SU1765115A1 - Способ укладки углеродистых заготовок в печи графитации - Google Patents

Description

1

(21)4838651/26 (22) 12.06.90 (46)30.09.92. Бюл. №36

(71)Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института Цветметавтоматика

(72)Ю.М. Поповкин, Н.И. Рогалева, В.П. Астахов и А.С. Тимченко

(56)Соседов В.П., Чалых Е.Ф. Графитаци  углеродистых материалов. М.: Металлурги , 1987, с. 108.

(54) СПОСОБ УКЛАДКИ УГЛЕРОДИСТЫХ ЗАГОТОВОК В ПЕЧИ ГРАФИТАЦИИ

(57)Сущность изобретени : заготовки укла7-Г

дывают в печь послойно горизонтальными р дами перпендикул рно продольной оси печи, заполн ют пространство между заготовками углеродистой пересыпкой, над каждым горизонтальным р дом размещают слой диэлектрического материала. Каждый последующий р д заготовок соедин ют с предыдущим последовательно в цепь при помощи-токопровод щих перемычек, установленных в задней и передней стенках печи на рассто нии одного диэлектрического сло  со смещением в вертикальном направлении на один р д заготовок. Токоподводы подсоедин ют к нижнему и верхнему р дам заготовок. 1 ил.

- Изобретение относитс  к технологии производства графита, в частности, к способам укладки углеродистых заготовок в печах графитации, и может быть использовано при формировании керна дл  графитации цилиндрических электродных заготовок в печах Ачесона.

Наиболее близким к за вл емому способу  вл етс  способ укладки углеродистых заготовок в печи графитации. Согласно этому способу заготовки размещают перпенди- кул рно продольной оси печи р дами. Промежутки между р дами заполн ютс  то- копровод щей пересыпкой. Керн печи состоит из двух частей, расположенных р дом, параллельно друг другу, и разделенных стеной из диэлектрического материала. Части керна электрически соединены друг с другом последовательно при помощи токопро- вод щей перемычки, изготовленной из графитированных блоков, замурованных в

заднюю стенку печи. Токоподводы устанавливают только в передней стенке печи.

Наличие сло  токопровод щей пересыпки между заготовками в р ду и р дами и возможна  разница в электропроводимости пересыпки и заготовок способствуют неравномерному распределению тока по сечению керна Кроме того, при питании печи графитации переменным током (дл  питани  посто нным током необходимы сложные и дорогосто щие выпр мительные установки) при данном способе невозможно обеспечить равномерное распр ё де ленйе тй ка по сечению керна, т. к резко про вл етс  эффект близости между двум  половинами керна, что приводит к вытеснению тока к поверхности каждой половины керна, обращенной к распределительной стенке Части электродов, расположенные ближе к разделительной стенке пропускают через себ  ток почти в 2 раза больший, чем части, расXJ Os

ел

ел

положенные ближе к боковым стенкам печи . Это обсто тельство приводит к  вно неравномерной температуре по ширине керна. В результате концы графитирован- ных электродов имеют неодинаковое удель- ное сопротивление.

Кроме того, дл  снижени  реактивности печи обе части керна следует располагать как можно ближе друг к другу. Поэтому толщину разделительной стенки изготавлива- ют по возможности меньшей, уменьшаетс  также слой теплоизол ционной шихты, контактирующей со стенкой. Разделительна  стенка  вл етс  наиболее т желым и сложным участком при таком способе укладки. Она подвергаетс  воздействию очень высоких температур с двух сторон и часто нуждаетс  в ремонте.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение удельного расхода электроэнергии и по- вышение выхода графитированных изделий.

Это достигаетс  тем, что в известном способе укладки углеродистых заготовок в печи графитации, включающем послойное размещение заготовок горизонтальными р дами перпендикул рно продольной оси печи с использованием диэлектрического сло , установку токопровод щих перемычек в задней стенке печи и токоподводов в пе- редней стенке, ввод между заготовками углеродистой пересыпки, размещают слой диэлектрического материала над каждым горизонтальным р дом заготовок, токопро- вод щие перемычки дополнительно уста- навливают в передней стенке печи. При этом перемычки в обеих стенках печи устанавливают на рассто нии одного диэлектрического сло  в вертикальном направлении. Перемычки, расположенные в одной стенке, смещают относительно перемычек другой стенки на один р д заготовок и соедин ют каждый предыдущий р д с последующим , образу  последовательную цепь из р дов заготовок. Токоподводы под- соединены к концам образуемой цепи (к нижнему и верхнему р дам).

