Способ получения углеграфитовых изделий
METHOD FOR OBTAINING CARBON GRAPHITE PRODUCTS

Изобретение относится к области получения углеграфитовых изделий и, в частности, может быть использовано при производстве крупногабаритных электродов для электрометаллургии и также в технологии ядерного топлива и порошковой металлургии.
Известна технология производства анодов на алюминиевом заводе (В.Н.Крылов. - Производство угольных и графитированных электродов. - М., Л.: Ред. Хим. Литературы, 1939. - 252 с. - см. С.140). Технология содержит операции: комплектование компонентов на складе сырья; дробление; размол и хранение; смешение; формовка электродов в прессах; транспортирование заготовок в обжиговый цех; электрический обжиг электродов; заделка ниппелей; визуальное тестирование готовой продукции; возврат огарков и брака на склад сырья; выгрузка готовых электродов. Технология позволяет получать электроды, способные работать в электрометаллургии и электролизе, но визуальное тестирование готовой продукции не позволяет определять внутренний брак, что снижает производительность основного производства, т.к. возникает необходимость в изъятии электродов, имеющих внутренние трещины или невидимые снаружи посторонние предметы и возврат их на склад сырья.
01
Известен также способ контроля процесса графитирования угольных электродов (А.с. СССР №95681 М.Кл. 21h 20 - Способ контроля процесса графитирования угольных электродов / Вайнштейн Г.М., Мазель Е.В. - заявл. 28.07.1952. - 3 с.) Способ контроля процесса графитирования осуществляется путем измерения электрического сопротивления электродов, причем для экономии времени предлагается процесс измерения электрического сопротивления электродов начинать сразу же после отключения нагрева путем подключения измерительной аппаратуры непосредственно при нахождении электродов в печи.
Способ позволяет экономить время на процесс получения углеграфитовых изделий, но не позволяет определять внутренние дефекты в электродах локально.
Известен также способ определения качества изготовления угольных вставок (см. Ли В.Н., Матыцын Е.В. - Определение качества изготовления угольных вставок токоприемников / Електрифiкацiя транспорту, №3. - 2012. - С. 71-73.), заключающийся в определении электрического сопротивления электрода. При определении электросопротивления угольного электрода измерения производятся при помощи двойного моста Томсона, реализующего точность измерения до единиц микроома. Расположение токовых и потенциальных электродов моста на вставке (угольном электроде) обуславливает физический смысл измеряемого сопротивления. Различают поверхностные и объемные величины сопротивления. Уменьшение измерительной базы (расстояние между потенциальными электродами) позволяет фиксировать изменение электросопротивления вставки в зависимости от «меняющейся внутренней структуры». Электрическое сопротивление, при правильно выбранной измерительной базе, является достаточно чувствительным параметром, определяющим качество и однородность вставок.
Способ позволяет достаточно точно выбраковывать графитноугольные изделия на стадии тестирования после обжига, но в связи с неоднородностью сырья выход годной продукции невысок (до 70%), поэтому имеет место перерасход энергии и на размол бракованных изделий и на отжиг, что значительно удорожает производство углеграфитовых изделий.
Известен также способ получения углеграфитовых изделий (см. Чалых Е.Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий. - М.: Металлургия, 1972. - 432 с. - 9 с.) в указанной последовательности укрупненно включающий: комплектование и приготовление сырья; дробление сырья, например, вальцовыми дробилками; прокаливание, например, до температуры 1260°С; размол; фракционирование; подогрев до 130-150°С; смешивание с каменноугольным пеком; прессование, например, с виброукладкой; охлаждение до +35°С; обжиг, например, при температуре 1265°С в течение 18-20 суток; механообработка; тестирование, например, ультразвуковым методом; возврат на склад сырья бракованной продукции; чистовая механообработка годной продукции.
Способ позволяет производить углеграфитовые изделия в том числе крупногабаритные и, в том числе, для атомной промышленности, но одностадийное тестирование в конце технологического процесса приводит к повышенному расходу энергоносителей на размол и обжиг бракованных изделий.
Задача настоящего изобретения состоит в снижении себестоимости производства углеграфитовых изделий путем экономии энергоносителей (электроэнергии и горючего газа) на размол бракованных изделий и обжиг заготовок.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ позволит снизить себестоимость производства углеграфитовых изделий путем исключения двойного отжига изделий, которые при прессовании по какой-либо причине содержали брак, за счет нового технического результата - сокращения затрат энергии на дробление и обжиг заготовок, т.к. отформованные заготовки со скрытым браком не попадут на операцию обжиг, а будут размолоты после операции дополнительного тестирования с меньшими энергозатратами, нежели при размоле готовых изделий, прошедших обжиг.
Заявленное техническое решение заключается в том, что после прессования заготовок вводится операция промежуточного тестирования, по результатам которого заготовки, отформованные с браком, возвращают на склад сырья для повторной переработки, это является новым техническим решением.
Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что введение в процесс дополнительной операции тестирования позволяет экономить общие энергозатраты на процесс - это соответствует критерию изобретательский уровень.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что несмотря на кажущееся удорожание комплекта технологического оборудования экономия общих затрат достигается за счет исключения двойного обжига заготовок, отформованных с браком, а также менее энергоемкого дробления бракованных заготовок. Промышленная применимость достигается тем, что основная технология с ее комплектом технологического оборудования не меняется - в нее добавляется новая технологическая операция с тестером.
На фиг.1 представлена схема алгоритма технологии приготовления углеграфитовых изделий - прототип; на фиг.2 схема алгоритма технологии заявляемого технического решения.
Способ может быть реализован в технологии, включающей (фиг.2): приготовление сырья 1; дробление 2; прокаливание 3; размол 4; фракционирование 5; подогрев до 130-150°С 6; смешивание с каменноугольным пеком 7; формование изделия прессованием 8; охлаждение до+35°С 9; тестирование 10, например, измерением объемного электросопротивления; операция «или» 11 с выводом брака на операцию 2; обжиг заготовок 12; охлаждение и грубая механообработка 13; тестирование 14 измерением объемного электросопротивления и возврат бракованной продукции на склад сырья; операция «или» 15 с выводом брака на операцию 2; чистовая механообработка 16; подача на склад готовой продукции 17.
Способ осуществляется следующим образом. На стадии приготовления сырья 1 производят заготовку и предварительную обработку графита, углеродистых материалов и связующих, смешивают их в определенной пропорции, затем производят дробление 2 смеси, прокаливают 3 при температуре 1260°С, размалывают 4, производят фракционирование 5, затем подогревают до 130-150°С 6, смешивают с каменноугольным пеком 7, производят формование изделия прессованием 8, охлаждают до +35°С -9, производят тестирование, например, измерением объемного электросо-противления - 10, производят операцию «или» - 11, с выводом брака из технологического процесса и с подачей его на повторное дробление 2, производят обжиг годных заготовок в течение, например 18 суток при температуре 1265°С - 12, производят охлаждение и грубую механообработку 13, производят конечное тестирование, например, ультразвуковым сканиро-ванием 14, производят оценку качества обжига 15 операцией «или» с возвратом брака на дробление 2, затем производят чистовую механообработку 16, и подают конечную продукцию на склад 17.
Применение заявляемого способа позволит повысить энергетическую эффективность технологического процесса способа получения крупногабаритных углеграфитовых изделий путем экономии энергоносителей на 20-25% за счет исключения операции обжига заготовок, сформованных с браком.