Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Редактор Г- А. Сильвестрович. Переплет художника Ю. Д. Федичкина. Художественный редактор Т. В. Панина. Технический редактор Е. И. Герасимова.
Корректор Р. И. Самофатова
Т—19027Сдано в набор 24/IX—74 г. Подп. к печати 21/XI—74 г.
Формат бОХЭО'Ле. Бум. тип. № 3. Объем 14,5 печ. л. Усл. п. л. 14,5. Уч.изд. л. 15,43 Изд. № ЭГ—219Тираж 2500 экз. Цена 51 коп.
План выпуска литературы для профтехобразования издательства
«Высшая школа» на 1975 г. Позиция № 53
Москва, K-5j. Неглинная ул„ д. 29/14,Издательство «Высшая школа»Московская типография № 8 Союзполиграфпромапри Государственном комитете Совета Министров СССРпо дедам издательств, полиграфии и книжной торговли,Хохловский пер., 7. Зак. 1624.
© Издательство «Высшая школа», 1975
ВвЕДЕНИЕ
Одной из отраслей электротехнической промышленности является электроугольное производство. В связи с развитием электротехнической промышленности роль электроугольных изделий в решении ряда важных народнохозяйственных и научно-технических проблем с каждым годом возрастает.
Основной задачей электроугольного производства, вытекающей из решений, поставленных XXIV съездом КПСС, является повышение эффективности производства, качества и надежности выпускаемых изделий, рост производительности и улучшение условий труда.
В текущей пятилетке выпуск электроугольных изделий увеличится в 2—2,5 раза.
Что же представляют собой электроугольные изделия? Это изделия, которые получают на основе угля или продуктов его переработки, а также графита и используют в электротехнике. Сюда относятся электрические угли для дуговых фонарей и электрических батарей, щетки для электрических машин, конструкционные угольно-графитные изделия, применяемые в химическом машиностроении, и др.
В России первое цроизводство электроугольных изделий было организовано в 1874 г. в г. Кинешме на небольшом кустарном заводе. Позже, в 1899 г., в Кудинове Московской области (ныне г. Электроугли) был построен первый крупный по тому времени завод по производству электроугольных изделий.
С тех пор технология и методы производства электроугольных изделий непрерывно развивались и совершенствовались.
В самостоятельную отрасль выделилась родственная электро- угольной——электродная промышленность, интенсивно растет производство электрометаллокерамических изделий.
В настоящее время электроугольное производство представляет собой развитую отрасль промышленности, оснащенную современным технологическим оборудованием.
Совершенствование электроугольного производства осуществляется на основе механизации и автоматизации технологических процессов, внедрения новых методов производства, новой технологии, поточно-технологических линий, которые оснащаются автоматическими системами контроля й управления.
Для успешного совершенствования производства и овладения новой техникой необходимо систематически повышать квалификацию рабочих, мастеров, которые должны хорошо знать технологию производства, а также современное оборудование.
Настоящее учебное пособие служит задачам подготовки рабочих на производстве.
В учебном пособии изложение материала в каждой глав© построено таким образом, что учащемуся вначале дается материал теоретического содержания, затем описывается оборудование и технология работы на этом оборудовании, рассматриваются причины врзникновения брака и меры по его ликвидации. Построение материала по технологическому циклу позволяет создать у учащихся цельное представление о технологии производства электроугольных и электрометаллокерамических изделий.
一 .…ГЛАВА I
КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Электроугольная промышленность в настоящее время выпускает обширный ассортимент готовых изделий и материалов, применяемых в различных областях промышленности.
В соответствии с общесоюзным классификатором промышленную продукцию можно разделить на два класса: 1) электроуголь- вне и 2) электрометаллокерамические изделия (рис. 1).
Электроугольные изделия. К этому классу относят щетки для электрических машин, электрические угли, изделия для техники слабых токов, уплотнительные и конструкционные, графитные и угольно-графитные. Электроугольные изделия, за исключением цветных щеток, содержат почти чистый углерод (содержание в изделии его составляет 92—99,9%).
Электрические щетки изготовляют четырех видов: угольно-графитные, графитные, графитированные и металлографитные. Всего электроугольная промышленность выпускает около 40 марок щеток.
В зависимости от назначения электрические угли подразделяют на осветительные, элементные, сварочные и прочие.
Осветительные угли применяют в качестве источника света в дуговых лампах ^различного назначения. К этому типу углей относят кинопроекционные, киносъемочные, прожекторные, светокопировальные, угли для спектрального анализа.
Элементные угли служат положительными электродами гальванических элементов различных типов.
Сварочные угли применяют для резки, сварки различных металлов, а термические — в качестве электродов электрических печей.
К изделиям, используемым для техники слабых токов, относят угольные столбы сопротивления (применяемые в автоматических регуляторах напряжения генераторов, регуляторах скорости вращения двигателей), мембраны, диски, пластины для разрядников, микрофонные порошки (в технике телефонной связи).
Уплотнительные и конструкционные изделия представляют собой различные уплотнительные кольца для турбин、кольца для
а-пуззьпЕптоиип&ЕоаЕуауЕ
Hnif-en &£§，工АаЕЗНОХ an工号，n£nyo至в£
£E71H2DW
-quJynEH-
Э1чмнопШИшаиои впнаеси
3nhMи зли
-HQlfnxmHbnUJHn 7l*fOUJU2n£
aiQuwinhxndibnuJHn nx前wi
3303 BMpen 2绚“〃*21gM
3f4HH8050U
冰?％лЛ•期y32%必川I ачшнчозои /у^“г^1
Qgi/vodiu 〃 gotbndaou/KDu
Rhaswu атнМтхаимвх 〃 1йг91rthi 加niuxnujNQX
тНияШпиип hqhujQ兩
-mW z)t&值bkq Zujxnujg
mWX0UJHQX 3!9UW0Zfi
ашшпЛпаг Muoniiai |
-оштЬ/ШгатиагИ /«勿〃曲必!w I
2mНВПХхЕ&^ЗНОХ
ЕПнанишиИ huq имв&п MifidQ 乃〃勿物“
донотМуп*
8MR У勿70版 単QHQmm
，蹄?必?0У 勿m?p * twn&qN2N I
]2RHQgh E/Ш婚qnui皿UUQ I
鸭要皿*2出心&02n
э1чдошпЛпИгоуипшэн
atwHngud而ndiTidj
热叫5山口"2- ohqmo述 71 dmHUjnibBBj
^SS^MS x3HqF0J°dm3E Ks^ws^soorts 二.2Hd
торцевых уплотнений химических аппаратов, сальники для насосов» поршневые кольца и пластины, используемые в компрессорах и воздуходувках, подшипники для различного рода механизмов, футеровочные плиты.
К графитным и угольно-графитным изделиям относят угольно- графитные, волокнистые углеродистые ткани, войлок, токопроводящие углеродистые шнуры для нагревательных элементов^ грелок, одеял, костюмов, гибкие графитированные шнуры, используемые для термопар.
Наконец, в этот же класс электроугольных изделий входят фасонные аноды и сетки, применяемые в ртутных выпрямителях и вакуумных генераторных лампах, а также угольные контакты для замыкания и размыкания электрических цепей.
Электрометаллокерамические изделия. К этому классу относят контакты, магниты, магнитопроводы, металлокерамические конструкционные изделия, которые получают на основе различного рода порошков металлов и сплавов. Электрометаллокерамические контакты применяют в низко- и высоковольтной аппаратуре для замыкания и размыкания электрических цепей. Скользящие контакты используют для контактных колец электрических машин, точных измерительных приборов, а также в качестве вставок токоприемных головок троллейбусов.
Магниты применяют в различных измерительных приборах, счетчиках, различного рода реле, в электрических машинах, для телефонных аппаратов и т. д. Их изготовляют двух типов: постоянные металлокерамические на основе порошков металлов и лигатур и оксидные — на основе окислов железа и бария (см. гл. XI).
Металлокерамические конструкционные изделия в виде само- смазывающихся железо-графитных или бронзо-графитных втулок, вкладышей, заготовок служат в качестве подшипников как заменители цветных металлов в узлах трения механизмов, машин, там где подвод смазки затруднен или невозможен; их широко используют в автомобилях и тракторах. Металлокерамические конструкционные детали в виде шестерен, башмаков, роликов, рычагов, эксцентриков применяют в различных машинах, механизмах и приборах, а металлокерамические коллекторные пластины — вместо пластин из катаной меди, кадмиевой бронзы в электрических машинах.
СВбЙСТВА ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ
К основным свойствам электроугольных изделий относят: анизотропность, пористость, плотность, твердость, электропроводность, теплопроводность, механическую прочность, микроструктуру. В зависимости от назначения изделия должны обладать специальным^ например, антифрикционными, магнитными свойствами. Свойства изделий зависят от вида применяемого сырья, дисперсности сырьевых материалов, рецептуры и технологии производства.
Анизотропность. Если из электроугольного изделия вырезать два образца, один в направлении прессования, другой в перпенди- ' I 7
кулярном направлении, то они будут иметь различные свойства (например, разную электропроводность, твердость, теплопроводность, механическую прочность и т. д.). Отношение свойств по разным направлениям внутри твердого тела называют анизотропией.
Анизотропия обусловлена в основном методом прессования и геометрической формой частиц. Поэтому' электроугольные изделия, полученные прессованием в пресс-формах или выдавливанием через мундштук, имеют как бы слоистое строение.
Пористость. Электр оу гол ьны е изделия и материалы обладают открытой и закрытой пористостью. Пористость указывает на степень заполнения объема материала порами; ее выражают в процентах к объему материала. Пористость электроугольных изделий в зависимости от марки колеблется от 2,5 до 25—30%. Около 90— 95% пористости приходится на открытые сообщающиеся поры, а остальное — на закрытые и тупиковые поры. Средний радиус пор составляет 0,01—0,1 мкм и выше. Величина и распределение пор определяется размером и формой зерен сырьевых материалов и пресс-порошков, степенью уплотнения пресс-порошков при прессовании. Угольно-графитные уплотнительные материалы некоторых марок для ликвидации пористости пропитывают искусственными смолами или жидким металлом.
Кажущаяся плотность (удельный вес ?к). Кажущуюся плот> ность электроугольных изделий определяют как отношение массы материала к его объему, который включает и поры.
Кажущаяся плотность угольно-графитных изделий составляет L6—1,75 г/см3, металлографитных — 2,2—6,3 г/см3. Чем выше пористость изделия, тем меньше кажущаяся плотность.
Теплопроводность. Теплопроводностью называют способность материала проводить тепло от более нагретых частей к менее нагретым. Ее величину характеризуют коэффициентом теплопроводности X, который равен количеству тепла в калориях, проходящему в час через образец данного материала длиной 1 м и сечением 1 м2 при разности температур на противоположных поверхностях 1° С. Теплопроводность графитированных материалов больше, чем у некоторых металлов (свинца, железа и др.); она составляет 20— 40 ккал/м-ч-град. Теплопроводность угольно-графитных материалов значительно ниже, чем графитированных, и составляет 3,6— 7,2 ккал/м-ч-град
Относительный температурный коэффициент линейного расширения. Электроугольные изделия и материалы, как и другие физические тела, при нагревании изменяют свои размеры.
Для количественного определения этого явления служит отно сительный температурный коэффицинет линейного расширения а. Он показывает, на какую часть первоначальной длины увеличится размер тела при нагревании на ГС.
* Коэффициент теплопроводности в Международной системе единиц (СИ) выражается в Вт/(м • град) • [1 ккал/(м-ч • град) = 1,1630 Вт/(м • град)].
8
Коэффициент линейного расширения угольно-графитных материалов в 3—4 раза меньше, чем у стали, и составляет (24-9) 10~6 1/град.
Благодаря хорошей теплопроводности и небольшому коэффициенту линейного расширения электроугольным изделиям и материалам свойственна высокая термостойкость. Они не растрескиваются при резких сменах температуры, начиная от низких до высоких порядка тысячи и выше градусов.
Электропроводность. Способность вещества проводить электрический ток объясняется наличием в нем свободных заряженных частиц, которыми могут быть либо валентные электроны (электроны проводимости), либо ионы (положительно или отрицательно заряженные атомы).
Электропроводность электроугольных изделий и материалов носит в основном электронный (металлический) характер. Согласно закону Ома между величиной напряжения, силой тока и электропроводностью проводника существует линейная зависимость:
где U ——величина приложенного напряжения, В; / — сила тока, А; G — проводимость, Ом-1.
Если обозначить электрическое сопротивление проводника через К, закон Ома можно выразить формулой
R
где R ——сопротивление проводника, Ом; эта величина обратна проводимости.
Удельное электрическое сопротивление. Величина, с помощью которой количественно характеризуют электрическое сопротивление проводника, называется удельным электрическим сопротивлением:
где R — общее сопротивление проводника, Ом; S — поперечное сечение проводника, .мм2; / ——Длина проводника, м; р — удельное электрическое сопротивление, Ом-мм2/м *.
Удельное электрическое сопротивление электроугольных изделий зависит от многих факторов: состава, пористости, плотности, температуры термической обработки, метода прессования.
При нагреве в пределах 20—600° С удельное электрическое сопротивление угольно-графитных, графитированных материалов уменьшается (т. е. они в области этих температур обладают отрицательным температурным коэффициентом сопротивления). При нагреве выше 600° С их удельное электрическое сопротивление увеличивается.
.* В технической литературе иногда электрическое сопротивление выражают
в Ом см. 1 Ом-см= 10 000 Ом-мм2/м.
Удельное электрическое сопротивление изделий, полученных прессованием в пресс-формах, меньше в направлении, перпендикулярном усилию прессования, чем в параллельном; удельное электрическое сопротивление изделий, полученных при прессовании выдавливанием через мундштук, меньше в направлении, параллельном усилию прессования, чем в перпендикулярном.
Отношение величины удельного электрического сопротивления в двух взаимно перпендикулярных направлениях в зависимости от марки изделия и материала может быть 1 : 10.
Удельное электрическое сопротивление металлографитных изделий составляет 0,08——15 Ом-мм2/м, угольно-гр афитных ——50— ПО Ом-мм2/м, а графитированных — 5—50 Ом-мм2/м.
Твердость Яф. Твердостью называется способность материала сопротивляться проникновению9 в него другого, более твердого тела”
Твердость угольно-графитных и металлографитных изделий и материалов многих марок определяют видоизмененным методом Роквелла——по глубине отпечатка шарика, который вдавливают в испытуемый материал под определенной нагрузкой.
Для электрометаллокерамических изделий используют метод' Бринелля. Согласно этому методу число твердости определяют по отношению нагрузки, приложенной к вдавливаемому в материал шарику, к площади поверхности отпечатка.
Метод определения твердости по Шору сейчас находит ограниченное применение из-за недостаточной чувствительности его при испытании электроугольных изделий.
Эти методы определения твердости не связаны с необходимостью разрушать испытуемый образец.
Твердость угольно-графитных и графитных электрощеток составляет 20—150 кГ/мм2 и выше, графитированных—5—50 кГ/мм2^ металлографитных — 4—25 кГ/мм2.
Механическая прочность. Механическая прочность — это способность материала не разрушаться под действием внутренних напряжений, возникающих в нем от приложения внешней нагрузки.
Прочность электроугольных изделий характеризуют пределом прочности на сжатие, изгиб и растяжение, а также величиной модуля упругости и ударной вязкостью.
Наиболее часто для оценки качества электроугольных изделий используют значение предела прочности при сжатии и изгибе. Боль* шинство электроугольных изделий относят к хрупким материалам; они под действием внешних нагрузок почти не изменяют свою форму и при достижении критического значения нагрузки разрушаются, Механические характеристики электроугольных изделий имеют явно выраженную анизотропию.
Предел прочности при сжатии или растяжении равен величине нагрузки, при которой происходит разрушение образца, деленной на
первоначальную площадь поперечного сечения. В зависимости от марки изделия предел прочности при сжатии колеблется в широких пределах: 200—1800 кГ/см2.
Антифрикционные свойства. Электроугольные изделия^ характеризуется низким коэффициентом трения, способностью прирабатываться, высокой износоустойчивостью, способностью выдерживать большие рабочие нагрузки при высоких скоростях и температурах. Низкий коэффициент трения электроугольиых материалов объясняется их самосмазывающими свойствами из-за наличия в них натурального или искусственного графита.
При трении угольно-графитных изделий по металлической поверхности на ней образуется тончайшая пленка (политура), которая играет большую роль в механизме трения и состоит из ориентированных в направлении движения чешуек графита, прилипших к поверхности настолько прочно, что их можно удалить только механической шлифовкой. На трение электроугольиых изделий большое влияние оказывает наличие влаги в окружающей атмосфере. При минимальном содержании в воздухе влаги (меньше 5 мг/л) повышается коэффициент трения и наблюдается высокий износ изделий («сухое трение》). Такое же явление происходит при работе изделий в вакууме или в среде водорода, азота, аргона и других газов, '
Для улучшения антифрикционных свойств электроугольиых изделий при работе в условиях вакуума в них либо вводят твердые сказки, как, например, дисульфид молибдена (M0S2), фтористый барий (BaFs), либо их пропитывают смазывающими веществами.
Антифрикционные свойства электроугольиых изделий определяют путем испытания на специальных стендах. При необходимости испытание проводят в термобарокамерах, в которых искусственно создают разрежение, повышенную влажность, нагрев и другие условия, в которых будут эксплуатироваться испытуемые изделия.'
Химические свойства. Электроугольные изделия обладают определенными химическими свойствами и составом. В составе металлографитных изделий содержатся различные металлы и графит. В состав угольно-графитных материалов входят углерод (до 99,9%), сера и, различные минеральные примеси, которые называют зольными: SiO2; Fe2O3; AI2O3； СаО; MgO и др.
Зольные примеси попадают в угольно^графитные материалы вместе с сырьем. Значительное количество зольных примесей содержится в графите. В обожженные угольно-графитные материалы входит 2—8% зольных примесей.
В процессе графитации большинство примесей удаляются и количество их в готовых графитированных материалах не превышает ^),1—1 %.
Некоторые марки изделий, например, спектрально чистые угли, содержат зольных примесей не болыйе 10"3—10~4%, аноды ——не больше 0,1—0,14%.
Зольные примеси в основном оказывают вредное влияние на эксплуатационные свойства электр оу гольн ых изделий. Чтобы
уменьшить их влияние, в металлографитных щетках многих марок применяют обеззоленный (рафинированный) графит.
При оценке влияния зольных примесей учитывают вид и их со- став. Так, например, наличие в графитированных электрощетках блестящих крупинок карборунда (SiC) служит причиной износа коллекторов электрических машин. Строго ограниченное количество 、тонкодисперсных примесей в электрощетках, например, двуокиси кремния (SiOa), оказывает полирующее действие и очень часто благоприятствует работе щеточно-коллекторного узла.
Угольно-графитные изделия и материалы обладают высокой химической стойкостью и не боятся воздействия соляной, сернощ фосфорной кислот, едких щелочей и многих других агрессивных химических веществ. Они могут работать на открытом воздухе до, температуры 350—400° С. Выше этой температуры они начинают окисляться (медленно сгорают), выделяя при этом СО и
В условиях вакуума в инертной или восстановительной среде графитированные материалы работоспособны до температуры порядка 2600℃. Химическая стойкость металлографитных изделий и материалов ограничивается стойкостью металлических компонентов, а пропитанных угольно-графитных — стойкостью веществ, которые применяют для пропитки.
Магнитные свойства. Магнитные свойства веществ проявляются в способности их притягиваться друг к другу или отталкиваться.
В зависимости от способности к намагничиванию все вещества Делят на парамагнитные, ферромагнитные и диамагнитные.
Парамагнитные, хотя намагничиваются, но весьма слабо. К таким веществам относят алюминий, платину, хром, марганец и т. д. Магнитная проницаемость таких веществ (по отношению к вакууму) немного больше единицы (ц>1).
Ферромагнитные вещества (ферромагнетики) обладают способностью к сильному намагничинанию. К ним относятся железо, никель, кобальт, их сплавы между собой и с другими металлическими и неметаллическими элементами. Магнитная проницаемость ферромагнетиков составляет от нескольких сот до нескольких тысяч.
Диамагнитными называют такие вещества, в которых магнитные свойства очень слабо выражены и практически отсутствуют.
К таким веществам относят свинец, серебро, медь, золото, сурьму, органические вещества. Магнитная проницаемость таких веществ немного меньше единицы (ц<1).
Различие веществ по их способности к намагничиванию объясняется характером строения атомов или молекул, а также особенностью движения электронов по орбитам вокруг атомов и вращением электронов вокруг собственной оси.
К основным свойствам ферромагнитных веществ, которые характеризуют их поведение в процессе эксплуатации, относят маг- нитную остаточную индукцию, коэрцитивную силу, удельную максимальную энергию, магнитную проницаемость.
Металлокерамические магнитные материалы делят на три основные группы: магнитотвердые или постоянные магниты; магив- томягкие и магнитодиэлектрики.
К магнитотвердым материалам относят сплавы сложного состава на основе системы железо—■ алюминий—- йикель, железо — алюминий — никель ——кобальт, с присадкой меди и титана, сюда же относят ферриты на основе окислов железа и бария. Их отличает высокая коэрцитивная сила при относительно большой остаточной магнитной индукции. Для улучшения свойств таким материалам придают анизотропность магнитных характеристик путем воздействия в процессе охлаждения на них магнитного поля.
К магнитномягким материалам относят чистое железо и сплавы железа с никелем, кремнием и др. Эти материалы быстро намагничиваются, а при снятии магнитного поля легко теряют свои магнитные свойства.
К магнитодиэлектрикам относят материалы, в которых мелкодисперсные магнитные частицы связан^я й йзолированы Друг or друга диэлектриком, в качестве которЬго обычно используют поли- меризационные смолы и другие вещества. Магнитодиэлектрик^ обладают постоянной магнитной проницаемостью, большим удельным электрическим сопротивлением, низкими потерями на вихревые токи и гистерезис. ,
Микроструктура. Под микроструктурой понимают внутреннее строение материала и взаимное расположение частаЦ:
Микроструктура электроугольных ^материалов самым тесным образом связана с их рецептурньш составом и технологией производства. Изучение микроструктуры производят на специально приготовленных шлифах под микроскопом (см. гл. XII).
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И ОПЕРАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА.
ГОТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
Технологический процесс производства электроугольных изделий весьма сложен и состоит из нескольких этапов и операций. 。
Технологический процесс продолжается от нескольких дней до двух и даже трех месяцев. Длительность обусловливается в основном операциями термической обработки — обжига. '(24——48 суток) и графитации (до 7—10 суток). $
Производство электроугольных изделии и материалов складывается из трех самостоятельных, но взаимосвязанных этапов.
На первом этапе ——подготовительном ——подготавливают сырьевые материалы: производят дробление, прокаливание и размол коксов, просев и усреднение порошковых материалов, уваривание, препарирование каменноугольной смолы, дробление и плавление пека.
На втором этапе из подготовленных сырьевых материалов получают полуфабрикат в виде плит, блоков, заготовок,' стержней крупного или сложного профиля, полых трубок, а в рядё случаев почти готовых изделий. К основным технологическим операциям этого-
13
этапа относятся: дозирование и смешение сырьевых материалов с целью получения из них прессовочных масс нужного состава, формование путем прессования заготовок* в пресс-формах или через мундштук, термическая обработка (спекание) для придания заготовкам необходимой прочности и, если требуется, графитация обожженных заготовок, а также пропитка пеком.
На третьем, завершающем, этапе из полуфабриката путем механической обработки (см. гл. VIII) получают готовые изделия заданной конфигурации и размеров. Основными технологическими операциями этого этапа являются:, резка, обдирка, шлифовка, обточка, сверление полуфабриката, калибровка, конопатка, развальцовка, пайка, маркировка. Помимо указанных операций сюда следует отнести пропитку изделий различными веществами, омеднение, фитиление, сушку. В результате получают готовые изделия, которые по своим качествам должны отвечать технических условиям или государственным стандартам (ГОСТ).
Заключительной-операцией изготовления изделий является их упаковка и сдача на склад для отправки потребителям.
Контрольные вопросы
Назовите основные виды выпускаемых промышленностью электроуголь- ных изделий и расскажите об их назначении.
Каковы основные свойства электроугольных изделий?
Что собой представляет принципиальная схема производства электроуголь- иых изделий?
ГЛАВА II
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
НАЗНАЧЕНИЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Качество исходных сырьевых материалов имеет решающее влияние на физико-механические характеристики и стабильность готовых изделий. Поэтому к постоянству качества и однородности сырьевых материалов должны предъявляться самые строгие требования.
По сравнению с другими отраслями промышленности электро- угольное производство не является крупным потребителем сырья и поэтому часто вынуждено использовать сырьевые материалы, поставляемые другим отраслям промышленности. Такое сырье в ряде случаев не может в полной мере удовлетворять специфическим требованиям электроугольного производства. Поэтому на многих зарубежных предприятиях стремятся некоторые виды сырьевых материалов, например сажу, получать непосредственно на электро- угольном производстве.
Для уменьшения неоднородности свойств сырья поставщикам предъявляют требование поставлять ч:ырье из одного и того же источника с соблюдением неизменности способа его производства.
Очень важное значение имеет наличие иа предприятии достаточных запасов сырьевых материалов, которые хранят в специализированных складах.
Сырьевые материалы делят на две группы： твердые, материалы (наполнители) и связующие.
К группе твердых сырьевых материалов относят различные углеродистые вещества, т. е. вещества, содержащие в своем составе преимущественно углерод, и порошки различных цветных металлов и их окислов. В группу связующих веществ входят каменноугольный пек, твердые или жидкие смолы искусственного происхождения.
Существуют и другие многочисленные виды материалов, используемые в качестве различного рода добавок, растворителей, пропитывающих веществ, а также для армирования готовых изделий и т. д. .
УГЛЕРОДИСТЫЕ ТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Нефтяной кокс. Нефтяной кокс является продуктом коксования тяжелых остатков, получающихся в результате переработки нефти или нефтепродуктов. Свойства кокса зависят от метода получения и характеристик тяжелых остатков.
Тяжелые остатки имеют сложную структуру и представляют собой смесь высокомолекулярных углеводородов и различных соединений.
При коксовании тяжелых остатков термического крекинга прямогонных мазутов или гудронов получают крекинговый кокс, а при коксовании тяжелых остатков пиролиза керосиновых фракций——пиролизный кокс. Тяжелые крекинговые и пиролизные нефтяные остатки коксуют (рис. 2) в горизонтальных обогреваемых кубах при температуре порядка 500° С. Процесс этот периодический, продолжительностью 20—25 ч. В результате коксования в кубе получают коксовый пирог, который выгружают при 60° С. Глыбы кокса дробят на более мелкие куски и отправляют поставщикам, Нефтйной кокс представляет собой твердую перистую массу, большей частью блестящего черного цвета.
Кокс, прилегающий к стенкам и нижней части куба, так называемый корковый, отличается большей плотностью и повышенным содержанием золы.
Содержание зольных примесей в корковом коксе может достигать 1,5—2%, что в четыре раза выше нормы. Поэтому при исполь- 1 зовании нефтяных коксов следует не допускать попадания коркового кокса в производство.
Количество зольных примесей в нефтяном коксе также зависит и от зольности тяжелых остатков, направляемых на коксование.
Крекингобкй кокс nd сравнению с пиролизным имеет более высокую пористость, а пиролизный отличается более плотным строением, большей механической прочностью и почти полным отсутствием микропор. Это, в свою очередь, определяет и различное поведение этих Коксой'в процессе изготовления из них изделий.
Крекинговый кокс по сравнению с пиролизным обладает большей упругостью. При прессовании из крекингового кокса изделий часто образуются трещины после снятия нагрузки. Кроме того, он лучше графитируется, чем пиролизный, и из него получаются мяг;-
Сырье
：,Рис. 2. Схема установки для получения нефтяных коксоЬ:
/■—сборочный бак догонов, 2 ——топка, 3 ——куб для загрузки 「сырья, 4 — конденсатор - холодильник, 5 ——сепаратор, 6 — разгрузоч-
нал тележка .
кие графитированные изделия с меньшей механической прочностью, хорошей электропроводностью. Такие изделия легко поддаются механической обработке, резанию, точению и шлифованию.
i 一 Поэтому пиролизный нефтяной кокс ряда изделий не может :быть заменен на крекинговый.
Повышенное содержание серы в коксах отрицательно сказывается на сроках службы огнеупоров прокалочных печей, а также на 『 процессе графитации, препятствуя переходу материала в состояние 、графита.
,Для электроугольных изделий используют нефтяной кокс марок
； КНПЭ (пиролизный электродный) и КНКЭ (крекинговый электрод- ；:ный), которые должны по своему качеству соответствовать
ГОСТ 3278—62. Однако, в виду того, что коксы отгружают в от- крытых платформах, они часто поступают в производство с повы- 卜 шенными влажностью и содержанием золы. Коксы, полученные от 山 потребителей, следует хранить в закрытых складских помещениях у, по партиям, не допуская их загрязнения или увлажнения.
у Пековый кокс. Пековый кокс получают путем коксования камен- “ ноугольного пека с температурой размягчения 145—150° С. Процесс 爾коксования в зависимости от конструкции печей длится 8——14 ч.
；Кокс считают готовым, когда температура в печи в осевой плоско-
； сти коксового пирога достигает 950——1050° С. Коксовый пирог вы-
гружают из печи коксовыталкивателем, принимают в тушительный вагон и тушат водой в специальной тушильной башне.
Пековый кокс представляет собой пористую массу серо-стального цвета значительной прочности. Кокс, расположенный у стен камер коксовых печей, имеет повышенную плотность; толщина плотной корки таких кусков составляет 4—12 мм и в ней больше зольных примесей. В пековом коксе содержится значительно большее количество сажеобразных продуктов, чем в нефтяных, и поэтому он хуже графитируется. Из пекового кокса по сравнению с нефтяными получают изделия с повышенными механическими свойствами. Содержание летучих веществ в пековом коксе составляет Д8%, и поэтому его иногда используют без дополнительной прокалки, ограничиваясь подсушкой для удаления влаги.
•-атом углерода.Рис, 3. Кристаллическая решеткаграфита•-атом углерода.Рис, 3. Кристаллическая решеткаграфитаДля производства электроуголь- ных изделий применяют - пековые коксы марок КПЭ-1 и КПЭ-2 (кокс пековый электродный), свойства которых должны соответствовать требованиям ГОСТ 3213—71. %
•-атом углерода.
Рис, 3. Кристаллическая решеткаграфита
•-атом углерода.
Рис, 3. Кристаллическая решеткаграфита
Натуральный графит. Кристаллическая решетка графита (рис. 3)
состоит из шестичленных углеродистых слоев-сеток, которые связаны друг с другом слабыми связями и поэтому легко скользят, сме- щаясь по плоскостям спайности относительно друг друга. Вследствие такой слоистой структуры графит обладает мягкостью, жирностью и хорошими самосмазывающими свойствами. Кроме того, графит отличается высокой электропроводностью и теплопроводностью.
Наличие слоистой структуры обусловливает его анизотропность, т. е. указанные выше свойства графита резко отличаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Все графиты согласно В. С. Веселовскому делят на явнокристаллические и скрытокристаллические. Основным признаком для такого деления .служит величина кристаллов графита, из которых состоит графитный материал; вторичными признаками являются их форма и взаимное расположение. К явнокристаллическим графитам относят плотнокристаллические и чешуйчатые, состоящие из крупных кристаллов, средняя величина которых 1 мкм. Типичными представителями плотнокристаллических графитов являются бото- гольский (бывшее название алиберовский), из зарубежных ——цейлонский.
Чешуйчатые графиты состоят из отдельных кристаллов или их сростков, имеющих форму чешуек, наслаивающихся одна на другую. К числу чешуйчатых относят тайгинский и завальевский графиты.
В графитах разных месторождений чешуйки могут отличаться пц своей величине и по отношению ширины к толщине. Эти отличия оказывают существенное влияние на свойства графитов.,
У скрытокристаллических графитов кристаллы имеют размеры 0,1—0,01 мкм и меньше. Месторождения скрытокристаллических графитов ——ногинское и курейское. По внешнему виду явнокристаллические графиты отличаются металлическим серебристым блеском, жирны на ощупь, скрытокристаллические графиты имеют темный оттенок и обладают гораздо меньшей жирностью.
Натуральный графит обычно добывают из руд путем соответствующей обработки. Графитные руды содержат много минеральных примесей, в том числе слюду, кварц, известковый шпат, силикаты, магний, алюминий. Обработка и обогащение руды производятся на обогатительных графитовых фабриках.
Явнокристаллические графиты можно хорошо отделить от посторонних минералов флотацией даже из руды, содержащей до 3% графита. При этом получают графит зольностью 3—5%.
В рецептуре же отдельных марок металлографитных электрощеток предусмотрено применение графита с зольностью не выше 0,5%. Для получения графита с такой зольностью используют термическое обеззоливание.
Скрытокристаллические графиты с трудом подвергаются обогащению. Поэтому переработке подлежат руды, содержащие не менее 60——70% графита. Такие руды проходят избирательное измельчение с выводом многозольных фракций после каждой стадии измельчения. В результате такого обогащения получают скрытокристаллические графиты с содержанием зольных примесей до
В табл. 1 приведены характеристики графита для электроуголь- ных изделий в соответствии с ГОСТ 10274—72.
