SU955529A1 - Electrode mass for ore-smelting electric furnace self-sintering electrodes - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электро. термическим процессам, в частности к электрометаллургии ферросплавов, цветных металлов и сплавов,к электротермии фосфора, карбида кальци  и др.,и предназначено дл  эксплуатации непрерывных самообжигающихс  электродов рудовосстановительных электропечей .This invention relates to electro. thermal processes, in particular, electrometallurgy of ferroalloys, non-ferrous metals and alloys, electrothermics of phosphorus, calcium carbide, etc., and is intended for operation of continuous self-baking electrodes of ore reducing furnaces.

Известна электродна  масса дл  самообжигающихс  электродов l , включающа  компонентный достав в следующем соотношении, вес.%:The known electrode mass for self-baking electrodes l, including component, taken in the following ratio, wt.%:

Термоантрацит 50-72,5Thermoanthracite 50-72,5

КаменноугольныйCoal

кокс27,5-50,0coke27.5-50.0

КаменноугольныйCoal

пек23,5-27,6pec23.5-27.6

Однако известна  электродна  масса обладает повьааенной жидкотек-учестью , что в случае прогара кожуха электрода или его деформации в период эксплуатации вызывает много осложнений. Вытека , наиболее подвижна  часть массы попадает под электроконтактные щеки и, име  низкую электропроводность, нарушает электрический контакт щека кожух электрода..В то же врем  ос .тавша с  в кожухе электродна  масса уже не удовлетвор ет требовани м получени  высококачественного обожженного углеродистого блока. Все это приводит к неблагопри тным услови м эксплуатации электродов и неравномерному распределению тока в контактном узле, что обусловливает обрывы электродов по ококсованной и неококсованной част м. Одно# из However, the known electrode mass has a fluid permeability which, in the event of an electrode casing burnout or deformation during operation, causes many complications. The outflow, the most mobile part of the mass falls under the electrocontact cheeks and, having a low electrical conductivity, breaks the electrical contact of the cheek with the electrode casing. At the same time, the electrode mass in the casing does not satisfy the requirements for obtaining a high-quality fired carbon block. All this leads to unfavorable conditions for the operation of the electrodes and the uneven distribution of the current in the contact node, which causes the electrodes to break down along the coked and non-coked parts. One of

10 наиболее веро тных причин разрушени  электродов в этом случае  вл етс  анизотропность электродного тела . вследствие высокой жидкотекучести, что обуславливает расслонение (сегре15 гацию) крупных фракций термоантрацита и св зующего с тонкими фракци ми наполнител . Причиной расслоени  электродной массы при высокой жидкотекучести  вл етс  оседание The 10 most likely causes of the destruction of the electrodes in this case is the anisotropy of the electrode body. due to high fluidity, which causes the separation (segregation) of large fractions of thermoanthracite and a binder with thin fractions of a filler. The reason for the separation of the electrode mass with high fluidity is the settling

20 крупных фракций термоантрацита вследствие разницы удельных весов, что приводит к получению анизотропного рабочего конца электрода с различными физико-механическими свойствами 20 large fractions of thermoanthracite due to the difference in specific weights, which results in an anisotropic working end of the electrode with different physicomechanical properties

25 отдельных участков.25 separate plots.

Наиболее близкой к пределагаемой  вл етс  электродна  масса дл  самообжигающихс  электродов рудовосстановительных электропечей 2 сле30 дующего состава, вес.%:The electrode mass for self-burning electrodes of ore-reducing electric furnaces 2 of the following composition, wt.%, Is the closest to the predlagable one.

Термоантрацит иThermoanthracite and

каменноугольныйcoal

кокс55-90coke55-90

Карбонат щелоч- . .Carbonate alkali-. .

ного металла 1-25base metal 1-25

КаменноугольныйCoal

пек, До 22peck, up to 22

Эта электродна  масса не.обёспечивает высокую степень изотропии свойств столба жидкой массы в элекроде (высота столба 1,5-5,0 м) при производстве саморбжигающихс  электродов , а также свойств скоксованаого блока электрода в результате неравномерного заполнени  кожуха электрода, повышенной окисл емости и пористости рабочего конца электрода , котора  обусловлена удаление COji , обраэук цейс  при разложении карбоната щелочного металла.This electrode mass does not provide a high degree of isotropy of the properties of the liquid mass column in the electrode (height of the column 1.5-5.0 m) in the production of self-igniting electrodes, as well as the properties of the coked electrode block as a result of uneven filling of the electrode housing, increased oxidation and porosity the working end of the electrode, which is due to the removal of COji, is the process when decomposing an alkali metal carbonate.

