защитная обмазка для изделий из углеродистых материалов

Формула изобретения

1. ЗАЩИТНАЯ ОБМАЗКА ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая огнеупорную составляющую и ортофосфорную кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит углеродистый порошок, а в качестве огнеупорной составляющей - мелкодисперсный высокоглиноземистый материал при следующем соотношении компонентов, мас. % :

Мелкодисперсный высокоглиноземистый материал 25 - 60

Углеродистый порошок 5 - 6

Ортофосфорная кислота Остальное

2. Обмазка по п. 1, отличающаяся тем, что размер частиц используемых твердых составляющих не превышает 0,08 мм.

3. Обмазка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве высокоглиноземистого материала используется глинозем.

4. Обмазка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве высокоглиноземистого материала используется каолин.

5. Обмазка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве высокоглиноземистого материала используется боксит.

6. Обмазка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве углеродистого порошка используется графитовый концентрат марки ГТ-2.

7. Обмазка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве углеродистого порошка используется пыль электрофильтров производства графитовых электродов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, атомной энергетики, ракетостроению и может быть использовано при эксплуатации изделий из углеродистых материалов при высоких температурах.

При проплавлении материалов в дуговых электропечах их электроды нагреваются до высоких температур (до 2000^оС), подвергаются окислительному воздействию атмосферы печи. Интенсивное окисление углерода на поверхности электродов приводит к неблагоприятному изменению сечения электродов, электрических характеристик, при этом при выплавке стали расход электродов составляет 7-30 кг/т, а при производстве ферросплавов доходит до 155 кг/т [1] .

Одним из предпочтительных путей борьбы с этими явлениями является покрытие поверхности изделий из углеродистых материалов обмазками различного состава.

Известна обмазка из спеченного Al₂О₃ или смеси его с Al. Обмазка наносится на поверхность электродов толщиной 0,1-1,1 мм [2] .

Недостатком этой смеси является непрочность сцепления ее с нагретым электродом, что приводит к ее частичному осыпанию.

Известна также обмазка, состоящая из смеси алюминиевой пудры (15-18 мас. % ) и керосина [3] .

Недостатком этой обмазки является быстрое выгорание керосина и последующее частичное осыпание твердой составляющей.

Наиболее близкой по составу к предлагаемой является обмазка, состоящая из смеси солей кальция (15-35 мас. % ) и ортофосфорной кислоты [4] .

Однако, существенным недостатком известной обмазки является неудовлетворительная стойкость в окислительных средах и наличии в ней паров воды, с которыми интенсивно взаимодействует образующийся при нагреве электрода карбид кальция (СаС) с образованием ацетилена.

Цель изобретения - снижение удельного расхода углеродистого материала изделий, повышение надежности его эксплуатации, удешевление обмазки.

Это достигается тем, что относительно известной обмазки, включающей ортофосфорную кислоту, предлагаемая дополнительно содержит углеродистый порошок, а в качестве огнеупорной составляющей мелкодисперсионный высокоглиноземистый материал при следующем соотношении компонентов, мас. % :

Высокоглиноземистый

материал 25-60

Углеродистый порошок 5-6

Ортофосфорная кислота Остальное

Предусматривается также, что размер части используемых твердых материалов не превышает 0,08 мм; в качестве высокоглиноземистого материала использовать глинозем, каолин, боксит, а в качестве углеродистого порошка - графитовый концентрат марки ГТ-3, пыль электрофильтров производства графитовых электродов.

Введение углеродистого порошка за счет снижения поверхностного натяжения улучшает сцепление обмазки с изделием из углерода, повышает плотность обмазки и ее стойкость от воздействия окислительной атмосферы. Выбор высокоглиноземистых материалов определен их нейтральностью к окислительной среде.

Пределы содержания компонентов обмазки и концентрация использованных материалов получены опытным путем.

Составы предлагаемой и известной обмазок даны в таблице.

Смеси наносили на графитовые образцы диаметром 60 и высотой 100 мм толщиной 0,1-0,2 мм кистью, затем образец нагревали в атмосфере воздуха, выдержки при температурах 1000 и 1200^оС составляли 1 ч. Также при 1200^оС в течение 1 ч образец подвергался воздействию паров воды. Ранее было установлено отсутствие осыпания предлагаемой обмазки во всем диапазоне температур нагрева при размере частиц твердых составляющих смеси менее 0,08 мм. В известной обмазке размер частиц допускается более 0,08 мм.

В качестве высокоглиноземистого материала были отдельно использованы глинозем, каолин, боксит. Содержание Al₂O₃ в этих материалах составляет 35-90 мас. % , но это колебание за счет комплексного влияния других оксидов материалов, как установлено экспериментально, практически не влияет на получаемые результаты. Использование в качестве углеродистого порошка графитового концентрата марки ГТ-3 и пыли электрофильтров (оба материала содержат 82-92 мас. % С и 6-10 мас. % золы) оказалось эквивалентно по полученным результатам (см. таблицу). Но при этом использование обычных глиноземистых руд и отходов электродных производств обеспечило снижение себестоимости предлагаемой обмазки как за счет цены на рядовые руды и отходы, так и за счет отсутствия необходимости дополнительного помола использованных углеродистых отходов.

В ходе опробования предлагаемой обмазки было установлено: при содержании высокоглиноземистого материала менее 25 мас. % не обеспечивается полное покрытие им поверхности изделия, что ведет к увеличению удельного расхода (потеря массы при прокаливании), а при содержании более 60 мас. % обмазка хуже наносится на изделие и появляется осыпание ее при нагреве; при содержании углеродистого порошка менее 5 мас. % отмечено уменьшение упругости наносимого слоя и появление линейных трещин при нагреве, при содержании более 6 мас. % было отмечено повышение пористости обмазки, что в обоих случаях также вело к увеличению удельного расхода образцов, покрытых обмазкой.

Неравномерность обтекания паросодержащей среды поверхности образца, покрытого известной обмазкой, приводила к искажению его конфигурации, что на электродах металлургических агрегатов сопровождается повышением электросопротивления, перегреву отдельных участков и сколами, т. е. имеет место снижение надежности работы электродов. Предлагаемый состав обмазки позволяет лучше сохранять конфигурацию изделия при воздействии на него паров воды.

В какой-то мере недостатком предлагаемой смеси является необходимость предварительной прокалки твердой составляющей в течение 1 ч при температуре 1200^оС для удаления влаги.

В зависимости от материала образцов (угольный, графитированный) снижение удельного расхода массы относительно использования известной обмазки составляло не менее 10% , а с учетом затрат на обмазку (стоимость и нанесение на электроды) при выплавке стали общее снижение затрат на электроды составит минимум 6% . (56) 1. Емлин Б. И. Справочник по электрическим процессам. М. : Металлургия, 1976, с. 285 и 286.

2. Патент Швейцарии N 579155, кл. H 05 B 7/02, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР N 300522, кл. H 05 B 7/06, 1970.

4. Авторское свидетельство СССР N 199108, кл. C 25 B 11/12, 1965.