Таблица 1
Свойства графита, применяемого для производства электроугольных изделий
Марка графита
Сорт
Зольность, % (не более) 、
Содержание, % (не более)
ВыхоА летучих веществ, % (не более)
Тонина помола (остаток) на сетке, % (не более)
серн
железа
влаги
0071
0045
ЭУЗ
I
0,1
0,15
0,5
0,5
5
25—10
II
0,2
1
0,5
0,9
3
25—10
III
0,2
1
0,5
0,9
3
25—10
ЗУТ
I
0,2
0,8
0,5
о,6
2
25—10
II
1
0,5
0,9
3
25—10
III
и,/
1
0,5
0,9
3
25—10
ЭУН
13
0,3
1,9
1,0
2
3
25—10
В настоящее время для изготовления некоторых видов осветительных углей и других изделий стали применять химически обеззоленный графит марки 2М-Е, который поставляется по техническим условиям ТУ 21-25-2—67. Следует иметь в виду, что замена одного вида графита, без предварительного исследования, в рецептуре на другой недопустима, так как это может привести к изменению характеристик готовых изделий, а также их браку..
Сажа. Из всех марок саж, выпускаемых промышленностью, для производства электроугольных изделий больше всего Подходит
Рис. 4. Схема производства ламповой сажи:
/ — сажекоптнльная печь с форсунками, 2 — испарительный холодильник, 3 — электрофильтр» 4 — шнекн, 5 — шлюзовой затвор, 6 — элеватор, 7 — аппарат для отвеивания, 8 — бункера, 9 — упаковочные машины
ламповая^ которая применяется для изготовления сажевых электрощеток, осветительных углей и других изделий. Термическая и газовая са冰н используются в значительно меньших количествах.
Сажи получают в результате термического разложения в специальных печах газообразных или жидких углеводородов (нефтяного или каменноугольного происхождения) при высоких температурах и неполном доступе воздуха. Сажа является одним из наиболее чистых и высокодисперсных сырьевых материалов, используемых для производства электроугольных изделий. Содержание зольных примесей в сажах не превышает 0,1 %.
Свойства сажи зависят от качества исходного сырья, соотношения сырья и воздуха, направления потока воздуха, поступающего в печь.
Для изготовления ламповой сажи служит каталитический газойль (средние и тяжелые фракции перегонки нефти), а также зеленое масло, являющееся продуктом нефтяного происхождения.
Схема производства ламповой сажи приведена на рис. 4.
Сырье с помощью форсунок распыляется и сжигается в печи при недостаточном доступе воздуха. Температура в печи составляет 1150——1200° С. Полученная сажегазовая смесь направляется в
испарительный холодильник 2 и после охлаждения в электрофильтр 3, где происходит выделение сажи. Сажа с помощью шнека 4, элеватора 6 подается в аппарат для отвеивания 7, а затем в приемные бункера и упаковочные машины. •
Ламповая сажа ——это очень легкий продукт: 1 м3 сажи имеет массу 90—140 кг.
Термическую и газовую диффузионную сажу^ получают разло-
Рис. 5. Схематическое изображение цепочной структуры ламповой сажиРис. 5. Схематическое изображение цепочной структуры ламповой сажижением, а также сжиганием природного газа без доступа воздуха в специальных печах.
Рис. 5. Схематическое изображение цепочной структуры ламповой сажи
Рис. 5. Схематическое изображение цепочной структуры ламповой сажи
В настоящее время сажи многих марок начинают выпускать в гранулированном виде. Гранулируют сажу таким образом. Ее смешивают с водой и с различными добавками. Смесь загружают в барабаны и обкатывают. Одновременно нагревая до температуры ~ 100° С. Обкатку ведут до тех 口明 пока сажа не скатается в гранулы размером 1,5—2 мм округлой формы. 1 м3 гранулированной сажи имеет массу 350 кг.
Сажевые частицы имеют сферическую форму и состоят из большого числа беспорядочно, но компактно расположенных кристаллитов (рис. 5).
Кристаллит состоит из 3——7 парал
лельно расположенных углеродных шестичленных графитообразных сеток.
У всех типов саж, кроме термической, частицы связаны друг с другом в цепочки. Сажевые цепочки могут, в свою очередь, объединяться и образовывать так называемые вторичные агрегаты. Такая особенность строения называется структурностью сажи.
Первичная сажевая частица имеет почти идеальную сферическую форму. Размер частиц ламповой сажи составляет 160——200нм (1 нанометр равен одной тысячной доли микрона), термической —— 250—300 нм.
При механическом воздействии на ламповую сажу: прессовании, обработке на бегунках, размоле или просто при сильном встряхивании структура ламповой сажи нарушается, при этом она уп- плотаяется. Отмечено, что при интенсивном размоле происходит частичное разрушение сажевых частиц и цепочек.
Технологические свойства сажи зависят от размера частиц, структурности и химической природы их поверхности. Характер химической природы поверхности сажи, определяемой специальными методами, имеет большое значение на ее взаимодействие со связущим и должен учитываться в производстве.
В табл. 2 приводятся свойства ламповой и термической сажи в соответствии с ГОСТ 7885—68 и ТУ 3801521—70.
Таблица 2
Свойства саж
Наименование сажи
Размер частиц, нм
Удельная поверхность, м2/г
Зольность, % (не более)
Насыпная масса, г/л
Впитываемость неполярного керосина, мг/г
Содержание влаги, % (не более)
Ламповая негр а- нулированная
160—200
13—17
0,1
90—120
4,1—5
0,2
Ламповая гранулированная ПМ-15 .
160—200
12—18
0,2
300
—
0,5
Термическая ТГ-10
250—300
10—15
0,2
300-350
1,42—1,5
0,5
Для обеспечения стабильности свойств ламповой сажи следует получать ее из однородного по своему составу сырья, например, зеленого масла. 。
Антрацит. Антрацит в производстве электроугольных изделий нашел ограниченное применение и используется исключительно для получения микрофонных порошков.
Антрацит принадлежит к наиболее метаморфизированным ископаемым угля, т. е. древним видам ископаемых и содержание в нем чистого углерода достигает 92—93%, в то время как в более молодых бурых углях его содержание не превышает 70%.
Антрацит обладает большой плотностью (1,55 г/см3) и незначительным выходом летучих.
Из многих марок антрацита наиболее пригоден для получения микрофонных порошков с повышенными акустическими свойствами антрацит марки АК кащеевского пласта шахты № 15 (Донбасс). Он имеет блестящий черный цвет, слоистую структуру, Прослойки, состоящие из глинозема и кремнезема. Основные свойства антрацита марки АК следующие: зольность 5,6—6,5%, содержание летучих 2,5, серы 1,4—1,9%, влаги 1,4%, железа 0,3%, плотность 1,55 г/см3.
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПОРОШКИ
Железный порошок. В производстве металлокерамических, конструкционных и антифрикционных изделий используют железный порошок, который получают восстановлением из окислов железа^ а также из карбонилов. Для получения железного порошка из окислов железа в качестве исходного сырья применяют прокатную окалину и Криворожскую гематитовую руду-синьку. Окалина содержит 70—75% железа в виде окислов, а руда — 67——68%.
Восстановителем используется термоштыб (коксовая мелочь), нефтяной кокс, сажа или очищенный доменный газ. Чтобы связать серу, являющуюся вредной примесью, в шихту добавляют известняк.
Технологический процесс получения железного порошка следующий. Окалину^сначала сушат в барабанной печи при 400—500° С; на магнитных сепараторах отделяют неметаллические включения. Затем ее измельчают на шаровых мельницах до размера зерен 2—- 3 мм. Дробленую окалину загружают послойно со смесью коксовой мелочи и известняка в керамические тигли. Тигли устанавливают. вертикально в обжиговую печь, и зазоры между ними и стыки обмазывают огнеупорной глиной.
Процесс восстановления ведут в обжиговой печи, отапливаемой природным газом при 1000° С с выдержкой при этой температуре 64——72 ч. После обжига печь охлаждают, и из тиглей выгружают восстановленное губчатое железо в виде лепешек толщиной 20—■ 25 мм.
Для получения железного порошка требуемой тонины лепешки дробят, размалывают и просеивают на грохотах с сетками. Порошок, полученный методом восстановления, имеет губчатую структуру. Для изготовления изделий обычно применяют железный порошок с содержанием железа 98—98,5% группы ПЖ1, ПЖ2, мелкий — подгруппы Ml, М2, М3.
Получение железного порошка из карбонилов сводится к двум процессам: синтезу пентакарбонила железа и термическому разложению пентакарбонила в аммиачной среде с выделением чистого железа. -
Частицы карбонильного железа имеют сферическую форму с луковичной структурой.
Карбонильный железный порошок отличается высокой дисперсностью, чистотой, но стоит он дорого.
Железный порошок поступает в производство в металлических банках весом до 500 кг с плотно закрывающейся крышкой с про- кладкой или в полиэтиленовых мешках. Порошок должен храниться в сухом отапливаемом помещении при комнатной тепературе и при отсутствии в атмосфере паров или других 4 веществ, которые могут повлиять на качество порошка и его окисление. Железный йорошок не должен иметь комков и влажность его не должна превышать 0,2%. При наличии комков железный порошок следует просеять через сито. Железный порошок склонен к окислению, причем его прессуемость ухудшается, поэтому в производстве металлокерамических изделий железный порошок перед применением восстанавливают путем отжига. Процесс ведут в защитной атмосфере (водороде) при 700—750° С. При этом частично1 снимается наклеп и происходит восстановление окислов. 1
Серебряный порошок. Серебро обладает высокой электропроводностью и не образует окисных пленок. Серебряный порошок получают путем электролиза раствора азотнокислого серебра.
В соответствии с ГОСТ 9724—61 выпускают серебряный поро- пюк двух марок ПС1 и ПС2. Цвет серебряного порошка должен быть серовато-белый, хранят его в течение 6 месяцев в герметически закрытой таре.
Никелевый порошок. Никель по сравнению с серебром обладает меньшей электропроводностью, однако, он придает изделиям изно* соустойчивость и уменьшает склонность их к привариванию.
Никелевый порошок получают электролитическим или карбонильным способом.
В электроугольном производстве применяют преимущественна никелевый электролитический порошок. Такой порошок обладает развитой поверхностью, дендритной формой частиц и хорошей прес- суемостью.
При получений никелевого порошка путем электролиза исполь* зуют аммиачный раствор сернокислого никеля. ■
Рис. 6. Микрофотография частиц порошка:
а — медного дендритной структуры (увеличение в 340 раз), 6 — оловянного, полученного распылением жидкого олова (увеличение в 120 раз)
Медный порошок. Медный порошок обладает хорошей электропроводностью, теплопроводностью, текучестью и способностью к прессованию. В то же время медный порошок по сравнению с другими порошками цветных металлов менее дорог. Для производства изделий используют медный электролитический порошок. Его пб- лучают из сернокислого раствора сульфата меди электролизом.
Основные этапы производства медного порошка: электролиз порошка, промывка, сушка,, размол и классификация, усреднение» упаковка. /
Электролиз медного порошка ведут в сернокислых ваннах. В качестве анода применяют высококачественную рафинированнуто медь марки МО или MI. Электролит имеет температуру 50——60°С^ содержит 25—60 г/л медного купороса и 130—150 г/л серной кислоты. Напряжение на ванны 1,5——3 В, плотность тока порядка .1600 А/м2.
Медь в ваннах осаждается на катоде в виде порошка, удаляемого щетками-скребками через каждые 15——20 мин. Затем его промывают подогретой водой, сушат в специальных сушилках до полного удаления влаги. В результате получают медный порошок светло-розового цвета с дендритной формой частиц (рис. 6, а). Медный порошок для отделения крупных частиц просеивают. Крупные спекшиеся частицы медного порошка направляют на размол.
Медный порошок склонен к окислению. Окисленный медный порошок имеет повышенное электрическое сопротивление и его очень легко отличить по внешнему виду от неокисленного. Из мед-
Рис. 7. Схема получения оловянного порошка:Рис. 7. Схема получения оловянного порошка:/ ——вентилятор, 2 ——рукавный фильтр, 3 — камеры осаждения, 4 — приемные бункера, 5 ——сита, 6 ——пневматическая форсунка, /——расходный котел, 8 — электроподогрев, 9 — подогреватель воздуха, 70 — графитовый тигель, ” 一 фильтр воздуха, 12 — компрессор/ ——вентилятор, 2 ——рукавный фильтр, 3 — камеры осаждения, 4 — приемные бункера, 5 ——сита, 6 ——пневматическая форсунка, /——расходный котел, 8 — электроподогрев, 9 — подогреватель воздуха, 70 — графитовый тигель, ” 一 фильтр воздуха, 12 — компрессорно-розового цвета порошок при окислении становится сначала красноватым, а затем приобретает коричневый оттенок и превращается в темно-коричневый. Чтобы предохранить от окисления, его промывают раствором жидкого калиевого (хозяйственного) мыла из расчета 0,4 кг мыла на 1 м3 воды. После такой обработки на поверхности частиц порошка образуются тончайшие стабилизирующие пленки мыла, предохраняющие его от окисляющего воздействия влаги воздуха. Медный порошок, подвергнутый такой обработке, называют стабилизированным.
Рис. 7. Схема получения оловянного порошка:
Рис. 7. Схема получения оловянного порошка:
/ ——вентилятор, 2 ——рукавный фильтр, 3 — камеры осаждения, 4 — приемные бункера, 5 ——сита, 6 ——пневматическая форсунка, /——расходный котел, 8 — электроподогрев, 9 — подогреватель воздуха, 70 — графитовый тигель, ” 一 фильтр воздуха, 12 — компрессор
/ ——вентилятор, 2 ——рукавный фильтр, 3 — камеры осаждения, 4 — приемные бункера, 5 ——сита, 6 ——пневматическая форсунка, /——расходный котел, 8 — электроподогрев, 9 — подогреватель воздуха, 70 — графитовый тигель, ” 一 фильтр воздуха, 12 — компрессор
Срок годности нестабилизированного медного порошка 1,5—2 месяца с момента упаковки, а стабилизированного до 6 месяцев. Поэтому медный порошок следует хранить в закрытой таре, на сухих складах при температуре не выше 20° С.
@овянный порошок. Оловянный порошок марки TIO применяют для изготовления металлографитных электрощеток, а также бронзо-графитных втулок.
Порошок получают методом распыления расплавленного олова в виде частиц по форме, близких к сферической (рис. 6, 6). Схема установки для получения оловянного порошка приведена на рис. 7.
•«Hoou s§ >1sEsdoH qlpmog-LNDmlog IqHWIroN mo 工 modou ХИНЗЗЬИНКЕЮ2 ，HB80dHEH『H9BI3'DWU'DWII Modew ^3KS«mo^sms§0«HO^K WU H0dE2 ёволосqHWQW
sm^HQOQ ^smoHSO ・-qH
g。кСЧСЧ8z吃
1 111 1 1111
00 00QOЮz寸8
—< Iт11mgI
1|弱
go oo ю ю ю g €6
ООО666
666666666
笺卞含。V纟
二W 2 c-g uu 3
tto^so&oc XHyQshHIflrBIUW mmIoHduI 工 edex vsxaoxuo
m ^^^^^^^
Оловянный порошок склонен к окислению, поэтому его нельзя хранить более 6 месяцев с момента его производства.
Оловянный порошок рекомендуется хранить в отапливаемых складах при +15-=-20° С; при более низких температурах олово может превратиться в «серое» олово, а при —33° С этот процесс резко возрастает (явление «оловянной чумы»). Содержание примесей в нем не должно превышать 1 %.
Свинцовый порошок. Свинцовый порошок марки ПСА применяют для изготовления металлографитных электрощеток.
Свинцовый порошок получают как и оловянный, методом распыления металла (см. рис. 7). -
Свинцовый порошок склонен к окислению, при этом ой приобретает черный цвет и комкуется.
Дисульфид молибдена. Дисульфид молибдена MoS2 применяют в качестве смазывающей добавки в электрощетки для уменьшения трения. Кристаллическая решетка дисульфида молибдена, подобно графиту, имеет слоистое строение. В отличие от графита дисульфид молибдена не обладает электропроводностью; он термически стоек в атмосферных условиях до 400° С. В противоположность графиту в условиях глубокого вакуума MoS2 не теряет своих смазывающих свойств, однако плохо работает в условиях влажного воздуха. 、
Дисульфид молибдена получают из природного минерала молибденита. Молибденит для удаления примесей, в том числе кварца, подвергают сложной очистке.
Молибденовый концентрат марок МВЧ-Ф и МВЧ-Г поставляют в соответствии с техническими условиями; содержание в них дисульфида молибдена должно быть не менее 98,5 и 99,5%.
Характеристика металлических порошков приведена в табл. 3.
СВЯЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА И РАСТВОРИТЕЛИ
В производстве электроугольных материалов в качестве связующих применяют каменноугольную смолу, каменноугольный пек, бакелитовый лак, пульвербакелит. Растворителями связующих веществ служат каменноугольное масло, бензол, этиловый спирт.
Качество связующих определяют многие физико-химические и механические свойства готовых изделий.
Каменноугольная смола. Каменноугольную смолу получают при коксовании каменного угля без доступа воздуха. Она выделяется из коксового газа, образующегося в процессе коксования. Выход и состав смолы зависят от природы углей, условий их коксования, типа печей и других факторов.
Обычно процесс коксования протекает при температуре порядка 900—1050° С. Выход каменноугольной смолы составляет в среднем 3% от количества скоксованного угля.
Каменноугольная смола представляет собой вязкую, жидкость черного цвета с характерным фенольным запахом, плотностью 1,12—1,22 г/см3 и с большим содержанием воды.
Каменноугольная смола по своему составу является сложной смесью различных соединении, главными из которых являются ароматические. Из смолы получено более 400 различны^ химических соединений. Соединения смолы состоят в основном из пяти элементов： углерода 91,2%, водорода 5,4%» кислорода 1,3%, азота 1,8%, серы 0,3%. В безводной смоле содержится от 5 до 12% нафталина. Нафталин является нежелательной составной частью смолы, так как он снижает прочность изделий. 。
К важнейшим характеристикам каменноугольной смолы отно сятся: плотность (удельный вес), выход кокса,.вязкость, содержа； ние нафталин厶 и свободного углерода. Качество каменноугольной смолы оценивают путем разгонки ее на фракции в определенных температурных интервалах, которую производят в металлической колбе с дефлегматором.
Свойства каменноугольной смолы должны соответствовать ГОСТ 4492—65. ' '
Каменноугольная смола поступает на заводы в цистернах, из которых она сливается в хранилища.
Каменноугольный лек. Каменноугольный пек является остатком от перегонки каменноугольной смолы. Он представляет собой твердую хрупкую массу с раковистым изломом, иногда блестящего чер' кого цвета. Химический состав пека мало изучен.
Пек не имеет определенной температуры плавления (например, как лёд), а переход его из жидкого состояния в твердое и наоборот происходит в некотором интервале температур. Поэтому пек характеризуют условной температурой размягчения, которую определяют по методу Кремера ——Сарнова «кольцо и шар», а также по методу «кольцо и стержень》для высокоплавких сортов.
Наиболее важными характеристиками каменноугольного пека как связующего являются: температура размягчения, выход кокса, вязкость, плотность, а также его групповой состав. 。
Температура размягчения пека зависит от его состава. Общий выход кокса характеризует цементирующую способность пека и позволяет судить о количестве связующего, необходимого для введения в смесь.
Вязкость определяет текучесть или подвижность пека при данной температуре. С повышением температуры нагрева вязкость пе- ков снижается и увеличивается их текучесть.
Вязкость пека тесно связана с другими его характеристйками: температурой размягчения, содержанием летучих, химическим составом. \ 。
Групповой состав пёков определяют путем последовательной обработки его растворителями, в качестве которых применяют петро- лейный эфир, бензин, а также бензол. В результате такой обработки из пеков выделяют три фракции: мальтены или у-фракция, асфальтены или 0-фракция, свободный углерод (карбовды) или a-фракция. Количество и соотношение указанных фракций тесно связано со свойствами пеков. Роль каждой из указанных фракций
различна.
Мальтены почти не участвуют в образовании кокса. Они являются растворителями компонентов пека и их главная функция заключается в пластифицирующем действии. Они придают подвижность связующему в смесях при перемешивании и прессовании.
Асфальтены как наиболее активная часть пека участвуют в процессе образования кокса. Увеличение содержания асфальтенов в пеке улучшает их связующие свойства, повышает механические характеристики готовых изделий.
Установлено, что свободный углерод {нерастворимый остаток) оказывает существенное влияние на качественные характеристики изделий, повышая их механические свойства. Он должен содержаться в пеке в определенных пределах.
В зависимости от конечной температуры перегонки смолы получают пеки с различной температурой размягчения.
Различают четыре вида пеков, которые применяют в качестве связующих для производства электроугольных изделий и электродов： 1) мягкий пек (или уваренная смола) с температурой размягчения 40―50° С; 2) средний пек с температурой размягчения 65—70° С； 3) твердый пек с температурой размягчения 85—100° С； 4) .высокоплавкий пек с температурой размягчения 120——150° С. Приведенная классификация является условной, так как имеется большое количество пеков с промежуточными характеристиками.
Мягкий и средний пек применяют уже давно для изготовления разнообразных электроугольных изделий. Мягкий пек обычно получают непосредственно на электроугольных заводах путем дальнейшей отгонки части тяжелых фракций из смолы. Средний пек электроугольные заводы получают с коксохимических заводов в готовом виде； его свойства должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в ГОСТ 10200—62.
В практике производства электрощеток стал все шире применяться высокоплавкий или высокотемпературный пек. Технология получения таких пеков разработана и внедрена на многих коксохимических заводах. В основу его получения положен метод окисления средних пеков путем продувки воздуха через расплавленный пек. Процесс ведут на установках периодического и непрерывного (рис. 8) действия.
В табл. 4 приведены сравнительные свойства различных видов пеков, применяемых для изготовления электроугольных изделий, в том числе высокоплавкого.
Нефтяной пек. В настоящее время нефтяной пек стал применяться при изготовлении электроугольных изделий. Из нефтяных пеков наиболее перспективным является пиролизный.
Пиролизный пек получают при пиролизе нефтепродуктов.
Бакелитовый лак. Бакелитовый лак применяют в качестве связующего при изготовлении электрощеток, фитилей и цементирующих паст, а также для пропитки изделий.
Бакелитовый лак представляет собой 50——60%-ный раствор в этиловом спирте резольной смолы, получаемой на основе фенола, 28
Свойства бакелитового лака должны соответствовать показателям, приведенным в ГОСТ 901—56.
При длительном хранении (свыше 6 месяцев) под действием протекающих процессов поликонденсации увеличивается вязкость дака, поэтому его рекомендуется применять свежеприготовленным.
Пульвербакелит. Пульвербакелиты служат в качестве связующих при изготовлении высокоомных электрощеток. Пульвербакелит
Рис. 8. Схема установки для непрерывного получения высокотемпературного пека:
/ — приемник среднего пека, 2, 3 — кубы-реакторы, 4 — отбойныеколонки, 5 — конденсаторы-холодильники, 6—сборник пековых дн-стнллатов, 7 ——приемник пековых днстнллатов (с естественным ох-лаждением), 8 — печь для сжигания отработанного воздуха, 9 —приемник высокотемпературного пека
представляет собой смесь новолачной фенолоформальдегидной смолы с уротропином. Он выпускается в виде порошка с размером частиц 0,1 мм. Свойства пульвербакелита должны соответствовать показателям ГОСТ 3552——63.
Таблица 4
Свойства пеков
Виды пека
Температура размягчения, ℃
Выход кокса, %
Содержание свободного углерода, %
Выход летучих, %
Плотность, г/см3
Содержание серы, % (ие более)
Мягкий (уваренная смола)
40—50
25
(не менее)
35—40 40—45 52—55
20 (не более)
75 (не более)
1,18—1,22
0,8
Средний
Твердый
Высокоплавкий ...
65—75
85-100
120-150
20—28
30—35
40—48
60—65 50-65 43—47
1,24—1,26
1,28—1,3
1,32—1,34
0,82 0,81 0,84
Нефтяной пиролизный
85-95
50—56
20-25
55-60
1,26
1
Каменноугольное масло. Каменноугольное масло является продуктом переработки фракций, получаемых при разгонке1 каменноугольной смолы. Оно представляет собой смесь фильтрованного антраценового и легких каменноугольных масел с плотностью 1,02——1,15 г/см3. Каменноугольное масло применяют в качестве растворителя с целью снижения температуры размягчения и вязкости каменноугольного пека. Количество масла, добавляемого к пеку, обычно не превышает 10%. Качество каменноугольного масла должно соответствовать ГОСТ 2770—59.
Бензол. Бензол применяют в качестве растворителя уваренной каменноугольной смолы, однако из-за токсичности и взрывоопас- ностн обращаться с ним следует очень осторожно. Бензол извлекают из коксового газа, причем содержание в чистом продукте составляет 99,6—99,7%. Качество бензола должно соответствовать ГОСТ 8448—61.
Этиловый спирт. Этиловый спирт служит растворителем бакелитового лака; он пожаро- и взрывоопасен. Свойства его должны соответствовать ГОСТ 5962—67.
Поливиниловый спирт. Поливиниловый спирт представляет со- бой белый порошок без запаха, который при нагревании размягча- ет^я. Он обладает высокими адгезионными свойствами, и его водя- ной раствор используется в качестве пленкообразующего вещества в производстве электрометаллокерамических изделий при гранулировании порошковых материалов.
Технический поливиниловый спирт получают частичным омыле- ВДем полимера винилацетата. От степени омыления зависит раст- вориМость поливинилового спирта в воде. Так, например, при со- держании в спирте менее 50% ацетильных групп он растворяется; для быстрого растворения воду подогревают. Свойства поливинило- вого спирта должны соответствовать ГОСТ 10779—69.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Поступающие в производство сырьевые материалы подвергают контролю. Контроль осуществляется заводскими отделами технического контроля (ОТК).
Чтобы определить качество поступающего в производство сырья, от него отбирают пробу. При отборе проб от порошковых матерна- ?°в (сажи, графита) партию делят примерно на равные части (2, 4, 6, 8 и т. д.) и из каждой части отбирают среднюю пробу. Если материал поступает в таре, то пробу берут с помощью щупа снизу, с середины и сверху мешка, банки или ящика. Пробу порошка перемешивают, берут из нее 100—120 г и направляют вместе с наря- Аом (в котором указывают параметры контроля) в лабораторию для анализа. ■
Результаты анализа лаборатория сообщает ОТК завода, который принимает решение о пригодности поступающего сырья? На год- ную партию цеху выдается паспорт или разрешение на использование.
Если необходимо сделать анализ кусковых материалов или смесей, то отбирают из разных участков куски или пластины, которые затем дробят в ступке, а измельченный материал перемешивают. Затем его квартуют, и из каждой части берут пробу и направляют для анализа в лабораторию.
Пробы жидких связующих и растворителей отбирают из аппаратов или бочек специальными пробоотборниками, причем до отбора проб жидкий материал тщательно перемешивают.
В зависимости от вида сырьевых материалов производится тот или иной анализ. У твердых материалов определяют содержание влаги, золы, ситовой состав, насыпную массу, выход летучих, химический состав и другие показатели. У связующих контролируют температуру размягчения, вязкость, выход кокса и летучих, содержание веществ, нерастворимых в толуоле, и другие показатели. Перечень показателей, по которым необходимо контролировать сырье, указан в соответствующих инструкциях и технических условиях на поставляемое сырье.
Контрольные вопросы
Расскажите о назначении и основных требованиях, предъявляемых к качеству сырьевых материалов.
Что собой представляют нефтяные и пековые коксы и каковы методы их получения?
Какими основными свойствами обладают натуральные графиты и какие применяют методы их обогащения?
Расскажите о свойствах и методе получения ламповой сажи.
Перечислите основные свойства и охарактеризуйте методы получения медного, оловянного, свинцового и других металлических порошков.
Назовите связующие, применяемые в электроугольном производстве. Каковы методы их получения и основные свойства?,
Расскажите о контроле сырьевых мат叩налов.
ГЛАВА ill
ПОДГОТОВКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Каждый вид поступающего в производство сырья нуждается в соответствующей предварительной подготовке.
Кусковые материалы, например, нефтяные и пековые коксы, сортируют по партиям (рис. 9), затем дробят на крупные куски на зубчатых дробилках 2, после этого на щековых дробилках 3 до кусков размером 40——50 мм. Образующуюся мелочь отсеивают на грохоте 4. Дробленые коксы прокаливают в прокалочных печах 8, затем охлаждают в охлаждающих барабанах и направляют на предварительное дробление на молотковые дробилки /2, а потом на размол в мельничные агрегаты 13. Полученные в результате размола порошки усредняют в смесовых барабанах /4.
Порошки графита, сажи, металлические и другие виды просеивают для отделения случайно попавших крупных кусков или образовавшихся при транспортировке комков, а затем усредняют.
Ha9BdB9 «offloooso IP''•HOHtlBdeu。0«OKa^tf.80°ffltfsK^SS I ^ •BXMHgod4
BeuoH-LOKOW—5JHOX KMBdHHA9— = -яй¥-ое.оь I s *хя^яая« ннтогвнжвухо 丨 6 .qhau KBHhOMBHOdu 丨8мжауз.! —Z dHHA9 — g -asssoAtf-OE t ^ -loxodj ID -BHMHgodКЯИОИ0-Н 丨 8 CKHH3M90dOJOHUAdx KMBHMH90dBBIBh丨7BdH I J -EHOH OJOKOHeu H OJOHKIBUH HHGOIOJUOII res^s KEMJUhHJOKOHXel .6 JHd
-E-码 nodu g
-Q?-
odd.
pw
Каменноугольная смола и пек также проходят предварительную подготовку； смолу подвергают обезвоживанию и дистилляции, пек дробят или плавят, а затем приготовляют смеси смолы с пеком или пека с антраценовым маслом. Все многообразие подготовительных операций, которым подвергают сырьевые материалы, зависит от вида сырья и предъявляемых к нему технических требований-
§ 9. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ
ПРИ ПРОКАЛИВАНИИ КОКСО0
В производстве электроугольных изделий прокаливанию подвергают нефтяные и пековые коксы, а также в небольшом количестве антрацит, применяемый для микрофонных порошков.
Цель прокаливания коксов состоит в том, чтобы путем их нагрева до высоких температур без доступа воздуха снизить содержание летучих веществ, удалить влагу, повысить их плотность. В результате прокаливания повышается стабильность их физ-ико- химических свойств.
Прокаливание коксов производят в прокалочных печах при 1200——1300° С. Применение прокаленных коксов позволяет регулировать величину усадки изделий в процессе обжига и уменьшает опасность образования в них трещин.
При прокаливании нефтяных коксов, содержащих значительное количество неразложившихся смолистых веществ, происходит выделение влаги и летучих веществ в виде углеводородов, которые по мере подъема температуры подвергаются разложению с выделением преимущественно водорода и углерода.
Выделяющийся углерод отлагается на поверхности и в порах кокса и уплотняет его. Его называют вторичным коксом. Помимо водорода в процессе прокаливания коксов выделяются окись и двуокись углерода, метан и другие газы. В результате прокаливания происходит усадка и уплотнение коксов, увеличивается их общая пористость, повышается электропроводность и механическая прочность, изменяется химический состав (табл. 5).
В процессе прокаливания нефтяных коксов в интервале 150— 200° С уже наблюдается выделение адсорбированных на поверхности газов.
С ростом температуры прокаливания объем выделения летучих веществ возрастает, он максимален при 500—700° С. Выше 700℃ выделение летучих веществ заметно уменьшается и практичгески заканчивается в интервале 1100——1200° С.
Выход летучих веществ у нефтяных коксов, подвергшихся про- каливанию, уменьшается с 3—4% до среднего значения 0,5%, содержание углерода увеличивается с 92,5 до 99,2% (табл. 5).
Аналогичные изменения наблюдаются при прокаливании пекового кокса, хотя характер их менее значителен, поскольку пековый кокс в отличие от нефтяного получается при температуре около 1000° С (см. гл. II).
君 2 q ^ j
Усадка нефтяного крекингового кокса при прокаливании составляет 20—25%, пиролизного 13—14%, а пекового 〜4%. С ростом усадки происходит увеличение пикнометрической плотности (истинного
удельного веса): нефтяных коксов с 1,40 до 2,1 г/см3; пековых с 1,9 до 2,06 г/см3.
延裝 評盲
§ 10. ПРОКАЛОЧНЫЕ ПЕЧИ, КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРО1КАЛИВАНИЯ
吉百受
8
СЧ
寸
о"
В электроугольном производстве нашли применение электрические прокалоч- ные и ретортные печи. 。
Электрическая прокалочная печь. Действие электрической прокапсжной печи непрерывного действия основано на том, что электрический ток проходит через загруженный в печь* кокс, выполняющий роль
S 0
g
8
寸
сопротивления, и разогревает его до температуры прокаливания порядка 1300° С.