Цель изобретени  - обеспечение изотропии свойств по высоте и сечению столба жидкой массы в кожухе электрода и скоксованного рабочего конца электрода.The purpose of the invention is to provide isotropy of properties along the height and cross section of a column of liquid mass in the electrode casing and the coked working end of the electrode.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что электродна  масса дл  самообжигающихс  электродов рудовоссновительных печей, включающа  термантрацит , каменноуголвный кокс, каменноугольный пек и соединение щелочного металла, в качестве соединени  щелочного металла содержит оксид щелочного металла при еледующем соотношении компонентов, вес.%.:This goal is achieved by the fact that the electrode mass for self-burning electrodes of ore-making furnaces, including thermo-anthracite, stone coke, coal tar pitch and alkali metal compound, contains an alkali metal oxide as a alkali metal compound in a proportion of components, wt%:

Термоантрацит 15-54Thermoanthracite 15-54

КаменноугольныйCoal

кокс15-54coke15-54

КаменноугольныйCoal

пек20-26peck20-26

Оксид щелочногоAlkaline oxide

металла - 0,5-15metal - 0.5-15

Выбор оксидных соединений щелочных металлов в качестве добавки , обеспечивающей изотропию свойств по высоте и сечению столба жидкой электродной массы, объ сн етс  тем, что они способствуют более полному протеканию на границе контакта твердых углеродных компонентов электродной массы и св зующего-реакций с учевомуглерод-кислородных 1сомплексов .The choice of oxide compounds of alkali metals as an additive, providing isotropy of properties along the height and cross section of a liquid electrode mass column, is due to the fact that they contribute to a more complete flow of solid carbon components of the electrode mass and binder-reactions with carbon-oxygen 1 complexes at the contact boundary .

В результате протекани  этих процессов увеличиваетс  работа адгезии св зующего к поверхности тведых углеродных компонентов. Использование оксидных соединений щелочных металлов в составе электрных асс значительно уменьшает пористость рабочего конца самообжиющегос  электрода, поскольку исключает значительное выделение СО, что имеет место при использовании известной электродной массы. Кроме Того, оксидные соединени  щелочныхAs a result of these processes, the work of adhesion of the binder to the surface of the embedded carbon components increases. The use of oxide compounds of alkali metals in the composition of electrical assemblies significantly reduces the porosity of the working end of the self-burning electrode, since it eliminates a significant emission of CO, which occurs when using a known electrode mass. In addition, alkaline oxide compounds

металлов фракции менее 0,063 мм, обладающие высокоразвитой поверхностью , интенсивно погло вают св зующее, что такжеповышает в зкость электродной массы, снижает склонность к сегрегации и способствует улучшению физико-механических и.эксплуатационных хара теристик самообжигающихс ( электродов. metals of a fraction less than 0.063 mm with a highly developed surface intensively absorb the binder, which also increases the viscosity of the electrode mass, reduces the tendency to segregation and contributes to the improvement of the physicomechanical and operating characteristics of the self-baking (electrodes).

В процессе формировани  сомооб0 жигающегос  электрода с использованием предлагаемой углеродистой электродной массы при высокой температуре происходит разложение оксидных соединений щелочных металлов, в результате чего углеродистый электродный блок содержит остаточное содержание Na20, который в дальнейшем способствует процессам графитации рабочего конца электрода.In the process of forming a combo electrode, using the proposed carbon electrode mass at high temperatures, decomposition of oxide compounds of alkali metals occurs, as a result of which the carbon electrode block contains residual Na20 content, which further contributes to the graphitization processes of the working end of the electrode.

0 Увеличение содержани  термоантрацита более 54% приводит к снижению механической прочности электрода , а уменьшение его количества ниже 15% влечет снижение термической0 An increase in the content of thermoanthracite over 54% leads to a decrease in the mechanical strength of the electrode, and a decrease in its amount below 15% results in a decrease in thermal

5 стойкости угольного блока.5 resistance of the coal block.

