Спосіб графітації електродних заготовок

1. Спосіб графітації електродних заготовок, що включає формування керна з електродних заготовок і кернової пересипки, засипання шару теплоізоляційної шихти навколо керна і графітацію, який відрізняється тим, що біля повздовжніх бокових поверхонь керна перед засипанням шару теплоізоляційної шихти встановлюють щити з волокнистого 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в теплоізоляційного матеріалу. проекції керна на бокові стіни печі перед засипанням шару теплоізоляційної шихти встановлюють додаткові щити з волокнистого теплоізоляційного матеріалу. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що між шаром теплоізоляційної шихти та нижньою поверхнею керна укладають додаткові щити з волокнистого теплоізоляційного матеріалу. Винахід належить до способів графітації виробів із 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 електродів, описаний у [патенті SU №1834842, МПК С01В31/04 от 19.12.90 p., опублікований 15.08.93р.]. Згідно з цим способом формують керн з електродних заготовок і кернової пересилки, для визначення габаритів якого використовують знімні металеві щити, здійснюють засипку шару теплоізоляційної шихти навколо керна, після чого металеві щити витягують. У шихту між боковими стінами печі й керном по всій його довжині встановлюють із визначеним інтервалом дерев'яні кілки. Кілки встановлюють таким чином, щоб вони піднімались над шаром шихти, після чого проводять процес графітації. Частина кілків, яка виступає, під час графітації запалюється і є запалювачем летких, що виділяються із шихти. Це сприяє підвищенню екологічної чистоти процесу, але цей спосіб характеризується значними енерговитратами і тривалою кампанією графітації, особливо у випадку використання шихти з підвищеною вологістю ( вологість сипучих матеріалів, завантажених у піч (шихти і пересилки), може досягати 20%). При нагріванні в процесі графітації волога перетворюється в пару і пересувається в капілярно-пористому тілі, яким є шар теплоізоляційної шихти, у напрямку найменшого гідравлічного опору. У відомому способі графітації частина пари спрямовується нагору і через верхні шари шихти залишає об'єм печі. Однак, велика частина пари досягає стін печі, перетворюється в конденсат, який повертається в гарячу зону, використовуючи капілярний механізм пересування, і знову випаровується. Багаторазовий випар вологи приводить до підвищення енерговитрат і, як наслідок, до збільшення тривалості кампанії графітації. (19) UA (11) 86020 (13) (21) a200510961 (22) 21.11.2005 (24) 25.03.2009 (46) 25.03.2009, Бюл.№ 6, 2009 р. (72) ПАНОВ ЄВГЕН МИКОЛАЙОВИЧ, UA, УРАЗЛІНА ОЛЬГА ЮРІЇВНА, UA, КВАША ВАЛЕНТИН ІВАНОВИЧ, UA, КУТУЗОВ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, САСІН ОЛЕГ АРКАДІЙОВИЧ, UA, ШИЛОВИЧ ІГОР ЛЕОНІДОВИЧ, UA, КОРЖИК МИХАЙЛО ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, ЛЕЛЕКА СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "УКРАЇНСЬКИЙ ГРАФІТ", UA (56) Графитация углеродистых материалов / Под. ред. Соседова В.П., Чалых Е.Ф. - М.: Металлургия, 1987. - С.126-153 Чалых Е.Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий. М.:Металлургия, 1972.- С. 184-187. SU 1834842 A3, 15.08.1993 C2 1 3 В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу графітації електродних заготовок, у якому застосування нових технологічних операцій дозволить знизити енерговитрати шляхом зменшення вологооборота в шихті за рахунок створення тимчасового екрана пересуванню вологи і, отже, скоротити тривалість кампанії графітації. Поставлена задача вирішується тим, що в способі графітації, що включає формування керна з електродних заготовок і кернової пересилки, засипання шару теплоізоляційної шихти навколо керна і наступну графітацію, відповідно до винаходу новим є те, що уздовж поздовжніх бокових поверхонь керна перед засипанням шару теплоізоляційної шихти встановлюють щити з волокнистого теплоізоляційного матеріалу. При цьому, у проекції керна на бокові стіни печі перед засипанням шару теплоізоляційної шихти встановлюють додаткові щити з волокнистого теплоізоляційного матеріалу, а між шаром теплоізоляційної шихти і нижньою поверхнею керна укладають додаткові щити з волокнистого теплоізоляційного матеріалу. Застосування зазначеного способу забезпечує зниження енерговитрат на випарювання вологи за рахунок створення тимчасового екрана пересуванню водяної пари в напрямку конденсаційних поверхонь і поверненню конденсованої вологи в напрямку керна. Здійснення способу, що заявляється, пояснюється за допомогою креслення, на якому схематично зображений поперечний розріз печі графітації. На днищі печі 1 із вогнетривкої цегли, формують подину з теплоізоляційної шихти 2. При використанні шихти з підвищеним вмістом вологи на подину укладають щити 3 із волокнистого теплоізоляційного матеріалу, наприклад, деревини. На подину (або щити 3) перпендикулярно поздовжній осі печі завантажують випалені електродні заготовки 4. Простір між заготовками заповнюють пересилкою 5 із гранульованого металургійного коксу, який відіграє роль елемента опору печі. Заготовки 4 із пересилкою 5 утворюють керн печі графітації. Біля поздовжніх бокових поверхонь керна встановлюють щити 6 також із деревини. При використанні шихти 2 з підвищеним вмістом вологи, на деякій відстані від щитів 6 