Отсутствие токопровод щей пересыпки между р дами и заключение каждого р да заготовок между диэлектрическими сло ми обеспечивают направленное прохождение тока непосредственно по заготовкам без ответвлени  в разделительные межр довые слои пересыпки. Это повышает качество графитации, повыша  однородность свойств, обуславливающих электропроводность готовых изделий Электроэнерги  в данном случае тратитс  преимущественно на нагрев заготовок с минимальными потер ми на нагрев пресыпки, следовательно,

уменьшаетс  расход электроэнергии на гра- фитацию и сокращаетс  врем  процесса графитации, т. е. повышаетс  производительность . (Соответственно уменьшаетс  и выделение вредных газов СО, С02 со значительным сокращением количества токопровод щей пересыпки, т. е. улучшаютс  экологические показатели процесса).

Сечение р да заготовок (керна печи) при такой укладке уменьшаетс  до продольного сечени  одной заготовки, что увеличивает сопротивление керна печи, как и электрическое последовательное соединение р дов заготовок с токоподводом к концам этой цепи. Увеличение сопротивлени  керна печи увеличивает врем , в течение которого процесс графитации управл ем, т. е. способствует повышению качества графитации , а также, увеличива  cos p снижает потери электроэнергии, следовательно, уменьшает расход электроэнергии на процесс .

Расположение одного р да над другим, а не р дом, как в прототипе, приводит к тому, что ток не вытесн етс  к одному из концов заготовок (что приводит к неравномерному нагреву), а следовательно, и к нео днородности электропроводных свойств графитированных изделий), а распредел етс  по длине заготовки равномерно, что способствует получению изделий, однородных по качеству (в частности по электропроводности ).

Незначительное же вытеснение тока к поверхности заготовок, обуславливающее больший нагрев поверхностных зон ее, не сказываетс  отрицательно на однородности свойств издели , так как больший нагрев этих зон компенсируетс  и большей возможностью теплообмена этих зон по сравнению с центральной зоной заготовки.

Помимо этого отпадает необходимость в ремонте разрушающейс  при графитации разделительной стенки, т. к. диэлектрический слой, играющий роль разделительной стенки, просто замен етс , как и пересыпка , при очередном цикле графитации.

На чертеже представлена схема формировани  керна печи графитации, вид сбоку

На кирпичную подину печи насыпают слой опилок 1,теплоизол ционной шихты 2 из смеси металлургического кокса, песка и древесных опилок. Затем насыпают слой 3 сырого металлургического кокса, укладывают углеродистые заготовки 4 в горизонтальный р д. Пустоты в р ду между заготовками заполн ют углеродистой пересыпкой 5, например , металлургическим коксом. Поверх р да заготовок насыпают слой диэлектрического материала 6, например, из смеси оборотной шихты, коксового возврата, песка и древесных опилок. На диэлектрический слой укладываетс  очередной р д заготовок и т. д. Каждый р д заготовок соедин етс  с последующим (по торцам р да) токопрово- д щей перемычкой 7, изготовленной из гра- фитированных блоков, которые устанавливают в противоположных (передней и задней) стенках печи. Устанавливаютс  перемычки на рассто нии диэлектрического сло  у торцевых сторон р дов, причем перемычки установлены в стенках со смещением на один р д заготор да с концом

вок, т. е. соедин ют конец 1го

2го; начало 2го с началом 3го, конец 3го с концом 4го и т. д. в последовательную цепь.

Пространство между токопровод щими перемычками и соответствующим р дом заготовок (с которым эта перемычка должна быть электрически соединена) заполн ют графитированным коксом 8.

Поверх керна насыпают слой 2 теплоизол ционной шихты. Через токоподводы 9 ток проходит через слой графитированного кокса 8 и далее через р д горизонтально расположенных заготовок с пересыпкой между ними, токопровод щую перемычку, следующий р д горизонтально расположенных заготовок с пересыпкой, и т. д.