Повышение содержани  -каменноугольного кокса выше 54% приводит к снижению термической стойкости электрода, а уменьшение его доли ниже 15% вызывает понижение механической прочности электрода.An increase in the content of coke coal above 54% leads to a decrease in the thermal resistance of the electrode, and a decrease in its fraction below 15% causes a decrease in the mechanical strength of the electrode.

Снижение содержани  оксида щелочного металла менее 0,5% вызывает ухудшение изотропии свойств поA decrease in the alkali metal oxide content of less than 0.5% causes a decrease in the isotropy of the properties of the

5 высоте столба жидкой массы и самообжигающегос  электрода, а повышение его количества выше 15% приводит к увеличению в зкости массы, анизотропии свойств жидкого столба массы по высоте и сечению и скоксованного рабочего конца электрода.5 the height of the liquid mass column and the self-burning electrode, and an increase in its amount above 15% leads to an increase in the viscosity of the mass, anisotropy of the properties of the liquid mass column in height and cross section, and the coked working end of the electrode.

При содержании каменноугольного пека в массе более 26% увеличиваютс  жидкотекучесть массы и сегрегаци  и снижаютс  ее прочностные свойства , а снижение доли пека менее 20% приводит к ухудшению св зи компонентов между собой и снижению физико-механических свойств самообжигающихс  электродов.When the content of coal tar pitch in the mass is more than 26%, the fluidity of the mass and segregation increase and its strength properties decrease, and a decrease in the proportion of pitch less than 20% leads to a deterioration in the connection between the components and a decrease in the physicomechanical properties of self-baking electrodes.

Пример. Дл  приготовлени  электродной массы используют следующие компоненты:; термоанБрацит, ГОСТ 4794-75, содержащий золы не более 5,0%, влаги не более 1,5%, удельное электросопротивление ijoToporo не более 1000-Ом-мм /м с фракционным составомExample. To prepare the electrode mass, the following components are used :; thermoanBracite, GOST 4794-75, containing ashes not more than 5.0%, moisture not more than 1.5%, specific electrical resistance ijoToporo not more than 1000 ohm-mm / m with fractional composition

Фракци , мм СодержанИе, % .205Fractions, mm Content,% .205

10-2030-3510-2030-35

4-1025-304-1025-30

1-430-401-430-40

каменноугольный кокс, ГОСТ 18686-73, КОТОРЫЙ содержит золы не болееcoal coke, GOST 18686-73, which contains no more ash

110,5%, Серы не более 1,0%, влаги-не более 5,0% с фракционным составом Фракци , мм Содержание, %110.5%, Sulfur not more than 1.0%, moisture-not more than 5.0% with fractional composition Fraction, mm Content,%

1-430-701-430-70

130-70130-70

среднетемпературный -каменноугольный пек, ГОСТ 10200-73, температура разм гчени  65-70, зольность не более 0,3%, содержание воды не более 0,5%, выход летучих веществ 53-63%, оксид щелочного металла фракции менее 0,063 мм 0,5-15%.medium-temperature-tar pitch, GOST 10200-73, softening temperature 65-70, ash content not more than 0.3%, water content not more than 0.5%, volatile matter yield 53-63%, alkali metal oxide fraction less than 0.063 mm 0 5-15%.

Составь электродных масс дл  сравнительных испытаний приведены в табл.1, где 1 - известный состав, 2-6 - предлагаемые.Compose the electrode masses for comparative tests are given in Table 1, where 1 is the known composition, 2-6 are suggested.

Термоантрацит и кокс подвергают дроблению по фракции менее 20 мм, а оксид щелочного металла - до Фракции менее 0,63 мм .с последующим рассевом на барабанных ситах или грохотах . Подготовленные материалы до зируют по видам .сырь  и гранулометрическому составу в соответствии с заданной рецептурой массы, а затем вместе со св зующим подают в смесители , где осуществл етс  их пере-мешивание в течение 3-5 мин при 130180°С . После перемешивани  углеродиста  электродна  масса поступает на формовочную машину, где ее формуют в брикеты и по транспортеру подают в короба, в которых и доставл ют на склад готовой продукции или в плавильные цеха дл  загрузки в самобжигающиес  электррды.Thermoanthracite and coke are crushed to a fraction less than 20 mm, and alkali metal oxide to a fraction less than 0.63 mm, followed by sieving on drum screens or screens. The prepared materials are doped according to the types of raw material and granulometric composition in accordance with the prescribed mass formulation, and then, together with the binder, are fed to the mixers, where they are mixed for 3-5 minutes at 130180 ° C. After mixing the carbon, the electrode mass enters the molding machine, where it is molded into briquettes and delivered to the boxes in a conveyor belt, in which they are delivered to the finished product warehouse or to smelting shops for loading into self-firing electrodes.

