Прессование и обжиг электродов

29.01.2017

Прессование производится для получения из нагретой электродной массы электродных изделий нужных размеров, формы и плотности.
В заводской практике применяют два способа прессования:
1) прессование в глухую матрицу, или способ штамповки;
2) выдавливание массы через мундштук прошивное прессование.
В первом случае углеродистую массу прессуют (сжимают) при помощи поршня гидравлического пресса, входящего в замкнутую матрицу (рис. 34, а). Во втором случае углеродистую массу загружают в контейнер пресса и выдавливают через мундштук (рис. 34, б). Форма и размеры мундштука определяют поперечное сечение изделия, причем длина изделия может быть различной. Эта длина определяется техническими условиями на данное изделие.
В процессе прессования из массы выдавливается заключенный воздух и происходит сближение твердых углеродистых частиц между собой, а также заполнение пустот между ними связующим. Масса приобретает большую плотность и механическую прочность, которые сохраняются электродом после прекращения давления (прессом).
Прессование и обжиг электродов

Основным показателем, характеризующим процесс прессования, является удельное давление. Величина применяемого удельного давления зависит от свойств углеродистых материалов, входящих в массу, а также от назначения прессуемых изделий. Эта величина не должна превышать усилий, которые могли бы разрушить (раздавить) отдельные зерна углеродистых материалов при прессовании электродных изделий.
Для обеспечения надлежащего качества электродных изделий удельное давление при прессовании их не должно превышать 1000 кг/см2 и составляет обычно 200—400 кг/см2.
Для прессования различных видов электродных изделий применяют гидравлические прессы, позволяющие получать необходимое давление.
В зависимости от способа прессования в электродной промышленности применяют два вида гидравлических прессов: 1) прессующие в глухую матрицу и 2) прошивные прессы.
В зависимости от технологических и производственных условий, а также от вида и размеров изделий, каждый из вышеуказанных типов прессов изготовляют различных конструкций.
Прессование в глухую матрицу применяют обычно для анодов, подовых и боковых блоков и производят на так называемых анодных прессах (рис. 35).
Прессование и обжиг электродов

Прессование электродов, имеющих значительную длину, производят в прошивных прессах (рис. 36), которые, как правило, бывают горизонтальными.
При прессовании в глухую матрицу углеродистую массу с температурой 60—80° загружают в нее сверху. Прессование производится в предварительно нагретых до температуры 50—60° матрицах. Нагрев производится паром (на матрицу надевают паровую рубашку) или электрическим током.
Готовый «зеленый» электрод выталкивается из матрицы при помощи выталкивателя (поршня) и приспособлением для съема перемещается со стола на транспортное устройство.
Прессование и обжиг электродов

