SU834944A1 - Защитна паста дл самообжигающихс элЕКТРОдОВ - Google Patents

Description

54) ЗАЩИТНАЯ ПАСТА ДЛЯ САМООБЖИГАЮЩИХСЯ . ,ЭЛЕКТРОДОВ

1

Изобретение относитс  к электрс термическим процессам, в частности к электрометаллургии ферросплавов, цветных металлов и сплавов, к элек- тротермии фосфора, карбида кальци  и др.г и имеет своей целью разработку пасты дл  создани  защитного покрыти  на рабочем конце самоожигающегос  электрода.

Известно, что непрерывные самоожигающиес  электроды  вл ютс  одними из основных элементов рудовоЬстановительных электропечей и состо т из металлического кожуха, изготовленного из стали Ст 3 и углеродистой электродной массы, состо щей из термоантрацита (по ГОСТ 4794-75), прокаленного металлургического кокса (по ГОСТ 18686-73) и св зующего, прёдпочительно каменноугольного пека . Твердые углеродистыеМатериалы и св зующее смешиваютс , а готова  смесь предоставл ет углеродистую массу дл  непрерывных самоожигающихс  электродов.

Одной из особенностей самообжигающихс  электродов  вл етс  изготовление их непосредственно на действующих электропечах, единична 

мощность которых в насто щее врем  достигает 63-75 МВА, причем установ ленные на них круглые самообжигающиес  электроды имеют диаметр до 2000 мм, а плоские - сечение ЗОООХ 50 мм.

Изготовление электродов этого, типа начинаетс  с установки стального кожуха. Толщина стального листа дл  изготовлени  кожуха составл ет 23 мм. Внутри кожух имеет ребра жесткости с отверсти ми дл  обеспечени  необходимого сцеплени  кожуха и углёродистого электродного блока. В

5 кожух электрода загружаетс  электродна  масса, включающа , %:

Термоантрацит45

Каменноугольный

кокс30

0

Каменноугольный

пек

При комнатной температуре и вплоть до температуры плавлени  св зующего (65-70°С) углеродиста  масса

5 находитс  в электродном кожухе в виде кусков, а свыше 65-70°С расплавл етс  и заполн ет кожух. По мере расходовани  электрода в ванне печи , самообжигающийс  электрод проходит через электроконтактный узел, где происходит коксование св зующего и последующий обжиг электрода до и выше 1. Однако при выходе электрода из контактного узла (из под щек) сталь ной кожух оплавл етс  и окисл етс , и поверхность угдеродистого блока самообжигающегос  электрода под воз действием ркислительных газов на: ко лошнике печи подвергаетс  окислению . Причем, как установлено, перво начально выгорает кокс, образовавши с  из св зующего (пека). Поэтому крупные частицы термоантрацита и кокса тер ют св зь с электродным блоком и нар ду с их окислением еще и осыпаютс  в ванну. Это приводит в р де случаев к сильному науглероживанию сплава, что сдерживает пр менение электродов этого типа дл  получени  бе.зуглеродистого феррохрома , металлического марганца и др I Известна паста дл  создани  защитного поркыти  на поверхности самообжигающегос  электрода, включающа  смесь порошков силикоалюмини , монокарбида титана и жидкого св зующего - каменноугольного пека при следующем соотношении компонентов 2, вес.%: Силикоалюминий50-87 Монокарбид титана3-30 Каменноугольный пек10-20 Применение в составе покрыти  ти тана, который при электроплавке переходит в выплав емый сплав и загр зн ет его, ограничивает использование указанного покрйти  при плавк таких материалов, как силикоалюмини кристаллический кремний, металлический марганец и, др. сплавов, а также корунда. Дефицит м относитель но высока  стоимость монокарбида титана ие позвол ет примен ть его в широких промьшшенных масштабах в со таве покрытий самообжигающихс  элек тродов дл  выплавки массовых электроферросплавов . Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  паста дл  создани  защитного покрыти  на угольном блоке самообжигающегос  электрода, котора  включает порошок алюмини , карбид кремни , кристаллический кремний и св зующее - каменноугольный пек при следук цем сортноше нии компонентов, 3 , вес. %: Алюминий30-60 Карбид кремни 20-40 Кристаллический кремний 7-12 Каменноугольный пек13-20 Недостатки известной пасты заключаютс  в том, что применение в ее составе жарбида кремни  вызывает некоторЬе повышение электросопротивлени  в контакте шина-электрод,так как электропроводность технически чистого карбида кремни  при сравнительно низких температурах (100600 С ), при которых работает контактный узел, ниже электропроводности блока самоспекающегос  электрода в указанных услови х. Кроме того, относительно высока  стоимость и дефицит чистого карбида кремни  и Кристаллического кремни  ограничи- , вают применение его в широких масштабах . При врастании карбида кремни  в поверхностный слой блока электрода зерна SiC остаютс  в обособленной форме в коксовом каркасе этого сло , в результате чего дости- гаетс  недостаточно высока  прочность и св зь покрыти  с блоком электрода . Цель изобретени  - повышение электропроводности и жаростойкости защитной пасты, обеспечение надежной св зи ее с блоком электрода и.увеличение в целом, эксплуатационной стойкости рабочего конца самообжигающегос  электрода. Поставленна  цель достигаетс  путем нанесени  на внутреннюю поверхность кожуха самообжигающегос  электрода защитной пасты, состо щей из порошка алюмини  и жидкого св зующего - каменноугольного пека, дополнительно содержащей шунгитовый ма-, териал при следующем соотношении компонентов , весъ%: Шунгитовый материал25-45 Каме нноугольный пек 15-25 Порошок алюмини  Остальное Шунгитовый материал представл ет собой древние докембрийские осадочные образовани , содержащие в своем составе шунгитовое вещество - специфическую аморфную форму углерода - природный стеклоуглерод. Как показывают исследовани  структуры вещественного и фазового состава углеродистых шугнитовых пород , последние представл ют собой природный комплексный материал, со-; держащий углерод и кремнезем в весь ма мелкодисперсном состо нии. Шунгитовое вещество характеризуетс  следующим химическим составом, вес.%: С 20-55J SiOa 35-70 , 2-5 , FeO 1-5; MgO 0,5-2,OJ CaO 0,1-0,7J 0,02-2,0 и имеет глобул рную морфостр ктуру с размером глобу- , лей 100-500 А, размер кварцевых зерен колеблетс  от 1 до 5 мкм. Аморфный углерод распределен в элементарных объемах шунГитового Материала равномерно и окружает пленкой каждую силикатную частицу. Это обеспечивает тесный контакт между углеродом и кварцем и высокую электропроводность материала.