Электрическая печь (рис. 10) имеет наружный металлический кожух 9, внутри которого выложена футеровка из шамотного кирпича 15、образующая вертикальную шахту. Между кирпичом и ко- жухо^ проложен изолирующий слой асбеста 10. Общая толщина стенок шахты составляет 350 мм. В нижней части шахты из углеродистой массы (смесь антрацита и кокса со связующим) устроена подина 16 конической формы, в центре ко-
善
CO
QO
о
торой вставлена карборундовая воронка 8 и спускной желоб 6, оканчивающийся металлической спускной трубой из жаропрочной стали 5 с водяным охлажде-
нием.
В подину заделаны металлические пластины-ножи 7 в количестве 24 шт., приваренные к стальному кожуху 9 и служащие для подвода тока к коксу.
В верхней части подвешен электродо- держатель 13, в котором зажат цилиндрический электрод 12. Электрический ток к электрододержателю и электроду поступает по гибким медным шинам 11 и ножам 7.
Прокалочная печь питается однофазным переменным током от стационарного
^岂
II d Ф
g ВЯН『9ВН
pgjxox x^s^s оёхх^^^^& н OJO-qQ олоао」ню!вф| ЛИ5^ОМ^
печного трансформатора мощностью 250 ква; напряжение на высокой стороне 6 кв (рис. 11), а на низкой стороне его имеется 5 сту『 пеней напряжения: 1 ступень — 44; 2 ступень — 48; 3 ступень — 52; 4 ступень — 56; 5 ступень — 60 В.
Подлежащий прокалке дробленый кокс подается с помощью элеватора или подъемника в приемный бункер, установленный вверху около прокалочной печи, а из него с помощью тележки (см.
Рис. 10. Схема электрической прокалочной печи:
1 — опора, 2 —тележка, 3 — укрытие, 4 — охлаждающий .барабан^ S —— спускная труба, 6 ——желоб, 7 — металлический нож, 8 — карборундовая воронка, 5 ~ стальной кожух, 10 — асбестовая прокладка, JJ ——меднйя шина,- 12 — угольный электрод, /3 — электрододержатель, >4 — электролебедка, 15 — футеровка, /6—набивная подии а, /7 — фундамент печи'
рис. 9) загружается в прокалочную печь. Процесс прокаливания кокса слагается из двух периодов: начального, когда печь разогревается после длительного ремонта или остановки^ и установившегося, когда печь вошла в режим и непрерывно выдает прокаленный кокс требуемого качества.
В начальный период разогрева печи кокс загружают в печь только на 2/3 высоты шахты. Для периода разогрева целесообразно использовать уже прокаленные нефтяной или пековой коксы, обладающие хорошей электропроводностью, •二
В процессе загрузки кокс с помощью шуровки уплотняют во избежание образования пустот. После загрузки кокса с помощь。
лебедки 14 (см. рис. 10) опускают электрод. По сигналу прокальщика дежурный электромонтер на подстанции переключает трансформатор на 1 ступень, т. е. на самое низкое напряжение — 44 В.
Ток, проходя через кокс, постепенно разогревает его, причем по мере разогрева кокса сопротивление его падает, а ток возрастает.
3000 А, в печь загружают допол-
Когда сила тока достигнет околоКогда сила тока достигнет околоРис. 11. Электрическая схема прокалоч- иой печи:/ — печь, 2 — электрод, 3 — счетчик энергии, 4 — выключатель, 6 — печной тр ансформ атор ЗТМ 350/6 230 кВА с пятью ступенями напряжения, 6 — иож, 7 ——набивная подинаРис. 11. Электрическая схема прокалоч- иой печи:/ — печь, 2 — электрод, 3 — счетчик энергии, 4 — выключатель, 6 — печной тр ансформ атор ЗТМ 350/6 230 кВА с пятью ступенями напряжения, 6 — иож, 7 ——набивная подинанительно 250—300 кг кокса и одновременно поднимают электрод, но так, чтобы контакт не нарушался. Таких подгрузок делают около 5——6 до тех пор, пока печь доверху не заполнится коксом. На эту операцию с начала подключения затрачивается от 24 до 30 ч. За это время печь успевает разогреться до необходимой температуры. Ориентировочный расход электроэнергии на разогрев печи с пековым коксом составляет 2400, а нефтяным около 3000 кВт/ч. Когда печь заполнена полностью и разогрев печи закончен, начинают выгрузку материала через спускную трубу, а сверху догружают ее, но уже непрокаленным коксом и переводят на нормальное напряжение 48—52 В.
Когда сила тока достигнет около
Когда сила тока достигнет около
Рис. 11. Электрическая схема прокалоч- иой печи:
/ — печь, 2 — электрод, 3 — счетчик энергии, 4 — выключатель, 6 — печной тр ансформ атор ЗТМ 350/6 230 кВА с пятью ступенями напряжения, 6 — иож, 7 ——набивная подина
Рис. 11. Электрическая схема прокалоч- иой печи:
/ — печь, 2 — электрод, 3 — счетчик энергии, 4 — выключатель, 6 — печной тр ансформ атор ЗТМ 350/6 230 кВА с пятью ступенями напряжения, 6 — иож, 7 ——набивная подина
В зависимости от вида кокса и требуемой плотности мастером составляется график расхода электрической энергии на каждую выгружаемую порцию готового материала. При установившемся режиме работы пе
чи расход электроэнергии на прокаливание 1 т кокса составляет 600——700 кВт/ч. Если производительность печи низка, трансформатор переключают на более высокое напряжение 56——60 В, при перегреве материала его переключают на низкую ступень. Ёо время работы печи ведут рабочий журнал, куда записываются все данные о выгрузке кокса и расходе электроэнергии.
В процессе прокаливания необходимо следить за равномерным сходом кокса, разравнивать его по всей площади печи и подгружать под электрод, чтобы избежать неравномерного обгара. Если обнаружен неравномерный обгар, электрод следует своевременно подрубить и обеспечить равномерный и плотный контакт с коксом.
Электрод должен быть погружен в прокаливаемый кокс на глубину ISO—^OO мм, при этом устанавливается оптимальный режим прокаливания. При более глубоком погружении электрода расход электроэнергии быстро растет и печь работает нерационально. Если по какой-либо причине подача электроэнергии прекратится, то кокс выгружают до тех пор, пока его качество соответствует техническим условиям; при отклонении выгрузку прекращают до возобновления подачи энергии и начала работы печи по заданному режиму.
Прокаленный кокс из печи выгружается 5—6 раз в смену: выгружаемая порция (по объему приемной тележки) составляет около 200——250 кг. Для выгрузки открывают на спускной трубе шибер и кокс спускается в охлаждающий барабан (см. рис. 10). Во вращающемся барабане, который орошается водой, кокс продвигается по его длине и, охлаждаясь до температуры 60—80° С, попадает в приемную тележку.
Основными показателями правильности ведения процесса прокалки являются значения плотности коксов, содержание в них зольных примесей; в некоторых случаях измеряют удельное электрическое сопротивление. У пековых коксов дополнительно определяют содержание железа. Эти величины должны соответствовать нормам, указанным в технических условиях на прокаленные пековые и нефтяные коксы.
В процессе прокалки коксов в электрических печах контролируют расход электрической энергии на тонну готового продукта, записывают показания приборов, температуру охлажденного кокса, следят за равномерным обгаром электродов.
К числу крупных недостатков указанной печи относятся: неравномерность прокаливания материала, наличие значительного уга- ра, достигающего 10%. Кроме этого, вблизи подины образуются застойные зоны, в которых кокс перегревается и частично графитируется.
Ретортная печь. Ретортные печи по сравнению с электрическими обеспечивают более высокое качество прокаливания кокса и позволяют получать его с более однородными свойствами.
Особенность работы этих печей состоит в том, что нагрев и прокаливание кокса происходит в них через стенки реторт, обогрева- емне дымовыми газами. Это позволяет обеспечить более постоянный и равномерный температурный режим прокаливания.
Обычно количество реторт в таких печах кратно четырем; каждые четыре реторты составляют секцию. В печах может быть до пяти и более секций.
На рис. 12 приведена конструкция противоточной печи завода «Прожекторные угли», состоящая из четырех реторт. Производительность печи 400—600 кг/ч. Печь состоит из вертикальных реторт, в которых происходит прокаливание коксов. Реторты 1 выложены фасонным динасовым кирпичом. Высота реторт 5,3 м; в сечении они представляют собой прямоугольник со скошенными углами размером 260X1600 мм. ，
—~-Ba:0R09 R39HrnI~Odo9IZ7 -ffi^n^a^-A-ffl smffiEranos I ^ -H^aa^*аоняи 1 -ЯМЕСК-OW KBHdou。丨 6 -ао^аз — OEBJ XS^HOe- itbhbh — Z心xdoi3d « EQMOM KHnodA ^S^H5 ——9 cqlrolBIHUIqHHE9BdB9Ig CBQHOHао^я^юIN ♦BHgodoH KBHhomldJB丨『OBJ XB0S3W- doIHOIWOHIz-янаоьща丨 Г -Еяк-якяиIqH3HJ0 ой EEBdIg ^Еяьаоьоа OE EodEBd I D:qh^u KEHhOKBModu EBHdoIMd ZI ・Hd
Каждая реторта имеет с двух сторон огневые каналы 14 для обогрева с горизонтальными стенками, которые создают зигзагообразное направление для движения топочных газов.
В нижней части каналов расположены горелки 16 для сжигания природного газа, а также частично летучих, которые выделяются из кокса во время прокалки. К горелкам для сжигания газа с помощью дутьевого вентилятора подводится воздух, В большинстве современных прокалочных ретортных печей этот воздух подогревается в рекуператорах отходящими дымовыми газами. Рассматриваемая печь таких устройств не имеет.
Образующиеся при сжигании внизу реторт газы поднимаются вверх, собираются в общий коллектор 2 и направляются через боров в дымовую трубу. В этих печах обогревающие газы движутся навстречу опускающемуся вниз прокаливаемому коксу. Такой противоток обеспечивает прокалку кокса до высоких температур, так как наиболее нагретые топочные газы встречают на выходе из реторты разогретый коке.
В верхней части печи имеется загрузочное устройство с колокольным затвором для кокса. В нижней части каждой реторты находится по два ватер-жакета для охлаждения прокаленного кокса. В карманах ватер-жакета циркулирует холодная вода.
Печь снабжена системой газопроводов с распределительной арматурой и регулирующими устройствами для подачи на горелки газа, воздуха, продуктов газовыделения из кокса. Для регулирования тяги на выходе из сборника накала имеется шибер 13.
Дробленый непрокаленный кокс кусками размером 40 мм загружают в приемный бункер 4, откуда с помощью стокерного' питателя подается через загрузочное устройство в реторту. Уровень .кокса в реторте должен быть в пределах 1500—1700 мм от уровня колокольного затвора. Температуру обогреваемых каналов реторт на высоте следует поддерживать: в верхней части 900—1000, в средней—1150——1180, в нижней— 1200——1250° С. Температура факелов горелок, замеряемая оптическим пирометром, должна быть 1300— 1400° С. При этих условиях обеспечивается наиболее полное сгорание газа.
Тяговый режим в печи должен быть таким, чтобы за шибером разрежение было в пределах 3—4 мм вод. ст. В самих ретортах во избежание подсоса воздуха и обеспечения поступления летучих к горелкам избыточное давление в верхней части реторт составляет， 1—2 мм вод. ст. Давление это поддерживается путем регулирования разрежения в печи.
Для обеспечения нормального режима сгорания давление газа на горелках должно быть 480—500 мм вод. ст., а воздуха, подаваемого дутьевым вентилятором в горелку, — не ниже 60 мм вод. ст.
Выгрузка прокаленного кокса из реторт производится непрерывно, причем его температура после выхода из ватер-жакета должна быть не выше 100° С, а температура охлаждающей воды на ,выходе — не выше 80—90° С.
Оператор загружает в печь кокс через каждые 20—30 мин. Загрузку производят только при закрытом колокольном клапане, т. е. загружают стокерный питатель 3 коксом из основного верхнего бункера 4, затем открывают крышку загрузочного устройства и засыпают в него кокс, крышку плотно закрывают и опускают колокольный клапан вниз. После выгрузки кокса следует закрыть клапан и проверить плотность его прилегания: при необходимости прошуровать кокс через люк загрузочного устройства. После этой операции следует проверить плотность песчаных затворов, не допуская прорыва наружу из реторт летучих.'
В процессе прокалки надо следить за непрерывной работой золотниковых питателей, установленных на выгрузке, приемного транспортера, а также за нормальным опусканием из реторты кокса.'
При опускании прокаленного кокса из реторты в ватержакет температура охлаждающей воды в нем повышается на 5—10° С, что фиксируется прибором.
Если по какой-либо причине подача коксов в печь прекратится, температуру ее следует снизить на 150—-200° С от допустимой.
При отключении газа срочно закрывают вентили подачи газа и воздуха на газовые горелки, прикрывают тягу в Ьечи.
Износ динасовой кладки происходит больше всего в зоне высоких температур, т. е. в нижней части реторт. Особенно подвержены износу внутренние части реторт. Износ вызывается высокими температурами, химическим действием зольных примесей, также а6ра・： зивным действием прокаливаемого кокса. Вредное влияние на ； кладку оказывает сера.；
После проведения ремонта печь сушат до 180——200° С, затем pa- j зогревают вначале предварительно до 700, а затем окончательно до | 1000° С. Эти операции проводят по специально составленному гра- i фику. После достижения температуры Ю00℃ начинают медленное заполнение реторТ коксом и вывод печи на рабочий режим.
Качество прокаленного кокса как и у электрических печей определяют путем проверки плотности, удельного сопротивления,j наличия зольных примесей； у пекового кокса определяют содержа- J ние железа.]
Следует отметить, что в ретортных печах происходит незначи-] тельный угар кокса, который составляет около I——2%. В ближай-1 шие годы электроугольные заводы будут получать уже прокаленные I коксы непосредственно от поставщиков, что экономически более I выгодно, чем прокаливание их у потребителя. Такие коксы будут | подвергать только подсушке для удаления влаги.1
§ 11. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ МАТЕРИАЛОВ |
Кусковые углеродистые материалы, поступающие в производст- I во, подвергают дроблению и измельчению.I
Одним из основных показателей процесса дробления и измель-] чения является степень измельчения, которая определяется из со-] 40I
отношения
где Dcp — средний диаметр кусков материала до измельчения; dcp — средний диаметр кусков или зерен после измельчения; п —— степень измельчения.
В зависимости от размеров кусков или зерен исходного и конечного материала различают крупное, среднее и мелкое дробление, размол и сверхтонкий размол (табл. 6.).
Таблица 6
Классификация видов измельчении
Виды измельчения
Размер наиболее крупных кусков (частиц), мм
Средний расход электроэнергии на измельчение, кВт-ч/Т
Степень измельчения
в исходном материале
в измельченном материале
Крупное дробление ..
1500-300
220—50
0,25
3-5
Среднее дробление ..
350—75
60-15
0,62
5-10
Мелкое дробление ..
75—30
25—3
3,0
10-50
Размол
25-3
0,3—0,05
25-35
До 100
Сверхтонкий размол .
0,2-0,1
0,1—0,005
250—1000
Свыше 100
При дроблении и размоле твердых материалов получают порошки, которые содержат частицы от нескольких микрон до 2—3 мм. Продукты размола твердых материалов, состоящие из частичек различной величины, называют полидисперсными. Их характеристикой служит гранулометрический состав, который показывает, сколько частиц различной крупности содержится в данном продукте размола. Размолотые углеродистые материалы должны обладать строго заданным гранулометрическим составом.
Существует несколько методов определения гранулометрического состава порошковых материалов. Из этих методов ситовой анализ по своей простоте получил наиболее 7широкое применение в технологии электроугольных изделий.
Гранулометрический состав особо мелких частиц размером 40—45 мкм и меньше определяют с помощью седиментации. Общую оценку дисперсности порошковых материалов, в том числе саж, дают по величине удельной поверхности.
Ситовой анализ измельченных материалов производят на сетках с различным размером ячеек. Сетки делят на особо крупные, крупные, средние, мелкие и мельчайшие. Размер ячеек у особо крупных сит больше 25 мм, крупных и средних 25—2,5 мм, мелких и мельчайших 2,5—0,04 мм. Форма ячеек крупных, средних и мелких сеток круглая, прямоугольная, реже квадратная, а мелких и мельчайших сит только квадратная. Для ситового анализа исполь-
зуют тканые латунные сетки или сетки из фосфористой бронзы с простым переплетением обычной и повышенной точности.
Размер ячеек, сеток, диаметр проволоки и допускаемые отклонения должны соответствовать ГОСТ 6613—53 и ГОСТ 3584—53. (табл. 7). Согласно указанным стандартам номеру сетки соответствует размер квадратной ячейки в свету. Например, сетка № 0045 имеет размер ячеек 0,045 мм или 45 мкм.
Таким образом, номер сетки показывает, какой наиболее крупный размер частицы может пройти через нее. Например, через сетку 01 могут пройти только частицы размером равные или меньше 0,1 мм.
Переход в шкале (табл. 7) от одного номера сетки к другому выбран так, чтобы отношение размеров ячеек являлось числом постоянным, называемым модулем сита. В производстве часто приходится встречать сита, размеры ячеек которых построены по другому модулю. Номера сит по англо-американской системе соответствуют числу ячеек, приходящихся на линейный дюйм (25,4 мм). Размеры ячеек сита по этому стандарту обозначают термином《меш》(что значит клеточка). В немецкой шкале сита характеризуют числом отверстий, приходящихся на его 1 см2.
Таблица 7
Ситовые стандарты, принятые в СССР, США и Германии
Номер сетки
Размер стороны ячейки в свету, мм (СССР)
Диаметр проволоки, мм
Число отверстий на линейный дюйм, меш (США)
Число отверстий на 1 см2 сита (ГДР)
08
0,800
0,300
64
05
0,500
0,220
144
045
0,450
0,180
196
0315
0,315
0,140
400
025
0,250
0,130
576
018
0,180
0,130
900
0J6
0,160
0,100
1 600
0125
0,125
0,090
120
2500
01
0,100
0,070
150
3 600
0080
0,080
0,055
190
4 900
0063
0,063
0,045
235
8 100
0056
0,056 '
0,040
275
10000
0045
0,045
0,035
320
Ситовой анализ порошковых материалов производят путем просева навески 25 г через набор сеток, причем каждая последующая сетка имеет более мелкие ячейки. Навеска порошка помещается на верхнее крупное сито и просеивается вручную или на приборе 《Ротап》через весь набор сит, а остаток собирается в поддоне., Порошок, не прошедший на каждом сите (остаток) и прошедший через самое мелкое сито, взвешивают и вычисляют процентное содержание каждой фракции ко всей навеске. Проход порошка через сетку обозначают знаком《一》，а остаток — знаком《 +》.
Ниже приводится ситовой анализ порошка на трех ситах: 025, 01 и 0045:
+ 025 — 0,0% — 025 + 01— 6,1% —01 + 0045 — 24,2% — 0045 — 68,9% Потери (распыл) при анализе— 0,8%
Итого: 100%
Таким образом, в размолотом материале частиц размером больше 0,25 мм нет. Содержание частиц размером от 0,25 мм до 0,1 мм по весу составляет 6,1 %; от 0,1 мм до 0,045 мм — 24,2%; частиц размером меньше или равных 0,045 мм 一68,9%.
Для лабораторных исследований и практических целей необходимо знать, как распределены частицы по размерам в порошке, который прошел через сито 0045. В этом случае применяют седиментационный анализ по Н. А. Фигуровскому
Просс-порошки, содержащие связующие вещества, этому анализу не подвергают.
Измельчающие аппараты делят на машины для крупного предварительного дробления, машины для среднего и мелкого дробления, мельницы для тонкого и сверхтонкого размола.・
Процесс тонкого и особенно сверхтонкого размола иногда называют диспергированием, а под словом дисперсность понимают тонину размола. Чем меньше размер частиц в размолотом материале, тем выше его дисперсность. От размера и шероховатости поверхности частиц зависит удельная поверхность порошковых материалов: чем меньше размер частиц и больше их шероховатость, тем выше удельная поверхность материала.
При дроблении и измельчении твердых материалов расходуется энергия, которая затрачивается на упругие и пластические деформации, теплоту и на обнажение новых поверхностей.
Существуют следующие правила дробления и измельчения.
Дробление и измельчение материалов надо производить только до такой степени, которая диктуется условиями дальнейшей переработки материала. Частицы материала, достигшие необходимой крупности, должны выводиться из зоны размола.
При больших степенях измельчения размол надо вести в несколько стадий.
Измельчение твердых тел может быть достигнуто путем приложения к ним различного рода механических усилий: раздавливания, удара, истирания, раскалывания, разрыва. Фактически измельчение твердых тел происходит в результате сочетания двух или трех указанных сил.
Так, раздавливание применяется главным образом при крупном и среднем дроблении. При тонком размоле требуемую степень измельчения достигают путем сочетания удара или раздавливания и истирания.
Для измельчения вязких материалов средней твердости применяют мельницы, в которых размол производится истиранием в сочетании с ударом.
Р必 13.1 Конфигурация зерен измельченных материалов:а — округлая, б — кубическая, 6 — прямо-угольная, а — осколочная, d — плоская,е — игольчатаяР必 13.1 Конфигурация зерен измельченных материалов:а — округлая, б — кубическая, 6 — прямо-угольная, а — осколочная, d — плоская,е — игольчатаяВыбор того или иного метода измельчения и типа измельчающих машин зависит от физико-механических свойств материала и требуемой степени измельчения. Для крупного и среднего дробления применяют преимущественно щековые, конусные дробилки, для среднего и мелкого дробления — молотковые и валковые, для тонкого и сверхтонкого размола — шаровые, вибрационные, ролико-маятниковые и ролико-чашечные, струйные и коллоидные мельницы> для тонкого и сверхтонкого измельчения термопластичных /материалов — струйные мель* ницы и охлаждаемые мельни
Р必 13.1 Конфигурация зерен измельченных материалов:
а — округлая, б — кубическая, 6 — прямо-угольная, а — осколочная, d — плоская,е — игольчатая
Р必 13.1 Конфигурация зерен измельченных материалов:
а — округлая, б — кубическая, 6 — прямо-угольная, а — осколочная, d — плоская,е — игольчатая
цы пальчикового типа (дезинтеграторы).
Углеродистые материалы рекомендуется размалывать только на определенном типе оборудования. Это объясняется тем, что как различные измельчающие машины, так и материалы дают при размоле частицы различной конфигурации (рис, 13), что, в свою очередь, оказывает существенное влияние на свойства, структуру и характер пористости готовых изделий.
Размол (рис. 14) производят в периодическом и непрерывном режимах.
Готобый продунт〃丿Готобый продунт〃丿Исходный продунт Исходный продуктИсходный продунт Исходный продуктРис. 14. Схема размола:Рис. 14. Схема размола:
Готобый продунт
〃丿
Готобый продунт
〃丿
Исходный продунт Исходный продукт
Исходный продунт Исходный продукт
Рис. 14. Схема размола:
Рис. 14. Схема размола:
а — размол периодический (в вибромельннце)t б — размол непрерывный в открытомцикле,, 8 — размол непрерывный в закрытом цикле с отбором заданной фракции^а ——размол двухстадийный с открытым циклом в первой стадии
Периодический, режим применяют при малом масштабе производства. Этот режим мало экономичен, не обесценивает заданного ситового состава, продукты размола содержат недоизмельченные и переизмельченные фракции.
Измельчение в непрерывном режиме может происходить в открытом цикле или в замкнутом цикле с классификацией.
При измельчении в открытом цикле материал проходит через дробилку или мельницу только один раз. Открытый цикл обычно используют при крупном, среднем и реже мелком дроблении.
При работе в замкнутом цикле происходит непрерывный отбор требуемой тонкой фракции, а недоизмельченный продукт после классификации направляется на повторное измельчение. Замкну* тый цикл в электроугольном производстве применяют при тонком измельчении коксов, а также пресс-порощков, при размоле которых необходимо обеспечить строгое постоянство гранулометрического состава.
В эл ектр оутоль ном производстве используют сухой помол и реже размол в водной среде.
§ 12. ТЕХНОЛОГИЯ ДРОБЛЕНИЯ^ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
На дробление и измельчение поступают коксы, куличи первых ,стадий, отходы и брак. Помимо этого размолу подвергают также пресс-композиции, содержащие связующие, для получения из них прессовочных порошков (табл. 8). '
Таблица &
Тоиииа измельчения различных углеродистых порошков
Ситовой состав, %
Наименование материала
)
Остаток на сетке (не более)
Пр оход через сетку (не менее)
+025
+01
—063
—0045
Пековый кокс
Нефтяной кокс
Пресс-порошок ЭГ14 . . .. • • • •
Пресс-порошок ЭГ2А .......
5
10,0
18,0
70—85
65-80
65-80
65—70
Размол материалов следует производить крупными партиями. При переходе с размола одного материала на другой необходимо во избежание засорения тщательно прочищать машины. Материал, который направляется на размол, предварительно дробят до кусков размером 10——15 мм, а для вибрационных мельниц и дезинтеграторов —до 2—3 мм.
Рис. 15. Щековая дробилка со сложным качанием щеки:Рис. 15. Щековая дробилка со сложным качанием щеки:/ — станина, 2 — неподвижная щека, 3 — подвижная щека, 4 — эксцентриковый вал, 5 — маховнк, 6 — регулировочный болт, 7, 9 — регулировочные клинья, 8—пружина, /О —тяга, /'— распорная плнта, 12 — футеровочная плита нз маргаицоьистой стали, 13 — боковой клин/ — станина, 2 — неподвижная щека, 3 — подвижная щека, 4 — эксцентриковый вал, 5 — маховнк, 6 — регулировочный болт, 7, 9 — регулировочные клинья, 8—пружина, /О —тяга, /'— распорная плнта, 12 — футеровочная плита нз маргаицоьистой стали, 13 — боковой клинКачество готового продукта контролируется по величине насыпной массы (насыпного веса), ситовому составу (см. § П) и содержанию железа (только для пекового кокса).
Рис. 15. Щековая дробилка со сложным качанием щеки:
Рис. 15. Щековая дробилка со сложным качанием щеки:
/ — станина, 2 — неподвижная щека, 3 — подвижная щека, 4 — эксцентриковый вал, 5 — маховнк, 6 — регулировочный болт, 7, 9 — регулировочные клинья, 8—пружина, /О —тяга, /'— распорная плнта, 12 — футеровочная плита нз маргаицоьистой стали, 13 — боковой клин
/ — станина, 2 — неподвижная щека, 3 — подвижная щека, 4 — эксцентриковый вал, 5 — маховнк, 6 — регулировочный болт, 7, 9 — регулировочные клинья, 8—пружина, /О —тяга, /'— распорная плнта, 12 — футеровочная плита нз маргаицоьистой стали, 13 — боковой клин
Для дробления и измельчения наибольшее применение находят щековые и молотковые дробилки, шаровые ролико-маятниковые и вибрационные мельницы, а также дезинтеграторы. В более ограниченном количестве применяют бегуны, а также струйные и другие мельницы.
Щековая дробилка. Наиболее ходовыми являются щековые дробилки со сложным качанием щеки. Указанные дробилки по сравнению с дробилками с простым качанием дают повышенное содержание мелочи.
Дробилки настраивают на заданную крупность путем регулировки положения клиньев 7 и 9 (рис. 15).
Пуск щековых дробилок производят вначале вхолостую. После разгона маховика (через 2— 3 мин) начинают подавать материал на дробление. Во время остановки необходимо хорошо очистить зев дробилки от материала.
Молотковые дробилки СМ-218М и ДМ-300 (БДМ-400). Дробилки этого вида используют для мелкого дробления коксов, брака для засыпок, каменноугрльного пека, а также пресс-порошков.
Молотковая дробилка ДМ-300 (рис. 16) относится к измельчающим машинам ударного действия. Она имеет заднюю неподвижную 11 и переднюю подвижную 9 отбойные плиты из марганцовистой стали.
В нижней части дробилки устанавливается сетка с отверстиями. Число и диаметр отверстий (обычно 3——5 мм) зависит от требуемой крупности готового продукта. Дробилка снабжена питателем барабанного типа.
Материал из питателя попадает через загрузочную воронку в дробилку, в которой дробится на лету ударами молотков 4, шарнирно подвешенных к ротору 10. Отлетающие куски разбиваются об отбойные плиты, а также истираются на сетке. Размолотый материал проходит через сетку и собирается в приемную тару.
Рекомендуется материал для дробления подавать равномерно со скоростью, согласованной с числом оборотов молотков. При большой подаче материала дробилка начинает захлебываться, при малых подачах работает неэффективно. При одностороннем износе молотков их снимают и поворачивают на 180°.
Молотковая дробилка не боится случайного попадания посторонних предметов.
Регулирование крупности дробления достигают путем измене- ния пода те материала, зазора между отбойной плитой и молотками, а также изменением размера и числа отверстий в сетках.
Аналогично работают молотковые дробилки других типов, в том числе СМ-218М.
Шаровая мельница. Шаровая мельница имеет стальной барабан, футерованный внутри плитами из марганцовистой стали, опирающийся на две цапфы.
Рис. 16. Молотковая дробилка:
/—сменная сетка с отверстиями, 2 — вал, 3 — корпус, 4 — молотки, 5 — загрузочная воронка, 6 — шарниры, 7 — фиксатор, 8 ——винт, 9 一 подвижная отбойная пинта, /0 — ротор, И — неподвижная отбойная плита
В барабан загружают мелющие тела ——шары или стержни. Прк вращении барабана шары центробежной силой прижимаются к его стенке, поднимаются вверх и, достигнув некоторой высоты, начинают падать или скатываться вниз. Материал, находящийся в мельнице, измельчается в результате удара при падении на него шаров и истирания при скатывании шаров.
Производительность и интенсивность размола в таких мельницах зависит от числа оборотов, размера мельницы, количества и размера мелющих тел, механических свойств измельчаемого материала исходной, конечной тонкости готового продукта и т. п.
Наивьггоднейшее число оборотов мельницы вычисляют по формуле Ливенсона
—^об/мнн.
Yd•
где D — диаметр барабана мельницы.
Наиболее оптимально работает мельница, когда ее объем на 32——35% заполнен шарами. Имеются различные конструкции мель-
47
ниц： с загрузкой и выгрузкой материала через люк (рис. 17, а), используемые для периодической работы, ситовые мельницы с периферической разгрузкой (рис. 17, 6) и мельницы с подачей сырья на размол и выводом «врез полые цапфы и решетки с отверстиями для непрерывной работы (рис. 17, в).
Схема работы шаровой мельницы с системой воздушной сепарации (рис. 18) состоит из собственно мельницы 12 и системы воздушной сепарации (классификации), куда входит вихревой сепаратор 5, циклон-осадитель 7, транспортный вентилятор 4, рукавный фильтр /, сборный бункер 9, магнитный сепаратор 8.
Рис. 17. Типы шаровых мельниц:
о — для периодической работы с загрузкой и выгрузкой ^ерез люк, 6——снтовая с периферической разгрузкой через сетку, в — для непрерывной работы с загрузкой и выгрузкой через полые цапфы
Мельницу загружают набором стальных шаров диаметром 60 мм в количестве 600 кг и 0 80 мм в количестве 1700 кг; число ? оборотов мельницы 25—28 в минуту.
Предварительно раздробленный материал из бункера 14 тарельчатым питателем 13 подается в мельницу 12, где измельчается. Размолотый материал подхватывается воздушным потоком, который создает транспортный вентилятор 4, и направляется в вихревой сепаратор с лопатками 5. Здесь происходит выделение крупных частиц, возвращаемых через заслонку 6 в мельницу на домол, а тонкая фракция — готовый продукт ——направляется в циклон '7, где осаждается. Не осевшая в циклоне самая мелкая фракция вместе с воздухом засасывается транспортным вентилятором и снова направляется в мельницу. Часть пылевоздушной смеси по отводному воздухопроводу через шибер 3 отводится в рукавный фильтр, в котором отделяются наиболее мелкие фракции, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.
Размолотый материал, осевший в циклоне, пропускают через магнитный сепаратор 8 для отделения примесей (намола) железа и затем собирают в бункере 9, откуда с помощью шнека 10 выгружают в бумажные мешки или в усреднители 11. Из-за сброса через фильтр части циркулирующей пыле-воздушной смеси система мельница—сепаратор ——циклон оказывается под разрежением порядка 70——130 мм вод. ст. Это обеспечивает работу установки без выделения пыли.
ujxfipQdu — ^ ^§issl^ -«—Caos ^5Hsffis&^ — ^ -ia —^ dss^ «sffifto^i^ -aosawss «з|£«й I -sb ^<ч^?л< ■s^«QQ'KOK.MSa — NHHOITQee — 9 -«HSH ojoh 口OXQdu doledeua。 KoaedxHIg 4 do.LKITH-LH«sffibaoeuffiraab ——寸-3S^HU5 ~ KSK^SSboaHOQ KHHemodmfAJ3d bu 口 ащтакэIg aKHHalfme 口 0J3HadQ aob^K-sbffiaa — N .dxqlfH 今 HlqHaeHAd ffiabra^a^bras I f
Кроме этого воздух, циркулирующий в системе, обновляется.
