Способ изготовления графитового электрода

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРАФИТОВОГО ЭЛЕКТРОДА Перфилов Сергей Алексеевич, Караева Аида Разим кызы, Хасков Максим Александрович, Митберг Эдуард Борисович Изобретение может быть использовано для изготовления графитированных электродов. Способ включает смешивание наполнителя в виде нефтяного кокса, каменного угля или их смесей и связующего в виде каменноугольного пека, последующие компактирование полученной массы, е обжиг и графитацию. При смешивании к наполнителю добавляют фуллереновую сажу. Количество использованного связующего составляет не более 15 мас.%. Технический результат, получаемый при реализации заявленного способа, состоит в повышении качества конечного продукта - графитового электрода в части повышения срока его службы и увеличения эксплуатационных свойств. 014903 Изобретение может быть использовано для изготовления графитированных электродов, в частности, применяемых в дуговых сталеплавильных и рудно-термических печах и других электротермических установках для выплавки высококачественных легированных и малоуглеродистых сталей, ферросплавов и специальных сплавов, чугуна, цветных металлов и др. Графитированные электроды (ЭГ) традиционно изготавливаются на основе нефтяного кокса и каменноугольного пека (связующий и пропиточный пек). Технология их изготовления в настоящее время хорошо отработана и обеспечивает высокое качество продукции при условии очень строгого соблюдения регламентов, гибкого учета особенностей поступающих партий сырьевого кокса и пека. В числе таких технологий можно упомянуть способ по патенту РФ 2324646, в котором повышение прочности графитовых электродов достигается за счет добавок углеродных волокон в смесь кокса (угля или их смесей) и пекового связующего материала, при этом содержание углеродных волокон составляет от 4 до 10 мас.% относительно всех компонентов смеси. Полученные электроды имеют не только улучшенную прочность по сравнению с обычными электродами, наблюдается также снижение коэффициента продольного теплового расширения. К недостаткам известного способа следует отнести высокую температуру и длительность процесса графитации, что существенно усложняет его коммерческое использование. Следует также отметить, что как описанная, так и многие другие известные технологии изготовления графитированных электродов внутренне противоречивы, так как обеспечивающий связность и плотность пек фактически снижает электропроводность и теплопроводность, препятствуя равномерному распределению коэффициента линейного теплового расширения. Задача, положенная в основу создания заявленного способа изготовления графитового электрода,состоит в устранении главных недостатков общепринятых технологий, а именно сложности технологических операций, больших расходов на нейтрализацию выбросов, высокой пористости конечного изделия, неизбежной при применении большого количества пека и вызывающей, в свою очередь, снижение времени жизни электрода, его электропроводность и теплопроводность. Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении качества конечного продукта - графитового электрода в части повышения срока его службы и увеличения эксплуатационных свойств. Для достижения поставленного результата предлагается в способе изготовления графитового электрода, включающем смешивание наполнителя в виде нефтяного кокса, каменного угля или их смесей и связующего в виде каменноугольного пека, последующие компактирование полученной массы, е обжиг и графитацию, при смешивании к наполнителю добавить фуллереновую сажу в количестве от 1 до 4 мас.%, а количество использованного связующего ограничить не более 15 мас.%. Предпочтительные, но не обязательные варианты реализации способа предусматривают добавку фуллереновой сажи в наполнитель по завершении по меньшей мере около 80% цикла смешивания, а также проведение компактирования путем прессования или экструдирования при температурах 120200 С. Предполагаемое изобретение может опираться на полусухой метод. Принципиальная технологическая схема производства графитовых электродов в соответствии с заявленным решением включает следующие технологические процессы: подготовку нефтяного кокса к производству - прокалка, размол, рассев и тонкий помол; смешивание наполнителя (фракций кокса, угля или их смесей) со связующим - каменноугольным пеком в требуемой пропорции в зависимости от марки конечного продукта; прессование из полученной массы заготовок в глухую матрицу или через мундштук прошивного пресса; обжиг заготовок при температуре 800-1200 С; пропитку заготовок пеком в автоклаве; повторный обжиг заготовок при температуре 800-1200 С; графитацию заготовок при температуре 2400-3000 С. В общем виде в зависимости от назначения и требуемых характеристик конечного продукта в процессе производства могут быть использованы различные сочетания перечисленных технологических процессов. Так, например, нефтяной кокс может использоваться в прокаленном или непрокаленном виде,количество обжигов может варьироваться от 1 до 5, пропитка производится каменноугольным пеком,растворами солей или пироуглеродом и т.д. Отличием заявленного решения от существующих технологий является то, что в наполнитель на этапе смешивания вводят фуллереновую сажу в количестве от 1 до 4 мас.%, а количество использованного связующего составляет не более 15 мас.%. Ниже представлен пример реализации заявленного способа. В соответствии с таким примером предварительно прокаленный до температуры 1300 С и измельченный нефтяной кокс в количестве 73 мас.%, каменный уголь - 12 мас.% и фуллереновую сажу- 2,5 мас.% тщательно перемешивают сухим способом. Затем смесь сухих компонентов смешивают со связующим пеком в количестве 12,5 мас.% полусухим способом в течение 10 мин. Полученную смесь компактируют методом прессования с формированием тела электрода, обжигают и графитируют при температуре 2700 С в течение 10 ч. Свойства полученного электрода приведены в нижеследующей таблице. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изготовления графитового электрода, включающий смешивание наполнителя в виде нефтяного кокса, каменного угля или их смесей и связующего в виде каменноугольного пека, последующие компактирование полученной массы, е обжиг и графитацию, отличающийся тем, что при смешивании к наполнителю добавляют фуллереновую сажу в количестве от 1 до 4 мас.%, а количество использованного связующего составляет не более 15 мас.%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фуллереновую сажу добавляют в наполнитель по завершении по меньшей мере около 80% цикла смешивания. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что компактирование проводят путем прессования или экструдирования при температурах 120-200 С.