Углеродистые огнеупоры и электроды

Наиболее широко распространенным углеродистым огнеупором являются коксовые кирпичи и блоки, применяемые главным образом для футеровки электропечей и электролитных ванн в металлургии алюминия и магния.

Исходным материалом для них служит кокс с невысокой зольностью и служащая связующим смесь антраценового масла, пёка и битума. После формовки изделия сушат и обжигают в восстановительной атмосфере при 1300—1320°.

Блоки бывают различных размеров, но чаще других используются следующих размеров: 400x400x550 и 400x400x2000 мм. Эти изделия отличаются весьма высокой огнеупорностью и термостойкостью, большим постоянством объема и высокой прочностью при всех температурах. Теплопроводность их в 15—20 раз выше, чем шамотного кирпича.

В окислительной атмосфере или в контакте со шлаками блоки постепенно сгорают, так как углерод при высокой температуре реагирует с кислородом воздуха или кислородом, связанным с окислами шлака.

В связи с развитием электрометаллургии все большее значение и применение находят электроды. Современные электросталеплавильные печи, печи для выплавки ферросплавов, электропечи в цветной металлургии, электролизеры в металлургии алюминия и магния не могут работать без применения электродов,

Электроды должны выдерживать высокую температуру электропечей, обладать достаточно высокой электропроводностью и прочностью и содержать минимальное количество примесей, способных загрязнять выплавляемые металлы. Этим требованиям удовлетворяют только изделия из углеродистых материалов.

Существует три вида электродов: угольные, графитированные и самоспекающиеся. Характеристика их приведена в табл. 5.

Наилучшими являются графитированные электроды, но стоимость их велика и большого диаметра они не изготовляются.

Наиболее дешевыми (в три раза дешевле угольных и в семь раз графитовых) и допускающими возможность изготовления их большого диаметра (свыше 2000 мм) являются самоспекающиеся электроды.

Угольные электроды изготовляют из лучших сортов антрацита, литейного кокса и связующей массы, состоящей из каменноугольного пека или смеси пека с антраценовым маслом. Иногда к смеси добавляют естественный графит. Графитированные электроды изготовляют из малозольного нефтяного кокса и связующих.

В некоторых случаях по электродам проходит большой ток и их необходимо делать столь больших диаметров, при которых изготовление прессованных электродов невозможно. В этом случае пользуются набивными самоспекающимися электродами, состоящими из железного или алюминиевого цилиндрического или прямоугольного кожуха, заполняемого электродной массой.

Кожух представляет собой цилиндр из листового металла толщиной 1—1,5 мм, составленного из сваренных между собой отдельных секций длиной 1,2—1,5 м каждая. Внутри кожух имеет ребра, снабженные язычками для лучшего сцепления с электродной массой. Вес кожуха достигает 5—7% от веса электрода, он служит формой для электродной массы, предохраняет поверхность электрода от окисления и является хорошим проводником тока.

Электродную массу для набивных самоспекающихся электродов готовят на электродных заводах из такого же сырья, что и электроды, в таких пропорциях, чтобы температура размягчения массы была равна 40°. Массу формуют в брикеты весом до 40 кг, которые на металлургических заводах забрасывают в кожух самоспекающегося электрода, расположенный на работающей печи.

В верхней части электрода при температуре 50—60° масса размягчается. Далее при нагреве до 200—350° начинается выделение летучих из связующего электродной массы и последняя спекается. При дальнейшем подъеме температуры до 800° заканчивается выделение летучих, масса окончательно твердеет и спекается. По мере обгорания рабочего конца электрод опускают и наращивают новые звенья кожуха.