработки с одновременным вакуумированием дости гаетс заполнейие св зующим мелких пор и капилл ров твердых компоненто массы, в результате чего значительн улучшаетс ее качество, что не може 3 быть достигнуто известным методом вибрации электродной массы. Приготовленна предлагаемые способом электродна масса после смесител типа СНК-300 Электрод подвергаетс непрерывным ультразвуковым колебани м с частотой 25-45 кГц в специальной вакуум-камере при остаточном давлении 0,01-0,06 №а. После этого электродна масса поступает в формовочную машину, где формуетс в брикеты весом 1,5 кг. Пробы готовой электродной массы помещают в металлические кожуха диаметром 60 мм и высотой 300 мм и нагревают в печи без доступа воздуха до 900°С со скоростью 100°С/ч с вьщержкой при конечной температуре 3 ч. Аналогично дл сравнени готов т известньм способом пробы серийных электродных масс. Полученные обожженные образцы масс подвергают технологическому опробованию (ТУ-48-12-8-79). Дл изготовлени электродной массы по предлагаемому способу используют термоантрацит (ГОСТ 4794-75), золу не более 0,3%, серу не более 1,9%, летучие не более 0,5%, удельным электросопротивлением не более 2000 ОММм /м и истинной плотностью 1,8-1 ,9 г/смз. Фракци , мм Содержание, % более 205 0-2030-35 4-10 . 25-30 менее 430-40 Кокс (гост 18686-73) серы не более 2,0 более влаги не более выход летучих веществ не более 1,2 Удельное электросопротивление не более. Ом-мм /м Фракци не менее 0,07 мм20 Среднетемпературньй каменноуголь ный пек с температурой разм гчени 68-70 0 (ГОСТ 10200-73) Зольность не более,% 0,3 Содержание воды не более, %0,5 Выход летучих веществ , %53-63 Плотность не более, г/см 1-30 Содержание веществ, нерастворимых в толуоле (фракци ), % 25-31 Содержание веществ, нерастворимых в хинолине (фракци ) не более, Z8 Результаты испытаний приведены в табл. 1-3. Как видно из табл. 1-3 обработка электродной массы ультразвуком совместно с вакуумированием увеличивает на 15-А5% механическую прочность обожженных образцов, снижает на 1035% удельное электросопротивление и примерно в два раза - пористость. Испытание работы самообжигающегос электрода на электродных массах, изготовленных п6 предлагаемому и извес ному способам, осуществл етс на од1 3 нофазной дуговой печи мощностью 140 кВт при выплавке ферромарганца, Каждым электродом проплавлено по 500 кг шихты. Расход электродов приведен в табл. 4 Анализ результатов испытаний свидетельствует, что расход электрода , работающего на электродной массе, изготовленной по предлагаемому способу оказываетс на 27% ниже. Кроме того, у электрода наблюдаетс более стабильный электрический режим плавки. Применение предлагаемого способа приготовлени электродной массы позвол ет получать экономию только за счет снижени расхода электрода при себестоимости 1 т массы 120 руб, равную 31,4 руб. Таблица 1OS Od 1 The invention relates to electrothermal, namely, electrometallurgy of ferroalloys, non-ferrous metals and alloys, the production of yellow phosphorus, calcium carbide, etc., and can be used in the production of electrode and anode masses for self-burning electrodes and anodes. There is a known method of making carbon of rhodium mass for a self-flowing electrode, in which the electrode mass is calcined, crushed, sieved, metered, mixed with vibration overlay and formed into blocks of 1 J. The disadvantage of this method is the low strength caused by the low quality of the mass. The closest to the invention in technical terms is the method of manufacturing carbonaceous mass for a self-sintering electrode, in which the electrode mass is calcined, scattered, metered, mixed, subjected to vacuum with simultaneous compaction, and then molded L 2 J. The disadvantage of this method is the high porosity mass, reduced to the quality of the mass. . The purpose of the invention is to improve the quality of the mass by reducing its porosity. The goal is achieved by the fact that, according to the method of manufacturing carbonaceous mass for a self-intersecting electrode, in which the electrode mass is calcined, scattered, metered, mixed, subjected to evacuation with simultaneous compaction, and then molded, compaction of the mass is performed by ultrasonic vibrations at a frequency of 25A5 kHz, and vacuuming is performed at a residual pressure of 0.01-0.06 MP for 0.5-6 minutes. Under the influence of ultrasound, the basic physicomechanical properties of the molten electrical mass change: viscosity, surface tension at the interface, binder and solid component, wetting angle. These changes cause the formation of a single-phase, with a higher density, structure of the working end of the electrode. The sonication allows more than 32 significant mixing of the components of the mass, better filling of the pores with binder and a fine fraction of the solid components, since the viscosity of the electrode mass decreases under the influence of ultrasonic frequency oscillations. Ultrasonic vibrations orient the grains of the thermoanthracite in such a way that the layering planes are located perpendicular to the axis of the workpiece, which is not possible when vibro-processing the electrode mass in the pre-ultrasonic frequency range. This is achieved by the fact that the oscillating particles of the binder change their direction of movement twice during the period of the sound wave, wrapped around the particles of the thermoanthracite, and orient them accordingly. It is known that anthracium has a smaller shrinkage in the plane of the laminates than in the plane perpendicular to it. Thus, the treatment of the electrode mass with ultrasound makes it possible to obtain blocks of electrode mass with a higher density and isotropy of the physicomechanical properties at height. Vacuumisation compacts the electrode mass by creating a gradient between the reduced pressure