Вентилятор 2 служит для создания в фильтре / разрежения (20—40 мм вод. ст.), при котором он должен работать нормально.
В фильтре имеются матерчатые рукава, через которые проходит воздух, а мельчайшие частицы оседают и стряхиваются в конус, откуда с помощью шнека выгружаются наружу.
Рис. 19. Ролико-маятниковая мельница СМ-493А:
/ — редуктор, 2 — питатель, 3 — сепаратор с вращающимся ротором, 4 — крестовина, 5 ——вертикальный вал, 6 ——маятник, 7 — рабочий ролик, 8 •—рабочее кольцо, 9•—окна для ввода воздуха, 10 — станина, 〃 一скребок
Порошок, выгружаемый из фильтров, называется мелкой фракцией; количество ее составляет около 5—10% от веса измельченного материала. Мелкую фракцию используют отдельно.
В начале производства работ проверяют исправность всех агрегатов. После этого включают последовательно в работу вентилятор
на фильтре встряхивающий механизм фильтра, течку магнитного сепаратора, транспортный вентилятор, а затем и мельницу с питателем. После 10—15 мин работы мельницы, когда установится режим работы, берут пробу кокса.
Если ситовой анализ показывает, что установка дает грубый помол, то производят регулировку путем:
уменьшения числа оборотов транспортного вентилятора, что вызывает снижение скорости пылевоздушной смеси в системе;
увеличения угла поворота лопаток сепаратора или опускания штуцера телескопической трубы в нижнее положение, что увеличивает завихрение потока и способствует отбрасыванию крупных частиц к стенкам конуса сепаратора и возврату их на помол в мельницу;
изменения режима питания мельницы.
Важным условием устойчивого режима размола служит поддержание постоянного уровня измельчаемого материала в мельнице.
В современных шаровых установках автоматическое поддержание постоянного уровня материала в мельнице производят по интенсивности шума. При недостатке материала шум мельницы усиливается, при перегрузке — мельница《глохнет》.
Современная замена брони, шаров, рукавов и правильный уход за фильтрами, ликвидация неплотностей и подсосов во всей системе обеспечивает нормальную работу мельницы. Производительность шаровой мельницы в зависимости от тонины помола составляет 150—200 кГ/ч.
В настоящее время вместо рукавных фильтров мелкую фракцию направляют в электрофильтр, что уменьшает запыленность воздуха, выбрасываемого в атмосферу.
Ролико-маятниковая мельница типа СМ-493А. Ролико-маятниковые мельницы (рис. 19) применяют в электроугольном производстве для размола коксов, куличей первых стадий и различных пресс- композиций.
Мельничная установка имеет систему сепарации, состоящую из сепаратора 7 (рис. 20) с вращающимся ротором или поворотными лопатками, транспортного вентилятора 1, циклона-осадителя 3, рукавного фильтра 4, воздуховодов 6.
Размол на мельнице производят следующим образом. Материал с помощью питателя 2 (см. рис. 19) подается внутрь мельницы и, попадая между кольцом и вращающимися (тремя илй четырьмя) роликами, которые под действием центробежной силы прижимают- ся к кольцу, измельчается. Воздух, нагнетаемый транспортным вентилятором через окна в мельницу, увлекает измельченный материал в сепаратор. В сепараторе в результате уменьшения скорости потока пылевоздушной смеси крупные частицы отделяются от мелких и падают вниз в мельницу, где доизмельчаются. Мелкие частицы выносятся потоком воздуха в циклон (см. рис. 20), в котором осаждаются. Воздух, содержащий мельчайшие частицы, направляется вентилятором снова в мельницу. На нагнетательной линии системы имеется патрубок, через который часть пылевоздушной сме-
си отводится в фильтр. Таким образом, вся система мельница-—сепаратор —циклон работает под разрежением порядка 120— 150 мм вод. ст. и, кроме того, осуществляется частичная замена ци р jcy л и руюгцего воздуха свежим. Производительность мельницы при размоле коксов и пресс-порошков составляет 250—300 кГ/ч. Тонину помола регулируют изменением питания Нисла оборотов вертикального вала мельницы, изменением положения заслонок 2
Рис. 20. Установка роликово-маятниковой мельницы СМ-493А с сепарационной системой:
/ — транспортный вентилятор, 2, 9 ——заслонки для регулирования сопротивления системы, 3 — циклон, 4 — фильтр, 5 — вентилятор, 6 — воздуховоды, 7 — сепаратор, 8 мельница
и 9, а также числа оборотов ротора сепаратора (или же угла нова рота лопаток сепаратора). Чем больше прикрыта заслонка 2, тем меньше скорость воздушного потока в сепараторе и тем тоньше продукты размола. При увеличении числа оборотов ротора сепаратора в нем создается дополнительное завихрение пылевоздушного потока. Крупные частицы под действием центробежных сил интенсивней отбрасываются к периферии и по наружной стенке сепаратора возвращаются на домол в мельницу. Таким образом тонина помола увеличивается.
Ролико-чашечная (бегунковая) среднеходная мельница. Машины этого вида работают по такому же принципу, как и ролико-маятниковые. Измельчение материала в них осуществляется при попадании его между вращающейся тарелью и двумя рабочими коническими роликами. Мельницы снабжены системой воздушной сепарации. По сравнению с ролико-маятниковыми мельницами они работают с меньшими шумом и вибрацией и дают продукт с более равномерным ситовым составом. Эти мельницы позволяют более гибко регулировать тонину размола.
Дезинтегратор. Дезинтеграторы применяют для размола преимущественно пресс-порошков. Измельчение в этих машинах производится вращающимися навстречу друг другу роторами, в которых по концентрическим окужностям вставлены пальцы (рис. 21).
Рис. 21. Дезинтегратор:Рис. 21. Дезинтегратор:J — станнна, 2 ——пальцы, 3 ——загрузочная воронка, 4 ——правый ротор, 5 — левый ротор, 6 — валJ — станнна, 2 ——пальцы, 3 ——загрузочная воронка, 4 ——правый ротор, 5 — левый ротор, 6 — вал
Рис. 21. Дезинтегратор:
Рис. 21. Дезинтегратор:
J — станнна, 2 ——пальцы, 3 ——загрузочная воронка, 4 ——правый ротор, 5 — левый ротор, 6 — вал
J — станнна, 2 ——пальцы, 3 ——загрузочная воронка, 4 ——правый ротор, 5 — левый ротор, 6 — вал
Материал, предварительно измельченный до зерен размером 3——5 мм, подается в воронку 3 в центральной части дезинтегратора. Попадая между пальцами первого ряда, материал разбивается и под действием центробежной и касательной сил направляется к последующим рядам пальцев, между которыми происходит его дальнейшее измельчение.
У дезинтеграторов нет решет; в результате большого числа оборотов ротора в минуту (выше 6000) на дезинтеграторах можно получать? однородный тонкий помол.
Пальцы в дезинтеграторах делают стальными； а для повышения износоустойчивости их цементируют.
Тонину помола и производительность дезинтеграторов регулируют изменением питания и числа оборотов роторов.
При вращении роторы действуют как вентиляторы, что способствует охлаждению измельчаемого материала.
При монтаже дезинтеграторов навешивают тканевый фильтр для фильтрации выдуваемого из мельницы воздуха. Чтобы избежать попадания между пальцами различных стальных и металлических предметов, дезинтегратор снабжают специальными магнит
ными сепараторами.
Аналогично работают и дисмембраторы, у которых в отличие от дезинтеграторов один диск с пальцами неподвижен, а другой вращается.
Вибрационная мельница. Вибрационную мельницу используют главным образом для совместного сверхтонкого размола и смешения нескольких компонентов, например сажи и пека, коксующегося угля и отстающих добавок.
Мельница на 80% объема наполнена стальными шарами 0 12— 18 мм (или цилиндрами).
Действие вибрационной мельницы (рис. 22) основано на том, что загруженный материал под воздействием шаров испытывает
Рис. 22： Схема вибрационной мельницы:
/ ——электродвигатель, 2—упругая муфта, 3 ——вибратор с рубашкой для охлаждения, 4 ——люк для загрузки, 5 ——корпус мельницы, 6 — дебаланс, 7 ——подшипники, 8 ——опорные пружины, 9 — деревянная рама, 10 — люк для выгрузки, 7/ — металлические шары
знакопеременные усилия, незначительные по величине, но исключительно' большой частоты (до нескольких миллионов в минуту), в результате чего создается режим его усталостного разрушения.
При вращении дебалансного вала корпус мельницы 5 начинает совершать колебания по замкнутой траектории с амплитудой (размахом колебаний) 3,5——4 мм и частотой, равной числу оборотов вала, т. е. 1000——1500 об/мин. Шары внутри корпуса совершают сложное движение, подбрасываются, сталкиваются друг с другом, вращаются вокруг своей оси. Вся шаровая загрузка мельницы перемещается на некоторый угол — в сторону, противоположную направлению вращения вала вибратора.
Вибратор 3, а также корпус мельницы 5 охлаждаются водой.
Для размола углеродистых материалов используют мельницы типа М-400-15 с объемом корпуса 400 л. Размол ведется в периодическом режиме. В верхний люк загружают 33—50 кг материала с крупностью зерен не выше 2—3 мм, люк закрывают и начинают размол. Расход электроэнергии на размол весьма высок и составляет 0,8—1 кВт-ч/кг. Размолотый материал выгружают через нижний люк 10.
При размоле в вибрационных мельницах графита, коксов и других материалов наблюдается интенсивный намол железа. Поэтому время от времени необходимо контролировать массу и, как и в шаровых мельницах, заменять износившиеся шары.
Для получения необходимой тонины помола следует контролировать амплитуду и частоту колебаний корпуса мельницы, а также постоянно выдерживать соотношение веса загружаемого материала к массе шаров.
Рис. 23. Вибрационная двухбарабаиная мелЬница:
/ и 2 — нижний и верхний барабаны, 3 — вибратор, 4 — мягкая муфта, 5 — электродвигатель, 6 — рама, 7 ― мелющие тела
В настоящее время вместо вибрационных однобарабанных мельниц, работающих в периодическом режиме, начинают применять двухбарабанные вибрационные мельницы (рис. 23), преимущество которых заключается в том, что они работают в открытом цикле по непрерывному режиму; поэтому качество получаемого продукта более однородно, а также значительно меньше намол железа.
Наличие внутри помольных камер перегородок способствует удлинению пути измельчаемого материала, что повышает степень измельчения и производительность мельницы.
Мельница установлена на специальных виброопорах, которые предохраняют передачу вибрации на стены и фундамент зданий.
§ 13. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Назначение классификации состоит в том, чтобы:
выделить из измельченного материала частицы размером больше заданного и направить их на домол;
выделить из материала частицы размером меньше заданны^ (пылевую фракцию в пресс-порошках и засыпках);
разделить измельченный материал по крупности на несколько фракций ——классов с целью использования каждой из них по свое
му назначению. Такое разделение на несколько фракций широко
применяется в производстве электродов и при изготовлении микрофонных порошков.
классификацию воздушнуюклассификацию воздушнуюРазличают механическую классифйкацию грохочением, а также
классификацию воздушную
классификацию воздушную
и гидравлическую.и гидравлическую.Рис. 24. Вибрационное сито:Рис. 24. Вибрационное сито:I—рама, 2 — электродвигатель, 3 — вал вибратора, 4—вибратор, 5 — снто, 6 ——приемный конус, 7 — вытяжной зонтI—рама, 2 — электродвигатель, 3 — вал вибратора, 4—вибратор, 5 — снто, 6 ——приемный конус, 7 — вытяжной зонт
и гидравлическую.
и гидравлическую.
Рис. 24. Вибрационное сито:
Рис. 24. Вибрационное сито:
I—рама, 2 — электродвигатель, 3 — вал вибратора, 4—вибратор, 5 — снто, 6 ——приемный конус, 7 — вытяжной зонт
I—рама, 2 — электродвигатель, 3 — вал вибратора, 4—вибратор, 5 — снто, 6 ——приемный конус, 7 — вытяжной зонт
Гидравлическая классификация в электроугольном производстве не применяется.
Крупному грохочению подвергают перед прокалкой нефтяной и пековый кокс, раздробленный на щековой дробилке с целью удаления из него мелочи.
Воздушная классификация используется в мельничных установках.
Тонкое грохочение, которое принято называть просевом, применяют для размолотого кокса, графита, порошков первых стадий, металлических прессовочных порошков и других тонкоизмельчен- ных материалов. Цель просева состоит не только в получении порошков нужного гранулометрического состава, но и в удалении из них случайно попавших примесей или посторонних предметов. Для просева применяют грохоты, вибрационные и ручные сита.
Вибрационное сито (рис. 24) состоит из рамы /, вибратора 4, приемного конуса 6 и сита 5. В нижней части сита устанавливают сменные обечайки (кассеты) с натянутыми на них сетками.
Материал порциями загружают на сито и просеивают. Просев собирают в мешки или отдельную тару, а остаток (высевки) удаляют. К вибрационному ситу подводят вытяжную вентиляцию для отвода мелкой пыли. Во время просева следят за исправностью сетки. Если сетка окажется порванной, ее немедленно заменяют новой или заклеивают поврежденное место. Производительность вибрационных сит составляет 30——40 кг/ч.
На условия просева влияет ряд факторов: влажность материала, качество сеток, форма их отверстий, частота и амплитуда вибраций сита, размер и форма частиц, толщина слоя материала.
Материал с повышенной влажностью или содержащей связующее просеивается медленнее из-за слипания частиц и замазывания ячеек. При слишком большой толщине слоя материала производительность просева снижается.
§ 14. МАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ
Ё процессе тонкого размола в порошки попадают примеси железа. Для отделения примесей железа порошки подвергают электромагнитной сепарации. Принцип маг
нитной сепарации состоит в том, что материал пропускают через зону с сильным магнитным полем. При этом частицы, обладающие магнитными свойствами, притягиваются к магниту.
Зону с магнитным полем создают магнитные сепараторы, которые по принципу действия делятся на постоянные магниты и электромагнитные се- параторы шкивного или барабанного типа.
Постоянные магниты всегда используют в дезинтеграторах. Их устанавли
вают в питателях, через которые материал направляется на измельчение.
Электромагнитные сепараторы барабанного типа устанавливают в мельничных установках (рис. 25).
Рис. 25. Схема электромагРис. 25. Схема электромагнитного сепаратора:нитного сепаратора:/ — лоток, барабан, 4 — бункер бункер для/ — лоток, барабан, 4 — бункер бункер для2 — вращающийся 3 — электромагнит, для металла, 5 — отмагннченного про2 — вращающийся 3 — электромагнит, для металла, 5 — отмагннченного продуктадуктаИзмельченный материал подается
Рис. 25. Схема электромаг
Рис. 25. Схема электромаг
нитного сепаратора:
нитного сепаратора:
/ — лоток, барабан, 4 — бункер бункер для
/ — лоток, барабан, 4 — бункер бункер для
2 — вращающийся 3 — электромагнит, для металла, 5 — отмагннченного про
2 — вращающийся 3 — электромагнит, для металла, 5 — отмагннченного про
дукта
дукта
лотком / на вращающийся барабан 2, в котором установлен неподвижно электромагнит 3. Частицы металла, попадая на поверхность барабана, ^проходят вместе с ним до нижней границы магнитного □Оля. Пройдя эту зону, частицы под действием силы тяжести отделяются от барабана и отводятся в бункер 4, Часто для лучшей очистки устанавливают дополнительно специальные щетки, очища- ющне поверхность барабана. Очищенный от включений порошок поступает в бункер 5.
ГРАНУЛИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Под термином《гранулирование》следует понимать процесс создания из тонкоизмельченных, обычно порошковых материалов, более крупных зерен-гранул. Однако в качестве исходных материалов для гранулирования могут служить расплавы, растворы и т. д.
Форма гранул может быть разнообразной: сферической, кубической, в виде цилиндров, зерен округлой или, вообще, неправильной формы и т. д.
・ Преимущества гранулированных продуктов перед порошкообразными следующие:
хорошая текучесть гранулированных материалов, что облегчает условия их дозирования;
отсутствие пыления при транспортировке и слеживаемости при хранении за счет уменьшения контактов между частицами;
увеличение насыпной массы по сравнению с порошками, что снижает расходы на тару, складские и транспортные расходы;
улучшение свойств готовых изделий из гранулированных материалов в результате увеличения их однородности и изотропности.
Качество гранул оценивается их прочностью, однородностью по размерам, наличием делимости и отсутствием слипаемости и слеживаемости.
Использование гранулированных материалов для изготовления угольно-графитовых и металлокерамических изделий является прогрессивным направлением современного производства.
В производстве электроугольных изделий наиболее широкое применение нашел метод гранулирования с использованием клеящих веществ. Этим методом удается получить прочные непылящие хорошо текучие гранулы.
Для гранулирования применяют протирочные машины, а также барабанные и тарельчатые грануляторы.
В качестве клеящих веществ используют бакелитовый лак, водный раствор поливинилового спирта, раствор резинового клея в бензине, мелассу, декстрин.
Например, для гранулирования металлических порошков поливиниловый спирт растворяют в воде при нагреве до 60—80° С. Во избежание образования комков порошок поливинилового спирта загружают порциями из расчета 8—10 вес. ч. на 100 вес. ч. воды. Водный раствор процеживают через сетку для удаления нераство- 58
Увлажненнай масса IУвлажненнай масса IРис. 26. Схема гранулятора：Рис. 26. Схема гранулятора：/ — приемный конус, 2 — корпус, 3 — электро- двигатель, 4 — клиноременная передача, 5 — барабанный питатель, 6—щетка, 7 — металлическая сетка/ — приемный конус, 2 — корпус, 3 — электро- двигатель, 4 — клиноременная передача, 5 — барабанный питатель, 6—щетка, 7 — металлическая сеткаримых комков. Вязкость раствора поливинилового спирта должна соответствовать технологической карте.
Увлажненнай масса I
Увлажненнай масса I
Рис. 26. Схема гранулятора：
Рис. 26. Схема гранулятора：
/ — приемный конус, 2 — корпус, 3 — электро- двигатель, 4 — клиноременная передача, 5 — барабанный питатель, 6—щетка, 7 — металлическая сетка
/ — приемный конус, 2 — корпус, 3 — электро- двигатель, 4 — клиноременная передача, 5 — барабанный питатель, 6—щетка, 7 — металлическая сетка
Раствор поливинилового спирта при 20—25° С смешивают в смесителях без подогрева с порошками металлов. Обычно на 100 вес. ч. порошка берут 8—10 вес. ч. или более водного раствора спирта. Для лучшего перемешивания раствор спирта рекомендуется заливать порциями или че-'
рез сетку с ячейками 0,5—— 1 мм. После перемешивания в смесителе увлажненный порошок протирают на грануляторе (рис. 26) через сетку 0125 или 0071. Размер ячеек сетки зависит от требуемой крупности гранул. Для обеспечения более равномерного размера гранул увлажненную массу подают на гранулирование небольшими порциями. Гранулы в виде округлых или цилиндрических комочков подсушивают, а затем усредняют.
Гранулы сферической или близкой к ней. формы получают на барабанных или тарельчатых грануляторах. При гранулировании в барабанных грануляторах пресс-порошков со связующим используют воду с добавками поверхностно-активных веществ ОП-7, ОП-10. Количество воды составляет ~45% по массе, а количество поверхностно-активных веществ — 3% по отношению к объему воды.
В барабанных грануляторах получают гранулы размером от I до 3 мм. Путем подсушки при повышенных температурах в результате плавления связующего пресс-порошков удается повысить прочность гранул. Однако гранулы, выходящие из барабанных грануляторов, неоднородны по размерам. Для.формирования гранул однородных по размеру применяют тарельчатые грануляторы, у которых осуществляется и классификация гранул по размерам.
Гранулирование путем прессования порошков в виде небольшого размера блоков или таблеток, которые затем подвергают размолу и просеву на сетках со значительно более крупными отверстиями, используют при производстве изделий марки УГ-20 (см. § 56).
Рис. 27. Конический усреднитель:Рис. 27. Конический усреднитель:/ — выгрузочный штуцер, 2 —ннжннИ редуктор, 3 — корпус, 4 — шнек, 5 — водило, 仁一верхний редуктор, 7 — загрузочный люк, 8 — шарнир/ — выгрузочный штуцер, 2 —ннжннИ редуктор, 3 — корпус, 4 — шнек, 5 — водило, 仁一верхний редуктор, 7 — загрузочный люк, 8 — шарнир§ 16. УСРЕДНЕНИЕ (ГОМОГЕНИЗАЦИЯ) СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Рис. 27. Конический усреднитель:
Рис. 27. Конический усреднитель:
/ — выгрузочный штуцер, 2 —ннжннИ редуктор, 3 — корпус, 4 — шнек, 5 — водило, 仁一верхний редуктор, 7 — загрузочный люк, 8 — шарнир
/ — выгрузочный штуцер, 2 —ннжннИ редуктор, 3 — корпус, 4 — шнек, 5 — водило, 仁一верхний редуктор, 7 — загрузочный люк, 8 — шарнир
Цель усреднения состоит в укрупнении мелких партий в крупные для создания однородности свойств размолотых порошковых материалов. Это достигают путем их перемешивания в смесовых аппаратах-гомогенизаторах (усреднителях).
Наиболее распространенными гомогенизаторами являются Аппараты барабанного типа с неподвижным или подвижным корпусом, а также конические и бико- нические. На рис. 27 приведена конструкция усреднителя,конического типа. Он состоит из стального корпуса 3, шнека 4, который верхним концом закреплен в водиле 5, а внизу через шарнир 8 связан с нижним редуктором 2. Материал загружают сверху на 3/4 объема аппарата. Принципфа- боты смесителя заключается в перемешивании порошкового материала с помощью шнека, который вращается вокруг своей оси, а также двигается вдоль стенок корпуса с помощью водила, описывая конус. Число оборотов шнека вокруг своей оси составляет 60 в минуту, а вокруг оси аппарата—178 в минуту. Такое сложное движение шнека обеспечивает эффективное перемешивание материала. Время для усреднения составляет 10—15 мин.
Смесители этого типа выпускают объемом до 15 м3. В некоторых отраслях промышленности их используют в качестве бункеров для хранения сырья и промежуточных продуктов.
На рис. 28 приведена конструкция барабанного усреднителя
емкостью 1—3 м3. В стальном барабане 7 вращается вал 6 с рабочими спиралями 5 и 10. При вращении лопастей усредняемый материал направляется от боковых стенок к центру и здесь при встрече двух потоков интенсивно перемешивается. Порошки, подлежащие усреднению, загружают сверху через люк 4, а выгружают после усреднения через нижний люк 9. Недостаток этих машин заключается в наличии мертвых зон. Время для усреднения порошков составляет 15—30 мин.
Усреднять материал в течение нескольких часов не следует, так как это может привести к взаимному перетиранию частиц и дополнительному измельчению.
§ 17. ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ СВЯЗУЮЩИХ
Для изготовления электроугольных изделий применяют различные каменноугольные связующие, которые различаются по температуре размягчения, вязкости и другим физико-химическим свойствам (см. гл II, § 7). Эти связующие получают из исходного сырья
Рис. 28. Барабанный усреднитель:
/ — электродвигатель, 2 — шестерня, 3 ——опорный подшипник, 4 ——загрузочный люк, 5—внутренняя спираль, 6 — вал, 7 — барабан, 8 — опорная стойка, 5 — люк для выгрузки, 10 — наружная спираль
в результате препарирования и уваривания каменноугольной смолы, плавления каменноугольного среднетемпературного пека, приготовления смесей смолы и пека, пека с каменноугольным маслом, а иногда и смеси уваренной смолы с бензолом (рис. 29).
Если каменноугольный пек применяют как связующее в твердом виде, то его подвергают только дроблению до зерен 2—3 мм.
Целью препарирования каменноугольной смолы является обезвоживание, отгонка летучих веществ, легких и части средних масел, а также нафталина, который ухудшает ее связующие свойства. Препарирование каменноугольной смолы ведут в специальных кубах — ретортах (рис. 30).
Препарирование смолы производят следующим образом. Каменноугольная смола из хранилищ подается в стальную реторту 2, которая обогревается топочйыми газами при сжигании мазута. Реторта соединена с конденсатором 4. Каждая реторта имеет свой кон-
денсатор, где конденсируются выделяющиеся из смолы погоны, которые затем собираются в сборнике 9 и с помощью насоса 10 перекачивают в тележку 11.
Режим препарирования ! смолы следующий. Вначале смолу нагревают до 90° С по произвольному трафику в течение 4 ч. Дальнейший нагрев от 90 до 110° С ведут осторожно, причем подъем температуры составляет 8—10 град/ч. В этом интервале температур идет интенсивная отгонка влаги и следует опасаться вспенивания
Рнс. 29. Технологическая схема подготовки каменноугольных связующих
и выброса смолы. Нагрев от 110℃ до конечной температуры (270° С) ведут при подъеме температуры 10 —15 град/ч. На некоторых заводах в интервале 150—270° С скорость подъема температуры увеличивают до 20—25 град/ч. Общая продолжительность обезвоживания и разгонки смолы составляет около суток. В процессе дистилляции из реторты отбирают пробы смолы. В начальной стадии до температуры нагрева порядка 170℃ из каменноугольной смолы отгоняется аммиачная вода легкие масла, в которых содержатся главным образом бензольные углеводороды. В области температур 170——270° С выделяются в основном нафталин, фенол» крезол, пиридиновые основания.
После окончания препарирования определяют вязкость смолы» которая должна быть 5,5——8°Е. Остывшую смолу при температуре 100—120° С перекачивают по смолопроводу в цеховые приемники смолы.
Уваренную смолу (мягкий пек) приготовляют путем отгонки из препарированной смолы средних и частично тяжелых фракций. Для этого смолу из смолоперегонной реторты 2 перекачивают насосом / в реторту 5. Здесь ее вначале нагревают до 200° С, а затем в течение 6——8 ч — до 360° С. Выделяющиеся погоны направляют через конденсатор в сборник погонов. После окончания процесса берут пробу, а уваренную смолу сливают в приемники. Температура размягчения уваренной смолы должна быть 45——52° С.
Рис. 30. Схема дистилляции (препарирования) и уваривания каменноугольной смолы:丿 н Ю ——насосы, 2 ——реторта для препарирования сырой смолы, 3 — термометры, 4 — конденсатор, 5 ——реторта для уваривания препарированной смолы, 6 ——тележка для уваренной смолы, 7 -— форсунка для мазута, 8 — обмуровка, 9 — сборник погонов, 〃 —тележка для транспортировки погоновРис. 30. Схема дистилляции (препарирования) и уваривания каменноугольной смолы:丿 н Ю ——насосы, 2 ——реторта для препарирования сырой смолы, 3 — термометры, 4 — конденсатор, 5 ——реторта для уваривания препарированной смолы, 6 ——тележка для уваренной смолы, 7 -— форсунка для мазута, 8 — обмуровка, 9 — сборник погонов, 〃 —тележка для транспортировки погонов■Лрепариробанная смола на дбирибиние■Лрепариробанная смола на дбирибиниеКаменноугольная с^ола изхраиилиш,Каменноугольная с^ола изхраиилиш,，■ Препарирование смола Д女，■ Препарирование смола Д女1010
Рис. 30. Схема дистилляции (препарирования) и уваривания каменноугольной смолы:
丿 н Ю ——насосы, 2 ——реторта для препарирования сырой смолы, 3 — термометры, 4 — конденсатор, 5 ——реторта для уваривания препарированной смолы, 6 ——тележка для уваренной смолы, 7 -— форсунка для мазута, 8 — обмуровка, 9 — сборник погонов, 〃 —тележка для транспортировки погонов
Рис. 30. Схема дистилляции (препарирования) и уваривания каменноугольной смолы:
丿 н Ю ——насосы, 2 ——реторта для препарирования сырой смолы, 3 — термометры, 4 — конденсатор, 5 ——реторта для уваривания препарированной смолы, 6 ——тележка для уваренной смолы, 7 -— форсунка для мазута, 8 — обмуровка, 9 — сборник погонов, 〃 —тележка для транспортировки погонов
■Лрепариробанная смола на дбирибиние
■Лрепариробанная смола на дбирибиние
Каменноугольная с^ола изхраиилиш,
Каменноугольная с^ола изхраиилиш,
，■ Препарирование смола Д
女
，■ Препарирование смола Д
女
10
10
Препарированную смолу применяют в качестве связующих обычно в смеси с каменноугольным пеком.
Для изготовления электроугольных изделий некоторых марок, например анодов, электрощеток марки ЭГ-2А и электрических углей многих марок применяют маслопек, представляющий собой смесь каменноугольного масла и пека. Такое связующее обладает более стабильными свойствами по сравнению со смесью смолы и пека (смолопеком).。
Маслопек, а также смесь пека с каменноугольной смолой (смо- лопека) приготовляют в пекосмесителях, снабженных мешалками и обогревом (рис. 31).
Для получения маслопека каменноугольный пек с температурой размягчения 65—75° С загружают в пекоплавитель 5 емкостью 3 м3. Пекоплавитель имеет змеевик для обогрева паром , а также ре-
шетку для отделения случайных примесей, которые могут быть в пеке. Расплавленный пек, нагретый до 120—140° С, сливают в пе- космеситель 4, который также имеет обогрев. Из мерника 7 в коли
честве, которое определяется расчетом, каменноугольное масло сливают в весовой мерник 2 и там его подогревают до 25—30° С (обычно количество каменноугольного масла не превышает 5—10%
Рис. 31. Аппаратурная схема участка приготовления маслопека:Рис. 31. Аппаратурная схема участка приготовления маслопека:J — весы, 2 — весовой мерник с электрообогревом, 3 — пе- копроводы с обогревом, 4, 6 — пекосмесителн, 5 — пеко- плавнтель с решеткой, 7 —мерник для каменноугольного масла, 8 — кран для слива маслопекаJ — весы, 2 — весовой мерник с электрообогревом, 3 — пе- копроводы с обогревом, 4, 6 — пекосмесителн, 5 — пеко- плавнтель с решеткой, 7 —мерник для каменноугольного масла, 8 — кран для слива маслопекаот веса пека). Из пеко- смесителя 4 в этот же мерник сливают пек, и смесь тщательно перемешивают, одновременно нагревая ее до 120— 150° С. Затем из мерника берут пробу и определяют температуру размягчения маслопе- ка. Если она соответствует нормам, указанным в технологических картах, то его используют для изготовления заварок. При получении маслопека следует иметь в виду, что наличие в сырье даже незначительного количества воды может вызвать вспенивание и выброс связующего.
Рис. 31. Аппаратурная схема участка приготовления маслопека:
Рис. 31. Аппаратурная схема участка приготовления маслопека:
J — весы, 2 — весовой мерник с электрообогревом, 3 — пе- копроводы с обогревом, 4, 6 — пекосмесителн, 5 — пеко- плавнтель с решеткой, 7 —мерник для каменноугольного масла, 8 — кран для слива маслопека
J — весы, 2 — весовой мерник с электрообогревом, 3 — пе- копроводы с обогревом, 4, 6 — пекосмесителн, 5 — пеко- плавнтель с решеткой, 7 —мерник для каменноугольного масла, 8 — кран для слива маслопека
Смесь каменноугольной препарированной смолы с пеком получают аналогичным образом. В пекосме- ситель 4 направляют из смолоприготови-
тельного отделения препарированную смолу. Затем в необходимых соотношениях смолу и пек сливают в весовой.
мерник, где их смешивают. Обычно весовое соотношение смолы к пеку составляет от 1:4 -до 3 : 1.
Смолопек используют для изготовления заварок.
На предприятиях, где нет специально выделенных участков для получения маслопека и смолопека, производят раздельную загрузку каменноугольного масла, а затем пека в смеситель (см. гл. V).
/ Спиртовой раствор бакелитового лака приготовляют в аппаратах с мешалкой без обогрева.
Расчет количества спирта для получения требуемого количества лака с заданной концентрацией ведут по формуле
…号)，
где Gc — количество спирта/ необходимого для растворения к「； Осм — количество бакелитового лака заданной концентрации, кГ; См — требуемая концентрация спиртового раствора бакелитового^ лака, %; Сд ——концентрация имеющегося бакелитового лака, %. /
При приготовлении маслопека и смеси бензола с уваренной смолой, а также спиртового раствора бакелитового лака следует помнить, что работа со связующими и растворителями вредна и огнеопасна, поэтому необходимо строго соблюдать инструкции по технике безопасности и правила обращения с огне- и взрывоопасными, веществами.
Контрольные вопросы
Для чего применяют прокаливание нефтяных и пековых коксов?
Назовите типы и опишите конструкции печей, применяемых для прокаливания коксов и расскажите о технологии прокаливания коксов.
Для чего применяют дробление и измельчение материалов?
Каковы способы измельчения материалов?
В чем состоит отличие открытого и замкнутого цикла дробления и измельчения?
Какие машины применяют для крупного и среднего дробления, а также размола?，)‘
Расскажите об устройстве шаровой мельницы и принципе ее работы.
Как устроены ролико-маятниковые мельницы и в чем состоит принцип их: работы?'
Каково устройство вибрационных мельниц и их назначение?
Что такое ситовой анализ и для чего он применяется?-
Каково устройство вибрационных сит и как они работают?
