Электродная масса для самообжигающихся электродов

Электродная масса для самообжигающихся электродов

Реферат

Изобретение относится к электротермическим процессам, а именно к электроферросплавному и сталеплавильному производству, и предназначено для использования при изготовлении непрерывных самообжигающихся электродов.

Известна электродная масса для самообжигающихся электродов рудовосстановительных электропечей (Струнский Б.М. Руднотермические плавильные печи. М., "Металлургия", 1972, с.165), содержащая термоантрацит 30-60%, кокс 20-55%, каменноугольный пек 20-28%.

Однако самообжигающиеся электроды, изготовленные из известной массы, имеют недостаточно высокие физико-механические характеристики по удельному электросопротивлению и прочности на сжатие.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является углеродная масса для получения самообжигающихся электродов, содержащая следующие компоненты, мас.%: полукокс 20-45, каменноугольный пек 20-28 и термоантрацит - остальное (Авторское свидетельство СССР №704896, МПК С 01 В 31/02, опубл. 25.12.79).

Однако известная масса, из-за содержания в ее составе полукокса, имеет высокую пористость, что отрицательно влияет на стойкость рабочего конца самообжигающегося электрода и снижает его механическую прочность.

В основу изобретения поставлена задача повышения механической прочности и снижения пористости электродов за счет введения в состав электродной массы, в качестве модифицирующей добавки, полимеров бензольного отделения, являющихся отходами коксохимического производства.

Поставленная задача решается тем, что электродная масса для самообжигающихся электродов, включающая термоантрацит и каменноугольный пек, согласно изобретению, дополнительно содержит, в качестве модифицирующей добавки, полимеры бензольного отделения, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

термоантрацит	70-79
каменноугольный пек	20-28
полимеры бензольного отделения	1-2

При этом соотношение фракций термоантрацита в электродной массе составляет, мас.%:

-16+6 мм	- 11-21
-6+0,063 мм	- 28-38
меньше +0,063 мм	- остальное

Кроме того, полимеры бензольного отделения имеют следующий состав, мас.%:

вещества, не растворимые в толуоле	2,0-4,0
вода	0,05-0,10
зола	0,10-0,15
ароматические углеводороды	остальное

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемого изобретения и техническим результатом, которого можно достичь, состоит в том, что ввод в состав электродной массы для самообжигающихся электродов полимеров бензольного отделения изменяет характер карбонизации пека за счет физико-химических свойств и, в первую очередь, за счет содержания высокомолекулярных ароматических углеводородов. В свою очередь ароматические углеводороды положительно влияют на формирование структур, которые способствуют лучшему коксообразованию пека. Молекулы связующего под термическим воздействием способны расчленяться по слабым звеньям на крупные структурные звенья - радикалы, которые в дальнейшем, в результате карбонизации, переходят в продукты разнообразных форм. Углубление процесса карбонизации приводит к накоплению высокомолекулярных соединений, благодаря которым происходит лучшее смачивание наполнителя и образование более тонкой адсорбционной пленки. Указанное обстоятельство, а также адсорбция связующего на поверхности наполнителя, обеспечивают лучшее спекание разрозненных компонентов шихты в одну монолитную систему. Кроме того, зола полимеров бензольного отделения содержит окислы типа R₂О₃, то есть окислы железа, алюминия и титана, которые в свою очередь вызывают развитие процесса поликонденсации, повышают выход коксового остатка и резко снижают энергию активации системы. Содержание полимеров бензольного отделения менее 1 мас.% не оказывает существенного влияния на физико-механические характеристики электродной массы. Повышение содержания полимеров бензольного отделения сверх 2 мас.% вызывает увеличение выхода летучих веществ.

Одним из факторов, обеспечивающих термическую и эксплуатационную стойкость рабочего конца самообжигающегося электрода, является оптимальное содержание в составе предлагаемой электродной массы твердого углеродистого наполнителя - термоантрацита и связующего - каменноугольного пека. Увеличение термоантрацита фракции -16+6 мм более 21 мас.% влечет за собой снижение механической прочности рабочего конца электрода, а уменьшение его доли ниже 11 мас.% ведет к уменьшению электропроводящего каркаса. При содержании термоантрацита фракции -6+0,063 мм более 38 мас.% уменьшается цементация зернового каркаса и смачиваемость более крупных фракций, а содержание менее 28 мас.% приводит к снижению механической прочности электрода.