Массу формуют в брикеты весом 2-3 кг. Образцы массы диаметром 60 мThe mass is formed into briquettes weighing 2-3 kg. Samples of mass with a diameter of 60 m

и высотой 500 мм в металлических кожухах нагревают в печи без доступа воздуха до 9РО°С со скоростью и с выдержкой при конечной температуре 3ч.and a height of 500 mm in metal casings is heated in a furnace without air access to 9RO ° C with speed and exposure at a final temperature of 3 hours.

Обожженные образцы разрезают вдоль вертикальной оси и исследуют микроструктуру и физико-механиЧеские свойства. В образцах, изготовленных из известной электродной массы, наблюдаютс  Зс1метное расслоение компонентов по высоте, неравномерное заполнение кожуха электрода, повышенна  пористость, в то врем  как в обожженных пробах из электродной массы предлагаемого состава сохран етс  изотропи  по всей высоте и сечению.The calcined samples are cut along the vertical axis and the microstructure and physicomechanical properties are examined. In samples made from known electrode mass, there is a significant separation of components in height, uneven filling of the electrode casing, increased porosity, while in the burned samples from the electrode mass of the proposed composition is isotropy throughout the height and cross section.

Результаты испытаний образцов, изготовленных из обожженных электродных масс, приведены в табл.2. The results of testing samples made from baked electrode masses are given in Table 2.

Результаты испытаний показывают, что предлага,ема  масса в сравнении с известной характеризуетс  лучшими свойствами: достигаетс  оптимальна  жидкотекучесть, равномерное распределение компонентов по высоте столба жидкой массы и рабочего конца электрода, кроме того, уменьшаетс  удельное электросопротивлени на 1-5% и повьииаетс  коэффициент теплопроводности на 18-28%.The test results show that the proposed mass, compared with the known, is characterized by better properties: optimum fluidity is achieved, uniform distribution of components across the height of the liquid mass column and the working end of the electrode, in addition, the electrical resistivity decreases by 1-5% and the thermal conductivity coefficient 18-28%.

Ожидаемый экономический эффект о внедрени  предлагаемой электродной массы составит более 125 тыс.руб. в год.The expected economic effect on the implementation of the proposed electrode mass will be more than 125 thousand rubles. in year.

ТаблицаTable

Термоантрацит355435,0Thermoanthracite355435.0

Каменноугольный кокс3025,534,5Coal coke3025,534,5

Карбонатные соединени Carbonate compounds

щелочных металлов -13-Механическа  прочность на разрыв, кгс/см 15,3 16,1 Пористость, % .22,6 19,7 alkali metals -13-Mechanical tensile strength, kgf / cm 15.3 16.1 Porosity,% .22.6 19.7

42 42

44 1544 15

15 54 1617 ,9 19,8 17,6 15,4 16,0 17,1 16,2 18,1 Удельное электросопротивление , ОММм м 94,694,2 Коэффициент теплопроводности , Вт/МГрад. 2,22,3 15,314,8 Выход летучих веществ, 5,8.5,4 Зольность, %15 54 1617, 9 19.8 17.6 15.4 16.0 17.1 16.2 18.1 Electrical resistivity, OMMm m 94.694.2 Thermal conductivity coefficient, W / Mrad. 2.22.3 15.314.8 Volatile matter yield, 5.8.5.4 Ash content,%

Claims (2)

1.Гасик MiH. Самообжигающиес  электроды рудовосстановительных электропечей. М., Металлурги , 1976, с. 386.1. Gasik MiH. Self-burning electrodes of ore recovery electric furnaces. Moscow, Metallurgists, 1976, p. 386. 2.Патент Англии № 1214078, кл. Н 05 В 7/06, опублик.1975. 90,291,893,0 94.,4 2,92,82,5 2,2 14,2. 14,014,21 15,0 5,25,65,3 5,72. The patent of England No. 1214078, cl. H 05 H 7/06, published 1975. 90,291,893.0 94., 4 2,92,82,5 2,2 14,2. 14,014.21 15.0 5.25.65.3 5.7