Какова технология гранулирования порошковых материалов?
Для каких целей усредняют порошковые материалы?
Что вы знаете о технологии приготовления связующих?
ГЛАВА IV
РАСЧЕТ РЕЦЕПТУР И ДОЗИРОВАНИЕ СЫРОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Основным документом, по которому производят изготовление электроугольных изделий, является маршрутно-технологическая карта. В маршрутно-технологической карте указан рецепт изготовления смесей, порядок технологических операций переработки смесей и получения из них полуфабриката.
6乐6乐3—1624
6乐
6乐
§ 18. ВЫБОР КОМПОЗИЦИИГ РАСЧЕТ РЕЦЕПТУР И ЗАГРУЗКИ СМЕСИТЕЛЕЙ
Выбор композиции и составление рецептур электроугольных изделий представляет собой весьма сложную задачу и требует большого опыта.
Сажепековые композиции, в состав которых входит преимущественно сажа, используют для изготовления структурированных электрощеток, отличающихся высокими коммутирующими свойствами.
Для изготовления угольно-графитных изделий (электрических углей, электрощеток) широко применяют трехкомпонентные композиции： кокс — сажа ——связующее； кокс ——графит ——связующее и графит ——сажа ——связующее. Эти композиции позволяют в результате резкого различия в дисперсности порошковых материалов получать изделия с высокой плотностью и механической прочностью.
Металлографитные композиции медь — графит, медь — графит— связующее используют при изготовлении электрощеток для электрических машин низкого напряжения. Введение в такие композиции олова и свинца улучшает антифрикционные и контактные свойства изделий. Серебряно-графитные и серебряно-никелевые композиции применяют для изготовления контактов и электрощеток, отличающихся низкими значениями переходного падения напряжения.
В маршрутно-технологических картах принято несколько форм записи рецептов:
Количество порошков твердых компонентов принимают равным 100 вес. ч., а количество связующих указывают в весовых частях на 100 вес. ч. порошка.
Количество компонентов указывают в весовых процентах.
Количество компонентов' указывают в килограммах на загрузку в смеситель (на одну заварку).
Количество компонентов указывают в объемных процентах.
Первую форму рецепта применяют для смесей, изготовляемых на жидком или твердом связующем.
Вторая форма рецепта является универсальной и применяется для смесей без связующих и со связующими.
Третью форму рецепта используют цеховые дозировщики для отвеса сырьевых материалов при изготовлении смесей (заварок).
Четвертую форму рецепта практически в электроугольном производстве не применяют, хотя некоторые свойства электроугольных изделий, в состав которых входят порошки, резко различающиеся по плотности (медь — графит), зависят не столько от весового, сколько от объемного соотношения компонентов.
В табл. 9 приводятся три формы записи рецепта для изготовления смеси первой стадии электрощеточного полуфабриката марки ЭГ2А.
X100 —СX100 —С•100,•100,Таблица 9
X100 —С
X100 —С
•100,
•100,
Расчет загрузки сырьевых материалов на одну заварку 1-й стадии электрощеточного полуфабриката марки ЭГ-2А
Наименование сырья
Номера технических требований
Количество, вес. ч.
Количество, %
Развеска, кг
Кокс нефтяной сырой
036
75,0
52,82
95,0
Графит\
010
17,0
11,97
■ 21,6.
Отходы молотые
091
8,0
5,63
10Д
Итого порошков ...
100,0
70,42
126,7
Пек каменноугольный
П-1
28,0
19,72
35,5
Смола каменноугольная
С-0
14,0
9,86
17,8,
Итого связующих ...
42,0
29,58
53,3 .
Всего...
142,0
100,0
180,0
Если рецепт записан только по второй форме, т. е. в весовых процентах, а необходимо сделать перерасчет по первой форме, то для этого можно воспользоваться формулой
где У — содержание данного компонента, вес. ч.; X — содержание данного комцо^ нента, вес. %; С — общее содержание связующих в рецепте, вес. %.
Если рецепт записан по первой фррме, т. е. в весовых частях, а требуется оире： делить количество сырья в весовых процентах, то перерасчет производят hq формуле.
Х=— -100,л
где m — количество данного компонента, вес. ч.; « — содержание нсскотпонен- тов, вес. ч.; Л—содержание данного компонента, вес.'%.
Пример. Содержание графита в весовых процентах рецепта по табл 9 составит:”
100= 11,97% 学 2%.
Пример. Содержание нефтяного кокса в весовых частях рецепта по табл 9 составит:
——・ 100 — —О"®?— . 100=75 0 вес ч
100 —С 100—29,58s 1
Весовую загрузку оборудования определяют по формуле
尸= /Уср,
「де 尸一загрузка сырьевых материалов, кг; Y(：p — средняя плотность смеси кото- ра三 для углеродистых композиций составляет 0,4—0,5 кг/л; V—рабочий (полез- нн") объем смесителя, л.
Рабочий объем смесителей типа СМ-400 составляет 400 л, а СМ-160—160 л.
Принимая Ycp=0,45 кг/л, находим для смесителей СМ-400 загрузку 尸=400Х Х0,45=180 кГ.
На основании практических данных загрузка для таких смесителей в зависимости от марки колеблется от 170 до 220 кГ. •
Принимаем загрузку 180 кГ и по рецепту рассчитываем развеску в килограммах. Результаты расчета приведены в табл. 9.
Расчет рецепта и загрузки оборудования композиций без связующих производят аналогичным образом：
Когда подготовлейы компоненты, выбрана композиция и рассчитана развеска, приступают к дозированию.
§ 19. Дозирование сырьевых материалов и применяемое ОБОРУДОВАНИЕ
Дозирование является ответственной операцией. Ошибка при /дозировании ведет к браку заварки и всей партии материалов. До二 зирование рекомендуется производить под наблюдением двух человек, один из которых контролирует работу другого и проверяет правильность взвешивания.
Дозирование порошков. Для дозирования порошков используют сотенные товарные весы и автоматические весодозаторы.' Погрешность при взвешивании на таких весах не превышает ±0,5%. Для некоторых щеток цветных марок заварки отвешивают на товарных шкальных весах с допустимой погрешностью взвешивания ±0,1 %.
На рис. 32 приводится схема дозирования -порошков с помощью платформенных бункер-весов. Бункер-весы движутся под сортовыми бункерами 6、которые снабжены сводоразрушителями / и вибраторами 2. Порошки из бункеров выгружают через барабанные питатели 7 в весовой бункер 8. После набора материала весовая тележка 9 направляется к месту разгрузки ——провальному отверстию 10. При подъеме запорного конуса весового бункера материал ло спускной трубе ссыпается в смеситель.
Для автоматического дозирования порошковых материалов применяют автоматические весодозаторы. Автоматический весодозатор для четырех различных компонентов 4ДСС-20 относится к весовым порционным дозаторам постоянного веса с открывающимся дном. Рама весов / (рис. 33) представляет собой сварную конструкцию из уголков. В верхней части весов имеется четыре шнековых питателя 5, привод которых осуществляется от двух скоростных электродвигателей 6 через редукторы.
Электродвигатели сблокированы с электрической схемой весов и работают в режиме нормальной и медленной загрузки (досыпки) порошков.
В приемной части питателей имеются шиберы /9, перекрывающие доступ порошков из бункеров в шнеки. В выпускной горловине питателя расположены заслонки 8, закрывающие доступ материала в переходную воронку 9, а из нее в весовой бункер 3, который1 снабжен открывающимся днихцем 2.
Головка весов 4 имеет циферблатный указательный прибор, установленный с передней стороны рамы. На одной оси со стрелкой указателя находится сельсин, с помощью которого осуществляется дистанционное управление весами с центрального пульта и задается величина отвешиваемой порции. Задание на' отвес порции устанавливается для каждого компонента в отдельности.
После арретирования грузоподъемного рычага стрелка цифер- блатного указателя при полной выгрузке материала из весового бункера плавно возвращается.в исходное нулевое положение.
Рис. 32. Схема дозировки порошков при помощи бункер- весов:
/ — разрушители сводов, 2 — вибратор, 3 — шнек, 4 — фильтр, 5 — циклон, 6 — бункера сажи, кокса и графита, 7 — барабанный питатель, 8 — весовой бункер, 9 — весовая тележка, 10 — провальное отверстие
Работа весодозатора происходит следующим образом. Нажатием кнопки на пульте управления при помощи промежуточных реле весы включают в работу. При этом открывается заслонка питателя S и включается на большие обороты электродвигатель. Шнековый питатель начинает подавать материал через воронку в весовой бункер. По мере заполнения бункера материалом он начинает опускаться вниз. Когда бункер заполнится на 80—90% веса заданной порции, срабатывает контакт грубого веса, а при помощи промежуточных реле электродвигатель 6 переключается с 3000 на 750 об/мин, т. е. на режим досыпки, и, таким образом, резко замед* ляется поступление порошков в весовой бункер ——дозатор. При достижении в бункере веса материала, равного заданному, сраба-
Рис. 33. Устройство весодозатора 4ДСС-20:
/ — рама весов, 2 — днище, 3—весовой бункер, 4 — головка . весов, 5 —шнековые питатели, 6 — электродвигатели^ 7 — выключатель, 8 — заслонка,9 — переходная воронка, 10, 15 — ролики, 〃 一 пневматический цилиндр,12, 13 и 18 — электровоздушные клапаны, 14 — вал, /6 — рычаги, /7 — гру-зоподъемный рычаг, 19 ——шиберы
тывает контакт точного веса, останавливается двигатель, закрывается заслонка 8, прекращается поступление материала в шнековые питатели. При закрытии заслонки замыкается блокировочный конечный выключатель 7, при этом включаются электровоздушные клапаны 12, 13 и 18, которые при помощи пневматического цилиндра поворачивают вал /4; рычаги 16 открывают днище весового бункера.
Рис. 34. Электромагнитный вибрационный питатель:/ — лоток, 2— рама, 3 — пружинные стойки, 4—электромагнитный вибраторРис. 34. Электромагнитный вибрационный питатель:/ — лоток, 2— рама, 3 — пружинные стойки, 4—электромагнитный вибраторНа раме весов имеется механизм, предназначенный для арретирования грузоподъемного рычага 17 при открытии днища весового бункера. Отвешенная порция материала выгружается с весов в приемник; когда весовой бункер полностью опорожнился, стрелка циферблатного указателя плавно возвращается в нулевое положение, замыкая контакт《нуль положения». После этого днище бункера закрывается под собственным весом.
Рис. 34. Электромагнитный вибрационный питатель:
/ — лоток, 2— рама, 3 — пружинные стойки, 4—электромагнитный вибратор
Рис. 34. Электромагнитный вибрационный питатель:
/ — лоток, 2— рама, 3 — пружинные стойки, 4—электромагнитный вибратор
последовательную дозиров-последовательную дозиров-Питатель весов может включиться только тогда, когда днище весового бункера стало точно на свое место. Таким образом, весы подготовлены для взвешивания второго компонента и т. д. Описанным методом производят ку всех четырех компонентов. •
последовательную дозиров-
последовательную дозиров-
Электрическая схема позволяет управлять процессом взвешивания автоматически. При необходимости можно перевести работу весов на ручное управление.
Производительность весов при дозировании углеродистых компонентов составляет 250—300 кг/ч, точность дозирования ± 1 %.
Устройство весов 4ДПК80 аналогично устройству весов 4ДСС-20, однако весы 4ДПК80 позволяют за один прием взвешивать порцию материала в 80 кг. Для безотказной работы эти весы требуют внимательного ухода.
Воздух, который подается в весодозатор, должен быть свободен от влаги и масла. Электрическая схема весов и ее элементы, а также механизмы весов должны один раз в неделю подвергаться осмотру и профилактическому ремонту.
Надежно работающие дозаторы для непрерывного дозирования тонко дисперсных порошковых материалов до сих пор не созданы. Поэтому используют более простые дозаторы-питатели вибрационного типа (рис. 34) и винтовые. Такие дозаторы применяют при наличии постоянной насыпной массы порошков.
Дозирование связующих. Дозирование связующих производят, как правило, весовым методом путем отвеса необходимого количества связующих на технических весах.
За последние годы разработаны автоматические дозаторы для дозирования каменноугольной смолы и пека в горячем состоянии при температуре до 140° С.
Дозатор рассчитан на взвешивание порций от 5 до 20 кг； время одного взвешиванйя порции составляет до 2 мин.
Контрольные вопросы
Что такое композиция и какие виды композиций применяют для производства электроугольных изделий?
Что называется рецептом? Назовите основные формы записи рецепта.
Как производят расчет загрузки смесителей?
Как дозируют порошкообразные материалы и связующие вещества?
Расскажите об устройстве питателей и автоматических весов 4ДСС-20.
ГЛАВА V
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРЕССОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ
Приготовление прессовочных смесей заключается в смешении подготовленных и отвешенных по рецепту компонентов. На этом этапе технологического процесса начинают формироваться будущие свойства и структура готовых изделий.
Прессовочные смеси могут быть предназначены для выдавливания через мундштук различных углей и стержней, а также для изготовления из них (путем охлаждения^ вальцевания, размола и просева) пресс-порошков, из которых путем прессования в пресс- форме получают блоки, плиты, кольца разных размеров.
§ 20. СМЕШЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ И ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Смешение материалов. Процесс смешения материалов может происходить в твердой (смешение одного порошка с другим), жидкой (смешение двух различных жидкостей) и вязкой пастообразной средах (смешение твердых порошковых веществ с жидким связующим) .
рсновной задачей процесса смешения является равномерное распределение исходных материалов и получение гомогенных однородных смесей. Под гомогенными понимают такие смеси, когда пробы, взятые из любого места смеси, имеют практически одинаковые физико-химические, технологические и другие свойства.
Для обеспечения процесса смешения необходимо приложить к материалам внешние силы, которые вызовут перегруппировку частиц или объемов и произойдет взаимное проникновение их.
На качество смешения в вязкой пастообразной среде большое, влияние оказывает смачивание порошковых веществ жидким связующим.
Различают полное смачивание, когда избыток жидкости безгранично растекается по поверхности порошка; частичное — жидкость только частично растекается по поверхности; несмачивание — капля жидкости не растекается по поверхности твердого тела, например, ртуть по стеклу.
'Все вещества по смачиваемости делят на две группы: гидрофильные——они лучше смачиваются водой, чем жидкими углеводородами; гидрофобные или олеофильные ——они полохо смачиваются водой и хорошо жидкими углеводородами. Гидрофильные вещества в некоторой степени обладают и гидрофобностью. Чтобы улучшить смачивание, порошковые материалы предварительно обрабатывают поверхностно-активными веществами, а сам процесс смешения ведут при нагреве.
В результате смешения порошков со связующим частицы образуют пространственную сетку (рис. 35), в которой каждая из них
Рис. 35. Распределение жидкого связующего между частицами кокса в пробах, взятых в разное время от начала смешения:
а — начальное состояние, 6 — неравномерное распределение компонентов, в — равномерное распределение компонентов
контактирует с соседними через тончайшие прослойки связующих толщиной в сотые доли миллиметра. Такие смеси называют высо- конаполненными. Образованию их способствуют следующие факторы： оптимальное количество в рецепте связующего, интенсивное перемешивание и хорошее смачивание порошков связующим.
Процесс смешения зависит от конструкции смесителя, количественного соотношения между составными компонентами смеси и их плотностью, степени заполнения объема смесителя, размера и формы частиц, влажности и способности комкования, коэффициента трения и т. д.
Различают смесители для смешения жидких, порошкообразных материалов, а также особо вязких и тяжелых пастообразных масс.
Смесители могут быть периодического и непрерывного действия.
Смесители для порошкообразных материалов. Наибольшее распространение из-за своей простоты получили смесовые барабаны с диагональным расположением оси — «пьяные бочки» (рис. 36).
Смеситель такой конструкции представляет собой шестигранный или квадратный (реже цилиндрический) барабан 3 с углом наклона 20°. Число оборотов таких смесителей обычно составляет 50—— 55 в минуту. Загрузку материалов и выгрузку готовых смесей производят через люк 4. Смешение происходит в результате беспоря-
дочного перебрасывания порошков и соударения их о стенки аппарата. '
Порошки сначала более легкие — графит, затем более тяжелые—медный, оловянный и свинцовый загружают в количестве» не превышающем % объема смесового барабана.
Рис. 36. Барабанный смеситель, с диагонально расположенной осью:
/ — редуктор, 2 — электродвигатель, 3 —барабан, 4 — загрузочный и выгрузочный люкн, 5 — муфта, 6 —рама
Такой порядок загрузки обеспечивает более однородное перемешивание материалов. Смешение завершается быстро, в течение 30——40 мин, хотя практически процесс смешения неоправданно удлиняют до 3—4 ч.
Наиболее совершенным аппаратом для перемешивания порошковых материалов являются центробежные смесители МИХМа (рис. 37) с рабочей емкостью 120 л.
Смеситель состоит из конического корпуса, рабочего конуса, тормозящих лопастей, привода. Через люк 21 загружают порошко-
вые материалы, которые попадают во вращающийся конус 16 и под влиянием центробежной силы поднимаются вверх.
Часть материала сбрасывается щетками 8 п 12 вниз, другая выбрасывается через конус в кольцевое пространство между конусом и корпусом смесителя. Здесь материал опускается вниз и стремит-
Рис. 37. Центробежный смеситель:Рис. 37. Центробежный смеситель:1 — подшипник, 2—подпятник, 3 н 10 — валы, 4 — станнна, 5 — опора, 6 — корпус, 7, 15 — лопастн, 8, 12 — ножн-щетки, 9 — рама, 〃一шкнв, /3 — накладка, 14 — резина, 16 — конус, /7 — груз, 18—скребок, 19 — клапан, 20 — выгрузочный штуцер, 21 一 люк1 — подшипник, 2—подпятник, 3 н 10 — валы, 4 — станнна, 5 — опора, 6 — корпус, 7, 15 — лопастн, 8, 12 — ножн-щетки, 9 — рама, 〃一шкнв, /3 — накладка, 14 — резина, 16 — конус, /7 — груз, 18—скребок, 19 — клапан, 20 — выгрузочный штуцер, 21 一 люк
Рис. 37. Центробежный смеситель:
Рис. 37. Центробежный смеситель:
1 — подшипник, 2—подпятник, 3 н 10 — валы, 4 — станнна, 5 — опора, 6 — корпус, 7, 15 — лопастн, 8, 12 — ножн-щетки, 9 — рама, 〃一шкнв, /3 — накладка, 14 — резина, 16 — конус, /7 — груз, 18—скребок, 19 — клапан, 20 — выгрузочный штуцер, 21 一 люк
1 — подшипник, 2—подпятник, 3 н 10 — валы, 4 — станнна, 5 — опора, 6 — корпус, 7, 15 — лопастн, 8, 12 — ножн-щетки, 9 — рама, 〃一шкнв, /3 — накладка, 14 — резина, 16 — конус, /7 — груз, 18—скребок, 19 — клапан, 20 — выгрузочный штуцер, 21 一 люк
ся вращаться с конусом, чему препятствуют тормозящие лопасти 7 и /5. В самой нижней части материал через окна в конусе снова попадает на его внутреннюю поверхность и поднимается вверх.
一 6).一 6).22Смесь 654Смесь 654Рис. 38. Схематическое устройство смесителя с 2-образными лопастями:。一вид с торца, б — форма лопастей; 丄一рубашка, 2 —. корыто, 3 — боковые стенки, 4 — крышка, 5 — лопасти, 6 — штуцер, 7 — гребеньРис. 38. Схематическое устройство смесителя с 2-образными лопастями:。一вид с торца, б — форма лопастей; 丄一рубашка, 2 —. корыто, 3 — боковые стенки, 4 — крышка, 5 — лопасти, 6 — штуцер, 7 — гребень
一 6).
一 6).
2
2
Смесь 654
Смесь 654
Рис. 38. Схематическое устройство смесителя с 2-образными лопастями:
。一вид с торца, б — форма лопастей; 丄一рубашка, 2 —. корыто, 3 — боковые стенки, 4 — крышка, 5 — лопасти, 6 — штуцер, 7 — гребень
Рис. 38. Схематическое устройство смесителя с 2-образными лопастями:
。一вид с торца, б — форма лопастей; 丄一рубашка, 2 —. корыто, 3 — боковые стенки, 4 — крышка, 5 — лопасти, 6 — штуцер, 7 — гребень
Таким образом осуществляется интенсивная циркуляция материала внутри аппарата; пути движения частиц различных компонентов перекрещиваются, что создает благоприятные условия для смешивания. Из-за сильной циркуляции наблюдается небольшой
нагрев смешиваемого материала. Время, необходимое для смеши-
вания компонентов, не превышает 15—20 мин.
Для смешения больших объемов порошковых материалов применяют то же оборудование, что и для усреднения.
Вибрационные мельницы — смесители. Вибрационные мельницы (см. рис. 22, гл. III) способны не только измельчать материалы, но и хорошо их смешивать. В производстве электроуголь- ных изделий вибрационные мельницы различного объема применяют для совместного размола и смешения высокотемпературного пека с сажей, а также металлических порошков с графитом.
Лопастные смесители с Z-образны- ми лопастями. Смесители этого типа с паровым, водяным или электрическим обогревом являются основными, применяемыми в электроугольном и электродном производстве для смешения
порошков со связующими. Схематическое устройство такого смесителя приведено на рис. 38.
Смеситель представляет собой стальное корыто 2, дно которого состоит из двух полуцилиндров. В месте со-
пряжения полуцилиндров образуется седло или гребень 7. Две лопасти в форме буквы Z вращаются навстречу друг другу 《на гребень》. К。- рыто имеет боковые и торцовые стенки, а также рубашку для обогрева. Загруженные в смеситель порошки и связующие попадают под действие вращающихся лопастей. Лопасти 5 поочередно при- жцмают массу к седлу корыта, на котором она разрезается. Часть ее опускается вниз, сдвигается лопастью к торцу корыта, поднимается вверх и сдвигается к центру. Другая часть массы, которая вышла из сферы действия первой лопасти, подхватывается второй лопастью, сдвигается к другому торцу, поднимается вверх, сдвигается к центру и т. д.
Таким образом, при вращении лопастей возникают силы, направленные внутрь объема смеси. Смешение со связующим в смесителе достигается комбинацией сдавливания, вминания, сдвига, намазывания, деления, складывания.
Для эффективности смешения необходимо, чтобы уровень за* грузки порошками был на 150—200 мм выше лопастей.
Чтобы при смешении разрезанные на седле массы не встречались, число оборотов лопастей делают нечетным.
Выгружают смесь из аппарата путем опрокидывания корыта вокруг оси одной из лопастей на угол 1^0°.
На рис. 39 приведена конструкция современного смесителя с Z-образными лопастями рабочим объемом 400 л. Смеситель состоит из станины, корыта, привода смесителя, системы электрообогрева, маслостанции, пульта управления. Для контроля температуры в《гребне》корыта установлена хромель-капелевая термопара. Привод гидроцилиндров осуществляется от отдельной насосной масло- станции. Золотниковый распределитель служит для управления подъемом и опусканием корыта и крышки смесителя.
Смесители с Z-образными лопастями применяют с рабочим объемом 50, 100, 400 и 2000 л.
Выгрузка массы из смесителей 2000 Л производится через два боковых люка, которые расположены в нижней части неподвижного корыта.
Режим смешения в смесителях с /-образными лопастями зависит от ростава композиции и устанавливается опытным путем..
Существует три основных режима смешения:
для электрических углей;
для электрощеток и других угольно-графитных материалов;
для металлографитных композиций.
Режим получения смесей для электрических углей включает в себя смешение при нагреве в течение 30——40 мин углеродистых порошков, а затем смешение этой порошковой смеси со связующим смолопеком. Процесс смешения длится 1,5—2 ч, его ведут в смесителе с закрытой крышкой. Смесь из смесителя после окончания процесса выгружают и направляют на вальцевание или обработку в бегунах.
Режим смешивания углеродистых масе для электрощеток и других угольно-графитных изделий, которые прессуют в пресс-формах^ отличается тем, что полученные смеси порошков со связующими в тех же смесителях подвергают сушке или выпариванию.
В процессе сушки из связующих удаляется излишнее количество летучих компонентов, так как цначе они будут выделяться при обжиге и вызывать трещины и вспучивание изделий.
Сушку ведут при открытой крышке смесителя,-а выделяющиеся летучие удаляются в вентиляцию. Время сушки составляет 2——6 ч. Некоторые смесители имеют в крышке специальный штуцер для отсасывания летучих. Во время сушки такие смесители должны быть закрыты крышкой. К концу сушки температура смеси устанавливается ПО——140° С. После сушки смесь выгружают, охлаждают^ а затем размалывают для получения пресс-порошка.
Смешение металлографитных композиций со связующими проводят при более низкой температуре (60——80℃). Металлические порошки, как правило, до загрузки связующих не подогревают во избежание их окисления.
я覇!攏嚼善I羽!!蒔!蜃 m0寻3 专3。90 sxgsaHf。qRH。号。68 翼 KHI3K 金：、я覇!攏嚼善I羽!!蒔!蜃 m0寻3 专3。90 sxgsaHf。qRH。号。68 翼 KHI3K 金：、
я覇!攏嚼善I羽!!蒔!蜃 m0寻3 专3。90 sxgsaHf。qRH。号。68 翼 KHI3K 金：、
я覇!攏嚼善I羽!!蒔!蜃 m0寻3 专3。90 sxgsaHf。qRH。号。68 翼 KHI3K 金：、
Готовность смесей определяют по содержанию в них летучих или растворимых веществ, в бензоле или толуоле или с помощью метода конического пластометра. Этот метод заключается в измерении глубины погружения в смесь под нагрузкой конуса определенной формы. •
§ 21. ВАЛЬЦЕВАНИЕ
Полученные после смешения в смесителях смеси содержат неко
торое количество глобул-комочков, состоящих из сухих порошков, обволоченных снаружи пленкой связующего. Поэтому многие типы
смесей, предназначенных для углей и угольно-графитных материа
лов, подвергаются вальцеванию. При обработке на вальцах смесь уплотняется, из нее удаляется воздух и часть летучих, связующее лучше распределяется и сцепляется с поверхностью зерен, разрушаются глобулы, и смесь в целом становится более гомогенной..
При рассмотрении схемы вальцевания (рис. 40) можно выделить три зоны.
В первой зоне (до входа смеси в зазор) происходит перемешивание вследствие различия окружных скоростей валков и трения материала об их поверхность.
Рис. 40. Схема вальцевания массы на вальцах: пь п?—■скорости вращения валковРис. 40. Схема вальцевания массы на вальцах: пь п?—■скорости вращения валковВо второй, основной зоне, куда масса втягивается под действием сил трения, смесь подвергается сильному
Рис. 40. Схема вальцевания массы на вальцах: пь п?—■скорости вращения валков
Рис. 40. Схема вальцевания массы на вальцах: пь п?—■скорости вращения валков
сдавливанию и сдвигу, что в сочетании
с нагревом способствует уплотнению массы и перераспределению
связующего.
В третьей зоне масса, выходящая из зазора, уже не испытывает усилия сдавливания и срезается ножом с валка, вращающегося с большой окружной скоростью 孔 1, на который она налипает (температура валков одинакова).
Для вальцевания углеродистых смесей применяют двухпарные вальцы с паровым и электрическим обогревом.
Вальцы с электрическим обогревом БВ-800Э (рис. 41) имеют два чугунных валка 9 с отбеленной поверхностью. Валки вращаются навстречу друг другу в подшипниках скольжения 4. Задний валок неподвижен, а передний (для изменения зазора) с помощью упорного винта И и маховика 12 может передвигаться. Вращение от заднего валка к переднему передается через шестерни. Отношение числа оборотов валков (фрикция) составляет 1 :1,25.
Валки нагреваются трубчатыми электрическими нагревателями» которые помещены в центре валков и вращаются вместе с ними. Трубчатые электронагреватели соединены в три секции, выводы от которых подключены к трем контактным кольцам 7 (рис. 42), через
38иекннее① du кк4жон — SICBdoEE"HHmodHKAJ
，① d Ks XHUOXEW—3二 ннsqHdouAlfl .dBHHAg-KIqHhoEAdJEE 丨a.ХОКЕаqHHAJAh — 6 -aMSH Kwas^sac I ад -^SH«^s^rto&SCK-M— z .dolMA口①a I g £HdaJ.J①m 丨 gHHUHnIHOU — ▼ ;нем1ат ssssoffsaHWOK-mEHgodoH — g -акщоьо КЕОНО9 I N сенннез—f
которые с помощью электрощеток подводится переменный электрический ток напряжением 36 В. Рабочая температура валков составляет 200℃.
Более совершенную конструкцию имеют вальцы с механизированной загрузкой вальцуемой смеси 0 550X800 (рис. 43). Эти вальцы рассчитаны на работу с жесткими смесями и могут обеспечить распорные усилия до 2000 кГ/см и работать при температуре нагрева до 300° С.
10
Рис. 42. Устройство электрического обогрева вальцов БВ-800Э:
/ — электронагреватель, 2 — удлиняющий провод, 3 — подвод смазки, 4 — сальник, 5 — уплотняющий фланец, 6 ——текстолитовое кольцо, 7 ——контактное бронзовое кольцо, 8 — щеткодержатель с электрощеткой, 9 — коробка, 10 — подвод электропитания, 11 — подшипники, /2 — валок
Вальцы снабжены загрузочным бункером 4 и питателем 5. Для улучшения питания к загрузочному бункеру прикреплен вибратор. Подъем и загрузку в бункер производят ковшом 6, который поднимается вверх по направляющим.
Техническая характеристика вальцов приведена в табл. 10.
Основными параметрами, которые определяют качество вальцевания, являются: температура валков, величина зазора между валками и кратность вальцевания.
Температура нагрева валков при вальцевании составляет 105—— 160° С для смесей, содержащих в качестве связующих смолопек или чистый пек; 260——290° С для смесей, приготовленных на высокотемпературном пеке. Температура валков не должна отличаться более чем на ±5° С. .
Зазор между валками должен быть постоянен по всей длине валков и не превышать 1 ——1,5 мм; повышенный или неодинаковый по длине валков зазор ухудшает однородность провальцованной смеси. Кратность вальцевания обычных смесей составляет от одно-
Рис. 43. Механизированные вальцы для электроугольных 'смесей:Рис. 43. Механизированные вальцы для электроугольных 'смесей:ленточный транспортер, 3 — чугу 4 — загрузочный бункер, 5 — 7 — нож для срезания массыленточный транспортер, 3 — чугу 4 — загрузочный бункер, 5 — 7 — нож для срезания массыиные валки с элект- питатель, 6 — ковш.иные валки с элект- питатель, 6 — ковш./ — станина, 2 — ронагревателями,
Рис. 43. Механизированные вальцы для электроугольных 'смесей:
Рис. 43. Механизированные вальцы для электроугольных 'смесей:
ленточный транспортер, 3 — чугу 4 — загрузочный бункер, 5 — 7 — нож для срезания массы
ленточный транспортер, 3 — чугу 4 — загрузочный бункер, 5 — 7 — нож для срезания массы
иные валки с элект- питатель, 6 — ковш.
иные валки с элект- питатель, 6 — ковш.
.Наименование показателя
Тип вальцов
БЙ-800Э
0 550x800
40—60
100-120
2
2
300
550
Длина рабочей части валков, мм
800
800
Окружная скорость валков, м/мнн:
26,9
19,5
29 ；7
23,5
заднего*' * '方'
200
300
Рабочая температура поверхности валков, с .
14,0 13,5 зб
76,0
36 0
Мощность электродвигателя, кВт••
Мощность нагревателей, кВт
38/65
Напряжение нагревателей, В
Габариты, м:
3,36
3,300
1,35 6100.
3,065
высота
19 332
Таблица 10
вальцов для вальцевания
Техническая характеристика
смесей
углеродистых
го до двух раз, а смесей, содержащих высокотемпературный пек,— от двух до четырех. Излишнее увеличение кратности вальцевания или работа при повышенных температурах приводит к пересыханию и потере пластичности смеси. Из таких смесей может в дальнейшем получиться полуфабрикат с пониженной твердостью и прочностью.
До начала вальцевания вальцы очищают от посторонней массы, проверяют с помощью лучковой термопары, термометром или по приборам температуру нагрева, затем устанавливают необходимый зазор.
Вальцеванию подвергают неостывшие смеси после выгрузки их из смесителя. Для этого массу небольшими порциями загружают в вальцы. Провальцованная масса в виде тонкой ленты или листов собирается в течке и оттуда в противень. При двукратном вальцевании массу два раза пропускают через вальцы.
В процессе вальцевания периодически контролируют толщину провальцованной смеси, плотность и однородность. Наличие мелочи или слоистости свидетельствует о недостаточной провальцовке смеси.
На механизированных вальцах (см. рис. 43) вальцуют холодную или уплотненную шихту, предназначенную для сажевых электрощеток. Вальцевание производят следующим образом.
Шихту в количестве 40—45 кг загружают с помощью ковша в бункер, после чего включается в работу питатель. Питатель так отрегулирован, чтобы при его работе на поверхности валков всегда находился определенный запас смеси.
