SU698173A1 - Protective paste - Google Patents

Description

Translated fromRussian

Изобретение относитс  к области подготовки шектродов к электротермическим процессам металлургии ферросплавов, цветных металлов и сплавов, фосфора, карбида кальци  и др., использующих самообжигающиес  злектроды.The invention relates to the field of preparation of spectrodes for electrothermal processes in the metallurgy of ferroalloys, non-ferrous metals and alloys, phosphorus, calcium carbide, etc., using self-baking electrodes.

Известна обработка графитовых злектродов покрытием их слоем смеси из и силицидов или карбидов (например, карбида кремни ) путем напылени  при помощи плазменной горелки или расплавлением электрической дугой 1.It is known to treat graphite electrodes by coating them with a mixture of silicides or carbides (e.g. silicon carbide) by spraying with a plasma torch or by melting with an electric arc 1.

Недостатками известного состава покрытий  вл ютс  целесообразность использовани  их только на графитовых электродах, способ нанесени , пригодный только дл  открытых поверхностей электродов.The disadvantages of the known coating composition are the expediency of using them only on graphite electrodes, a method of application suitable only for exposed surfaces of electrodes.

Цель изобретени  - создаьше на поверхности углеродистого блока самообжигающегос  электрода высокотемпературного огнестойкого покрыти , снижение окислени  электрода и уменьшение его расхода. . Поставленна  цель достигаетс  тем, что эащитна  паста дополнительно содер сит кристаллический кремт ий и камешюугольньш пек при следующем соотнощен Ш компонентов, вес.%: Алюминий30-60The purpose of the invention is to create on the surface of a carbon block a self-burning electrode of a high temperature flame retardant coating, reducing the oxidation of the electrode and reducing its consumption. . The goal is achieved by the fact that protective paste additionally contains crystalline cream and stone peck at the following ratio of components, wt.%: Aluminum 30-60

