Спосіб графітації

Винахід належить до способів графітації виробів з вуглецевих матеріалів і може бути використаний при виробництві електродної продукції та інших графітованих виробів. Графітація вуглецевих матеріалів відбувається в електричних печах при високих температурах (температура процесу графітації перевищує 2000°С) і є надзвичайно енергоємною. Найбільш близьким до пропонованого рішення є спосіб графітації [Соседов В.П., Чалых Е.Ф. Графитация углеродистых материалов. - Μ.: Металлургия. 1987. - С. 9, 149-152], при якому вироби з вуглецевих матеріалів нагрівають в електричній печі та витримують при температурі процесу графітації до набуття ними заданого ступеня графітації. При цьому ступінь графітації готових виробів (а отже і момент припинення витримки) оцінюють опосередковано, за питомими витратами електроенергії, що встановлені для кожного типу виробів на основі тривалої практики. Цей спосіб графітації дозволяє отримати якісну кінцеву продукцію, але завдяки опосередкованому методу визначення моменту припинення підведення електроенергії часто призводить до значних її перевитрат. В основу винаходу покладено задачу вдосконалення способу графітації, при якому використання більш точного методу визначення моменту припинення витримки (моменту припинення подачі електроенергії) забезпечило би значне зменшення енергоємності процесу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі графітації, при якому вироби з вуглецевих матеріалів нагрівають в електричній печі та витримують при температурі процесу графітації до набуття ними заданого ступеня графітації, згідно з пропонованим винаходом під час нагрівання та витримки при температурі процесу фіксують поточні значення температури характеристичної точки виробів; а момент припинення витримки (моменту припинення подачі електроенергії) визначають шляхом розрахунку ступеня графітації виробів з вуглецевих матеріалів за формулою: g= t2 dt ò F(T(t)), t1 (1) де γ - ступінь графітації; τ - поточний час; Т(τ) - поточна температура характеристичної точки виробів; τ1 ¸ τ2 - часовий інтервал, в якому відбувається графітація (тобто поточна температура Т(τ) відповідає температурі процесу графітації); F - функція, що характеризує залежність часу ізотермічної витримки, необхідної для досягнення виробом заданого ступеня графітації, від температури графітації. Розрахунок формули (1) в реальному часі дозволяє при досягненні ступенем графітації γ заданого рівня визначити момент припинення подачі електроенергії, тобто момент припинення витримки виробів при температурі процесу графітації. Приклад графітації електродів великого діаметра Випалені заготовки електродів завантажують в піч відповідно до схеми укладки. Нагрівання заготовок здійснюють за рахунок перетворення електричної енергії в теплову на елементах опору печі. Відома залежність часу изотермічної витримки τΓ, необхідної для достатньої графітації виробу, від температури графітації Тг [Шулепов СВ. Физика углеграфитовых материалов. - М.: Металлургия, 1972. С.188]: τΓ = F(Tг), при 2000 < Тг < 3000 (2) В якості характеристичної точки обирають точку в торці заготовки в середньому перерізі верхнього ряду, як найбільш „холодну" точку виробів. Визначають поточну температуру характеристичної точки виробів шляхом прямого вимірювання або розрахунком відповідної моделі температурного поля електричної печі. Розрахунок формули (1) в реальному часі з врахуванням формули (2) дозволяє при досягненні ступенем графітації γ заданого рівня визначити момент припинення підведення електроенергії до печі, тобто момент; припинення витримки заготовок при температурі процесу графітації (2000¸3000°С). Пропонований винахід значно зменшить енерговитрати на кожну кампанію графітації порівняно з традиційним способом: до 5% при існуючих регламентах графітаціїта до 13% при використанні форсованих регламентів.