Провальцованная первый раз смесь в виде пластин срезается ножом с заднего валка, падает на транспортер и подается снова в ковш. Когда вся смесь провальцована, ковш подает ее на вторичное вальцевание в бункер и т. д.
После трехкратного вальцевания переключают направление движения транспортера и провальцованная четвертый раз масса в виде ленты выходит из вальцов. Хорошо провальцованная масса не имеет слоистости, вздутий и обладает хорошей прочностью на излом.
Шнековые смесители. Смесители с Z-образной лопастью и вальцы являются в основном аппаратами периодического действия и не позволяют процесс смешения вести в непрерывном режиме. Непрерывность процесса смешения углеродистых порошков со связующим достигают на шнековых смесителях.
Устройство двухшнекового смесителя приведено на рис. 44. Два взаимозацепляющихся шнека 8, 14 вращаются в чугунном разъемном корпусе с обогревом. Внутренняя часть корпуса 10 для износоустойчивости изготовлена из легированной стали. Шнеки делают составными, они имеют однозаходную или двухзаходную червячную резьбу специального профиля. В средней части шнеков есть участки с двумя или тремя витками обратного направления. За счет торможения продвижения массы витками обратного направления создаются благоприятные условия для улучшения смешения, пере-
■ • doIXANed—й'raH^^S J "HHHelo— SI
М2Ч - ^зд^ои^аизю I ^^ -залах KB^hdok — zr JKRdox —r .qyo&egodJeHOEBym — ^ ^амфкз I 、8 dHJQdomJ。OOHHOEAdJWE — z raxKOS^ wraKSKboi^ -^гои ss^raa — ^ ^SHSBrtrtal^ -wws£§rtoe I ^ ,^ ^HKE KraHras^^a^ I ^ -^SHrt^sffl^oaHSS I
тирания и сдавливания, что обеспечивает хороший контакт порошков со связующим. Осевые давления воспринимаются упорной гребенчатой пятой 2. Раздаоитель 4 передает вращение от редуктора 17 на два шнека. Нагрев шнековых смесителей производят с помощью пара, органических теплоносителей или электрическим током.
Двухшнековый смеситель 9 входит в состав установки (рис. 45), состоящей из дозаторов 6, транспортного шнека 7 и подо-
Рис. 45. Схема установки двухшнекового смесителя:
J — дозаторы, 2 — вентиль, 3 — емкость для смолы, 4 — емкость для пека, 5 — сортовые бункера, 6 — дозаторы, 7 — транспортный шнек, 5 — подогреватель порошка, 9 一 двухщнековый смеситель
гревателя порошков 8. Порошки коксов, графита, сажи непрерывно дозируются и поступают в транспортный шнек, который их перемещает в подогреватель 8. Там порошки нагреваются до 120—140° С и направляются в двухшнековый смеситель.
§ 22・ ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРЕССОВОЧНЫХ ПОРОШКОВ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ В ПРЕСС-ФОРМЕ
Приготовление прессовочных порошков является завершающей стадией приготовления прессовочных смесей.
Характер операций приготовления пресс-порошков из смесей зависит от рецептуры и способа смешения компонентов. Смеси, приготовленные без связующих, подвергают только просеву, в результате получают пресс-порошок. Смеси, содержащие связующие, после смешения вальцуют, охлаждают, размалывают； ряд смесей охлаждают и просеивают или охлаждают, а затем размалывают.
Прессовочные порошки усредняют с целью укрупнения партий и стабилизации их свойств. Для усреднения используют смесовые барабаны (см. рис. 28). После усреднения прессовочные порошки
• 85
хранят в отдельных помещениях строго по партиям. Качество пресс-порошков должно соответствовать техническим условиям.
К основным свойствам пресс-порошков относятся: грануломет^, рический состав, насыпная масса (насыпной вес), химический состав (для порошков, содержащих металлические компоненты), содержание летучих, зольных примесей, влаги.
Отклонение ситового состава пресс-порошков, в особенности при увеличенном содержании в них наиболее мелких фракций, вызывает большие колебания твердости и изменение других свойств, изделий. Это объясняется тем, что наиболее мелкие частицы силь-. но влияют на текучесть пресс-порошков, легко образуют рыхлые структуры, препятствующие плотной упаковке и равномерному распределению частиц при прессовании. Пресс-порошки некоторых марок подвергают специальному просеву через мелкие сетки с целью освобождения их от наиболее тонких пылевых фракций.
Пресс-порошки получают путем размола смеси на хорошо охлаждаемых шаровых ролико-маятниковых мельницах с воздушной сепарацией, молотковых дробилках ДМ-300, а также дезинтеграторах (см. гл. III, § 12).
Большое влияние на структуру готовых изделий оказывает фор* ма зерен пресс-порошков (см. рис. 13). При измельчении пресс-по* рошков в ударных мельницах получаются зерна с острыми краями, а в мельницах раздавливающего и истирающего действия ——зерна с округлыми краями.
Насыпная масса является важной характеристикой технологических свойств прессовочных порошков. Она зависит от ситового состава, формы зерен и текучести пресс-порошков. Чем тоньше размол пресс-порошков, тем меньше насыпная масса и хуже текучесть.
Из мелких пресс-порошков получаются изделия с более высокой твердостью и прочностью, чем из крупных; они требуют повы^ шейного давления прессования. Крупные пресс-порошки лучше прессуются, но из них получаются изделия с более крупными порами, меньшей твердостью и прочностью. Поэтому необходимо, чтрбы пресс-порошки в зависимости от марки имели определенное сочетав ние крупных, средних и мелких фракций.
Содержание летучих является другим важным показателем тех.： нологических свойств прессовочных порошков. Этот показатель xaj рактеризует насыщенность их связующим и позволяет судить об их пластичных свойствах и формуемости пресс-порошков. Из пресс- порошков с пониженным (против нормы) содержанием летучих получают рыхлый и недостаточно твердый полуфабрикат. При по- вышенном (против нормы) содержании в пресс-порошках летучие следует опасаться появления в обжиге трещин, вздутий и других дефектов; обожженный полуфабрикат имеет повышенную твердость и прочность.
В практике для стабилизации свойств принято смешивать пресс- порошки с пониженным и повышенным содёржанием летучих; таким образом добиваются стабилизации свойств готовой продукции.
Длительное хранение прессовочных порошков, содержащих порошки графита, меди, свинца, олова, приводит к окислению и сегрегации, т. е. разделению порошков по плотности и нарушению однородности. Для обеспечения стабильных свойств пресс-порошки следует хранить в отапливаемом помещении при температуре 18——25° С. Если температура более низкая, то пресс-порошки становятся недостаточно пластичными.
Некоторые зарубежные фирмы подогревают пресс-порошки перед прессованием, что обеспечивает получение равноплотных изделий со стабильными свойствами.
§ 23. КОНТРОЛЬ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ
Контроль процесса смешения производится в соответствии с методиками, указанными в технологических картах.
Пресс-порошки контролируют по ситовому составу, насыпной массе, содержанию влаги, зольных примесей, летучих, по химическому составу.
Обычно содержание летучих в пресс-порошках композиции са- жа — графит, сажа — пек находится в пределах 14——16%, композиции сажа — кокс — пек 18—23%, композиции кокс—- графит ―■ 17—20%, а влаги не больше 0,1—0,5%.
Часто при производстве электрощеток, электрометаллокерамических контактов, магнитов и других изделий в отечественной и зарубежной практике прибегают к технологическому опробованию смесей. С этой целью из пробы, отобранной от смеси или партии пресс-порошка, приготовляют согласно технологической карте образцы изделий, так называемые свидетели. По их свойствам и структуре делают заключение о пригодности всей смеси или партии пресс-порошков. Пр乳 положительных результатах партия пресс- порошков направляется на дальнейшую переработку, при отрицательных либо производят корректировку связующего или других компонентов^! доработку смеси, либо ее окончательно бракуют.
Контрольные вопросы
Что представляет собой процесс смешения?
Каковы основные закономерности и факторы, влияющие на процесс смешения?
В чем заключаются особенности процесса смешения порошкообразных материалов со связующими веществами?
Расскажите об устройстве смесителей для смешения порошкообразных материалов со связующими и о технологии смешения.
Для чего применяют вальцевание и каково устройство вальцов?
Как устроены шнековые смесители и какой их принцип работы?
Расскажите о технологии приготовления пресс-порошков.
Какие основные свойства и требования предъявляются к качеству пресс- порошков?
Рис. 46. Схемы прессования:]а — одностороннее прессование б пресс-форме, б — двухстороннее прессование в пресс- I форме, 8 — выдавливание через мундштук, е — гндроста^еское прессование;】一упор- 1 ная плита, 2 — пресс-порошок, 3 — матрица, 4 — верхний пуаисои, 5 — кулич, 6 — нижиий | пуаисон, 7 ——пресс-штемпель, 8 — горловина, 9 — накидные гайки. 10 ——мундштук, 〃 ——| переходник, /2 — резиновая оболочка, 13 — крышка, 也一корпус, 乃一насос высокого j давления]Рис. 46. Схемы прессования:]а — одностороннее прессование б пресс-форме, б — двухстороннее прессование в пресс- I форме, 8 — выдавливание через мундштук, е — гндроста^еское прессование;】一упор- 1 ная плита, 2 — пресс-порошок, 3 — матрица, 4 — верхний пуаисои, 5 — кулич, 6 — нижиий | пуаисон, 7 ——пресс-штемпель, 8 — горловина, 9 — накидные гайки. 10 ——мундштук, 〃 ——| переходник, /2 — резиновая оболочка, 13 — крышка, 也一корпус, 乃一насос высокого j давления]о 51015о 51015Расстояние 〃勿 верхнего пуансона, ммРасстояние 〃勿 верхнего пуансона, ммРис. 47. Изменение плотности по высоте прессовки:/ — одностороннее прессова-总 нне, 2 — двустороннее прес- сование-剖Рис. 47. Изменение плотности по высоте прессовки:/ — одностороннее прессова-总 нне, 2 — двустороннее прес- сование-剖
Рис. 46. Схемы прессования:]
а — одностороннее прессование б пресс-форме, б — двухстороннее прессование в пресс- I форме, 8 — выдавливание через мундштук, е — гндроста^еское прессование;】一упор- 1 ная плита, 2 — пресс-порошок, 3 — матрица, 4 — верхний пуаисои, 5 — кулич, 6 — нижиий | пуаисон, 7 ——пресс-штемпель, 8 — горловина, 9 — накидные гайки. 10 ——мундштук, 〃 ——| переходник, /2 — резиновая оболочка, 13 — крышка, 也一корпус, 乃一насос высокого j давления]
Рис. 46. Схемы прессования:]
а — одностороннее прессование б пресс-форме, б — двухстороннее прессование в пресс- I форме, 8 — выдавливание через мундштук, е — гндроста^еское прессование;】一упор- 1 ная плита, 2 — пресс-порошок, 3 — матрица, 4 — верхний пуаисои, 5 — кулич, 6 — нижиий | пуаисон, 7 ——пресс-штемпель, 8 — горловина, 9 — накидные гайки. 10 ——мундштук, 〃 ——| переходник, /2 — резиновая оболочка, 13 — крышка, 也一корпус, 乃一насос высокого j давления]
о 51015
о 51015
Расстояние 〃勿 верхнего пуансона, мм
Расстояние 〃勿 верхнего пуансона, мм
Рис. 47. Изменение плотности по высоте прессовки:
/ — одностороннее прессова-总 нне, 2 — двустороннее прес- сование-剖
Рис. 47. Изменение плотности по высоте прессовки:
/ — одностороннее прессова-总 нне, 2 — двустороннее прес- сование-剖
ГЛАВА VI
ПРЕССОВАНИЕ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
§ 24. МЕТОДЫ ПРЕССОВАНИЯ
Для получения полуфабриката и готовых изделий заданных форм и размеров прессовочные смеси подвергают прессованию; Прессование пресс-порошков производят в пресс-формах, а смесей ——выдавливанием через мундштук. Применяется также метод гидростатического прессования.
При выборе того или иного метода прессования учитывают свой| ства пресс-композиций и требования, предъявляемые к качеству готовых изделий.1
Прессование в пресс-формах (рис. 46, 〃，б) применяют при изго] товлении полуфабриката для электрощеток, конструкционного уг| леграфита, уплотнительных колец различного рода, металлокераз мических втулок и других изделий.1
Прессование выдавливанием через мундштук (рис. 46, в) при| меняют в тех случаях, когда требуется получать изделия с боль| шим отношением длины к поперечному сечению (угли, стержни электроды). Прессование выдавливанием производят при темпера! туре смесей 120—140° С.1
Гидростатическое прессование (рис. 46, г) применяют в тех слу| чаях, когда свойства изделий должны быть изотропны, т. е. одина! ковы в различных направлениях.扌
§ 25. ПОНЯТИЕ О НЕКОТОРЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ПРЕССОВАНИ1
Уплотнение пресс-порошков при прессовании является сложным процессом, зависящим от ряда факторов: состава и тонины размен ла пресс-порошков, текучести, влажности, температуры, скорости прессования, конструкции пресс-формы и пресса, наличия связую]
щих или смазки матрицы. Процесс уплотнения пресс-порошков при прессовании проходит три этапа.
На первом этапе значительно уплотняется пресс-порошок вследствие того, что его частицы перемещаются и занимают свободные промежутки, при этом наблюдается рост числа контактов между ними. Небольшому повышению давления соответствует значительное увеличение плотности прессовки.
Второй этап характеризуется упругим изменением формы (деформацией) частиц пресс-порошка. Несмотря на значительное увеличение давления, наблюдается лишь небольшой рост плотности прессуемого из-
делия.
На третьем этапе происходит пластическая деформация и частично хрупкое разрушение частиц пресс-порошков, нарастание плотности резко затормаживается. На этой стадии прессования в спрессованных блоках чаще всего возникают расслойные трещины, которые называют перепрессовкой.
Значительная часть давления прессования тратится на преодоление трения частиц друг о друга при их уплотнений! (внутреннее трение), а также на трение частиц пресс-порошка о стенки пресс-формы (внешнее трение) и на деформирова-
ние частиц. Поэтому по высоте пресс-формы наблюдается снижение величины вертикального давления прессования, а также той его доли, которая передается через пресс-порошок на боковые стенки пресс-формы и называется боковым дазлением. По этой причине имеет место неизбежное различие плотности по высоте и в поперечном направлении спрессованного изделия. Наибольшая плотность чзделий наблюдается в верхних слоях, расположенных к пуансону, наименьшая ——в нижней части.
Чем больше отношение высоты изделия к. поперечному сеуению H/S, тем меньше равноплотность изделий по высоте и наоборот.
Чтобы получить изделия с более однородной плотностью, чем
при одностороннем прессовании по высоте, применяют двустороннее прессование (см. рис. 46, б).
Распределение плотности при таком методе более равномерное (рис. 47), причем одну и ту же плотность изделий можно достигнуть при давлении, меньшем на 20——30%, чем при одностороннем Прессовании. Существенное влияние на равномерное распределение плотности получаемых изделий оказывает смазка стенок, матрицы и небольшая выдержка при максимальном давлении.
После выталкивания спрессованного изделия из пресс-формы увеличивается его объем. Такое явление называется упругим после- действием. Причиной его служит освобождение упругих сил после снятия давления, стремящихся увеличить объем спрессованного
Рис. 48. Расположение частичек кокса при прессовании угольно-графитных изделий:Рис. 48. Расположение частичек кокса при прессовании угольно-графитных изделий:а — прессование в пресс-форме, б — прессованиевыдавливанием черезмундштука — прессование в пресс-форме, б — прессованиевыдавливанием черезмундштук
Рис. 48. Расположение частичек кокса при прессовании угольно-графитных изделий:
Рис. 48. Расположение частичек кокса при прессовании угольно-графитных изделий:
а — прессование в пресс-форме, б — прессованиевыдавливанием черезмундштук
а — прессование в пресс-форме, б — прессованиевыдавливанием черезмундштук
изделия. В результате упругого последействия, после снятия давления увеличивается высота, а после выталкивания из пресс-формы — поперечное сечение изделия. На расширение спрессованных изделий после выталкивания из пресс-формы влияет количество защемленного в прессовках воздуха. Упругое последействие является также причиной появления трещин и расслоев у только что спрессованных изделий, а иногда после их обжига.
При изготовлении Изделий путем прессования в пресс-формах наблюдается большое различие основные
свойств в двух взаимно перпендикулярные направлениях ——анизотропия. Оно обуслов лено в значительной мере геометрическим фактором и объясняется стремлением частиц под действием давления расположитьс? своими продольными осями перпендикуляр но или параллельно оси прессования (рис 48).
Анизотропия свойств зависит от тнп2 композиций. Особенно она заметна у изде лий, содержащих в своем составе значитель ное количество натурального графита, i меньше всего у сажевых композиций.
В отличие от прессования в пресс-формах прессование выдавливанием являете， непрерывным методом производства. Прес сование в этом случае происходит в «откры
тую» матрицу.
Смеси, которые прессуют выдавливани ем, содержат в среднем связующих на 9— 10% больше, чем смеси, предназначенньк
для прессования в пресс-формах. При меньшем содержании связу
ющих выдавить изделие в связанном виде практически невозмож- но. Это явление объясняется характером деформации, которую пре
терпевает смесь при выдавливании.
В начальной стадии, когда производят предварительное уплотнение «кулича», прессование выдавливанием аналогично прессова нию в пресс-форме. Однако в месте сужения при переходе цилиндрической части горловины к мундштуку возникают сжимающш силы, которые уплотняют и деформируют материал. Поэтому боль шое значение имеет геометрия инструмента и температурный режи^ прессования; излишняя смазка контейнера ухудшает плотносп изделий.
При прессовании выдавливанием слои материала, находящиеся в центре, движутся со значительно большей скоростью, чем перифе рийные слои. Эта разность скоростей зависит от формы конусно! части горловины. Чем больше сопротивление выдавливанию оказы вает эта часть, а также чем меньше диаметр выпрессовываемоп изделия, тем больше величина опережения слоев, находящихся 1
центре.
Большая разность в скорости истечения массы в центре и по периферии приводит в ряде случаев к браку из-за появления разрывов на поверхности прессовок, называемых《ершами》. При прессовании выдавливанием частицы поворачиваются и ориентируются своими длинными осями (см. рис. 48, б) параллельно оси мундштука. В результате описанных явлений изделия, полученные выдавливанием, как и полученные прессованием в пресс-формах обладают анизотропией свойств. При гидростатическом прессовании давление к пресс-порошку прикладывается равномерно со всех сторон, при этом отсутствуют потери на трение о стенки пресс-форм. Все это создает возможность получать изделия с изотропными свойствами.
§ 26. ПРЕСС-ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
К пресс-инструменту относятся пресс-формы для прессования блоков, втулок и щеток, мундштуки простые и комбинированные для выдавливания углей, калибровочные штампы для обжатия
бронзо-графитовых втулок и цилиндров.
Пресс-формы. Различают пресс-формы с ручным или механическим выталкивателем, ручной и автоматической загрузкой пресспорошка, без нагрева и с подогревом.
Конструкция пресс-формы зависит от конфигурации н размера прессуемых изделий.
Она должна обеспечивать получение равноплотных изделий заданных размеров, высо
Рис. 49. Пресс-форма с «плавающей» матрицей:Рис. 49. Пресс-форма с «плавающей» матрицей:/ — пресс-порошок, 2 — верхняя плита, 3 — пуансонодержатель, 4 — верхний пуансон, 5 — регулировочная гайка, 6 — поддерживающая плита, 7 — опорная пружина, 8 — колонка, 9 — обойма, 10 — планки, //— нижний пуансон, 12 — опорное кольцо, 13 — опорная плита/ — пресс-порошок, 2 — верхняя плита, 3 — пуансонодержатель, 4 — верхний пуансон, 5 — регулировочная гайка, 6 — поддерживающая плита, 7 — опорная пружина, 8 — колонка, 9 — обойма, 10 — планки, //— нижний пуансон, 12 — опорное кольцо, 13 — опорная плитакую производительность, легкость разборки и ремонта, длительный срок эксплуатации. По сложности прессуемых изделий пресс-формы подразделяют на несколько групп. Чем выше группа, тем сложнее кон-
Рис. 49. Пресс-форма с «плавающей» матрицей:
Рис. 49. Пресс-форма с «плавающей» матрицей:
/ — пресс-порошок, 2 — верхняя плита, 3 — пуансонодержатель, 4 — верхний пуансон, 5 — регулировочная гайка, 6 — поддерживающая плита, 7 — опорная пружина, 8 — колонка, 9 — обойма, 10 — планки, //— нижний пуансон, 12 — опорное кольцо, 13 — опорная плита
/ — пресс-порошок, 2 — верхняя плита, 3 — пуансонодержатель, 4 — верхний пуансон, 5 — регулировочная гайка, 6 — поддерживающая плита, 7 — опорная пружина, 8 — колонка, 9 — обойма, 10 — планки, //— нижний пуансон, 12 — опорное кольцо, 13 — опорная плита
струкция пресс-формы.
Наиболее широкое применение для прессования различных блоков и изделий находят стационарные пресс-формы двустороннего прессования d «плавающей» матрицей (рис. 49).
Пресс-форма имеет верхний пуансон 4, который крепится с помощью пуансонодержателя 3 к верхней плите 2; плита при помощи болтов привертывается к верхней траверсе пресса. Матрица пресса представляет собой обойму 9 с запрессованными в нее планками 10, Обойма закреплена в поддерживающей плите 6 и опирается на
Во входной части матрицыВо входной части матрицыРис. 50. Схема стационарной пресс-формы для прессования втулок с наружным верхним буртиком:/ — матрица, 2 — резьбовая часть матрицы, служащая для оформления буртнка, 3 ——верхний пуансон, 4 — упорное огр аннчнва ющее кольцо, 5 — вннт, 6 — стержень, оформляющий внутреннее отверстие, 7 — упорное кольцо, 8 — пружина, 9 — стол для крепления пресс-формы, 10 — нижний пуансон-выталкиватель, 〃 一регулируемый упорРис. 50. Схема стационарной пресс-формы для прессования втулок с наружным верхним буртиком:/ — матрица, 2 — резьбовая часть матрицы, служащая для оформления буртнка, 3 ——верхний пуансон, 4 — упорное огр аннчнва ющее кольцо, 5 — вннт, 6 — стержень, оформляющий внутреннее отверстие, 7 — упорное кольцо, 8 — пружина, 9 — стол для крепления пресс-формы, 10 — нижний пуансон-выталкиватель, 〃 一регулируемый упорподнимают, а с помощьюподнимают, а с помощью
Во входной части матрицы
Во входной части матрицы
Рис. 50. Схема стационарной пресс-формы для прессования втулок с наружным верхним буртиком:
/ — матрица, 2 — резьбовая часть матрицы, служащая для оформления буртнка, 3 ——верхний пуансон, 4 — упорное огр аннчнва ющее кольцо, 5 — вннт, 6 — стержень, оформляющий внутреннее отверстие, 7 — упорное кольцо, 8 — пружина, 9 — стол для крепления пресс-формы, 10 — нижний пуансон-выталкиватель, 〃 一регулируемый упор
Рис. 50. Схема стационарной пресс-формы для прессования втулок с наружным верхним буртиком:
/ — матрица, 2 — резьбовая часть матрицы, служащая для оформления буртнка, 3 ——верхний пуансон, 4 — упорное огр аннчнва ющее кольцо, 5 — вннт, 6 — стержень, оформляющий внутреннее отверстие, 7 — упорное кольцо, 8 — пружина, 9 — стол для крепления пресс-формы, 10 — нижний пуансон-выталкиватель, 〃 一регулируемый упор
поднимают, а с помощью
поднимают, а с помощью
мощные пружины 7. Колонки 8 запрессованы в опорную плиту 73| которая крепится болтами к нижней плите пресса.；
Снизу в матрицу входит нижний пуансон 11, соединенный с вы!
талкивателем с помощью хвостовика. Высота матрицы должн| быть такой, чтобы засыпанный слой пресс-порошка был в 2,5^
3 раза больше толщины спрессованного изделия.
""сделано небольшое расширение
входной конус. Он предохраняй
при выталкиваний изделия от появ! .ления на них расслойных трещин У служит для улучшения выхода воз! духа при прессовании. С этой цельга у планок 10 сверху делают неболь! шой скос. Угол скоса подбирается практически; он зависит от марки пресс-порошка и от его крупности Обычно его делают равным от 1(И до 0,5°, а по высоте — в 1—2 раз! больше толщины блока.1
I прессование блоков в такой пресс-форме происходит следующим образом. По мере уплотнения пресса порошка часть усилий прессования за счет трения его о стенки переда! ется на матрицу. Когда это усилия станет достаточно большим, матрш ца начнет перем-ещаться вниз с| скоростью, примерно вдвое мены шей, чем скорость движения верхн耳 го пуансона; пружины при этом сжимаются. В результате перема щения матрицы по отношению 1 нижнему пуансону получается эф! фект двустороннего прессования т. е. нижний пуансон как бы движел ся навстречу верхнему. Когдд nped сование окончено, верхний пуансон нижнего спрессованный блок выталки]
вается вверх, при этом матрица занимает свое исходное пол^
жение.,|
Для прессования изделий сложной формы применяют стацию] парные пресс-формы с верхними или нижними составными пуансЫ нами с несколькими подвижными частями. На рис. 50 приведена схема пресс-формы для прессования втулок с верхним наружный буртиком (с левой стороны показано положение деталей npecd формы после засыпки в нее пресс-порошка, с правой стороны ——по ложение после окончания прессования перед выталкиванием). J
Матрица состоит из двух частей 1 и 2, соединенных между собой резьбой. Резьбовая часть матрицы служит для регулирования вьи
соты буртика Н1. Высоту цилиндрической часта матрицы Н2 изменяют перемещением нижнего пуансона 10 с помощью регулируемого упора 11, Нижнее положение матрицы в процессе прессования ограничивается упором 7. Матрица 7 снабжена пружиной 8 для осуществления двустороннего прессования втулки. Стержень 6 и иижний пуаисон 10 во время прессования неподвижны. После окончания прессования деталь выталкивается нижним пуансоном вверх.
Пресс-форма с подогревом (рис. 51) для прессования электро- Щ^ток в размер (микрощетки и другие) с одновременной запрессов-
Рис. 51. Пресс-форма с подогревом для прессования щеток? в размер с одновременной запрессовкой провода:
/ — нижняя плита, 2—колонна, 3 — пружина, 4 — обойма нижнего пуансона, 5 ——ннжннй пуансон, 6 — втулка, 7 — регулировочная гайка, 8 — обойма, 9 — фасонная матрица, 10—пуансонодержатель, // — хвостовик, t2 — верхний пуансон, 13 — прессуемая щетка, /4 — оформляющая головка, /5 — изоляция, /6 — нихромовая спираль в бусах, /7 — панель
кой с двух сторон токоведущего провода имеет фасонный верхний 12 н нижний 5 пуансоны с оформляющей головкой /4. В матрицей, запрессованной в обойму 8, имеются пазы, куда закладывается токоведущий провод, прижимаемый к матрице специальными сухарями. Положение обоймы с матрицей фиксируется по высоте пружинами 3 и гайками 7, с помощью которых регулируют высоту камеры засыпки.
Обойма обогревается при помощи спиралей из нихрома. Электронагреватели работают от электрической сети напряжением 36 В.
Детали, изготовляемые из легированных сталей, закаливают до твердости HRS 58—60, затем шлифуют и полируют. Для прессо-
Рис. 53. Конструкция комбинированного мундштука для выдавливания оболочек осветительных углей：/ — горловина, 2 — иглодержатель, 3 — гайка, 4 — мундштук, 5 — иглаРис. 53. Конструкция комбинированного мундштука для выдавливания оболочек осветительных углей：/ — горловина, 2 — иглодержатель, 3 — гайка, 4 — мундштук, 5 — игла
Рис. 53. Конструкция комбинированного мундштука для выдавливания оболочек осветительных углей：
/ — горловина, 2 — иглодержатель, 3 — гайка, 4 — мундштук, 5 — игла
Рис. 53. Конструкция комбинированного мундштука для выдавливания оболочек осветительных углей：
/ — горловина, 2 — иглодержатель, 3 — гайка, 4 — мундштук, 5 — игла
вания изделий из порошков, обладающих магнитными свойствами, детали пресс-формы после шлифовки размагничивают во избежа
ние зависания порошков у стенок матрицы.
Режим термической обработки в значительной мере, влияет на срок службы пресс-формы. Для прессования деталей размером до 30——40 мм пуансоны делают с посадкой движения по второму классу точности, для прессования деталей размером 40——100 мм——с ходовой посадкой по этому же классу точности, а при прессовании деталей размером 120 мм и выше предусматривают ходовую посадку по третьему классу точности.
Мундштук. Конструкция мундштука определяет качество изделий, получаемых выдавливанием.
Отверстие мундштука (рис. 52) имеет коническую и цилиндрическую части. Форма конической и длина цилиндрической частей мундштука влияют на плотность изделия. 1
Наиболее благоприятным для повы
шения плотности изделий является угол конуса мундштука 451 В практике электроугольного производства коническую часть мундштука делают с параболическим профилем длиной 7з от общей
длины мундштука.
Длину цилиндрической части мундштука делают равной от 3 и выше диаметров прессуемого изделия. Для прессования изделий прямоугольного или коробчатого профиля (плитки, вставки ПРШ и др.) мундштук乳 изготовляют составными из двух половинок.
Для прессования сплошных углей применяют мундштуки, а для оболочек осветительных углей и труб ——комбинированные мундштуки с иглами (рис. 53).
Мундштуки, иглы и иглодержатели изготовляют из инструментальных хромистых легированных сталей и закаливают до твердости HRC 58—62. Рабочие поверхности мундштуков, игл и иглодержателей хромируют, толщина слоя хрома составляет 12——15 мкм.
В настоящее время начали широко применять мундштуки из твердого Сплава. Изготовление мундштуков простых и комбинированных производят по второму классу точности. Допуск на размеры назначают с учетом практических данных величины упругого последействия и усадки отпрессованных изделий в обжиге (см. гл. X, § 45).
§ 27. ПРЕССЫ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Прессы делят на механические, гидравлические и комбинированные. К числу механических прессов относятся эксцентриковые, винтовые, рычажные.
Гидравлические и механические вертикальные прессы предназначены для прессования в пресс-формах, а гидравлические горизонтальные ——для прессования выдавливанием.
К числу комбинированных относятся рычажно-гидравлические
и пневматические.Гидравлические по сравнению с механическими являются тихоходными прессами; они обеспечивают плавное уплотнение пресс- порошков, необходимую выдержку при максимальном давлении и позволяют создавать практически любые усилия, необходимые для формования изделий больших габаритов.Мощность (прессующее усилие) гидравлических прессов, применяемых в электроугольном производстве, составляет 3——500 Т и выше.и пневматические.Гидравлические по сравнению с механическими являются тихоходными прессами; они обеспечивают плавное уплотнение пресс- порошков, необходимую выдержку при максимальном давлении и позволяют создавать практически любые усилия, необходимые для формования изделий больших габаритов.Мощность (прессующее усилие) гидравлических прессов, применяемых в электроугольном производстве, составляет 3——500 Т и выше.1ИИ_ИЖИ1ИИ_ИЖИРис. 54. Кинематическая схемапресса КО-32:/ — поршень гидравлической подушки, 2 — башмак, 3 — нижний пуансон, 4 — рычаг выталкивателя, 5 — пружина, 6 ——штанга выта лки вате л я, 7 — ролик выталкивателя, 8 — тяга дозатора, 9 — ролик тяги дозатора, 10 — рабочий вал, 〃一нажимной кулак, 12 — зубчатое колесо, 13 — ролик ползуна, 14 — фрикционная муфта, /5 — ползун, 16 — рабочий профильный кулак, J7 — нажимной ролик, 18 — питатель пресс-по- рошка, 19 — опорный регулировочный винт, 20 — ручной? иасосРис. 54. Кинематическая схемапресса КО-32:/ — поршень гидравлической подушки, 2 — башмак, 3 — нижний пуансон, 4 — рычаг выталкивателя, 5 — пружина, 6 ——штанга выта лки вате л я, 7 — ролик выталкивателя, 8 — тяга дозатора, 9 — ролик тяги дозатора, 10 — рабочий вал, 〃一нажимной кулак, 12 — зубчатое колесо, 13 — ролик ползуна, 14 — фрикционная муфта, /5 — ползун, 16 — рабочий профильный кулак, J7 — нажимной ролик, 18 — питатель пресс-по- рошка, 19 — опорный регулировочный винт, 20 — ручной? иасос
и пневматические.
Гидравлические по сравнению с механическими являются тихоходными прессами; они обеспечивают плавное уплотнение пресс- порошков, необходимую выдержку при максимальном давлении и позволяют создавать практически любые усилия, необходимые для формования изделий больших габаритов.
Мощность (прессующее усилие) гидравлических прессов, применяемых в электроугольном производстве, составляет 3——500 Т и выше.
и пневматические.
Гидравлические по сравнению с механическими являются тихоходными прессами; они обеспечивают плавное уплотнение пресс- порошков, необходимую выдержку при максимальном давлении и позволяют создавать практически любые усилия, необходимые для формования изделий больших габаритов.
