В металлургии, химической промышленности, энергетике (в том числе атомной), для производства стекла, огнеупорных материалов, в горнодобывающей отрасли – везде, где нужны кислото- и термостойкие материалы с предсказуемыми характеристиками, используется графит искусственный. Его получают обработкой (многократное прокаливание, медленный нагрев, прессование, пропитка) просеянной смеси из нефтяного или антрацитового кокса и пека – основных компонентов графита. На выходе получается однородный материал с низкой пористостью, гладкой поверхностью, который подходит для тонкой обработки и изготовления фасонных деталей с минимальными допусками.
Производство графита искусственного
Исходными материалами для промышленного производства искусственного граифта являются кокс (нефтяной или каменноугольный) и пек.
Справка: кокс получают как побочный продукт обработки каменного угля, нефти, нефтепродуктов и каменноугольного пека. Пеком называют остаток, который получают после перегонки нефтяных смол или каменноугольного дегтя.
В зависимости от марки графита – то есть от того, какими характеристиками он должен обладать – меняется соотношение кокса и пека, в производственный цикл включают дополнительные стадии просева и отбраковки исходных материалов, прокаливания и пропитки.
В общем виде получение графита искусственного включает в себя следующие этапы:
- отбор, просев и смешивание исходных материалов – в композиции роль связующего играет пек, а роль наполнителя - кокс;
- создание пресс-массы;
- прессование методом экструзии или изостатическое;
- обжиг (температура колеблется в коридоре от 800 до 1200 градусов);
- пропитка – в качестве топинга могут быть использованы либо пек, либо фенолформальдегидные смолы, либо кремний содержащие составы (для того чтобы материал получил заданные свойства);
- графитация при высокой температуре (до 3000 градусов).
Форма готового материала может быть произвольной. Но чаще всего это блоки-заготовки цилиндрической или прямоугольной формы.
На характеристики искусственного графита влияет и способ прессования. Если заготовку получают методом экструзии, графит называют экструдированным. Если изостатическим прессованием – изостатическим. Он характеризуется большей плотностью, меньшей пористостью и прочностью, притом его свойства одинаковы в любом направлении. Экструдированный графит имеет разные свойства в продольном и поперечном направлениях по отношению к направлению экструзии.
Классификация искусственного графита
Помимо разделения материала на экструдированный и изостатический используются классификации:
- по величине «зерна» (мелко-, средне- и крупнозернистый графит);
- форм-фактору (пресс-материал, заготовка);
- комплексу характеристик, по которым графит искусственный можно отнести к одной из марок (АТМ, МГ, ППГ, ГМЗ, ОСЧ и так далее).
Характеристики
Общие свойства, характерные для большинства марок графита искусственного:
- высокая тепло- и электропроводность;
- легкость обработки – в том числе при изготовлении деталей, требующих минимальных допусков;
- до температуры в 400 градусов – практически нулевая окисляемость;
- стойкость к воздействию кислот;
- прочность;
- нулевая паропроницаемость.
Применение материала
Используется графит искусственный в металлургии (в частности, из него изготавливают литейные и пресс-формы, тигли, футеровочные оболочки для оборудования, электроды, зернистый графит применяется при науглероживании чугуна), при производстве стекла, в химии (аноды), в атомной энергетике.
Список фасонных изделий из искусственного графита включает в себя десятки наименований – от блоков для футеровки (кислотостойких кирпичей) до антифрикционных колец и теплообменников.