Выбор углеродистого шунгитового материала в качестве компонентов защитной пасты объ сн етс  тем, что присуща  шунгитовому материалу природа строени  и существующее химические св зи обеспечивают более высокую электропроводность щунгитов и хорошие кинетические услови  фи- . зико-химических взаимодействий между составными компонентами его в процессе коксовани  электродов. , Тесный и разветвленный контакт углерода с ведущим окислом - кремнеземом интенсифицирует процесс карби .дообразовани  при температурах выше 1000°С. Содержание углерода и кремнезема в шунгитовом материале отвечает практически стехиометрическому соотношению их дл  осуществлени  реакций образовани  карбида кремни  например SiO2 +3C SiC+2CO.

Шунгитовое вещество, содеражщее. углерод в приведенных выше количествах , по своей природе и свойствам сходно с углеродистыми компонентами , вход щими в состав электродной массы. Это способствует более глубокому проникновению пасты в жидкую электродную массу при плавлении последней, образованию утолщенного переходного сло  и, вследствие высокой адгезионной способности пасты и электродной массы, улучшению св зи и контакта шунгитового вещества, а также других компонентов пасты с углеродом пека пасты и массы

Поскольку углерод в рассматриваемой системе находитс  в избытке, то при взаимодействии его с кремнеземом шунгитового вещества преимущественно образуетс  карбид кремни . Образование карбида кремни  способствует увеличению надежности св зи покрыти  и угольного блока электрода в процессе коксовани  вследствие формировани  разветвленных карбидных цепей за счет углерода блока электрода и пасты, т.е. прорастани  кристаллов карбида кремни , а также карбидов и оксикарбидов алюмини  в переходном слое и непосредственно покрытии.

Образующеес  небольшое количество кремни  при восстановлении кремнезема шунгитового вещества раствор етс  в алюминии и его соединени х, улучшает смачиваемость твердого угол угольного блока и повышает надежность св зи покрыти  и рабочего конца электрода при повышенных температурах ;

Использование в составе пасты шунгитового материала, содержащего около 30% углерода кварцевых зерен, дл  создани  защитного покрыти  на

.поверхности самообжигающегос  электрода обеспечивает хорошую электропроводность при сравнительно низких температурах (800-1000°с) и высокотемпературную устойчивость (выше ) поверхностного сло  блока самообжигающегос  электрода. Количество шунгитового материала в предлагаемом составе пасты должно находитьс  в пределах 25-45%. Уменьшейие количества шунгитового

0 материала ниже 25% приводит к снижению электропроводимости и высокотемпературной УСТОЙЧИВОСТИ, а увеличение йоли шунгитового материала выше 4.5% при обеспечении достаточ5 но высокой жаростойкости не оказывает существенного вли ни  на повышение электротехнических свойств покрыти .