Мощность (прессующее усилие) гидравлических прессов, применяемых в электроугольном производстве, составляет 3——500 Т и выше.
1ИИ_ИЖИ
1ИИ_ИЖИ
Рис. 54. Кинематическая схемапресса КО-32:
/ — поршень гидравлической подушки, 2 — башмак, 3 — нижний пуансон, 4 — рычаг выталкивателя, 5 — пружина, 6 ——штанга выта лки вате л я, 7 — ролик выталкивателя, 8 — тяга дозатора, 9 — ролик тяги дозатора, 10 — рабочий вал, 〃一нажимной кулак, 12 — зубчатое колесо, 13 — ролик ползуна, 14 — фрикционная муфта, /5 — ползун, 16 — рабочий профильный кулак, J7 — нажимной ролик, 18 — питатель пресс-по- рошка, 19 — опорный регулировочный винт, 20 — ручной? иасос
Рис. 54. Кинематическая схемапресса КО-32:
/ — поршень гидравлической подушки, 2 — башмак, 3 — нижний пуансон, 4 — рычаг выталкивателя, 5 — пружина, 6 ——штанга выта лки вате л я, 7 — ролик выталкивателя, 8 — тяга дозатора, 9 — ролик тяги дозатора, 10 — рабочий вал, 〃一нажимной кулак, 12 — зубчатое колесо, 13 — ролик ползуна, 14 — фрикционная муфта, /5 — ползун, 16 — рабочий профильный кулак, J7 — нажимной ролик, 18 — питатель пресс-по- рошка, 19 — опорный регулировочный винт, 20 — ручной? иасос
Действие гидравлических прессов основано на свойстве жидкости (в замкнутом сосуде) передавать, производимое на нее давление： во все стороны равномерно (закон Паскаля).
Механические прессы. Механический эксцентриковый кулачковый пресс используют для прессования в пресс-форме металлокерамических изделий и контактов. Винтовой фрикционный пресс
служит для прессования дис- / ков, мембран, колец.
Механический эксцентриковый кулачковый пресс имеет автоматический питатель кассетного типа. Работа пресса (рис. 54) основана на принципе нажима вращающегося эксцентрикового кулака 16 на подвижный ползун 15. Специально подобранным профилем кула-
Рис. 55. Механический пресс-автомат КО-624:、Рис. 55. Механический пресс-автомат КО-624:、а — внешний внд, 6 ——кинематическая схема; J — бункер, 2 — кассета, 3 — матрица, 4 一 прессующая головка, 5 — гидравлическая масляная подушкаа — внешний внд, 6 ——кинематическая схема; J — бункер, 2 — кассета, 3 — матрица, 4 一 прессующая головка, 5 — гидравлическая масляная подушкака удается обеспечить постепенное приложение давления, подпрессовку, небольшую выдержку под давлением и ускоренный подъев ползуна.
Рис. 55. Механический пресс-автомат КО-624:、
Рис. 55. Механический пресс-автомат КО-624:、
а — внешний внд, 6 ——кинематическая схема; J — бункер, 2 — кассета, 3 — матрица, 4 一 прессующая головка, 5 — гидравлическая масляная подушка
а — внешний внд, 6 ——кинематическая схема; J — бункер, 2 — кассета, 3 — матрица, 4 一 прессующая головка, 5 — гидравлическая масляная подушка
Степень уплотнения пресс-порошка регулируют высотой камеры засыпки с помощью регулировочного винта 19.
96；
Рис. 56. Роторный двухпозиционный пресс-автомат：,
а—— внешний внд, б — кинематическая схема- 7 — электпопвигятАпк ； “„
рм выталкивателя, 3, /г?-р0Лнки, 4, 5-прессующие 凜黑F W 《/一 н・ ные копнрм, 7-нижнне пуансоны, 8-не臨й 战鼠聽哪，j篇喝吧課- пределитель порошка с барьером для сталкивания готовых Плёток Р
4—1624
2)勿2)勿Рис. 57. Конструктивная схема гидравлического пресса иижиего давления с усилием прессования 800 Т:Рис. 57. Конструктивная схема гидравлического пресса иижиего давления с усилием прессования 800 Т:Рис. 58 Вертикальный гидравлический пресс сz верхним давлением ПД-476 с прессующим усилием 160 Т с гидроагрегатом:/ — пресс, 2 — гидроагрегат /Рис. 58 Вертикальный гидравлический пресс сz верхним давлением ПД-476 с прессующим усилием 160 Т с гидроагрегатом:/ — пресс, 2 — гидроагрегат /
2)勿
2)勿
Рис. 57. Конструктивная схема гидравлического пресса иижиего давления с усилием прессования 800 Т:
Рис. 57. Конструктивная схема гидравлического пресса иижиего давления с усилием прессования 800 Т:
Рис. 58 Вертикальный гидравлический пресс сz верхним давлением ПД-476 с прессующим усилием 160 Т с гидроагрегатом:
/ — пресс, 2 — гидроагрегат /
Рис. 58 Вертикальный гидравлический пресс сz верхним давлением ПД-476 с прессующим усилием 160 Т с гидроагрегатом:
/ — пресс, 2 — гидроагрегат /
Более совершенными являются прессы-автоматы с прессующей головкой, которые сейчас находят широкое применение для прессования различных металлокерамических изделий. Эти прессы (рис. 55) позволяют прессовать! детали из порошков с отверстием вдоль оси прессования, а также с одним переходом внутри изделия.
Прессы выпускают следующих моделей: КО624 с усилием прессования 25 Т, КО628 с усилием прессования 63 Т и К8130 с усилием прессования 100 Т. 。
Пресс-порошок засыпают в бункер Л. из которого с подвижной кассетой 2 он перемещается и засыпается в матрицу 3. С помощью
а ——исходное положейие, б ——положение прн прессовании; / ——ма-нометр, 2 — плунжер, 3 — плита, 4 — ннжний пуансон, 5 — матрицапресс-формы, 6 — гайка, 7 — верхняя траверса, 8 ——стальные колон-ны, 9 — прессующий пуансон, 10 — планкн, // — рабочий цилиндр,12 — нижняя головка
гидромультипликатора обеспечивается регулирование прессующего усилия пресса. В верхней прессующей головке 4 имеется гидравлическая масляная подущка 5 с электроконтактным манометром, предохраняющая пресс от поломки при, перегрузке.
К механическим прессам относят также ротационные (роторные) (рис. 56, а и 6), отличающиеся высокой производительностью (3600—5400 шт/ч). Пресс имеет вращающийся ротор, по окружности которого расположено до 60 шт. матриц пресс-форм, в которые засыпается пресс-порошок из двух бункеров. Над матрицами и под ними установлены верхние 8 и нижние 7 пуансоны, скользящие по копирам 5. На участке копиров 5 н 6 (самое нижнее положение пуансонов) происходит окончательная дозировка пресс-порошка. На участке копиров 4 и 9 пресс-псрошок уплотняется, а под давлением пуансонов и роликов 3 к 10 прессуется в изделие, которое после окончания цикла прессования выталкивается нижним пуансоном вверх и сталкивается барьером распределителя порошка.
Благодаря наличию специальных приспособлений на таких роторных прессах можно одновременно обеспечить прессование изделий различной конфигурации.
Вертикальные гидравлические прессы. Вертикальные гидравлические прессы могут быть нижнего или верхнего давления, а также комбинированные. •
На рис. 57 приведена конструктивная схема гидравлического пресса нижнего давления 800 Т. В рабочем цилиндре движется рабочий плунжер 2, на верхней части которого установлена подвижная плита 3 с пуансоном 4. К
верхней головке присоединяется болтами верхний прессующий пуансон. Матрица пресс- формы 5 крепится к планкам 10, которые скользят по колоннам пресса. В нижнюю головку 12 вставлен рабочий цилиндр // из литой стали. Четыре стальных колонны 8 с помрщью гаек 6 связывают нижнюю головку с верхней траверсой 7. К рабочему цилиндру пресса под* водится от гидравлического насоса линия высокого давления, а также линия слива.
Работает пресс следующим образом. При закрывании крана на линии слива и открывания крана высокого давления вода от насоса поступает в рабочий цилиндр пресса, вследствие этого рабочий плунжер с пуансоном поднимается вверх и производит прессование (рис. 57, 6). Отпрессованная деталь выталкивается вверх.
После окончания цикла прессования кран высокого давления закрывают, а кран ли-
нии слива открывают. Под действием силы тяжести рабочий плунжер опускается вниз; вода из полости рабочего цилиндра вытесняется в сливную линию (рис. 57, а).
Такие прессы являются тихоходными, они преимущественно используются для прессования крупных изделий: уплотнительных колец, анодов. Производительность их составляет 35——40 изделий/ч.
Вертикальные гидравлические прессы верхнего давления с усилием 25, 63 и 160 Т применяют преимущественно для нрессования электрощеток в нагретых пресс-формах, более мощные ——для прессования крупных блоков и колец.
Прессы этого типа (рис. 58) снабжены индивидуальным гидравлическим приводом и аппаратурой, позволяющей вести работу на полуавтоматических режимах, контролировать давление жидкости
и автоматически поддерживать необходимую температуру прессования.
Рядом с прессом расположен гидроагрегат. Гидроагрегат состоит из сдвоенного поршневого и шестеренчатого насосов, гидропанели, коробки отключающего золотника с клапанами, поддерживающего клапана, маслобака. Производительность поршневого насоса 8 л/мин, рабочее давление 320 кГ/см2. Производительность шестеренчатого насоса 100 л/мин, давление 20 кГ/см2.
Рис. 59. Гидравлическая схема пресса ПД-476:Рис. 59. Гидравлическая схема пресса ПД-476:j _ маслобак 2—■ разгрузочный золотинк, 3 — обратный клапан, 4 ——пилот упраме- ння 5 — золотник переключения, 6 — золотник реверса, 7 — запорный клапан, б — лоддержнвающнй клапан, 5 — электроконтактный малом戰，^ — обратный клапан, // — аварнйно-предохраннтельный клапан на давление 320 кГ/см , 12 ——предохранительный клапан на давление 150 кГ/см2, /3 — коробка отключающего золотника с клапанами, 14 — поршневой насос, /5 — шестеренчатый насос, /6 — электромагннты, /7—переключатели, 18 — регулятор давленияj _ маслобак 2—■ разгрузочный золотинк, 3 — обратный клапан, 4 ——пилот упраме- ння 5 — золотник переключения, 6 — золотник реверса, 7 — запорный клапан, б — лоддержнвающнй клапан, 5 — электроконтактный малом戰，^ — обратный клапан, // — аварнйно-предохраннтельный клапан на давление 320 кГ/см , 12 ——предохранительный клапан на давление 150 кГ/см2, /3 — коробка отключающего золотника с клапанами, 14 — поршневой насос, /5 — шестеренчатый насос, /6 — электромагннты, /7—переключатели, 18 — регулятор давленияНазначение основных узлов гидроагрегата следующее. Сдвоенный насос служит для подачи масла в рабочий цилиндр и выталкиватель.
Рис. 59. Гидравлическая схема пресса ПД-476:
Рис. 59. Гидравлическая схема пресса ПД-476:
j _ маслобак 2—■ разгрузочный золотинк, 3 — обратный клапан, 4 ——пилот упраме- ння 5 — золотник переключения, 6 — золотник реверса, 7 — запорный клапан, б — лоддержнвающнй клапан, 5 — электроконтактный малом戰，^ — обратный клапан, // — аварнйно-предохраннтельный клапан на давление 320 кГ/см , 12 ——предохранительный клапан на давление 150 кГ/см2, /3 — коробка отключающего золотника с клапанами, 14 — поршневой насос, /5 — шестеренчатый насос, /6 — электромагннты, /7—переключатели, 18 — регулятор давления
j _ маслобак 2—■ разгрузочный золотинк, 3 — обратный клапан, 4 ——пилот упраме- ння 5 — золотник переключения, 6 — золотник реверса, 7 — запорный клапан, б — лоддержнвающнй клапан, 5 — электроконтактный малом戰，^ — обратный клапан, // — аварнйно-предохраннтельный клапан на давление 320 кГ/см , 12 ——предохранительный клапан на давление 150 кГ/см2, /3 — коробка отключающего золотника с клапанами, 14 — поршневой насос, /5 — шестеренчатый насос, /6 — электромагннты, /7—переключатели, 18 — регулятор давления
Гидропанель предназначена для управления движением рабочего плунжера и выталкивателя. Внутри гидропанели размещены золотники переключения и реверса, разгрузочный золотник, а также запорный, предохранительные и обратные -клапаны.
Переключение золотников гидропанели электрогидравлическое. Золотники переключения и реверса направляют попеременно поток масла от насоса то в рабочий цилиндр, то в выталкиватель. “
Гидравлическая схема (рис. 59) в сочетании с электрической обеспечивают работу пресса в наладочном и полуавтоматическом режимах.
Наладочный режим необходим для регулировки работы отдель
ных узлов пресса, высоты подъема и опускания пуансона и выталкивателя, количества подпрессовок и выдержки, а также проверки герметичности соединений и настройки гидро- и электроаппа
ратуры.Полуавтоматический режим работы пресса складывается изратуры.Полуавтоматический режим работы пресса складывается изследующих операций: быстрое, а затем
ратуры.
Полуавтоматический режим работы пресса складывается из
ратуры.
Полуавтоматический режим работы пресса складывается из
версы при подходе пуансона к пресс-
форме; предварительное прессование с подпрессовками, прессование при рабочем давлении с выдержкой, распрессовка и подъем, выталкивание изделия; опускание выталкивателя в исходное положение.
Наладочный и полуавтоматический режимы устанавливают с помощью переключателя на панели универсального переключателя.
К недостаткам прессов этого типа следует отнести недостаточно надежную работу гидроагрегата при малых выдержках и сложность его устройства.
К другим видам гидравлических прессов, применяемых в электро- угольном производстве для прессования различного рода изделий, относятся одностоечные прессы с рабочим усилием прессования 3—— 250 Т.
На рис. 60 приведена конструкция гидравлического пресса с рабочим усилием 3 Т, используемого для прессования микрощеток.
Горизонтальные гидравлические прессы. Для прессования элементных сварочных, осветительных углей и электродов используют гидравлические горизонтальные прессы с прессующим усилием 300—800 Т.
медленное опускание трамедленное опускание траРис. 60. Гидравлический пресс с . рабочим усилием 3 Т для прессования микрощеток:/ — пресс-форма, 2 — пуансон, 3 — дифференциальный плунжер, 4 一 рабочий цнднндр, 5 — манометр, 6 — электродвигатель, 7 — распределитель давления, 8 ——лопастной масляный насос,9 — подставкаРис. 60. Гидравлический пресс с . рабочим усилием 3 Т для прессования микрощеток:/ — пресс-форма, 2 — пуансон, 3 — дифференциальный плунжер, 4 一 рабочий цнднндр, 5 — манометр, 6 — электродвигатель, 7 — распределитель давления, 8 ——лопастной масляный насос,9 — подставкаНа рис. 61 приведен общий вид установки гидравлического горизонтального пресса ПО-20А. Массивная литая передняя 4 и задняя 14 траверсы стянуты четырьмя стальными колоннами 8 с
медленное опускание тра
медленное опускание тра
Рис. 60. Гидравлический пресс с . рабочим усилием 3 Т для прессования микрощеток:
/ — пресс-форма, 2 — пуансон, 3 — дифференциальный плунжер, 4 一 рабочий цнднндр, 5 — манометр, 6 — электродвигатель, 7 — распределитель давления, 8 ——лопастной масляный насос,
9 — подставка
Рис. 60. Гидравлический пресс с . рабочим усилием 3 Т для прессования микрощеток:
/ — пресс-форма, 2 — пуансон, 3 — дифференциальный плунжер, 4 一 рабочий цнднндр, 5 — манометр, 6 — электродвигатель, 7 — распределитель давления, 8 ——лопастной масляный насос,
9 — подставка
помощью разрезных гаек 3. Эта система служит основанием пресса и смонтирована на сварной раме Л В задней траверсе расположен главный рабочий цилиндр пресса 12, цилиндры прижима с плунжерами 7 и цилиндры ускоренного хода /3. В рабочем цилиндре Движется стальной плунжер 10, торцевая часть которого жестко скреплена с прессующей траверсой 9. К прессующей траверсе кре-
7
Ю 9 8 7
取
и
□
12
В
'/\\y〃小 产/"
AT
I
母
-/ /J
風 国
□
15
Рис. 61. Горизонтальный гидравлический пресс ПО-20 с рабочим усилием 800 Т:
7 — рама, 2 ——накидная гайка, 3 ——разрезная гайка, 4 —— передняя траверса, 5 — подпрессовочная плита, 6 — поворотныйконтейнер (массный цилиндр), 7 — прнжнмные плунжеры, 8—— колонны, Р — прессующая траверса, 70 — рабочий плунжер, //—гидропривод, 12— рабочий цилиндр, 13 — цилиндр ускоренного хода, /4 — задняя траверса, /5— пресс-штемпель, 16 — прижим-ная траверса
гг历历/7/7历历II202023232424/2/2/J/J仞仞Рис. 62. Гидравлическая схема пресса ПО-20:Рис. 62. Гидравлическая схема пресса ПО-20:02/02/国国
г
г
历
历
/7
/7
历
历
I
I
20
20
23
23
24
24
/2
/2
/J
/J
仞
仞
Рис. 62. Гидравлическая схема пресса ПО-20:
Рис. 62. Гидравлическая схема пресса ПО-20:
02/
02/
国
国
/ — поддерживающий клапан, 2, 4, 7, 20 — золотники реверса, 3 — кран, 6 — раднально-поршневой насос, 6, 16 — манометры, 8, ”,77 — предохранительные клапаны, 9 — обратный клапан, 10—маслоохладитель, 12—поршневой насос, /3, /8, 19, 25 — элект-роконтактные манометры, 14 — шестеренчатый насос, 75 — фильтр, 2/ — задвижка, 22 — реле давления, 23 — клапан наполнения, 24—сливной клапан, 26 — путевые выключатели
пится пресс-штемпель 15 с пресс-шайбой, с помощью которых вьв давливается масса. Траверса 16 прижимает поворотный контейнер 6 к подпрессовочной плите 5, который имеет индукционный обогрей Поворот контейнера в горизонтальной плоскости производится ， помощью вспомогательного гидравлического цилиндра. Подпрессо вочная плита служит для предварительного уплотнения (подпреа совки) «куличей» и перемещается в вертикальном направлении 《 помощью гидравлического подъемника. В передней траверсе поме| щена горловина с электрообогревом, в которую вставлен переход! ный ниппель, заканчивающийся накидной гайкой 2 для креплений пресс-инструмента. 1
На верхней части передней траверсы установлен бак для масл! с гидроприводом И. Бак имеет два отсека: сливной и всасывающий которые> соединяются между собой окном с фильтрующей сеткой Температура контейнера, горловины и мундштука регулируется 1 записывается при помощи термопар и потенциометров. J
На рис. 62 приведена гидравлическая схема управления ра6@ той пресса. Гидравлический пресс может работать в наладочном и полуавтоматическом режимах. 1
При наладочном режиме все элементы пресса приводятся J действие с пульта управления путем включения соответствующй! кнопок, I
Рис. 63. Гидравлическая трамбовка (пресс) для куличей:
7 — Педаль управления, 2 — запорная рукоятка, 3 — откидная крышка, 4 — верхняя плита, 5 — дистрибутор, 6 — опора, 7 — рабочий цилиндр, 8——массный цилиндр, 9 ——лона； стной насос, 10 —--предохранительный клапан, ?/ ——электродвигатель:;
При полуавтоматическом режиме основные операции производятся автоматически после переключения на《Цикл》.
Работа пресса состоит из следующих операций:
предварительная настройка ——поворот контейнера (с вставленным в него «куличом»), опускание подпрессовочной плиты;
подпрессовка ——прижим контейнера, ускоренный подвод траверсы с пресс-штемпелем, подпрессовка, отвод траверсы с пресс- штемпелем, отвод прижима контейнера, подъем подпрессовочной плиты; 一
рабочее прессование ——прижим контейнера, ускоренный подвод траверсы с пресс-штемпелем, прессование, ускоренный отвод траверсы с пресс-штемпелем, отвод прижима, поворот контейнера в положение загрузки.
Трамбовка для формования «куличей». Для формования «куличей» используют механические и гидравлические трамбовки. Так как качество изделий зависит от степени предварительного уплотнения «куличей», то необходимо получать плотно сбитые «куличи». Ранее применявшиеся для этих целей механические трамбовки заменяются-гидравлическими (рис. 63), на которых удается достигнуть хорошего и равномерного уплотнения массы.
§ 28. ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕССОВАНИЯ
Прессование в пресс-формах
Методы прессования в пресс-формах. Для получения прессованных изделий с однородной плотностью без дефектов и трещин необходимо строго соблюдать режим прессования. Режим прессований определяется удельным давлением прессования, температурой нагрева инструмента и изделия, временем выдержки изделия при конечном рабочем давлении. Кроме того, на режим прессования и качество изделий оказывают существенное влияние температура пресс-порошка, скорость опускания пуансона, количество и частота подпрессовок, характер распределения пресс-порошка в пресс- форме, форма прессуемого изделия, конструкция пресс-формы, смазка матрицы и другие факторы.
Прессование изделий в пресс-формах производят по заданному удельному давлению прессования или по заданному ходу пуансона (прессование до упора).
Прессование по удельному давлению является основным методом/ принятым в производстве электроугольных изделий, который обеспечивает возможность контроля технологического процесса прессования по величине манометрического давления рабочей жидкости. Этот метод базируется на зависимости (для каждой марки пресс-порошка) кажущейся плотности изделия (кажущегося удельного веса) от удельного давления прессования.
Прессование до упора позволяет получать изделия с точно з! данной высотой. Его применяют при изготовлении только некота рнх бронзо-графитных втулок и контактов, у которых имеются н| большие допуски по размерам. Однако при значительном колебании свойств пресс-порошков следует опасаться недопрессовки. Кон! роль величины удельного давления при прессовании до упор! исключен. J
Перед началом прессования прессовщик получает от мастеД задание, в котором указаны марка пресс-порошка, номер партия размер изделия, допуск на толщину и на непараллельность пло! костей, плотность прессовки, манометрическое давление прессов! ния (для некоторых марок указывается ориентировочно), номе! пресса и пресс-формы. |
Подготовка пресс-порошка и дозировка. Пресс-порошок просей вают через сетку 045 или 020 и дозируют по объему. Объемна] дозировка менее точна, чем весовая, однако она более проста^ npd изводительна и позволяет обеспечить механизацию загрузки. Веса вую дозировку применяют в том случае, когда требуется изготовит! изделие с точным весом или при использовании дорогостоящи! материалов. Для объемной дозировки применяют специальн司 мерки, объем которых подбирают в зависимости от размера изд$ лия, 'которое необходимо спрессовать. В ряде случаев пресс-порд шок засыпают в отрегулированную на определенную высоту матри цу й удаляют его избыток. |
Когда подобран объем дозы пресс-порошка при заданном удель! ном давлении, прессуют несколько опытных образцов. ,. J
В отпрессованных образцах проверяют геометрические размеры наличие сколов, трещин, непропрессовок, а также кажущуюся плотность (удельный вес). Во всех типах бронзо-графитных втуло| и контактов проверяют массу. У некоторых металлографитных изде| лий определяют удельное электрическое сопротивление. Для нексй торых марок щеточного полуфабриката удельное давление пре& сования подбирают по величине кажущейся удельной плотности) которую затем пересчитывают на манометрическое давление жи^ кости в рабочем цилиндре пресса. Удельное давление прессования составляет 1000—2000 кГ/см2 для пресс-порошков черных марок] 1500—5000 кГ/см2 и выше для пресс-порошков цветных марок, 口 том числе для металлокерамических изделий. j
Расчет удельного давления прессования. Расчет теоретического усилия, необходимого для прессования различных видов электрo-j угольных изделий, производят по формуле ?
1000* <
где N — теоретическое усилие прессования, Т; Р° — удельное давление прессования, кГ/см2； / ——площадь прессуемого изделия, см?； 1000 — коэффициент перехода от Т к кГ. '
Фактическое рабочее усилие прессования будет
где 刀——статический коэффициент полезного действия, учитывающий потери в прессе на трение в уплотнительных устройствах, направляющих колонках и т. д. Обычно т| = 0,95 для новых и 0,9 для уже работавших прессов.
Пример 1. Рассчитать рабочее усилие прессования изделий размером 30 X Х40 мм; удельное давление прессования Ро = 3000 кГ/см2, т)=0,9.
Решение.,
N=3OOQ・3.&=36t(360 кН).
1000'
= —^40 Т (400 кН).
0,90,9'
Расчет манометрического давления жидкости в прессе производят по формуле
где Рм——манометрическое да вление жидкости, ат, N/ — рабочее усилие прессования, Т, F ——площадь сечения рабочего плунжера, см2.
Пример 2. Рассчитать манометрическое давление жидкости в рабочем цилиндре пресса для прессования изделий по примеру 1, если известно, что рабочее усилие прессования ^/ составляет 40 Т, а площадь сечения рабочего плунжера 200 см2.
Решение.
/>м== 121122° =200 ат (200- 105Н/м2).
На горизонтальном прессе удельное давление прессования углей рассчитывают путем деления рабочего усилия пресса на площадь контейнера.
Определение удельного давления, создаваемого в мундштуке, связано со значительными трудностями и до сих пор точному рас- 、чету не поддается.
Изделия в пресс-формах прессуют при заданном манометрическом давлении, время от времени проверяя кажущуюся плотность и геометрические размеры отпрессованных изделий. Чтобы обеспечить удаление воздуха из камеры пресс-формы, скорость погружения пуансона в пресс-порошок должна быть 15—30 мм/с. Повышенная скорость прессования или наличие большого зазора между пуансоном и матрицей ведет к фонтанированию порошка, появлению трещин, непропрессовке изделий. При максимальном давлении (прессование без нагрева) необходима выдержка в несколько секунд для выравнивания давления по объему изделия. При прессовании в нагретых пресс-формах делают 2—3 подпрессовки для удаления летучих при возрастающем давлении 10—50% от номинального. Выдержка при номинальном давлении составляет 3—5 мин и выше в зависимости от размера изделия.
•、107
Температурный режим прессования.
Прессование в
пресс-фор
мах производят при температуре 15—20° С, а также при нагрев
пресс-форм до 180—210℃..
Прессование пресс-порошков, содержащих легкоплавкие
метал
лы (олово, свинец), при более высоких температурах приводит
их частичному выплавлению, а при пониженных — к уменьшени:
плотности и повышение
удельного электрическоп сопротивления изделий.
Прессование пресс-по
рошков,
содержащих
свя
зующее, при пониженны:
Рис. 64. Распределение пресс-порошка вматрице:
а, 6 — неправильное, в — правильное
температурах недопуст^ мо, так как потеря им пластичных свойств веде
к повышенной пористост
и понижению твердост] полуфабриката.
Разравнивание пресс-порошка. При прессовании на прессах _бе специальных питателей засыпанный в пресс-форму пресс-порошо необходимо разравнять с помощью лопатки так, как это показан；
на рис. 64, и только после этого производить прессование. Пресср
вание насыпанных кучей
нию в тех- местах, где скопилось его много, где его мало.
пресс-порошков приводит к переуплотне
и недопрессовке
там
Прессование выдавливание.
Прессование осветительных, элементных и других углей выдавливанием на горизонтальных прессах складывается из следующие операций: уплотнения массы на механических или гидравлически? трамбовках в цилиндрические заготовки ——«куличи», хранения《ку личей» в термостатах, прессования углей, отрезки и укладки отпрес сованных углей на ровняльные доски.
Отпрессованные угли вылеживаются и затем их связывают г
пачки.
Уплотнение массы. Массу уплотняют на гидравлических прессах (трамбовках) при удельном давлении до 40—45 кГ/см2.
Если при уплотнении некоторых смесей, богатых связующим г графитом, образуются «куличи» с расслойными трещинами, то пе
ред уплотнением смесь, выгруженную из мешалки, следует ох〃а， дить примерно до 80° С. На каждый 《кулпи》 наносят марку иль
до подачи На пресс во избежа- потери летучих хранят в термоначалом работы на горизонтальдо подачи На пресс во избежа- потери летучих хранят в термоначалом работы на горизонтальномер заварки.
до подачи На пресс во избежа- потери летучих хранят в термоначалом работы на горизонталь
до подачи На пресс во избежа- потери летучих хранят в термоначалом работы на горизонталь
Хранение «куличей». «Куличи» ние остывания, а также излишней статах при 110—120℃.
Технология прессования. Перед
необходимыйнеобходимыйном прессе прессовщик получает задание, в котором указаны марка
необходимый
необходимый
инструмент；инструмент；и размер углей, давление прессования,
инструмент；
инструмент；
и его размеры. Размеры простых и комбинированных мундштуков должны строго соответствовать технологической карте.
После установки инструмента и подготовки рабочего места приступают к разогреву контейнера, горловины и мундштука пресса. Температура нагрева контейнера составляет 85° С, температура горловины 100—140° С в зависимости от марки смеси. Температура нагрева мундштука, обогрев которого производят отдельно через гайку, должна быть на 5—10° С выше температуры нагрева горловины. При перегреве массы в прессе на поверхности спрессованных углей образуются вздутия.
Когда разогрев пресса до заданной температуры закончен, приступают к прессованию.
Подогретый в термостате «кулич» вставляют в контейнер пресса, который предварительно смазывают каменноугольным маслом,, а к мундштуку приставляют наклонную приемную доску с желобом.. Центр желоба должен совпадать с осью мундштука.
Скорость прессования регулируют изменением производительности насоса высокого давления по специальной таблице, установленной у гидропривода.
Отпрессованные угли заданной длины отрывают вручную или с помощью приспособления и скатывают по доске для укладки. В процессе прессования следят за температурой, внешним видом углей и время от времени проверяют их размеры. Когда закончена прессование одного《кулича》，вставляют другой.
Угли, которые выпрессовываются из массы на стыке двух «куличей» (так называемые «стычки»), идут в отход, их используют как добавки при приготовлении смесей.
При переходе на прессование углей другой марки предыдущую массу следует полностью выдавить и сдать в отход. *
Отрезка, укладка, вылеживание углей и связка их в пачки. Отпрессованные угли ровняльщицы укладывают рядами на доски. и во избежание слипания пересыпают порошком пекового кокса, а затем их обрезают на заданную длину.
Угли на досках вылеживаются в течение 24 ч. За этот период они остывают и приобретают необходимую' жесткость. После вылеживания угли связывают в плотные шестигранные пачки на вязальных станках. По углам шестигранных пачек для жесткости укладывают уже обожженные прямые угли, снаружи пачки обкладывают специальным картоном и обматывают шпагатом.
§ 29. КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
Контроль технологического процесса прессования производится в соответствии с методиками и инструкциями, указанными в маршрутно-технологических картах для каждого вида изделия.
I • В процессе прессования контролируют манометрическое давление жидкости, температуру нагрева, время выдержки, количество подпрессовок, температуру окружающей среды, разравнивание
пресс-порошка.
Вид брака
Возможная причина возникновения брака
Меры по предупреждетию брака
Таблица 11
Вндн брака при прессовании и меры его предупреждения
Прессование изделий на горизонтальных прессах
■ Вздутия на поверхности углей, скрытые трещины, наружные трещины
Кривизна углей
Разностенность
Наличие раковин
Уголь не имеет жесткости, овальность оболочек
Перегрев «куличей» в горловине и мундштуке пресса
Большая скорость прессования углей
Недостаточно плотно сбит «кулич»
Недостаточно связующих в смеси
Плохо уплотнена (про- вальцована) масса
L Велика скорость прессования
Излишнее количество связующих
Плохо выровнен на доске уголь
Неправильно установлена игла по центру мундштука
Попадание посторонних примесей в сырье
Излишнее содержание в заварке связующих
Снизить температуру нагрева пресса
Уменьшить скорость прессования
Улучшить плотность «куличей»
Скорректировать количество связующих
Хорошо вальцевать массу
Уменьшить скорость прессования углей
Скорректировать связующее
Улучшить укладку
Установить правильно иглу
Проверить исходное сырье путем просева
Скорректировать связующее
Прессование блоков в пресс-формах без обогрева
Расслоение и продольные трещины
Косина (непарал- лельность) плоскостей
Осыпание углов в прямоугольных блоках
Высокое. удельное давление прессования
Мелкий пресс-порошок
Недостаточная пластичность пресс-порошка (содержание летучих на нижнем пределе)
Недостаточный конус входной части пресс-формы или выработка стенок пресс-формы (поднутрение)
L Неравномерная засыпка пресс-порошка
Неправильно установлена пресс-форма
Нарушена параллельность плоскостей из-за износа пуансона
Неравномерная засыпка пресс-порошка в пресс-форму
Износились углы верхнего пуансона
Снизить давление прессования
Проверить ситовой анализ пресс-порошка
Улучшить режим смешения
4. Проверить конусность, заменить в пресс- форме планки
Разравнивать при прессовании пресс-порошок
Проверить установку пуансона и матрицы
Заменить пуансон или прошлифовать старый
Разравнивать пресс- порошок
Прошлифовать торец пуансона
Вид брака
Возможная причина возникновения брака
Меры по предупреждению брака
Недостаточная кажущаяся плотность блоков
Выдувание пресс- порошка при прессе-1 ванни
Мало удельное давление прессования
Велика скорость опускания пуансона
Недостаточен зазор между пуансоном и матрицей
Мал входной конус
Увеличить удельное давление прессования, подогреть пресс-порош- ки
Снизить скорость прессования
Заменить или отремонтировать пресс-форму
Заменить илй отремонтировать hpecc-фор- му
Прессование блоков и щеток в пресс-формах с электрическим обогревом
Выплавление оло
Высока температура нагрева
Снизить температуру
ва и свинца
Вздутия
Подсечка канатика
пресс-формы
Повышенное содержание летучих в пресс-порошках
Большая разница между температурой пуансона и матрицы
Усики верхнего пуансона не
нагрева
Увеличить количество подпрессовок, перейти на прессовку другой партии пресс-порош- ка
Подогреть верхний, пуансон
Заменить уенкн, отре
Смещение канати
одинаковы, не отрегулирована матрица
Не отрегулировано положе
гулировать матрицу
Отрегулировать по вы
ка
ние пресс-формы
соте положение матрицы
В отпрессованных изделиях проверяют геометрические размеры, массу, кажущуюся плотность, внешний вид, наличие сколов, рас- слойных трещин, непропрессовку, а также удельное электрическое сопротивление для металлографитных электрощеток, получаемых прессованием в нагретых пресс-формах.
