Патент на изобретение №2264982
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СОСТАВ ДЛЯ ПРОПИТКИ УГЛЕГРАФИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано в коксохимической и электродной промышленности. Состав для пропитки углеграфитовых изделий включает каменноугольный пек и пластификатор, в качестве которого используют полимеры бензольного отделения (отходы коксохимического производства), при следующем соотношении компонентов, мас.%: каменноугольный пек – 94-96; полимеры бензольного отделения – остальное. Полимеры бензольного отделения имеют следующий состав, мас.%: вещества, нерастворимые в толуоле, – 1,0-3,0; вода – 0,05-0,10; зола – 0,10-0,15; ароматические углеводороды – остальное. Плотность углеграфитовых изделий, пропитанных этим составом, после обжига – 1,78÷1,89 г/см3; после графитации – 1,85÷1,90 г/см3, пористость – 19,2÷19,9%, механическая прочность – 26,5÷27,5 МПа. Изобретение также позволяет улучшить условия производства за счет снижения содержания в пеке канцерогенных веществ. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к производству углеграфитовых материалов и может быть использовано в коксохимической и электродной промышленности. Известно использование каменноугольного пека для пропитки углеграфитовых изделий (Вяткин С.Е., Деев А.Н., Нагорный В.Г. и др. Ядерный графит. М.: Атомиздат, 1967, 25-27 с.). Указанный пек имеет следующие характеристики:
Однако известный каменноугольный пек является мезофазным и не обеспечивает высокую степень процесса пропитки, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на механической прочности и плотности углеграфитовых изделий. Наиболее близким по технической сущности и результатам, что достигаются, является состав для пропитки углеграфитовых изделий (Авторское свидетельство СССР №1212941, МПК С 01 В 31/02, опубл. 23.02.86 г.) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Предлагаемый состав имеет следующие характеристики:
Однако приведенный состав обладает высокой вязкостью, что в случае пропитки углеграфитовых материалов приводит только к частичному уплотнению пор. Поэтому полученное углеграфитовое изделие обладает низкой плотностью и соответственно высокой пористостью. В основу изобретения поставлена задача разработки состава для пропитки углеграфитовых изделий, в котором совокупность ингредиентов и их количественное содержание позволит повысить плотность и снизить пористость за счет повышения степени пропитки заготовок. Поставленная задача решается тем, что состав для пропитки углеграфитовых изделий, включающий каменноугольный пек и пластификатор, согласно изобретению содержит в качестве пластификатора полимеры бензольного отделения при следующем соотношении компонентов, мас.%:
При этом полимеры бензольного отделения имеют следующий состав, мас.%:
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и техническим результатом, которого можно достичь, состоит в том, что, по-видимому, каменноугольный пек и полимеры бензольного отделения образуют гомогенный молекулярный раствор и это увеличивает поверхностную активность связующего к поверхности углеродистых заготовок за счет физико-химических свойств и, в первую очередь, за счет интенсификации диффузионных процессов. В свою очередь, интенсивность проникновения каменноугольного пека в поры и трещины возрастает, способствуя улучшению эксплуатационных характеристик углеграфитовых изделий. Заявляемое соотношение компонентов является необходимым и достаточным для достижения поставленной задачи. Увеличение каменноугольного пека в составе для пропитки более 96 мас.% влечет за собой повышение вязкости заявляемого состава, что, в свою очередь, ведет к снижению плотности углеграфитовых изделий и повышению их пористости, а уменьшение его доли ниже 94 мас.% увеличивает выход летучих веществ, что также влечет за собой повышение пористости и снижение плотности. При этом снижается способность пека давать коксовый остаток, что приводит к ухудшению механической прочности углеграфитовых изделий. Предлагаемый состав для пропитки углеродистых изделий имеет следующие характеристики:
Пропитка углеграфитовых изделий происходит следующим образом. К 1000 л каменноугольного пека со следующими характеристиками: температура размягчения 62-65°С; выход летучих веществ 68%; вещества, нерастворимые в толуоле, 20% и вещества, нерастворимые в хинолине, 3,0%, добавляют полимеры бензольного отделения и перемешивают в течение 1 часа при 160-170°С. Полученным составом в лабораторном автоклаве емкостью 1 л пропитывают обожженные электродные заготовки диаметром 60 мм и длиной 130 мм, приготовленные из промышленных заготовок одной партии прессовки и обжига, с плотностью 1,60 г/см3 и пористостью 21,1%. Пропитанные заготовки подвергают термической обработке в муфельных печах при 1000°С в течение 402 часов и затем графитации в электропечах при температуре 2500-3000°С в течение 50 часов. В соответствии с описанным выше способом приготовлены пропиточные составы, соотношение компонентов и характеристика которых приведены в таблице 1.
Результаты испытаний пропитанных лабораторных образцов приведены в таблице 2.
В результате испытаний установлено, что полученные образцы, изготовленные с использованием заявляемого состава для пропитки (варианты 2 и 3), обладают более высокой плотностью и более низкой пористостью. Кроме того, за счет повышения коксового остатка после обжига существенно повышается механическая прочность изделий. Предлагаемый состав для пропитки углеграфитовых изделий характеризуется низким содержанием веществ, нерастворимых в толуоле, это позволяет увеличить кратность использования его для пропитки и дает возможность снизить налипание пропиточного материала на поверхность заготовок. При использовании предлагаемого состава для пропитки углеграфитовых изделий улучшаются санитарные условия производства, а именно снижается канцерогенность пека, за счет снижения содержания в пеке 3,4-бензпирена.
Формула изобретения
1. Состав для пропитки углеграфитовых изделий, включающий каменноугольный пек и пластификатор, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют полимеры бензольного отделения, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Состав для пропитки углеграфитовых изделий по п.1, отличающийся тем, что полимеры бензольного отделения имеют следующий состав, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1-фракции), мас.%