Реферат: Углеграфитовые материалы
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.
2.3 ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ ИЗДЕЛИЯ
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.
2.4 ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Это, в основном, различны е мелкие изделия электротехнического назначения. Сюда относят: щетки для скользящих контактов электрических машин, осветительные угли для дуговых ламп – прожекторов, угли для спектрального анализа и гальванических элементов, сварочные угли для сварки и резки металлов, угольные сопротивления – шайбы и диски для регуляторов напряжения и угольных реостатов, изделия для электровакуумной техники. Щеткой называется внешний элемент скользящего контакта электрических машин. В настоящее время их изготавливают из смеси кокса, сажи, небольших количеств графита и связующих веществ. Технологический процесс их получения заканчивается операцией обжига. Осветительные угли применяются для различных целей. Наибольшее распространение они нашли в прожекторных установках, в дуговых лампах микроскопов, осциллографов, в светокопировальных приборах и при проведении спектральных анализов. Все осветительные угли используют в дуговых источниках света. При сближении углей в результате короткого замыкания возникает ток большой силы, вследствие чего на концах углей выделяется большое количество тепла, на одном из них – катоде – появляется раскаленное катодное пятно, являющееся источником потока электронов. Направляющиеся к аноду электроны ионизируют нейтральные молекулы и атомы. Образуется электрическая дуга, один из видов прохождения электрического тока в воздушной среде.
2.5 АНТИФРИКЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Хорошо известно, что графит обладает свойством самосмазываемости, т.е. способностью в паре с металлом обеспечивать при трении малый износ и низкий коэффициент трения без подачи какой – либо дополнительной смазки. Это свойство графита и использовано в производстве углеграфитовых антифрикционных материалов. Поведение графита в процессе трения определяется свойствами его кристаллов: легкой расщепляемостью по плоскостям спайности и способностью прочно прилипать к трущимся поверхностям. Прочная связь графитовой пленки с плоскостями трения осуществляется за счет ненасыщенных связей, возникающих при расщеплении кристалликов графита. Углеграфитовые материалы применяются в качестве вкладышей радиальных и упорных подшипников, направляющих втулок, пластин, поршневых колец, поршневых и радиальных уплотнений в разнообразных машинах, приборах и механизмах. Преимущества этих материалов заключается в их способности работать без смазки в условиях высоких и низких температур, а также при очень высоких скоростях, в агрессивных средах и т.д.
3. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Для производства всех типов углеграфитовых материалов применяют искусственные и естественные материалы, в которых главной составной частью является углерод.
К естественным материалам относятся антрациты и натуральные графиты. Основную же массу углеродистых материалов (преобладающую по своему количественному применению и фактическому значению) составляют искусственно приготовленные материалы.
Различные формы углерода получаются разложением органических веществ. Они могут образовываться из газовой или жидкой фазы, а также разложением твердых соединений. Из газовой фазы образуются, например, некоторые сорта сажи, а из жидкой – нефтяные коксы. Исходные материалы и способы переработки их оказывают решающее влияние на свойства сырьевых материалов.
Все сырьевые материалы, применяемые для производства углеграфитовых материалов, можно разделить на две основные группы: твердые углеродистые материалы и связующие вещества.
3.1 ТВЕРДЫЕ УГЛЕРОДИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ
3.1.1 АНТРАЦИТ
Антрацит – основной компонент угольных электродов и угольных блоков для кладки и футеровки печей, ванн и др. Использование антрацита в композициях улучшает эксплуатационные свойства изделий, главным образом, термостойкость. По сравнению с коксом, антрацит дает возможность получать более прочные и электропроводные изделия.
Основные требования к качеству антрацита – высокая электропроводность, механическая прочность, термическая стойкость, низкая зольность и сернистость.
При нагревании антрациты склонны к растрескиванию, причем чем быстрее поднимается температура, тем резче проявляется растрескивание. При одной и той же скорости нагревания разрушение антрацита тем больше, чем меньше степень метаморфизма. Наибольшей термической стойкостью (т.е. наименее разрушаются при тепловом ударе) обладают высоко метаморфизированные антрациты с плотностью органической массы более 1460 кг/м3 .
Кроме степени метаморфизма на термостойкость антрацита влияют структурные особенности. Макроскопические антрациты литого строения с хорошо или слабо выраженным раковистым изломом, как правило, оказываются термически нестойкими.
Несмотря на внешнюю однородность, антрацит по своей структуре является сложным конгломератом. Только небольшая часть зольных примесей распределена равномерно в углистом веществе, значительная же часть зольных примесей распределена неравномерно. Большая их часть сосредоточена в тонких прослойках и отдельных включениях.
В производстве электродных и электроугольных изделий применяются донецкие антрациты, которые по своим свойствам удовлетворяют требования промышленности. Для получения изделий высокого качества необходимо, чтобы антрацит имел максимальное содержание углерода при минимальном количестве балласта в виде золы, серы и влаги.
3.1.2 ГРАФИТ
Графиты применяют в производстве большинства углеграфитовых материалов. Роль, которую они выполняют в технологии этих материалов, различна. При производстве электродов введение графита в массу улучшает ее пластичность, снижает внутреннее трение массы, а также трение о стенки контейнера и мундштука, что обеспечивает получение более плотных изделий. В этом случае вводится небольшое количество графита (4 – 6 %), но даже такое количество влияет на увеличение электропроводности, теплопроводности и термостойкости электродов.
Главным показателем качества промышленных марок графита служат зольность и гранулометрический состав. Эти показатели достаточны только в том случае, если речь идет о графите определенного месторождения и способа изготовления, так как при одинаковом их значении графиты разного происхождения могут сильно отличаться по другим свойствам.
Натуральные графиты содержат примесь минералов, не полностью удаленных при обогащении руд. Этими минералами являются силикаты, кварц и кальцит. Из примесей, вносимых при обогащении графитовых руд, следует назвать флотационные реагенты – главным образом масло, металлическое и окисленное железо, попадающее в графит во время размола в мельницах. Эти примеси заметно влияют на такие свойства графитовых материалов, как электропроводность и способность пластифицировать электродную массу.
3.1.3 КОКС