Прессованием в глухую матрицу можно получать изделия диаметром до 700 мм и длиной около 2 м, а также блоки размером 40х40х50 см. Однако такое прессование не экономично вследствие низкой производительности пресса. Поэтому для электродов повышенной длины применяют прошивное прессование.
Прошивные прессы имеют высокую производительность при относительно небольшом количестве обслуживающего персонала. Однако прошивные изделия получаются меньшей плотности, а иногда и нежелательной структуры.
Прессование в прошивном прессе слагается из следующих трех операций: 1) начальной стадии прессования (трамбовки), во время которой масса перед поступлением в цилиндр утрамбовывается с целью удаления воздуха из угольной массы и уплотнения ее; 2) подпрессовки с целью дальнейшего уплотнения массы, 3) прессования (прошивки), в результате которой выпрессовывают через мундштук «зеленый» электрод необходимою сечения и длины
Обжиг электродов. Прессованые, или, как их называют, «зеленые», электроды вначале отбраковывают и выдерживают в цехе или на складе минимум 24 часа. Это необходимо для того, чтобы в электроде исчезли те внутренние напряжения, которые в нем возникли во время прессования. После отбраковки и выдержки «зеленые» электроды направляют на обжиг, который производят без доступа воздуха и при постепенном подъеме температуры до максимального ее значения. При этом в электродных изделиях протекает ряд сложных физических и химических процессов.
В интервале температур 100—200° С начинается выделение летучих веществ. С повышением температуры изделий выше 350° С происходит дистилляция связующего и выделяется основная масса летучих веществ. При температуре 450—500° С начинается коксование и отвердение связующего. В последней стадии обжига (при температуре выше 600°) изменение свойств материала замедляется и происходит превращение полукокса в кокс При этом химические процессы в электродном изделии постепенно затухают, усадка постепенно уменьшается, а пористость, истинный удельный вес, прочность, твердость и электропроводность увеличиваются
Наиболее резкие изменения в свойствах электродных изделий происходят в интервале температур от 350 до 600° С, в котором механическая прочность электродного изделия резко падает. По этому этот температурный интервал обжига является весьма ответственным, так как неосторожное ведение обжига в это время может привести к деформации, образованию трещин и к другим механическим порокам изделия.
Условия обжига (продолжительность его, скорость подъема температуры и т. д.) устанавливаются опытным путем во время предварительных испытаний и зависят от вида и размеров обжигаемых изделий, а также от конструкции печи. Ho во всех случаях электродные изделия при обжиге проходят последовательно три стадии: подогрев, обжиг и охлаждение, которые отражаются на так называемых температурных кривых обжига (рис. 37) Общая продолжительность операции обжига «зеленых» электродных изделий, включая и охлаждение, зависит прежде всего от их размеров и обычно составляет от 16 до 30 суток.
Обжиг «зеленых» электродных изделий производят в специальных печах без доступа воздуха, под слоем засыпки. Засыпка предохраняет электродные изделия от обгорания и деформации.
В качестве засыпки применяют антрацит, кокс, песок и шлаки. Из этих материалов наибольшее распространение в качестве засыпки получил антрацит крупностью 2—3 мм.
Прессование и обжиг электродов

Для обжига электродных изделий применяют печи периодического и непрерывного действия. В заводской практике обычно применяют камерные печи, которые характеризуются тем, что зоны температур в них перемещаются относительно неподвижных обжигаемых изделий.
В этих печах передача тепла обжигаемым изделиям осуществляется через огнеупорную кладку, которая обогревается горячими газами, проходящими в ее толще.
Обычно обжиговая камерная печь состоит из 20 камер, углубленных в полу и расположенных в два ряда по 10 камер а каждом. Каждая камера печи разделена вертикальными стенками на три огневые шахты (колодцы), в которых расположены газовые горелки, и на три или шесть кассет для загрузки в них электродных изделий (рис. 38).
Прессование и обжиг электродов

Камера имеет примерно следующие размеры: длину — 4 м, ширину — 3,8 м, глубину 4.5 м. В огневые шахты (колодцы) укладывают электродные изделия, промежутки между изделиями заполняют угольной мелочью — засыпкой. Слоем засыпки покрывают также электродные изделия сверху для предохранения их от окисления во время обжига.
При подключении на обжиг камеру накрывают съемным сводом, который состоит из металлического каркаса, выложенного шамотным кирпичом. Отапливаются печи генераторным газом, который сжигается в газовых горелках, расположенных в огневых колодцах. Горение газа происходит главным образом под сводом обжиговой камеры, откуда продукты горения направляются вниз, в муфельные каналы стен кассет.
Особенностью многокамерной газовой печи является то, что она работает по круговому, замкнутому циклу. Продукты горения через специальные каналы — дымоходы направляются из одной камеры в другую и, отдав тепло 4—6 камерам, находящимся на нагреве, направляются в дымовую трубу.
В соответствии с температурной кривой обжига печь в каждый данный момент делится на зону подогрева (2—3 камеры), зону обжига (1 камера) и зону охлаждения (1 камера); на разгрузке электродов находятся по 2—3 камеры и 2—4 камеры — на ремонте. Каждая камера, согласно заданной кривой обжига, последовательно проходит все три указанные зоны.