Классификация и применение углеграфитовых материалов

Еще в недалеком прошлом в промышленности производились в основном для электротермических и электролитических процессов, а также мелкие изделия электротехнического назначения – электроугли разных типов. В последние годы в электродной и электроугольной промышленности освоен широкий ассортимент новых видов изделий из угля и графита и очень расширились области их применения, что потребовало четкой классификации изделий.

Все виды углеграфитовых материалов можно разделить на следующие семь классов: электродные изделия, огнеупорные изделия, химически стойкие изделия, электроугольные изделия, антифрикционные изделия, графитированные блоки и детали для атомной энергетики, электродные массы.

Электродами называют концы токопроводящей проводки, которые служат для ввода тока в рабочее пространство различных приборов, печей, электролизеров.

Все виды электродных материалов, которые производит электродная промышленность, делятся на четыре типа: угольные, коксовые, графитовые и графитированные.

К угольным электродам относят такие, для изготовления которых в качестве основного сырья применяют антрацит. Эти электроды характеризуются высокой зольностью, высоким электрическим сопротивлением и низкой теплопроводностью.

Коксовые электроды изготавливают из малозольных коксов, они характеризуются низкой зольностью (ниже 1 %), высоким электрическим сопротивлением и малой теплопроводностью.

Графитовые электроды изготавливают на основе естественного и искусственного графитов. Их производят взамен угольных.

Графитированные электроды изготавливают из малозольных коксов и подвергают графитации, откуда и происходит их название. Они характеризуются низким содержанием золы, обладают высокой теплопроводностью и электропроводностью.

Электродная продукция широко применяется в производстве качественных сталей, алюминия, искусственных абразивов, цветных металлов и др. Крупнейшими потребителями являются сталеплавильная, алюминиевая и химическая промышленности.

В алюминиевой промышленности при проведении процесса электролиза оксида алюминия важнейшей деталью электролизера является токопроводящая подина, которая полностью изготавливается из угольных блоков. Из таких же блоков выкладываются боковые стенки.

В химической промышленности графитовые аноды главным образом применяются при электролизе раствора хлористого натрия.

Углеродистые материалы широко применяются в строительстве самых различных типов печей, где они с успехом заменяют применявшиеся ранее различные огнеупорные материалы. При высоких температурах углеродистые материалы в силу их специфических свойств и относительной дешевизны незаменимы при строительстве электрических печей и других тепловых агрегатов.

Наибольшее количество огнеупорных углеродистых материалов применяется при строительстве доменных печей. Углеродистые огнеупоры значительно увеличивают продолжительность службы печи, обеспечивают безопасность работы, упрощают конструкцию печи и т.д. Преимущества углеродистых огнеупоров перед шамотными состоят в том, что они хорошо противостоят агрессивному действию жидкого чугуна и шлаков. Угольные блоки обладают более высокой теплопроводностью, что улучшает теплопередачу. Они лучше сопротивляются истиранию, чем шамотный кирпич.

Угольные блоки изготавливают с применением антрацита, по своим характеристикам они сходны с угольными электродами.

Среди мелких фасонных огнеупорных изделий следует назвать графитовые лодочки для производства твердых сплавов, тигли для плавки различных сплавов и т.д. К новым видам изделий относятся тигли, лодочки и изложницы для плавки сверхчистых металлов. Эти изделия изготавливают из особо чистых графитовых материалов.

При невысоких температурах углеграфитовые материалы весьма устойчивы к воздействию большинства химически агрессивных веществ. Они заметно разрушаются только горячими растворами сильных окислителей. Кроме высокой коррозионной стойкости, графит обладает другими ценными свойствами: хорошей теплопроводностью, малым коэффициентом теплового расширения и стойкостью к резким сменам температуры, а также способностью не адсорбировать накипь и загрязнения других металлических и неметаллических веществ, которые содержатся в агрессивных средах. Эти свойства делают графит незаменимым материалом для изготовления различных деталей и аппаратов химической промышленности.

Все виды углеграфитовых материалов достаточно прочны и хорошо обрабатываются режущим и шлифующим инструментом, что позволяет плотно пригонять детали аппаратуры и даже изготовлять точные детали.

Эти свойства делают графит хорошим конструктивным материалом для изготовления теплообменной аппаратуры. В настоящее время холодильники и нагреватели из графита успешно применяются в большинстве производств с агрессивными средами.

В промышленности широко применяются химически стойкие угольные и графитовые плитки для футеровки различных аппаратов.

Широкое применение нашли углеграфитовые детали для химической аппаратуры: форсунки и сопла для впрыскивания с распылением жидкостей, пробковые краны, детали для насосов и трубопроводов, фитинги, кольца Рашига для насадок ит.д. В промышленной практике находят широкое применение пористые углеграфитовые материалы. Наибольший интерес представляют угольные фильтры.