Карбид кремни 20-4020-40 silicon carbide

Кристаллический кремний7-12Crystalline silicon 7-12

Каменно-угольный пек13-20Hard coal peck13-20

Применение карбида кремни  в составе пасты обусловлено тем, что его кристаллы врастают в поверхностный слой углеродистого блока электрода и, тем самым, увеличивают адгезион {ук способность всей пасты. Карбид кремни  в составе пасты придает покрытию высокую стойкость от окислени , поскольку SiC имеет гексагональную решетку и характеризуетс  анизотропией свойств, следовательно обладает высокой стойкостью против окислени . Оптимальное содержание карбида кремни  в составе пасты дл  создани  защищенного покрыти  находитс  в пределах 20-40%. Увеличение количества SiC более 40% нецелесообразно, так как приводит к снижению смачиваемости пасты при оптимальном содержании св зующего. Уменьшение же количества SiC менее 20% снижает сцепление ее с угольным блоком электрода. Использование кристаллического кремни  в составе пасты объ сн етс  тем, что наличие 7-12% Si в расплавленном алюминии увеличивает смачивание гольногог блока за счет роста величины поверадостного .ат жени , характеризуемого силами межфазного взаимодействи . Кремний позвол ет получить более жаростой кое покрытие, чем покрытие из чистого алюмини . Добавление до 12% кремни  в составе пасты улучшает защитные. свойства образующего на углеродистом блоке злектрода покрыти . Увеличение Si в составе пасты более 12% и сни жени  его количества ниже 7% обуславливает п вышение температуры плавлени  пасты, а также образование неустойчивого покрыти  в услови  термических нагрузок. Количество каменноугольного пека должно ншшдитьс  в пределах 13-20%. Паста с содерjKaifнем пека ниже 13% не будет обладать Достаточной адгезионной споробностью, а при содер йсании более 20% обусхповит увеличение удельно го расхода и снижение прочностных характеристик паст1 1. Нанесение пасты. на внутреннюю поверхность комсуха электрода может быть произведбко на секции до наварки ее на дей ствующую печь или после установки секции и приварки ее к кожуху действующей печи. После этого в злектрод загружают углеродистую массу. По мере опускани  самообжигающегос  электрода в зону высоких температур паста проходит р д температурных зон. При этом компоненты пасты взаимодействуют между собой , а также с углеродистой массой так, что к моменту достижени  температур, при которых происходит науглероживание, окисление и оплавление науглероженного стального кожуха (11-50-1350°С), образуетс  защитный слой из карбвдов и оксикарбидов, слабо взаимодейсрующих при 1350-1800°С с окислигельными компонентами газа на колощнике печи и преп тствующих окислению углеродисого блока самообжигающегос  электрода, обладающие высокой стойкостью протш зрозии ыйаковых расплавов. В то же врем  паста, нанесенна  на внутреннюю поверхность кожуха злектрода, взаимодействует также и с металлом кожуха. При наличии углерода злектродной массь взаимодействие в системе кожух-паста-углеродиста  масса усиливаетс , в результате чего образовываютс  комплексные железокремшшалюминиевые карбиды типа (FeSiAI) С Следовательно состав пастыобразует, с одной стороны, сложный карбидный и оксикарбидный слой, обеспечивающий защиту поверхности углеродистого блока электрода от окислени , а с другой - приводит к взаимодействию стального кожуха с образованием алюминидов и карбидов, имеющих более низкое электросопротивление , чем стальной кожух. Дл  подтверженш| теоретических предпосылок возможности использовани  пасты дл  ;создани  защиты углеродистого блока от окислени  в лабораторных услови х производит , обжиг злектродной массы в кожухах из стали диаметром 60 мм, внутренн   поверхность которых покрыта пастой предлагаемого состава . Дл  сравнени  один образец углеродистой массы обжигают в кожухе без пасты. Обжиг производ т до 900° С со скоростью нагрева 100°С, после чего образцы извлекают из кожухов , взвешивают, а затем подвергают обжигу в окислительной атмосфере при 1300 С в течение 1 ч. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Таблица 1The use of silicon carbide in the composition of the paste is due to the fact that its crystals grow into the surface layer of the carbon block of the electrode and, thereby, increase the adhesion of the paste. The silicon carbide in the paste composition gives the coating a high resistance to oxidation, since SiC has a hexagonal lattice and is characterized by anisotropy of properties, therefore it is highly resistant to oxidation. The optimum content of silicon carbide in the composition of the paste to create a protected coating is in the range of 20-40%. The increase in the number of SiC more than 40% is impractical because it leads to a decrease in the wettability of the paste with an optimal binder content. Reducing the amount of SiC less than 20% reduces its adhesion to the carbon block of the electrode. The use of crystalline silicon in the paste composition is explained by the fact that the presence of 7–12% Si in molten aluminum increases the wetting of the golnog block due to the increase in the value of the juxtaposed, characterized by interfacial interaction forces. Silicon allows a more heat resistant coating to be obtained than a pure aluminum coating. Adding up to 12% silicon in the paste improves the protective. properties forming a carbon block on the electrode electrode. An increase in Si in the composition of the paste by more than 12% and a decrease in its amount below 7% causes the increase in the melting point of the paste, as well as the formation of an unstable coating under the conditions of thermal loads. The amount of coal tar pitch should be shipped within 13-20%. Paste with a content of pitch below 13% will not have sufficient adhesive sporeness, and if it contains more than 20%, it will cause an increase in the specific consumption and decrease in the strength characteristics of the paste1 1. Application of the paste. on the inner surface of the komsukh electrode, it can be worked on the section before welding it onto the existing furnace or after installing the section and welding it to the casing of the operating furnace. After that, a carbon mass is loaded into the electrode. As the self-burning electrode is lowered into the high temperature zone, the paste passes a number of temperature zones. At the same time, the components of the paste interact with each other, as well as with the carbon mass, so that by the time the temperatures at which carburization, oxidation and melting of the carburized steel casing occurs (11-50-1350 ° C), a protective layer of carbides and oxycarbides forms, weakly interacting at 1350–1800 ° C with oxidizing gas components at the furnace’s collar plate and preventing the oxidation of the carbon block of the self-burning electrode, which has a high resistance to cracks in the melts. At the same time, the paste applied to the inner surface of the electrode housing also interacts with the metal of the housing. In the presence of carbon by the electrode mass, the interaction in the shell-paste-carbonaceous mass system is enhanced, resulting in the formation of complex iron-silicon-aluminum carbides of the (FeSiAI) C type. Therefore, the composition of the paste forms, on the one hand, a complex carbide and oxycarbide layer, which protects the surface of the carbon electrode block from oxidation. and, on the other hand, leads to the interaction of a steel casing with the formation of aluminides and carbides having a lower electrical resistance than the steel casing. For confirmation | theoretical prerequisites for the use of the paste to create protection of the carbon block from oxidation under laboratory conditions produces annealing of the electrode paste in steel casing with a diameter of 60 mm, the inner surface of which is covered with the paste of the proposed composition. For comparison, one sample of carbonaceous mass is burned in a casing without paste. Calcination is carried out up to 900 ° C with a heating rate of 100 ° C, after which the samples are removed from the casings, weighed, and then calcined in an oxidizing atmosphere at 1300 ° C for 1 hour. The test results are shown in Table. 1. Table 1

