ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ
ELECTROCONDUCTIVE COMPOSITION FOR ELECTRODE CONNECTION

Изобретение относится к электропроводящему составу для стыкового соединения расходуемых углеродсодержащих электродов, используемых в дуговых электрических печах.
В процессе работы электродуговой печи необходимую для плавки шихты энергию подводят через графитизированные электроды, соединенные в колонны, выполненные в виде набора электродов, соединенных между собой с помощью ниппелей. По мере расходования электрода электродные колонны периодически удлиняют путем свинчивания заранее подготовленных новых электродов и ниппелей к ним. Для предотвращения развинчивания резьбового соединения часто применяют клеевые составы или штифты.
Из патента GB 1409334 известна электропроводящая клеевая композиция на основе эпоксидного, фуранового или фенолформальдегидного полимера с отвердителем.
Из патента US 4208149 известна клеевая композиция на базе полиуретана, способная испаряться при достижении температур ≈200°С.
2
6
4
Из патента RU 2107413 известно использование в качестве клеевого состава фенольных синтетических смол с низким молекулярным весом, точка плавления которых перемещается в область температур выше 60°С после добавления в качестве катализатора полимеризации некоторого количества гексамина (гексаметилентетрамина (CH)N).
В патенте ЕР 0260529 раскрывается электропроводящий состав, наиболее близкий к предложенному, содержащий частицы пека и других углеродных материалов - графита, кокса, углерода в смеси с вспенивающим агентом, в качестве которого применяют серу, нитрированное отфильтрованное масло или 2,4-динитроанолин или их смесь.
К недостаткам известных материалов относится большое удельное сопротивление образующегося переходного слоя - контакта при температуре выше 900°С.
Задачей изобретения является повышение электропроводности резьбовых соединений расходуемых электродов для дуговых печей при температуре их эксплуатации до 2000°С.
Поставленная задача решается электропроводящим составом для стыкового резьбового соединения расходуемых углеродсодержащих электродов, используемых в дуговых электрических печах, содержащим графит, в соответствии с которым он дополнительно содержит жидкое стекло, а в качестве графита - интеркалированный графит с размером частиц 100-400 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Интеркалированный графит
40-60
Жидкое стекло
остальное
Сущность изобретения состоит в следующем.
При нагревании резьбового соединения с использованием заявленного состава происходит интенсивное расширение интеркалированного графита, электропроводящий состав расширяется и уплотняет резьбовое соединение углеродных стержней (заполняются все пустоты, раковины, поры и т.п.), таким образом получается практически монолитное соединение с равномерной электропроводностью.
Размер частиц интеркалированного графита, используемого в заявленном составе, оказывает следующее влияние:
- при размере частиц менее 100 мкм происходит недостаточное уплотнение расширенного материала и, как следствие этого, снижение электропроводности соединения;
- при размере частиц более 400 мкм нарушается равномерность распределения пасты в резьбовом соединение и снижение электропроводности.
Соотношение компонентов в заявленном составе является оптимальным, так как при содержании интеркалированного графита менее 40% происходит заметное снижение электропроводности, а при более 60% консистенция состава не позволяет качественно нанести состав на соединяемые элементы.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Для получения состава брали интеркалированный (окисленный) графит по ТУ 5728-006-12267785-96 и жидкое стекло по ГОСТ 13078-81.
Указанный состав перемешивали в смесителе Z-образного типа без подогрева до получения однородной массы (20-30 минут).
На одном графитовом электроде диаметром 120 мм нарезали наружную резьбу с шагом 6,35 мм, на втором электроде - внутреннюю с тем же шагом.
Резьбовое пространство соединенных электродов промазывали приготовленным составом. Изготовленное резьбовое соединение помещали в муфельную печь, где моделировали разогрев электродов в процессе эксплуатации до температуры 1500°С.
К концам электродов подводили электрические контакты, которые позволяли определять сопротивление графитового резьбового соединения при различных температурах.
При достижении температуры эксплуатации графитовых электродов выше 250°С в массе электропроводящего состава происходит разложение интеркалированного графита со значительным увеличением его объема, что приводит к уплотнению резьбового соединения и, как следствие, к увеличению электропроводности образца. Дальнейшее повышение температуры до 1500°С существенно не влияет на электропроводность резьбового соединения, которое, практически, не отличается от электропроводности массива графитового стержня.
В таблице 1 приведены три примера электропроводящего состава.
В таблице 2 приведены результаты испытаний.
Таблица 1
Компоненты состава
Содержание компонентов в составе, мас.%
Состав 1
Состав 2
Состав 3
Интеркалированный графит с величиной частиц, мкм
100
40
-
60
400
-
50
Жидкое стекло
60
50
40
Таблица 2
Температура, °С
Удельное сопротивление образца, мкОм·см
Электрод графитовый монолитный
Резьбовое соединение
Образец 1<sup>1</sup>
Образец 2<sup>2</sup>
Образец 3<sup>3</sup>
Образец 4<sup>4</sup>
25
750
1248
936
952
911
100
743
1210
902
917
901
150
738
1179
886
897
883
200
730
1164
864
881
861
250
715
1115
803
844
810
300
706
1087
769
775
771
400
648
1007
704
709
700
600
611
986
652
659
645
800
581
957
601
611
593
1000
568
917
584
582
571
1500
510
892
525
527
515
<sup>1 </sup>без электропроводящего состава
<sup>2</sup> состав 1 (см. таблицу 1)
<sup>3</sup> состав 2
<sup>4</sup> состав 3
Таким образом, предложенные составы электропроводящих материалов обеспечивают прочное бездефектное резьбовое графит-графитовое соединение при минимальных потерях электроэнергии в месте контакта соединяемых материалов.