|
|
Основным сырьем для получения
искусственных графитовых изделий служит' нефтяной или пековый кокс, которые
подвергают графитизации до 3000°С. Характеристика готовой продукции: высокая
чистота (не менее 98 % С), большая коррозионная (шлако-) стойкость, легко
поддается обработке, малое термическое расширение, большой коэффициент
теплопроводности, высокая термостойкость
В качестве углеродистых блоков и огнеупорных изделий
используют для внутренней футеровки доменной печи, футеровки ферросплавных и
других электрических печей, футеровки плавильных печей
Изготавливают: а) графитовые тигли для плавки металлов; б)
стопорные устройства для сталеразливочных ковшей; в) блочные отверстия для
выпуска жидкого чугуна. В качестве огнеупорных изделий используют для
футеровки: горна, желобов, поддонов пои сифонной разливке.
В качестве огнеупорных блоков и кирпичей используют для
футеровки электропечей
Изготавливают: а 'тигли и лодочки для плавки и
рафинирования при получении высокочистых металлов; б) кристаллизаторы
пресс-формы при разливке под давлением; " в) трубы для вдувания газов
при рафинировочной плавке металлов, дегазации, регулировании десульфурации;
г) огнеупорные блоки и кирпичи для футеровки электроплавильных печей изделия
специальной формы применяются для футеровки нерабочего слоя. Огнеупоры на
основе огнеупорной пластичной глины и шамота, в которые вводится 10—30 %
графита, используются для изготовления стопорных устройств МНЛЗ. Углерод в
сочетании с высокоглиноземистым сырьем используют для изготовления
погружаемых стаканов, обеспечивающих разливку высокомарганцовистых сталей.
Графитовые тигли для плавки металлов — еще одно применение гра- фитсодержащих
огнеупоров. Классификация изделий углеродистой системы показана в табл. 106.
Углеродистые материалы служат также Э качестве замедлителей нейтронов в
реакторах. Сырьем углеродистых изделий служат: кристаллический природный
графит и некристаллический углерод на основе кокса или искусственного
графита.
Природный графит делится на чешуйчатый (кристаллический) и
аморфный (некристаллический). Чешуйчатый графит, содержащий большое
количество веществ в виде чешуек, лепесточков и иголочек, характеризуется
серебряно-черным металлическим блеском. Обычно в добываемой руде степень
содержания углерода низкая (5—20 %), поэтому руду обогащают. Очищенную руду,
содержащую ^75 % углерода, насыпают в бумажные мешки и отгружают. Аморфный
графит напоминает 'землисто-зернистую массу или антрацит, но блеск его
несколько ярче, чем антрацита. Однако разделять графит только по внешнему
виду трудно. В аморфном графите меньше летучих веществ (<5 %), чем в
антраците. Содержание твердого углерода обычно составляет 75—85 %. Аморфный
графит, особой обработки которого, как правило, не требуется, поставляется в
насыпном виде. Он в 5—10 раз дешевле чешуйчатого. Поскольку природный графит
с содержанием углерода ~99 % дорог, изготовление из него углеродистых
огнеупорных изделий очень ограничено. Из природного графита делают главным
образом особо плотные детали для высокотемпературных теплообменников.
Если природный графит добывают шахтным способом, то
искусственный изготовляют из углеродсодержащего сырья: пекового и нефтяного
кокса... С целью графитизации кокс прокаливают или подвергают сухой перегонке
при ^2000 °С. До 1968 г. Япония производила графит только из пекового кокса.
Почти весь искусственный графит из нефтяного кокса импортировался из США. В
настоящее время, за исключением сырого кокса, содержащего % летучих веществ,
большая доля нефтяного кокса — японского производства.
При другом процессе для получения готовой продукции после
обжига проводят дополнительную термообработку изделий в восстановительной
среде при ~2500Ч)С. В ходе этого процесса, называемого графитированием,
удается превратить аморфный углерод в искусственный графит. Во время
графитирования растут и упорядочиваются кристаллы углерода. Возникает
своеобразная структура — каркас из графитированных частичек кокса, связанных
между собой графитированным коксовым остатком связующего. Благодаря этому
графитированные изделия значительно отличаются по своим свойствам от обычных
углеродистых. Они легко поддаются механической обработке, обладают более
высокой тепло- и электропроводностью. В процессе графитирования повышается
чистота углеродистого материала за счет улетучивания значительной части
примесей. В зависимости от назначения изделий прибегают к тому или иному
процессу и сырью
Углеродистые изделия характеризуются следующими
свойствами: большой устойчивостью к теплосменам, очень малым коэффициентом
термического расширения, стойкостью при высоких температурах, устойчивостью
против коррозионного действия почти всех кислот, щелочей, солей и
органических химикатов, чрезвычайно малой смачиваемостью жидкими металлами,
легкостью. Углеродистые изделия можно считать идеальными огнеупорами для
использования в восстановительных условиях, однако в окислительных средах при
высоких температурах они могут служить только очень короткое время.
Углеродистые изделия применяют главным образом для
футеровки плавильных печей. Сравнительно большое количество огнеупоров идет
на футеровку доменных и дуговых печей. Доменные печи начали футеровать
углеродистыми изделиями после второй мировой войны. В Японии имеют
углеродистую футеровку >90 % всех действующих доменных печей. В последнее
время, кроме лещади и горна, начали футеровать и другие участки печи, включая
заплечики. Считают, что в ближайшем будущем использование углеродистых
огнеупоров в доменной печи возрастет, несмотря на некоторые колебания объема
сырьевых поставок, вызванных экономическими трудностями. Углеродистая
футеровка электропечей также оказалась вполне приемлемой. При одновременном
использовании огнеупоров с углеродистой пастой срок службы футеровки
увеличивается. Кроме обычных металлоплавильных печей, углеродистые изделия
идут на изготовление графитовых тиглей с малой удельной теплопроводностью,
большой коррозионной устойчивостью и хорошей термостойкостью. Черная и
цветная металлургия предъявляет постоянный спрос на тигли, реторты,
разливочные стаканы, стопорные пробки. Однако при этом во всех случаях
приходится прибегать к антиокислительным мероприятиям или торможению процесса
окисления.
Пропитанные смолой углеродистые изделия противостоят
разъедающему действию почти всех кислот, щелочей, солей и органических
химикатов. На основании этого ценного свойства обработанные углеродистые
огнеупоры применяют для футеровки , ванн травильНЫХ, а также Предназначенных
Для выполнений гальванических покрытий (цинкования, лужения, хромирования и
т. п.), варочных котлов — в бумажно-целлюлозном производстве, реакционных
ванн и хранилищ для химикатов — в химической промышленности, автоклавов — в
нефтехимической промышленности. Поскольку углеродистые изделия стойки к
действию газообразного хлора, они очень эффективны для специальных печей по
производству синтетических смол и печей, в которых сжигаются промышленные
отходы.
|