Результаты проведенных опытов показывают , что при использовании пасты достигаетс  снижение окисп емости образцов на 5-6%. Опробование работы самообжигающегос  элек трода, внутренн   поверхность кожуха которого была покрыта пастой дл  создани  защитноГО покрьггн , провод т на однофазной дуговой печи мощностью 140 кВт. Дл  сравнени  в этой же печи работают на электроде без покрыти . С каждым электродом проплавл ют 300 кг шихты. Расход электродов приведен в табл. 2.The results of the conducted experiments show that when using a paste, the oxidability of samples is reduced by 5-6%. Testing of the work of the self-burning electrode, the inner surface of the casing of which was coated with a paste to create a protective pole, is carried out on a 140 kW single-phase arc furnace. For comparison, the same furnace operates on an uncoated electrode. 300 kg of charge are melted with each electrode. The consumption of the electrodes is given in table. 2

Израсходованна  длина электрода, ммElectrode length consumed, mm

ИзрасходованныйConsumed

вес электрода,electrode weight

Claims (1)

Translated fromRussian

кг Применение пасты позвол ет снизить расход электродов на 15%. При ее использовании эконо ми  при расходе тонны электродной массы достигает 12 руб. Формула изобретени  Защитна  паста, включающа  алюминий и кар бид кремни , отличающа с  тем, что, с цепью создани  на поверхности угольного блока электрода высокотемпературного огнестойкого покрыти , снижени  окислени  электрода иkg Paste can reduce electrode consumption by 15%. When it is used by the economy, when the consumption of a ton of electrode mass reaches 12 rubles. Claims of the invention Protective paste comprising aluminum and silicon carbide, characterized in that, with a chain, a high-temperature fire-resistant coating is created on the surface of the carbon block of the electrode, reducing the oxidation of the electrode andТаблица 2table 215,215.21240124015,515.514,1 уменьшени  его расхода, она дополнительно со держит кристаллический крешшй и каменноугольный пек, при следующем соотношении компонентов, вес.%: Алюминий30-60 Карбид кремни 20-40 Кристаллический кремний7-12 Каменно-угольный пек13-20 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Дуррер Р., Фолькерт Г.Металлурги  ферросплавов . М., Металлурги , 1976, с. 169.14.1 decreases its consumption, it additionally contains crystalline crash and coal tar pitch, with the following ratio of components, wt.%: Aluminum 30-60 Silicon carbide 20-40 Crystalline silicon 7-12 Coal tar 13-20 Information sources taken during attention during examination 1. Durrer R., Volkert G. Metallurgists of ferroalloys. Moscow, Metallurgists, 1976, p. 169.