Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ

Изобретение относится к электропроводящему составу для стыкового соединения расходуемых углеродсодержащих электродов, используемых в дуговых электрических печах.

В процессе работы электродуговой печи необходимую для плавки шихты энергию подводят через графитизированные электроды, соединенные в колонны, выполненные в виде набора электродов, соединенных между собой с помощью ниппелей. По мере расходования электрода электродные колонны периодически удлиняют путем свинчивания заранее подготовленных новых электродов и ниппелей к ним. Для предотвращения развинчивания резьбового соединения часто применяют клеевые составы или штифты.

Из патента GB 1409334 известна электропроводящая клеевая композиция на основе эпоксидного, фуранового или фенолформальдегидного полимера с отвердителем.

Из патента US 4208149 известна клеевая композиция на базе полиуретана, способная испаряться при достижении температур ≈200°С.

Из патента RU 2107413 известно использование в качестве клеевого состава фенольных синтетических смол с низким молекулярным весом, точка плавления которых перемещается в область температур выше 60°С после добавления в качестве катализатора полимеризации некоторого количества гексамина (гексаметилентетрамина (CH₂)₆N₄).

В патенте ЕР 0260529 раскрывается электропроводящий состав, наиболее близкий к предложенному, содержащий частицы пека и других углеродных материалов - графита, кокса, углерода в смеси с вспенивающим агентом, в качестве которого применяют серу, нитрированное отфильтрованное масло или 2,4-динитроанолин или их смесь.

К недостаткам известных материалов относится большое удельное сопротивление образующегося переходного слоя - контакта при температуре выше 900°С.

Задачей изобретения является повышение электропроводности резьбовых соединений расходуемых электродов для дуговых печей при температуре их эксплуатации до 2000°С.

Поставленная задача решается электропроводящим составом для стыкового резьбового соединения расходуемых углеродсодержащих электродов, используемых в дуговых электрических печах, содержащим графит, в соответствии с которым он дополнительно содержит жидкое стекло, а в качестве графита - интеркалированный графит с размером частиц 100-400 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сущность изобретения состоит в следующем.

При нагревании резьбового соединения с использованием заявленного состава происходит интенсивное расширение интеркалированного графита, электропроводящий состав расширяется и уплотняет резьбовое соединение углеродных стержней (заполняются все пустоты, раковины, поры и т.п.), таким образом получается практически монолитное соединение с равномерной электропроводностью.

Размер частиц интеркалированного графита, используемого в заявленном составе, оказывает следующее влияние:

- при размере частиц менее 100 мкм происходит недостаточное уплотнение расширенного материала и, как следствие этого, снижение электропроводности соединения;

- при размере частиц более 400 мкм нарушается равномерность распределения пасты в резьбовом соединение и снижение электропроводности.

Соотношение компонентов в заявленном составе является оптимальным, так как при содержании интеркалированного графита менее 40% происходит заметное снижение электропроводности, а при более 60% консистенция состава не позволяет качественно нанести состав на соединяемые элементы.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Для получения состава брали интеркалированный (окисленный) графит по ТУ 5728-006-12267785-96 и жидкое стекло по ГОСТ 13078-81.

Указанный состав перемешивали в смесителе Z-образного типа без подогрева до получения однородной массы (20-30 минут).

На одном графитовом электроде диаметром 120 мм нарезали наружную резьбу с шагом 6,35 мм, на втором электроде - внутреннюю с тем же шагом.

Резьбовое пространство соединенных электродов промазывали приготовленным составом. Изготовленное резьбовое соединение помещали в муфельную печь, где моделировали разогрев электродов в процессе эксплуатации до температуры 1500°С.

К концам электродов подводили электрические контакты, которые позволяли определять сопротивление графитового резьбового соединения при различных температурах.

При достижении температуры эксплуатации графитовых электродов выше 250°С в массе электропроводящего состава происходит разложение интеркалированного графита со значительным увеличением его объема, что приводит к уплотнению резьбового соединения и, как следствие, к увеличению электропроводности образца. Дальнейшее повышение температуры до 1500°С существенно не влияет на электропроводность резьбового соединения, которое, практически, не отличается от электропроводности массива графитового стержня.

В таблице 1 приведены три примера электропроводящего состава.

В таблице 2 приведены результаты испытаний.

Таким образом, предложенные составы электропроводящих материалов обеспечивают прочное бездефектное резьбовое графит-графитовое соединение при минимальных потерях электроэнергии в месте контакта соединяемых материалов.