SU310508A1 - Method of protecting carbon and graphite materials from oxidation - Google Patents

Description

Углеграфитовые материалы наход т все более широкое применение в .химической промышленности (теплообменники, реакторные колонны), а также черной и цветной металлургии (электроды дуговых печей, катоды и аноды алюминиевых электролизеров, кристаллизаторы ).Carbon-graphite materials are becoming more and more widespread in the chemical industry (heat exchangers, reactor columns), as well as ferrous and non-ferrous metallurgy (arc furnace electrodes, cathodes and anodes of aluminum electrolyzers, crystallizers).

Одной из основных причин, преп тствующих широкому распространению углеграфитовых материалов,  вл етс  их высока  окисл емость в воздушной атл;осфере. Так потери от окислени  электродов дуговых печей составл ют до 50% расхода материала электрода. При больших габаритах деталей наиболее технологичный способ заш;иты углеграфитовых деталей от окислени  - нанесение поверхностных окисных пленок методом напылени .One of the main reasons that impede the widespread use of carbon-graphite materials is their high oxidability in the air industry. Thus, the loss from the oxidation of the electrodes of arc furnaces amounts to 50% of the consumption of the electrode material. With large dimensions of parts, the most technologically advanced method of protection of carbon-graphite parts from oxidation is the deposition of surface oxide films.

Вследствие дешевизны и недефицитности наиболее перспективно применение окиси алюмини . Однако илазмеинонапыленные покрыти  из окиси алюмини  отличаютс  высокой пористостью (10-15%), делающей покрытие газопропицаемым и плохо защищающим графит от окислени .Due to its low cost and non-deficiency, the use of alumina is most promising. However, alumina coated alumina coatings are characterized by high porosity (10-15%), which makes the coating gas-permeable and poorly protects graphite from oxidation.

Известен способ получени  жаростойкого самозалечивающего покрыти  путем добавлени  к окислам алюмини , магни , циркони , добавок металлического кремни  и последующего плазменного напылени  приготовленной таким образом щихты. Кремний имеет сравнительно невысокую температуру плавлени  и, расплавл  сь, заполн ет поры п неплотности покрыти . В зависимости от условий работы покрыти  к окислу добавл ют от 25 до 50 7оA method of producing a heat-resistant self-healing coating is known by adding aluminum, magnesium, zirconium, oxides of metallic silicon to the oxides, and then plasma spraying the blender thus prepared. Silicon has a relatively low melting point and, when melted, fills the pores and looses of the coating. Depending on the working conditions of the coating, 25 to 50 ° C are added to the oxide.

кремни . Однако получаемое покрытие недостаточно термостойко; при любых режимах напылени  расплавлени  кремнп  не наблюдаетс  п покрытие остаетс  газонроницаемы.м; в некоторых случа х, иаиример при заииггеотflint However, the resulting coating is not heat resistant; in any spraying mode, no silica is melted; the coating remains gas permeable. m; in some cases iairimer with ziiggeot

окислени  анодов алюминиемых электролизеров , недопустимо попадание кремни  в жидкую ванну алюмини .oxidation of anodes of aluminized electrolyzers; silicon is not allowed to enter the liquid aluminum bath.

Предлагаемый способ отличаетс  тем, что в состав шихты ввод т 10-15% порошка алюМИНИН . В процессе напылени  и формировани  покрыти  добавки алюмини , окисл  сь, закупоривают поры, способству  образованию закрытой иористости и иовышению газоплотпостп и окислительной стойкости углеграфитовых деталей с покрытием.The proposed method is characterized in that 10-15% aluminin powder is introduced into the mixture. In the process of spraying and forming the coating, the aluminum additives, being oxidized, clog the pores, contribute to the formation of a closed ioristics and increase the gas-flue and oxidation resistance of the coated carbon-graphite parts.

Пример 1. Графитовые образцы марки ГМЗ диаметром 20 мм и длиной 40 мм покрываютс  покрытием на основе окиси алюмини  путем распылени  порошка окиси алюмини  сExample 1. Graphite samples of the GMZ brand with a diameter of 20 mm and a length of 40 mm are coated with an alumina-based coating by spraying alumina powder with

добавками: 5, 10 и 30% алюмини ; 10 и 30% кремни ; без покрыти . Образцы помещают в муфельную печь, нагревают до 950°С и выдерживают прп этой температуре в течение 24 час. Затем по потере в весе определ ю additives: 5, 10 and 30% aluminum; 10 and 30% silicon; without coating. The samples are placed in a muffle furnace, heated to 950 ° C and kept at this temperature for 24 hours. Then, by weight loss,

свидетельствует о наилучших защитных свойствах покрыти .testifies to the best protective properties of the coating.

Результаты испытани  приведены в таблице.The test results are shown in the table.

Как видно из таблицы, наилучшими заш,итиыми свойствами обладает покрытие с 10% алюмини  в шихте. По сравнению с покрытием с добавками 10 и 30% кремни  окислительна  стойкость его выше соответственно в 4 и 4,5 раза.As can be seen from the table, the coating with 10% aluminum in the charge has the best zash properties. In comparison with the coating with additives of 10 and 30% silicon, its oxidative resistance is 4 and 4.5 times higher, respectively.

Пример 2. Образцы обожженного анода размером 0 40X40 без покрыти  п с покрытием с 10% А1 в шихте испытываютс  на воздухе в течение 12 час при 900°С. За это врем  угар образца без покрыти  составл ет 82,7%, а с покрытием - всего лишь 0,86%, т. е. скорость окислени  образца с покрытием в 100 раз ниже, чем у образца без покрыти .Example 2. Samples of annealed anode size 0 40X40 without coating and coated with 10% A1 in the charge are tested in air for 12 hours at 900 ° C. During this time, the waste of the uncoated sample is 82.7%, and with the coating only 0.86%, i.e., the oxidation rate of the coated sample is 100 times lower than that of the uncoated sample.

Предмет изобретени Subject invention

Способ защиты углеграфитовых материалов от окислени  путем плазменного напылени  шихты на основе окиси алюмини , отличаю10 щийс  тем, что, с целью повышени  газоплотности и стойкости к окислению при высоких температурах, в состав шихты введено 10-15% порошка алюмини .The method of protecting carbon-graphite materials from oxidation by plasma spraying of an alumina-based mixture, which is different in that, in order to increase gas density and oxidation resistance at high temperatures, 10-15% of aluminum powder is introduced into the mixture.