in the vacuum chamber and the atmospheric pressure in the pores and capillaries of the carbonaceous materials. Under the influence of the pressure gradient of moisture, air bubbles rush to the vacuum source, thus filling the pores and capillaries of carbonaceous materials with binder and fine particles of solid components of the mixture, which contributes to the hardening of the crystalline structure of the carbon block of the electrode. The combination of ultrasonic treatment and vacuuming allows to achieve such a degree of compaction of the electrode mass, which cannot be achieved by known technological methods. Example. In the production of an electrode mass using the proposed method, the following operations are carried out: thermoanthracite (anthracite) and coke are calcined at 1200-1300 ° C, after which they are crushed to a fraction less than 20 mm with subsequent sieving on drum screens and Screens. The prepared materials are metered by the types of raw materials and 3 granulometric composition in accordance with the prescribed mass formulation, and then, together with the binder, are fed into the mixers, where they are mixed for 3-5 minutes at 130-180 ° C. Then the electrode mass is fed into a vacuum chamber, where, at a residual pressure of 0.01-0.06 MPa, it is subjected to continuous ultrasonic vibrations with a frequency of 25-45 kHz, after which the mass is molded into briquettes on a molding machine and conveyed to conveyors in which it is delivered to the finished product shop or to the smelting shop for loading into self-burning electrodes. The duration of the evacuation depends on the degree of discharge achieved and is in the range of 0.5 to 6.0 minutes. With a duration of less than 0.5 minutes, the efficiency of evacuation decreases, since time is not enough to remove air bubbles, and increasing it above 6 minutes is undesirable due to the development of sedimentation processes of the electrode mass. The optimum pressure in the vacuum chamber is 0.01-0.06 MPa. At higher pressures above 0.06 MPa, the effect of vacuumization is reduced, and a decrease in pressure below 0.01 MPa causes mass to foam due to the rapid release of gas bubbles, which can lead to sedimentation of the components. When an ultrasonic wave propagates even at a relatively low intensity, a variable sound pressure arises in the liquid electrode mass with an amplitude of oscillation of several atmospheres. Under the action of this pressure, the binder alternately undergoes stretching and compression, intensively fills the pores of the solid constituent coal of the electrode mass, thereby contributing to the formation of the dense structure of the working end of the self-burning electrode. The distinction of the proposed method of carbon elec trode mass treatment is that with PSI4SULI ultrasonic treatment with simultaneous vacuuming, filling of small pores and capillaries of solid components of the mass is achieved, as a result of which its quality is significantly improved, which cannot be achieved by a known method electrode mass vibrations. The electrode mass proposed by the method after the mixer of the type SNK-300 is prepared. The electrode is subjected to continuous ultrasonic vibrations with a frequency of 25-45 kHz in a special vacuum chamber with a residual pressure of 0.01-0.06 Na. Thereafter, the electrode mass enters the molding machine, where it is molded into 1.5 kg briquettes. Samples of the finished electrode mass are placed in metal shells with a diameter of 60 mm and a height of 300 mm and heated in a furnace without air access to 900 ° C at a rate of 100 ° C / h with a drain at a final temperature of 3 hours. Similarly, for comparison, a conventional sample is prepared electrode mass. The obtained calcined mass samples are subjected to technological testing (TU-48-12-8-79). Thermoanthracite (GOST 4794-75), ash not more than 0.3%, sulfur not more than 1.9%, volatile not more than 0.5%, specific electrical resistance not more than 2000 OMMm / m and true density 1.8-1, 9 g / cm. Fractions, mm Content,% more than 205 0-2030-35 4-10. 25-30 less than 430-40 Coke (GOST 18686-73) sulfur no more than 2.0 more moisture no more volatile matter output no more than 1.2 Specific electrical resistance no more. Ohm-mm / m Fractions not less than 0.07 mm20 Medium-temperature coal-tar pitch with a softening temperature of 68-70 0 (GOST 10200-73) Ash content not more than,% 0.3 Water content not more than,% 0.5 Volatile matter yield ,% 53-63 Density not more than, g / cm 1-30 Content of substances insoluble in toluene (fraction),% 25-31 Content of substances insoluble in quinoline (fraction) not more than, Z8 The test results are shown in Table. 1-3. As can be seen from the table. 1-3, treatment of the electrode mass with ultrasound together with evacuation increases by 15-A5% the mechanical strength of the annealed samples, reduces by 1035% the specific electrical resistance and approximately twice the porosity. Testing of the work of the self-burning electrode on the electrode masses manufactured by p6 to the proposed and known methods is carried out on a 140 kW single-phase arc furnace during the smelting of ferromanganese. Each electrode is melted with 500 kg of charge each. The consumption of the electrodes is given in table. 4 Analysis of the test results shows that the consumption of an electrode operating on an electrode mass made by the proposed method is 27% lower. In addition, a more stable electric melting mode is observed near the electrode. The application of the proposed method for the preparation of an electrode mass makes it possible to obtain savings only by reducing the consumption of the electrode at a cost of 1 ton of mass of 120 rubles, equal to 31.4 rubles. Table 1
Пористость,Porosity,
CtenMM /мCtenMM / m