встановлюють додаткові щити 7, виконані також із деревини. Зазначена відстань не повинна перевищувати половини відстані від керна до бокової стіни печі 1. Простір між керном та боковими стінами печі, а також верхню частину печі заповнюють теплоізоляційною шихтою 2. Нагрівання керна здійснюють за рахунок перетворення електричної енергії у теплову на елементах опору. При нагріванні печі волога перетворюється на пару і пересувається в капілярно-пористому тілі, яким є шар теплоізоляційної шихти, в напрямку найменшого гідравлічного опору. Та частина пари, що досягла стін та днища печі 1 перетворюється на конденсат, який повертається в більш гарячу зону, використовуючи капілярний механізм пересування, та знову випаровується. Щити 6 утворюють тимчасовий екран пересуванню пари від керна та конденсату в напрямку 86020 4 керна, що зменшує загальний обсяг агрегатних перетворень вологи в печі, а отже, зменшує енерговитрати та скорочує тривалість кампанії графітації. Крім того, щити 6 утворюють додатковий шар теплоізоляції на початковій стадії кампанії графітації, чим сприяють більш рівномірному розігріву керна, що забезпечує збільшення кількості придатних виробів із більш низьким питомим електричним опором. Щити 7 утворюють додаткову перешкоду пересуванню вологи в теплоізоляційній шихті 2 і можуть застосовуватись при використанні шихти з підвищеним вмістом вологи. Відстань між щитами 6 та 7 повинна бути такою, щоб мінімізувати об'єм пароутворення для якнайдовшого інтервалу кампанії графітації. За даними авторів ця відстань не повинна перевищувати половини товщини бокового шару теплоізоляційної шихти. Щити 3 також становлять додаткову перешкоду пересуванню вологи. Крім того, вони утворюють додатковий шар теплоізоляції на нижній поверхні керна, чим підсилюють дію щитів 6. Приклади конкретного здійснення способу графітації електродів великого діаметра. Приклад 1 (спосіб, що заявляється) Випробування способу графітації електродних заготовок, що заявляється, проводили в електропечі графітації перемінного струму висотою 3 м, довжиною 13м і шириною 3,9м. На підготовлену подину печі для визначення габаритів керна установили й закріпили знімні металеві щити. На поверхні подини, обмеженій знімними металевими щитами, сформували керн із 30 обпалених електродних заготовок діаметром 600мм, які уклали в піч перпендикулярно щодо поздовжньої осі печі двома горизонтальними рядами. Простір між заготовками заповнили керновою пересилкою. Уздовж кожної поздовжньої бокової поверхні керна (поруч із поздовжніми металевими щитами) установили й закріпили щити з волокнистого теплоізоляційного матеріалу, а саме, по 2 дерев'яних щити товщиною 15мм, висотою 2000мм і довжиною 4000мм. Простір між поздовжніми дерев'яними щитами і боковими стінами печі заповнили теплоізоляційною шихтою. Витягай знімні металеві щити, після чого верх печі засипали шаром теплоізоляційної шихти. Спосіб графітації провели відповідно до ПТІ 4.01-00. Результати випробування способу приведені в таблиці. Приклад 2 (спосіб, що заявляється) Спосіб графітації електродних заготовок діаметром 600мм провели відповідно до приклада 1. Крім того, перед засипанням шару теплоізоляційної шихти в проекції керна на бокові стіни печі установили по два додаткових дерев'яних щита, товщиною 15мм, висотою 2000мм і довжиною 4000мм. Додаткові щити установили на відстані 250мм від керна і закріпили за допомогою горизонтальних розпірок. Результати випробування способу приведені в таблиці. Приклад 3 (спосіб, що заявляється) Спосіб графітації електродних заготовок діаметром 600мм провели відповідно до приклада 2. 5 86020 Крім того, на нижній шар теплоізоляційної шихти в проекції керна уклали додаткові дерев'яні щити, товщиною 15мм, висотою 2000мм і довжиною 4000мм. Результати випробування способу приведені в таблиці. Приклад 4 Спосіб графітації електродних заготовок діаметром 600мм провели відповідно до приклада 1, але на відміну від нього перед засипанням теплоізоляційної шихти дерев'яні щити не встановлювали. 6 Результати випробування способу приведені в таблиці. Приклад 5 (прототип) Спосіб графітації електродних заготовок діаметром 600мм провели відповідно до приклада 4, але на відміну від нього в шар теплоізоляційної шихти на відстані 250мм від керна вбили дерев'яні кілки з інтервалом 3м (по 4 кілка з кожної сторони). Результати випробування способу приведені в таблиці. Таблиця п/п Показники 1 65 6202 4.6 30 3 20 6 1 1. 2. 3. 4. Тривалість кампанії, ч Питомі витрати електроенергії, Квт· год/т Економія електроенергії, % Кількість придатних виробів, шт. від 4.1 до 4.5 у тому числі з питомим від 4.6 до 5.0 електричним опором, МК×Ом×м від 5.1 до 5.5 більш 5.5 Випробування способу графітації електродних заготовок провели на діючих печах цеху графітації ВАТ «Укрграфіт». Як видно з таблиці, використання способу, що заявляється, дозволить зменшити енерговитрати більш ніж на 6% і скоротити трива Комп’ютерна верстка В. Клюкін Приклад № 2 3 63.5 58 6078 6048 6.5 6.6 30 30 4 4 21 21 5 5 0 0 4 68 6500 0 30 0 12 16 2 5 68.3 6500 0 30 1 10 17 2 лість кампанії на 3-5 годин. Крім того, спосіб дозволить збільшити кількість придатних виробів із більш низьким питомим електричним опором, тобто одержати кінцеву продукцію більш високої якості. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601