Способ приготовления углеродсодержащей массы для графитированных изделий

 

1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕЙ МАССЫ ДЛЯ.ГРАФИТИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий перемешивание измельченного кокса с пеком при движении массы в радиальном направлении со скоростью вращения 15-35 м/с при нагреве вьше темВСКГО« ; Й-А 13,; з - пературы размягчения пека, отличающийся тем, ч,то, с целью повышения стабильности физико-механиче :ких свойств графитированных изделий, массу дополнительно перемещают в горизонтальном направлении непрерывно с линейной скоростью 0,05-0,30 м/с при нагреве на 100ISO C выше температуры размягчения пека. 2. Способ по п. 1, о т л и а ющ и и с я тем, что используют иепрокаленный нефтяной кокс фракции -0,09 мм и перемешивание ведут в течение 60-90 с.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 01 В 31/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2983015/23-.26 (22) 12.06.80 (46) 15.06.85. Бюл. В 22 (72) E.Ì.Îñòðîóìîâ, К.Г.Петров, В.А.Филимонов, Л.А.Финкельштейн и А.Г.Холин (53) 661.666.2(088.8) (54)(57) 1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕЙ МАССЫ ДЛЯ.ГРАФИТИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий перемешивание измельченного кокса с пеком при движении массы в радиальном направлении со скоростью вращения 15-35 м/с при нагреве выше темI п,svoî . А пературы размягчения пека, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности физико-механических свойств графитированных изделий, массу дополнительно перемещают в горизонтальном направлении непрерывно.с линейной скоростью

0,05-0,30 м/с при нагреве. на 100150 С выше температуры размягчения пека.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю-. шийся тем, что используют непрокаленный нефтяной кокс фракции

-0,09 мм и перемешивание .ведут в течение 60-90 с.

96857 2

2S

3$

1 !

Ю

1 8

Изобретение относится к области получения графитированных изделий, более конкретно к способам приготовления коксопековых масс при изготовлении графитированных изделий для химической, металлургической и других отраслей промышленности.

Известен способ получения графитированных материалов с приготовлением коксо-пековой композиции из непрокаленного нефтяного кокса и каменноугольного среднетемпературного пека, по которому в пек, нагретый

О до 120-150 С, вводят кокс с крупностью частиц до 0,15 мм. Компоненты перемешивают при температуре

110-130 С в течение 1 ч при медленном перемещении массы (со скоростью в радиальном направлении на концах лопастей порядка 0,5-1,0 м/с), полученную массу охлаждают и измельчают.

Из пресс-порошка формуют, обжигают и графитируют заготовки.

Графитированные изделия из коксопековой массы, приготовленной по данному способу, имеют значительный разброс физико-механических характеристик при большом выходе материала с пониженными характеристиками.

Это говорит о нестабильном качестве коксо-пековой массы, т.е. о низкой технологической эффективности данного способа смешивания.

Известен способ приготовления углеродсодержащей массы смешиванием кокса с пеком в лопастном смесителе под механической нагрузкой от 0,2 до 1-,0 кгс/м . Графитированный материал, полученный из массы, приготовленной по этому способу, имеет несколько более высокие физико-механические свойства, чем при смешивании без давления. Однако эти свойства по данном способу недостаточно высокие.

Наиболее близким техническим решением является .способ приготовления углеродсодержащих масс для получения графитированных изделий смешиванием углеродного наполнителя— кокса с пеком в смесителе с радиальной скоростью перемещения 5-50 м/с в течение 5-15 мин при, например, 150 С (на 63 С выше температуры размягчения пека).

Этот способ приготовления масс позволяет несколько улучшить качество графитированного материала.

Однако этот способ не совершенствует основную операцию приготовления массы: смешивание наполнителя со связующим, поскольку эта операция осуществляется только с перемещением массы в радиальном направлении.

Полученные графитированные изделия имеют большой разброс (нестабильные) и сравнительно невысокие физико-механические характеристики графитированных изделий.

Цель изобретения — повышение стабильности физико-механических свойств графитированных изделий.

Цель достигается тем, что в способе приготовления углеродсодержащей массы, включающем перемешивание измельченного кокса с пеком при движении массы в радиальном направлении со скоростью вращения

15-35 м/с массу дополнительно непрерывно перемещают в горизонтальном направлении со скоростью 0,050,30 м/с при нагреве массы на 100о

150 С выше температуры размягчения пека.

Кроме того, используют непрокаленный нефтяной кокс фракции

-0,09 мм и перемешивание ведут в течение 60-90 с.

Горизонтальное перемещение массы, осуществляемое при перемешивании-одновременно с перемещением в радиальном направлении, обеспечивает более эффективное смешивание компонентов. Масса становится более гомогенной, за счет этого повышаются и стабилизируются физико-механические свойства графитированных изделий. Кроме того, высокие скорости перемещения массы вызывают интенсивное трение частиц кокса между собой, а также о стенки смесительной камеры, благодаря чему температура смешивания становится выше температуры размягчения пека на 100150 С. Высокая температура смешивания в указанных пределах пластифицирует массу, улучшает ее гомогенность и содействует более глубокому протеканию процесса поликонденсации связующего. Указанные причины стабилизируют физико-механические характеристики графита.

Использование непрокаленного нефтяного кокса фракции -0,,09 см обеспечивает высокие физико-механи896857

40

55 ческие свойства графитированных иэделий.

Перемещение массы в радиальном направлении со скоростью вращения менее 15 м/с и в горизонтальном с линейной скоростью менее

0 05 м/с приводит к разнородности получаемой массы, что вызывает значительный разброс физико-механических характеристик графита.