Увеличение каменноугольного пека более 28 мас.% требует значительных затрат электрической энергии на коксование электрода, а уменьшение менее 20 мас.% не обеспечивает прочной связи компонентов между собой.

Несоответствие состава полимеров бензольного отделения заявляемому приводит к существенным изменениям их свойств, что, в свою очередь, ухудшает физико-механические характеристики электродной массы.

Электродную массу готовят следующим образом. Термоантрацит прокаливают при 1200-1300°С, после чего подвергают дроблению с последующим рассевом на барабанных ситах или грохотах. Подготовленные материалы дозируют по гранулометрическому составу в соответствии с заданной рецептурой массы, затем загружают в смеситель, в который одновременно подают соответствующее количество исходного каменноугольного пека, и осуществляют тщательное их перемешивание. Полимеры бензольного отделения подвергают нагреву до температуры 40-60°С, а затем подают в смеситель. После перемешивания в смесителе электродную массу выгружают, формуют в брикеты и в виде брикетов доставляют на склад готовой продукции.

Для приготовления электродной массы использовали:

- термоантрацит с содержанием золы не более 5,0%, влаги - не более 1,5% и с удельным электросопротивлением не более 1000 Ом·мм²/м;

- каменноугольный пек, имеющий следующие показатели:

температура размягчения, °С	67-73
зольность, %	не более 0,3
содержание воды в пеке, %	не более 0,5
выход летучих веществ, %	58-63

Содержание компонентов в составах электродных масс приведено в таблице 1.

Таблица 1
Компоненты	Состав электродной массы, мас.%
	Прототип	1	2	3	4	5	6
Термоантрацит
(фракции, мм):
- по прототипу*	27-60
- предлагаемый	70-79
- -16+6		21,5	21	20	11	21	10
- -6+0,063		26	28	24	28	28	37
- менее +0,063		33	30	30	31	21	35
Полукокс	20-45	-	-	-	-	-	-
Каменноугольный пек	20-28	19	20	24	28	28	15
Полимеры		0,5	1,0	2,0	2,0	2,0	3,0
бензольного отделения
*По прототипу термоантрацит содержит:
фракции, мм	содержание, мас.%
20	10
10-20	30-35
4-10	25-30
1-4	30-40

Результаты испытаний образцов электродных масс приведены в таблице 2.

Таблица 2
Показатели	Состав электродной массы
Прототип	1	2	3	4	5	6
Механическая прочность, МПа	17,7-19,3	19,6	20,8	22,3	22,0	20,0	19,7
Пористость, %	20,9-24,1	20,9	19,8	19,5	20,5	20,3	20,6
Удельное электросопротивление, Ом·мм2/м	92,3-93,4	90,3	86,0	82,6	84,5	84,8	86,2

В результате испытаний установлено, что образцы массы, изготовленной из предлагаемого состава (варианты 2-5), обладают более высокой механической прочностью и меньшей пористостью, а также более низким удельным электросопротивлением по сравнению с массой, изготовленной из известного состава. Следовательно, и самообжигающиеся электроды, изготовленные из предложенной массы, будут иметь более высокую механическую прочность и меньшую пористость, а также более низкое удельное электросопротивление по сравнению с электродами, изготовленными из известной массы.

Наряду с улучшением эксплуатационных показателей самообжигающихся электродов, использование изобретения позволит расширить сырьевую базу за счет введения в состав массы мелких фракций термоантрацита и использования в ее составе, в качестве модификатора, полимеров бензольного отделения, которые являются отходами коксохимического производства.

Заявляемое изобретение базируется на экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях предприятия ОАО "Укрграфит".

1. Электродная масса для самообжигающихся электродов, включающая термоантрацит и каменноугольный пек, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в качестве модифицирующей добавки полимеры бензольного отделения при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Термоантрацит	70-79
Каменноугольный пек	20-28
Полимеры бензольного отделения	1-2

2. Электродная масса по п.1, отличающаяся тем, что соотношение фракций термоантрацита в ней составляет, мас.%:

-16+6 мм	11-21
-6+0,063 мм	28-38
Меньше +0,063 мм	Остальное

3. Электродная масса по п.1, отличающаяся тем, что полимеры бензольного отделения имеют следующий состав, мас.%:

Вещества, нерастворимые в толуоле	2,0-4,0
Вода	0,05-0,10
Зола	0,10-0,15
Ароматические углеводороды	Остальное