Оптимальное количество каменноугольного пека находитс  в пределах

0 15-25%. При умен1Л1ении количества пека ниже 15 вследствие повышенной смачиваемости шунгитового материала резко снижаетс  толщина в жущей пленки между компонентами пасты и ухудшаютс  ее физические свойства, а

5 именно адгезионна  способность. Снижение адгезионной способности пасты не обеспечивает сплошности покрыти  при нанесении ее на внутреннюю поверхность кожуха самообжигающегос 

0 электрода. Увеличение доли каменноугольного пека в пасте свыше 25% обуславливает снижение механических и жаропрочностных характеристик покрыти ..

5

Нанесение пасты предлагаемого состава на внутреннюю поверхность кожуха самообжигающегос  электрода производитс  на каждой секции до наварки ее на действующую печь или пос0 ле установки секции и приварки ее к кожуху электрода.

После нанесеии  пасты на внутреннюю поверхность кожуха электрода в него загружают углеродистую электродную массу. По мере расхода элек5 трода и его перепуска электродна  масса вместе с кожухом перемещаетс  постепенно в зону высоких температур , измен   при этом в зависигаости от температуры несколько агрегатных

0 состо ний. При этом компоненты пасты взаимодействуют между собой, а ,1гакже с углеродистой электродной массой, в результате чего к моменту Оплавлени  науглероженного стального

5 koacyxa (1150-1350°С) на угольном блоке образуетс  защитный слой из оксийарбидов алюмини , карбидов кремни  и алюмини , который предохран ет от окислени  рабочий конец электрода, так как он слабо взаимо- . действует до температур 2500С и выше с окислительными компонентами газа на колошнике печи и обладает высокой стойкостью против воздействи  шлаковых расплавов.

Нар ду с этим паста, нанесенна  на внутреннюю поверхность кожуха самообжигающегос  электрода, взаимодействует и с железным кожухом. Наличие углерода св зующего пасты и электродной массы усиливает химизм процесса взаимодействи  в системе кожух-паста-углеродиста  масса, в результате чего образуютс  интерметаллиды железа и кремни , а также карбиды железа, алюмини  и кремни . Следовательно нанесение пасты на внутреннюю поверхность кожуха самообжигающегос  электрода приводит к образованию сложного карбидного и оксикарбидного сло , который обеспечивает защиту поверхности рабочего конца от окислени  и нар ду с этим взаимодействует со стальным кожухом с образованием алюминидов и карбиРезультаты проведени  испытаний свидетельствуют, что использование предлагаемой Пасты позвол ет снизить окисл емость образцов электродной массы на 1,0% по сравнению с известной .

В крупнолабораторной трехфазной дуговой электропечи мощностью

ДОН, имеющих более низкое электросопротивление , чем стальной кожух.

г

Пример . Производ т обжиг электродной массы в кожухах из стали Ст 3 диаметром- 60 мм, внутреннюю поверхность которых покрывают предлагаемого состава. Дл  сравнени  один образец электродной массы обжигают в кожухе, внетреннюю поверхность которого покрывают известной защитной пастой.

Обжиг производ т без доступа воздуха до 900°С со скоростью в час. После охлаждени  образцы извлекают из кожухов, взвешивают и подвергают обжигу в окислительной атмосфере при в течение 1 ч.

Результаты испытани  приведены в табл. 1.

Таблица

160 кВА провод т сравнительные технологические испытани  самообжйгающихс  электродов, причем в идентичных услови х проплавл ют по 400 кг шихты по каждому их сравниваемых вариантов .

Усредненные результаты испытаний приведены в табл. 2.

Таблица2

Анализ результатов проведенных испытаний свидетельствует, что расход электрода, внутренн  поверхность которого покрыта пастой предлагаемого состава, уменьшаетс  на 4,8% и расход электроэнергии на 1 т сплава снижаетс  на 0,5% в сопоставлении со сравнимыми показател ми испытаний электрода с известной защитной пастой.

Результаты лабораторных испытаний электропроводности образцов электродной массы с покрытием поверхности пастой предлагаемого состава и образцов массы с покрытием известной пастой приведены в табл. 3.

. Т а б л и ц а 3

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Защитная паста для самообжигающихся электродов, включающая порошок алюминия и каменноугольный пек, отличающаяся тем, что,с целью повышения электропроводности и жаростойкости пасты, обеспечения надежной связи ее с угольным блоком электрода и увеличения его эксплуата⁹\ционной стойкости, она дополнительно содержит шунгитовый материал при следующем соотношении компонентов, вес.%:

   Шунгитовый ма40 териал

   Каменноугольный пек

   Порошок алюминия