Кроме того уменьшение скорости перемещения массы снижает температуру процесса смешивания более чем на о

100 С, уменьшает пластичность массы, а также прочность и плотность графита.

Увеличение линейной скорости перемещения массы более чем 0,30 и радиальной более 35 м/с вызывает интенсивный подъем температуры смешивания (250 С) за счет трения частиц кокса между собой и стенками камеры смесителя. Кроме того, соударения частиц изменяют гранулометрический состав кокса, а вследствие высоких температур смешивания пек обедняется легкоподвижными фракциями, масса становится менее пластичной и прочность, а также плотность графита значительно уменьшается.

Смешение массы менее 60 с вызывает неоднородность углеродной композиции, увеличивает брак по структуре и ухудшает физико-механические характеристики графита.

Проводить процесс смешивания более 90 с нецелесообразно, так как температура процесса смешиваP ния более чем на 150 С превышает температуру размягчения пека, пластичность массы уменьшается и, как следствие, снижается прочность и плотность графита.

Пример 1. Состав коксопековой композиции,мас.X:

Нефтяной непрокаленный кокс фракции -0,09 мм 60

Пек каменноугольный, температура размягчения 72 С 40

Заданное количество непрокаленного кокса марки КНПС ГОСТ 22898-78 фракции -0,09 мм с температурой

20 С и среднетемпературный камен ноугольный пек ГОСТ 10200-73, нагретый до температуры 110 С, с помощью автоматических дозаторов подают в камеру непрерывного скоростного смесителя. Скорость вращения и линейная скорость перемещения массы составляют соответственно 35 и

0,30 м/с, время смешивания ингредиентов 60 с, температура процесса смешивания 220 С (т,е. вьппе темпео ратуры размягчения пека на 150 С).

Полученную массу дробят до.кусков 15-25 мм, диспергируют до фракции -0,09 мм. Затем пресс-порошок формуют в закрытой матрице при температуре 20 С и давлении 600 кгс/см .

Полученные заготовки ф = 140 и

180 мм обжигают в коксовой saсыпке при непрерывном подъеме температуры со скоростью 3,1 С/ч до

1100 С, с выдержкой при максимальной температуре в течение 20 ч, графитацию заготовок ведут в промьпплено ных печах до температуры 2400 С, со скоростью 40 С/ч и выдержкой при максимальной температуре 5 ч.

Пример 2. Отличается от предыдущего скоростью вращения массы и линейной скоростью равных, соответственно, 20 и О, 14 м/с, временем смешения массы 75 с, а также температурой массы в процессе о смешения, которая на 128 С выше температуры размягчения пека.

Пример 3. Отличается от предыдущих примеров скоростью вращения массы и линейной скоростью равных, соответственно, 15,0 и

0 05 м/с, временем смешения массы

90 с, а также температурой массы в процессе смешения, которая на

100 С выше температуры размягчения пека. Кроме того, полученная из смесителя масса с температурой

100 С без включения в технологию размола и диспергирования формуется в обогреваемой пресс-форме, с температурой стенки пресс-формы 110 С, при давлении 400 кгс/см .

B таблице представлены физико механические характеристики графитированных образцов из углеродсодержащей массы, приготовленном.по предложенным примерам и по известному способу (при использовании непрокаленного нефтяного кокса), а также разброс физико-механических характеристик по 18 образцам для каждого определения.

896857 о Й хо «Х

Е 4 л

I 1 Ы

I

1

1 о л

О а л л л -CV .!

Х Е 1

1. О

1 ж

Ф

hC I ф Pl р, qj

ХО! о

Ц о м о о а

Ж 1 ж о ь

1 О <б

I 4 K

1 v

О! ..1о

1 I g

1 л ж

О <и 1

1 Ж Х

l- V о

I 1 4

1 о

I о

an о о л о

1

I

I и 1 cv 1 л о

М О о о л л о о

1 O л! о о

Х

Э IO ! О ф о л л сЧ

I I

СЧ и ф

1 о л л li

I)

I !

I g I

1

I v

1 4

I A 1

Vcd I о а

I Ж Ю 1 о! о

dI c0

I C4C4 l о

О

1 о аЛ м

1 о о

СЧ I

1 1 о иi I л

l» о З ж v (»

О 4

Д ф I

CO I л

° — 1

1 1 О о ф 00 л л

I I

»3 »б сО л

CO л

1 О

1 л

I

1

I

1

v o э v д о жжо

v 6

dI Ж

cd

63 у

Х

I о

2

° е

v о

v

И л ж

f»

v о

I

Ch л м

СЧ л

СЧ

1 о о о

00 СЧ Ch г О 1

1 1 1 о о о (Ч CO б и а л о ь о в а о ! СЧ М СЧ

»»»»»

1 I 1 1 ! о о о ! в о о

» м

89685

Составитель Т. Ильинская

Texpeg А.Бабннец Корректор M.càìáîðñ,.

Редактор Л.Письман

Заказ 4470/1 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Из приведенной таблицы следует, что одновременное перемещение смешиваемой массы в радиальном и го-, ризонтальном направлениях со скоростями соответственно 15-35 м/с 5 и 0,05-0,30 м/с на 100-150 С выше температуры размягчения пека повышает эффективность перемешивания и это обеспечивает в графитированном материале более высокие и более 1О стабильные значения физико-механических характеристик.

Так величина прочности при изгибе у известного графита изменяется.

8 (разброс) на 507, а по предлагаемому способу, во 2-ом примере только на 3,87.. Также .и разброс плотности у известного графита s

8 раэ больше, чем у графита изготовленного по предлагаемому способу.

Наиболее предпочтительным для изготовления графитированных изделий является пример 2, где получены более высокие и стабильные физико- механические характеристики.