Пример конкретного выполнени . (Спо- соб опробован на опытнопромышленной печи Днепропетровского электродного завода ). Цилиндрические обоженные электродные заготовки диаметром 350 мм на основе нефт ного прокаленного кокса (ГОСТ 22898-78) и каменноугольного пека (ГОСТ 10200-73), вз тых в соотношении, весовые % 78:22, загружают в графитировоч- ную электрическую печь сопротивлени  (загрузка печи 72,68 т. 4 трансформатора типа ТДНП каждый мощностью 9350 ВА, вторичный ток в начале компании 12 кА). На подину печи насыпают слой древесных опилок толщиной 40 мм, на который нанос т слой теплоизол ционной шихты толщиной 700 мм. Устанавливают торцевые и боковые металлические щиты, закрепл ют их и приступают к пакетировке керна. Насыпают слой сырого коксика толщиной 100 мм фракции 15 - 25 мм. Загружают на слой сырого коксика в печь с помощью крана углеродистые заготовки (D 350 мм), слегка раскатывают их. Затем, устанавлива  дерев нные шаблоны в верхнюю часть просветов между заготовками, располагают их под углом 90° к продольной оси печи параллельно друг другу. Рассто ние между заготовками соответствует толщине шаблонов, размер зерен засыпки, примен емой дл  заполнени  просветов между заготовками - 15 - 25 мм (0,05

диаметра заготовки). Извлекают дерев нные шаблоны. Затем в торце р да (противоположном торцу печи с токоподво- дами) устанавливают токопровод щую перемычку , состо щую из графитированного материала, высотой 800 мм. Пространство между перемычкой и р док заготовок, а также токоподводом и р дом заготовок заполн ют графитированным коксом фракции 30 мм. Далее, поверх установленного р да заготовок насыпают слой диэлектрического материала толщиной 100 мм, состо щего из смеси оборотной шихты, коксового возврата , песка и древесных опилок в объемном соотношении 60 : 20 : 10 : 10. Затем аналогично укладывают следующий р д заготовок , насыпают с помощью шаблонов слой металлургического кокса. Вынимают дерев нные шаблоны и в торце этого р да (уже в противоположном торце графитировочной печи), устанавливают токопровод щую перемычку (нижний конец перемычки находитс  на уровне нижних точек заготовок этого р да). Снова пространство между перемычкой и р дом заготовок заполн ют графитированным коксом, поверх установленного р да насыпают слой диэлектрического материала и действи  по укладке повтор ютс  до заполнени  керна печи. Заполн ют графитированным коксом (фракции 30 мм) пространства между последней токопровод - щей перемычкой и последним р дом заготовок , а также между верхним токоподводом и этим р дом заготовок; засыпают слой боковой теплоизол ции и вынимают боковые и торцевые металлические щиты, насыпают верхний теплоизол ционный слой толщиной 700 мм. Печь подключают к соединенным параллельно 4-м печным трансформаторам (типа ТДНП, мощностью 9350 ВА каждый) и ведут подъем мощности по 300 кВт/ч до 4000 кВт, по 500 кВт/ч до 10000 кВт и по 2000 до максимума (16000 кВт).

В качестве диэлектрического материала вместо указанной выше смеси можно примен ть , например,керамические плиты.

Удельный расход электроэнергии на 1 т графитированной продукции дл  способа- прототипа составл л 4533 кВт ч, а дл  за вл емого способа 4500 кВт ч. Таким образом удельный расход электроэнергии на 1 т графитированной продукции при укладке по за вл емому способу уменьшаетс  на 33 кВт ч по сравнению со способом-прототипом .

Выход продукции, имеющей требуемые показатели (в том числе и электропроводность ) по всему объему издели , составл ет 97,5%, тогда как при применении способапрототипа выход годной продукции составл л 96,5%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ укладки углеродистых заготовок в печи графитации, включающий послойное размещение заготовок горизонтальными р дами перпендикул рно продольной оси печи с заполнением пространства между заготовками углеродистой пересыпкой, размещение между р дами заготовок сло  диэлектрического материала, соединение р дов заготовок при помощи токопровод - щей.перемычки, установленной в задней стенке печи, и подсоединение токоподво- дов, установленных в передней стенке печи,

   оС:..

   . i/.

   5

   отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  удельного расхода электроэнергии и повышени  выхода графитиро- ванных изделий, слой диэлектрического материала размещают над каждым горизонтальным р дом заготовок, каждый последующий р д заготовок соедин ют с предыдущим последовательно в цепь при помощи дополнительных токопровод щих перемычек, установленных в задней и передней стенках печи на рассто нии одного диэлектрического сло  со смещением в вертикальном направлении на один р д заготовок , а токоподводы подсоедин ют к нижнему и верхнему р дам заготовок.

   . « I .,

   « . /