Виды брака при прессовании, его причины и меры предупреждения приведены в табл. И.
Контрольные вопросы
Назовите основные методн прессования электроугольных изделий.
Какие основные закономерности происходят при прессовании в пресс-форме выдавливанием через мундштук?
Расскажите об устройстве пресс-ннструмента, применяемого для прессования электроугольных изделий.
Для чего применяют гидравлические прессы? Какова их классификация и принцип работы?
Объясните устройство механических прессов для прессования втулок.
Расскажите об устройстве и принципе работы горизонтального пресса для прессования углей.
Как производят расчет удельного давления прессования?
В чем состоит контроль процесса смещения и прессования? Каковы основные виды брака и методы его устранения?
ГЛАВА Vh
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Термическая обработка является завершающей стадией технологического процесса изготовления полуфабриката для электро- ' угольных изделий.
Под термической обработкой следует понимать процесс обжига и графитации, при котором спрессованные изделия с целью придания им необходимых свойств подвергают нагреву и выдержке при соответствующих температурах. До термической обработки спрее- • сованные заготовки не обладают требуемыми качественными характеристиками и только термическая обработка придает им необходимые физико-механические и другие специальные свойства. '
§ 30. ОБЖИГ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
. Обжигу подвергают спрессованные изделия, кроме полученных : прессованием в нагретых пресс-формах.
Обжиг электроугольного полуфабриката, содержащего каменноугольное связующее. Цель обжига заключается в превращении связующих (смолопека, каменноугольного пека) из вязкого термопластического состояния, в котором они находятся в спрессованных . заготовках, в твердый коксовый каркас, который прочно цементирует частицы порошков и придает необходимую прочность, твердость, а также структуру угольно-графитным изделиям.
Процесс превращения связующих в твердый кокс сопровождается сложными физико-химическими реакциями термического разложения и полимеризации углеводородов связующего.
При термическом разложении в процессе обжига связующего вы- j деляются газообразные продукты и происходит усадка обжигаемого ] полуфабриката. Между образовавшимися из связующего твердыми I прослойками (мостиками) кокса (рис. 65) и углеродистым. напол-; кителем возникают прочные химические связи. В результате резко, 乂 возрастает прочность, твердость и электропроводность обжигаемых ! изделий.]
Процесс обжига можно разделить на несколько стадий.:
В начальной стадии в интервале температур 40——200℃ проис- ■ хо“ит предварительный нагрев и размягчение изделий в связи с ； плавлением связующего. Выделение влаги, углекислого газа и легких масел наблюдается при температуре до 300° С.
С дальнейшим ростом температуры усиливается выделение ле- ‘ тучих и становится наиболее интенсивным при 300——750° С. В этом интервале происходит пиролиз и молекулярная ассоциация продуктов разложения связующего. При 500° С связующее затвердевает и из него образуется полукокс. Нагрев выше 500° С сопровождав , ется перестройкой структуры полукокса, он превращается в кокс. Этот процесс сопровождается выделением газообразных продуктов, состоящих преимущественно из водорода и метана.
Начиная с 750° С, скорость выделения летучих из обжигаемых изделий уменьшается и заканчивается при 1200——1300° С. Этот интервал температур характеризуется уплотнением коксовых прослоек и термическим старением образовавшегося кокса.
Обжиг изделий заканчивается при 1200—1300° С, после чего изделия охлаждают. Температурный режим обжига изделий показан на рис. 66.
Характер протекания описанных процессов, как и интенсивность спекания, зависят от свойств связующих, их количества и 'компози- ции, свойств и дисперсности порошковых компонентов, условий обжига*
Рис. 65. Спекание частиц порошков во время обжига: ' а — металлических, б — углеродистых со связующимРис. 65. Спекание частиц порошков во время обжига: ' а — металлических, б — углеродистых со связующимПосле спеканияПосле спеканияНаспши1bl коксаНаспши1bl коксаПосле спеканияПосле спеканиямостики кокса'связующего~мостики кокса'связующего~
Рис. 65. Спекание частиц порошков во время обжига: ' а — металлических, б — углеродистых со связующим
Рис. 65. Спекание частиц порошков во время обжига: ' а — металлических, б — углеродистых со связующим
После спекания
После спекания
Наспши1bl кокса
Наспши1bl кокса
После спекания
После спекания
мостики кокса'связующего~
мостики кокса'связующего~
При обжиге композиции сажа — высокотемпературный пек начало газовыделений отмечается при 100——200° С, а затем уменьшается и остается постоянным до 400℃ (рис. 67). В интервале 200—— 400° С происходит интенсивное выделение конденсата, связующее переходит в размягченное состояние и начинаются процессы полимеризации и поликонденсации. В области температур 400—600° С наблюдается резкое газовыделение. При дальнейшем росте температуры выделение газов уменьшается, что связано с завершением образования полукокса. Дальнейший нагрев изделий связан с увеличением выхода газов, которое достигает максимума при 700— 800° С, а затем с ростом температуры количество выделяющихся газов уменьшается.
В процессе обжига происходит усадка изделия и в результате этого изменяются его размеры и объем.
Усадка тесно связана с разложением связующего и возникает в результате уплотнения межзерновых пленок связующего и в целом структуры обжигаемого изделия.
Если режим выбран рациональным, то и усадка в изделиях будет проходить с максимальным уплотнением и без образования в, них трещин.
Величину усадки выражают в процентах по отношению к линейным размерам или объему до обжига блоков. Величина усадки зависит от свойств и количества связующих в рецептуре композиций режима обжига, свойств порошковых компонентов и их дисперс- 、ности.
Рис. 66. График подъема температуры при обжиге электроугольных изделий:-
/ — блоков электрического полуфабриката различных марок в электрической шахтиой печи, 2 — полуфабриката для металло- графитных щеток на связующем в кольцевой печи, 3 — элементных осветительных, сварочных углей, фитилей и аналогичной продукции в кольцевой печи
Рис. 67. График газовыделения образца ЭГ74 при скорости нагревания 2 град/мин
Объемная усадка блоков сажевых композиций достигает 25-1 30%, а коксо-графитных— 10—15%. Величина усадки изделий н| одинакова по их сечению. Так, линейная усадка блоков марк! ЭГ14 после обжига в направлении прессования составляет 2,5%, 1 в перпендикулярном направлении — 4—4,5%. . ]
Неравномерность усадки изделий служит причиной образован囲 трещин и других дефектов. Неравномерность усадки происходи 114 I
вследствие неоднородной плотности спрессованных изделий, быстрого подъема температуры, плохой упаковки, большого перепада температуры в печи.
При избытке связующих наблюдается коробление, образование усадочных трещин и даже вспучивание и осмоление изделий. Вспучивание объясняется недостаточной газопроницаемостью, вследствие чего выделяющиеся при обжиге газы распирают изделия. С увеличением давления прессования величина усадки уменьшается.
Обжиг металлокерамических изделий без связующих. Обжиг металлокерамических изделий чаще называют спеканием. В процессе спекания происходит окончательное формирование свойств и структуры спекаемых изделий.
Процесс спекания представляет количественное и качественное изменение контакта между частицами металлических порошков, вызванное температурной подвижностью атомов металла в кристаллической решетке. Подвижность атомов выражается в ослаблении межатомных связей из-за увеличения амплитуды их колебаний под влиянием нагрева. Наибольшей подвижностью обладают атомы, расположенные в поверхностном слое на ребрах и в вершинах кристаллов.
В результате спекания контакт между частицами из неметаллического превращается в металлический; меняется форма частиц, величина и расположение контактных участков (см. рис. 65, а). Увеличение числа участков и изменение характера контакта между частицами вызывают усадку, рост прочности и твердости спекаемого изделия, повышение его плотности, электропроводности, уменьшение пористости.
Спекание металлокерамических изделий сопровождается прониканием атомов под влиянием температуры из одной кристаллической решетки в другую (диффузия), изменением структуры материала в результате роста одних кристаллов за счет других (рекристаллизация), восстановлением поверхностных окислов. Температура спёкания металлокерамических изделий обычно составляет 0,5——0,75 величины температуры плавления основного металлического компонента шихты. Спекание продолжается от десятков минут до нескольких часов.
В практике производства металлокерамических изделий приходится иметь дело со спеканием многокомпонентных композиций. Спекание таких систем может происходить без образования и с образованием жидкой фазы.
§ 31. ЗАЩИТНЫЕ АТМОСФЕРЫ И ЗАСЫПКИ ДЛЯ ОБЖИГА И СПЕКАНИЯ
Защитные атмосферы и засыпки применяют для предохранения изделий от окисления в процессе их термической обработки.
Изделия, подвергаемые обжигу или спеканию, могут окисляться кислородом, содержащимся в спекаемых изделиях в виде различ- '115
ных окислов, или в воздухе, который подсасывается через кладк печи, засыпку, тигли и т. д.
Такое окисление, если спеканию подвергают электрометаллоке рамические изделия, приводит к большому снижению их плотноси и прочности и другим нежелательным явлениям.
При обжиге углеграфитных материалов доступ кислорода вызы вгет подгар изделий.
Защитные атмосферы. Выбор того или иного типа защитной ат мосферы и ее состава зависит от марки изделий.
В качестве защитных атмосфер применяют водород, генератор ный газ, диссоциированный аммиак, конвертированный природные газ, эндо- и экзотермический газ, инертные газы — аргон, азот Кроме того, защитной средой при спекании является вакуум.
Водород ——наиболее распространенный газ, используемый для спекания металлокерамических изделий, магнитов и для восстановления окисленных порошков.
Водород доставляют в баллонах. Согласно ГОСТ 3022——45 i каждом баллоне должно содержаться не менее 99,5% водорода меньше 0,5% кислорода и минимальный процент влаги.
Для очистки водорода от кислорода и осушки водород пропус кают через змеевик при 180——200° С, наполненный медной стружкой. /
Водород получают в водородных станциях электролизом водные щелочных растворов. Электролиз проводят при температуре 60— 70℃, плотности тока на катоде 400—600 А/м2 и напряжение 2,1—2,3 В.
Эндотермический Заз (эндогаз) применяют при спекании бронзо графитных и железо-графитных изделий. Хотя он и обладает мень шей восстановительной способностью, чем водород, но зато во мно го раз дешевле и менее взрывоопасен. Эндогаз получают путеа неполного сжигания природного газа или пропан-бутановой смеет при температуре порядка 1300° С в присутствии катализатора I специальных эндотермических установках. Если нужно, то га; предварительно очищают от серы в специальных камерах с элект рообогревом.
Экзотермический газ (экзогаз) получают при сжигании природ ного газа в определенном соотношении с воздухом при коэффици енте избытка воздуха от 0,6 до 0,9 в специальных установках.
В ряде случаев экзогаз, обладающий окислительными свойства ми, очищают от двуокиси углерода и влаги.
Экзогаз используют для низкотемпературного спекания.
Азот и аргон, применяемые при термообработке некоторых ви дов угольно-графитных изделий в качестве нейтральных газов, по ставляют в баллонах под давлением 150 ат. Согласно ГОСТам со держание кислорода в азоте должно быть не более 0,5%, а азот， в аргоне — не более 0,008%, кислорода не более 0,001 %.
Твердые защитные засыпки. В качестве твердых засыпок пр: обжиге и спекании электроугольных изделий применяют окись алю миния (прокаленный порошок глинозема), графитовую крупку, ай
тивированный уголь, а также нефтяной и пековый коксы, дробленый брак и отходы после обжига.
При спекании некоторых видов магнитов, содержащих трудно- восстанавливаемые окислы циркония или алюминия, используют специальные засыпки, называемые геттерами — смесь порошков Церия, лантана, тория, смесь карбонатов бария и стронция, двуокиси титана с порошком типа альни.
Для защиты изделий от окисления применяют также, медную фольгу, в которую упаковывают изделия.
Температура плавления засыпки должна быть выше температуры спекания: засыпка не должна взаимодействовать со спекаемым материалом или прикоксовываться при обжиге к изделиям.
Засыпка должна периодически обновляться, так как в процессе ее применения она теряет частично свои активные свойства, а также засоряется посторонними примесями. ，
Засыпка, используемая для обжига угольно-графитных изделий, должна иметь определенный гранулометрический состав (примерно 0,25—3 мм) и обладать хорошей текучестью (см. § 32).
§ 32. ПЕЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ОБЖИГА
Для обжига электроугольных изделий применяют многокамерные (кольцевые), туннельные, электрические печи, а также различные печи периодического действия.
Многокамерные печи имеют съемный свод и постоянный неснимающий свод.
Многокамерные печи с постоянным сводом. Печи этого типа имеют 14—16 камер, расположенных в два параллельных ряда, в которых производят обжиг изделий (рис. 68). Размер камер: ширина 1825 мм, длина 2750 мм, высота 1950 мм. Имеются печи, у которых размер камер составляет 3,4X2, 8X2м.
Печь выложена на бетонной подушке, наружные стены ее кирпичные, а камеры и газоходы футерованы шамотным кирпичом.
Для подвода газогенераторного газа у наружных стен параллельно каждому ряду камер с двух сторон ниже уровня пола расположены газовые каналы 7, по которым генераторный или природный газ подается через газоприемники и газовые вентили 4 в камеры 3 печи.
Камеры имеют решетчатый пол; в углах их расположены четыре газовых колодца 2* через которые газ поступает в камеры. Каждый газовый колодец соединен отдельно с газовым подподовьш каналом, который, в свою очередь, соединен с воздушным каналом.
При сгорании топлива горячие газы омывают загруженные в камеры изделия, отводятся вниз камеры и через отверстия решетчатого пода по системе газовых каналов, расположенных под подом, направляются либо в соседнюю камеру, либо в трубу.
В центре каждой камеры имеются дьшоотводящие каналы, которые при помощи вентилей 5 (конусов) подключаются к центральному дымоходу (борову) 10, расположенному в середине печи.
Из центрального дымохода отработанные газы и выделяющиеся из изделий при коксовании связующих летучие направляются в трубу, которая создает в печи необходимое разрежение.
Обжиг в каждой камере производится периодически, а печь в целом работает непрерывно. Это достигается тем, что зона огня
Рассмотрим &ему работы четырнадцатикамерной кольцевой печи (рис. 69).
Допустим, что в камере № 14 заканчивается обжиг загруженных в нее изделий и она стоит на выдержке. В это время в камеру № 1, открывая в определенном порядке газовые вентили через колодцы, направляют генераторный газ, который начинает гореть и нагрева-
2325
Рис. 68. Четырнадцатикамерная кольцевая печь:
/ — кладка печи, 2 — газовый колодец, 3—камера, 4 — газовые вентили, 5 — дымоходный вентиль, 6 ——свечи газоходов, 7 — канал для подвода генераторного газа, 8 ——соединительные каналы между крайними камерами № 1 и 14, а также № 7 и 8, 5* — боров камеры, 10 — боров печи
А-А
17775
2
勿
□ 而 L
他 быдержне 8 чособ температура
f 12 网 7300 ℃「
Раз5ираетсв "〃- ручная стенка дверного проема
Внутренняя стенна дверного проена занрыта
Разбирается внутренняя ant 也z ддерного проема
Дверной проем открыт
Nt3 Камера "“ -остывании
□
N12Номера “аостывании
1 少〃
Камера “〃 остывании
П
J
L
Г
少川 L
Номера на астывании _
N9 Номера на остывании
L
Г
-1 N8
Номера на
—I разгрузке
L
Г
9岳2 x-qHh3u %4*9王400 N**s S5^&§^ ^^
.、 * mqПН2王gp апнзDduDH
」〃人/ L% обжигетемпература "номере
~У鳳济而Т3(哦Ь
-J N2 С № подогреде температура 夕 камере от
飞m时m气「
N J
На подогреветемпература ,номере от
匸
夕
-!Z勿力夕咏。0l
J Ш L
подогреве Л тенператцра о камере от "1 /勿石勿勿也「
ZI Тг Е
На подогреве 〃 температура 0 капере от 飞 40而1 而0e厂
JL
Камера загруже- на “ занрыта температура
1 ^0-80 °C г
」 少7 Ц памера загружается изаелиями [про(рипоктачес- 1他"，丽勿仞厂
Рнс. 69. Очередность работы
камер печи
Открыты газовое Вентили
Промолоть партон под газовыми нолодиами и паднлючать 〃 дымоходу Газовые ноподцы заклеены нартонон
четырнадцатикамерной кольцевой
переходит от одной камеры к другой после того, когда обжиг в предыдущей камере окончен.
Последующие камеры перед огневой становятся на охлаждение и разгрузку, предыдущие — на загрузку и обогрев. Таким образом печь работает по замкнутому кольцу.
ет изделия. Камеры № 2, 3, 4 находятся на подогреве, причем с помощью открытого дымового конуса камера № 4 соединена с боровом. Камера № 3 в зависимости от хода камеры № 1 (огневой камеры) и подъема температуры в камерах подогрева также может быть подсоединена к борову.
Камеру № 5 путем прокола (через специальные отверстия в кладке) картона и открытия на газовых колодцах дымоходного вентиля подключают к борову.
Камера № 6 загружена изделиями и закрыта； колодцы камеры во избежание подсоса воздуха заклеены картоном.
Камера ,№ 7 загружается изделиями, а камера № 8 разгружается.
Камеры № 9——13 находятся на остывании. Остывание происходит под действием холодного воздуха, который засасывается через эти камеры, при этом он сам за счет тепла, аккумулированного обожженными изделиями и камерой, нагревается до 500——600° и поступает через колодцы в камеры № 14 и 1. В процессе остывания происходит разборка сначала наружных, а затем внутренних стенок дверных проемов камеры.
Когда в камере № 14 выдержка окончена, она ставится, на охлаждение, камера № 1 — на выдержку, а в камеру № 2 подводится генераторный газ. Таким образом, процесс обжига передвигается на одну камеру вперед и т. д.
При переводе газа на следующую камеру и подключении очередной камеры на подогрев допускается снижение температуры не более чем на 30° С. Температура в этой камере должна быть по возможности близка к температуре камеры, которая уже была на огне.
В процессе работы следят за тем, чтобы не было избытка воздуха, было обеспечено полное сгорание газа; камеры, находящиеся на подогреве и обжиге, бы-ли плотно закрыты, а стенки дверных проемов и отверстия для наблюдения хорошо промазаны во избежание подсоса воздуха.
Для обеспечения нормальной работы печи важно соблюдать тяговый режим. При нормальной работе печи разрежение в начале зоны подогрева должно быть не выше 12—15 мм вод. ст., ибо при более сильном разрежении возможны подсосы воздуха.
Существует несколько температурных графиков кольцевых печей, по которым предусмотрен обжиг до конечной температуры 1060, 1100, 1200, 1300° С в зависимости от марки обжигаемых изделий, Большинство графиков ориентировано на свободный подъем температуры до 100—150° С; подъем по 5—10 град/ч до температуры 200—400° С; по 10 град/ч до температуры 300—500° С; от 10 до 20 град/ч до температуры 500—700° С; по 25—30 град/ч выше 700° С и выдержку при конечной температуре от 6 до 8 ч. Остывание изделий происходит по произвольному графику.
Общая длительность обжига, включая время для охлаждения в печах кольцевого типа, составляет 18——20 суток.
Многокамерные печи со съемным сводом. Работа кольцевых печей со съемным сводом аналогична работе, описанной четырнадцатикамерной печи с постоянным сводом. Однако конструкция таких печей имеет принципиальные особенности.
В этих печах тепло, получаемое при сгорании газов, передается обжигаемым изделиям через стенку, что обеспечивает более равномерный прогрев изделий, уменьшает перепад температур по высоте камер. Наличие съемного свода позволяет механизировать процесс загрузки и выгрузки обожженных изделий.
Печь имеет 18 камер размером 2,8X4,1 м, высотой 2,5 м. Камеры заглублены в землю на 2,2 м и каждая разделена на четыре секции размером 1,1 X 1,74 м. Камеры перекрываются съемными крышками, футерованными огнеупорным кирпичом. Печь работает так, что число камер, стоящих на выдержке, — 1; находящихся на разгрузке— 1; на загрузке— 1; находящихся на ремонте или в резерве——1; находящихся на газе или подогреве ——8； находящихся на охлаждении-— 6.
Туннельные печи. Туннельная печь (рис. 70) является печью не' прерывного действия. Она представляет собой канал длиной 63,4 м, шириной 1,4 м, высотой 2,3 м, вдоль которого >по рельсовому пути
^она. дона Зона
加加'подогрева ^o6wu.z(l \o)ui(imdeHUfr
加
加
44J 87 I 6 S
4
4
J HiJ HiQIQI
J Hi
J Hi
QI
QI
7/7/ ////<7/7/ ////<工工
7/7/ ////<
7/7/ ////<
工
工
1111〃/Д\\X/zx\ w/zk\\ у 勿zx \ y/〃 \、у/Лп \у/До \ ”/《〃/Д\\X/zx\ w/zk\\ у 勿zx \ y/〃 \、у/Лп \у/До \ ”/《2 J2 J
11
11
〃/Д\\X/zx\ w/zk\\ у 勿zx \ y/〃 \、у/Лп \у/До \ ”/《
〃/Д\\X/zx\ w/zk\\ у 勿zx \ y/〃 \、у/Лп \у/До \ ”/《
2 J
2 J
Рис. 70. Схема туннельной печи для обжига электроуголь-'ных изделий:
/ ——вагонетки, 2 ——окно подачн воздуха в подпечной канал, 3 —рельсовый путь, 4 — выходная камера, 5——подача воздуха на ох-лаждение изделий, 6 — завеса зоны охлаждения, 7 — завеса зоныобжн*^. 8 — корпус печн, 9 — завеса зоны подогрева, 70 — входнаякамера, 11 — подпечной канал
движется поезд из 40 вагонеток * с загруженными в них изделиями. В печи поддерживается заданный температурный, газовый и гидравлический режимы по всей ее длине, что обеспечивает стабильность обжига.
Основными элементами туннельной печи являются: канал печи с входной и выходной камерами, вагонетки, топка и система газовых горелок, рельсовый путь, по которому движутся вагонетки, песочный затвор для разделения рабочего кайала печи от подвагонеточного пространства, система вентиляторов и газовоздуховодов, дымовая труба, контрольно-измерительная и регулирующая аппаратура.
Туннельная печь разделена на позиции, число которых равно 40 (по числу вагонеток в печи).
Распределение вагонеток (позиций) по зонам обжига (рис. 71) следующее: с 1 по 18 (90—750℃) приходится на зону подогрева, с 19 по 26 (900—1200° С) — на зону обжига и с 27 по 40 (1050— 80° С) — на зону охлаждения.
Число вагонеток на рис. 70 показано условно.
⑵
KSC 江OHqifOHHAl и ^KSrf-mK изялчо^^о?м^§ ВННВНОЭМНФЕа』^IqHdAI'douwoI UN OKfcKSC 江OHqifOHHAl и ^KSrf-mK изялчо^^о?м^§ ВННВНОЭМНФЕа』^IqHdAI'douwoI UN OKfcВ зоне' подогрева печи имеется восемнадцать смесительных горелок, по девять с каждой стороны, в зоне обжига ——тридцать восемь смесительных горелок; последние восемь пар горелок могут работать как на обычном природном газе, так й на подогретом. Сжигание топлива производится с избытком воздуха, поэтому газовая среда печи в основном окислительная.
KSC 江OHqifOHHAl и ^KSrf-mK изялчо^^о?м^§ ВННВНОЭМНФЕа』^IqHdAI'douwoI UN OKfc
KSC 江OHqifOHHAl и ^KSrf-mK изялчо^^о?м^§ ВННВНОЭМНФЕа』^IqHdAI'douwoI UN OKfc
В боковых стенах печи имеются на соответствующих позициях окна, через которые уходят дымовые газы, а также удаляется избыток горячего воздуха.
Рис. 72. Разрез туннельной лечи (зона обжига):Рис. 72. Разрез туннельной лечи (зона обжига):/ —— подпечной канал, 2 ——рельсовый путь, 3 ——песочный затвор, 4 — вагонетка, 5 — канал в корпусе вагонетки, 6 ——дымосборный канал, 7 — устройство для завесы, 8 — канал для отбора газов на завесы, 9 — кессон с изделиями, 10 ——горелка, JJ ——эжекторный канал/ —— подпечной канал, 2 ——рельсовый путь, 3 ——песочный затвор, 4 — вагонетка, 5 — канал в корпусе вагонетки, 6 ——дымосборный канал, 7 — устройство для завесы, 8 — канал для отбора газов на завесы, 9 — кессон с изделиями, 10 ——горелка, JJ ——эжекторный каналВ печи постоянно находится поезд из сорока вагонеток (см. рис. 70).
Рис. 72. Разрез туннельной лечи (зона обжига):
Рис. 72. Разрез туннельной лечи (зона обжига):
/ —— подпечной канал, 2 ——рельсовый путь, 3 ——песочный затвор, 4 — вагонетка, 5 — канал в корпусе вагонетки, 6 ——дымосборный канал, 7 — устройство для завесы, 8 — канал для отбора газов на завесы, 9 — кессон с изделиями, 10 ——горелка, JJ ——эжекторный канал
/ —— подпечной канал, 2 ——рельсовый путь, 3 ——песочный затвор, 4 — вагонетка, 5 — канал в корпусе вагонетки, 6 ——дымосборный канал, 7 — устройство для завесы, 8 — канал для отбора газов на завесы, 9 — кессон с изделиями, 10 ——горелка, JJ ——эжекторный канал
Вагонетка представляет собой металлический каркас на колесах, сверху которого из огнеупора выложен под. Для создания уплотнения к раме вагонетки приварены стальные листы-фартуки песочного затвора.
Под вагонетки имеет трапецеидальные выступы, которые входят в соответствующее углубление, предусмотренное по всей длине рабочего канала печи, и образуют лабиринтное уплотнение (рис. 72). Аналогично устроено и уплотнение между двумя вагонетками. Такое уплотнение создает дополнительное сопротивление
для газов в печи и обеспечивает достаточную герметизацию рабочего канала печи от подпечного канала, надежную работу скатов вагонетки и плавное передвижение всего поезда вагонеток по каналу печи.
Над подом вагонетки из огнеупорного кирпича выложен кессон 9, в который загружают изделия для обжига. Для лучшего и равномерного прогрева внизу кессона имеются горизонтальные каналы 5, расположенные на уровне и по центру горелок.
Перед загрузкой очередной вагонетки из зоны охлаждения выкатывают с помощью лебедки в выходную камеру вагонетку с уже остывшими обожженными изделиями.
На переднем конце печи с помощью гидравлического толкателя из входной камеры заталкивают одну вагонетку с изделиями в печь, при этом весь поезд продвигается вперед. Загрузку и выгрузку вагонеток с изделиями производят через каждые 5 ч.
Дымовые газы, образуемые при сжигании генераторного или природного газа, движутся в зоне подогрева примерно до позиции 11 (см. рис. 71) параллельно направлению движения вагонеток с изделиями. Начиная с позиции 11, поток газов движется противотоком навстречу вагонеткам с изделиями. Такой характер движения газов необходим для того, чтобы предотвратить конденсацию выделяющихся из связующих летучих на более холодных участках печи зоны подогрева. Конденсация летучих может привести к образованию на внутренних стенках кладки отложений углерода и нарушить нормальную работу печи.
Вагонетки с изделиями в зоне подогрева нагреваются при сжигании генераторного или природного газа до 700—750° С; время нахождения вагонеток в этой зоне составляет 90 ч.
В зоне подогрева на позициях 6 и 16—18 имеются воздушно-газовые завесы. Завеса на позиции 6 обеспечивает направленность потока газов параллельно движению вагонеток и выравнивает температуру по сечению канала печи. 3疝еса на позициях 16一18 отделяет зону подогрева от зоны обжига и обеспечивает равномерное перемешивание газов в канале печи.
В зоне обжига изделия нагреваются до 1200° С за 40 ч. Подогрев в этой зоне осуществляется путем сжигания генераторного или природного газа и, кроме того, частично используется тепло, выделяющееся при сгорании в канале печи летучих из связующего.
Пройдя зону обжига, вагонетки с изделиями попадают в зону охлаждения. На стыке зоны обжига и охлаждения (поз. 27 и 28) имеется также воздушно-газовая завеса, которая разделяет эти две зоны и препятствует проникновению продуктов сгорания из зоны обжига.
В зоне охлаждения изделия встречают поток холодного воздуха, который нагнетается вентилятором в канал через щели, расположенные в камере на позициях 39 и 40.
В зоне охлаждения вагонетки с изделиями остывают до 60—— 80° С, время пребывания в этой зоне составляет 70 ч. Пройдя зону охлаждения, вагонетки попадают в выходную камеру.
Общий никл обжига изделий в туннельной печи длиной 63,4 м составляет 200——240 ч. Практика показала, что обжиг изделий по более сокращенному графику приводит к появлению брака.
В процессе работы печи в подвагонёточном пространстве, куда с помощью вентилятора нагнетается воздух, давление должно быть таким же, как и в канале печи, иначе холодный воздух из подвагонеточного пространства проникнет в рабочий канал.
Для перемещения газов и воздуха по каналу печи должна быть обеспечена разность напоров, которая создается работой вентилято-
Рис. 73. Электрическая четырехканальная печь непрерывного действия для обжига бронзо-графитных изделий:
1 — каркас, 2——верхнее входное окно, 3 ——толкательный пневматический механизм, 4 ——распределит елья а я рукоятка управления толкательным механизмом, 5 ——ннжнее входное окно, 6—фундамент, 7 —— приемное устройство, 8 — выходное окно верхнее и нижнее
ров и дымовой трубой. Наибольшее давление устанавливается в конце зоны охлаждения на поз. 34 и составляет 2—2,5 мм вод. ст.; на поз. 28 оно равно 1,8 мм вод. ст.; в начале зоны обжига на поз. 19 оно достигает 1,5 мм вод. ст.; на поз. И — всего 0,5 мм вод. ст.
Разрежение в дымовом борове поддерживается в пределах 6—7 мм вод. ст., что обеспечивает удаление продуктов горения из печи и не вызывает большого подсоса воздуха в печь через кладку.
Нагрев изделий в вагонетках не одинаков по высоте. Наибольший температурный перепад достигает 65——70° С в нижней части вагонеток; в кольцевых печах перепад температуры по высоте камер составляет 100—120° С.
Работа туннельной печи регулируется путем поддержания на заданном уровне температурного, газового и гидравлического режимов.
Электрические печи. К электрическим печам периодического действия относятся шахтные печи типа Ц-35, Ц-75 и Ц-90. Максимально допустимая температура обжига в таких печах составляет 900—950℃.
К электрическим печам непрерывного действия относятся муфельные толкательные механизированные печи горизонтального или наклонного типа и печи конвейерного типа.
Рис. 74. Схема конвейерной печи:Рис. 74. Схема конвейерной печи:J — корпус печи, 2 — электрические нагреватели, 3 — бесконечная лента из окалиностойкой проволоки, 4 — ведущий барабан, 5 — зона нагрева, 6 ——вытяжные зонты, 7 — термопары, 8——зона выдержки, 9 — регулирующие приборы, 10 ~ подача в печь защитного газа, 〃 一 зона охлажденияJ — корпус печи, 2 — электрические нагреватели, 3 — бесконечная лента из окалиностойкой проволоки, 4 — ведущий барабан, 5 — зона нагрева, 6 ——вытяжные зонты, 7 — термопары, 8——зона выдержки, 9 — регулирующие приборы, 10 ~ подача в печь защитного газа, 〃 一 зона охлаждения〃丿〃丿Рис. 75. Схемы упаковки изделий в обжиг:Рис. 75. Схемы упаковки изделий в обжиг:
Рис. 74. Схема конвейерной печи:
Рис. 74. Схема конвейерной печи:
J — корпус печи, 2 — электрические нагреватели, 3 — бесконечная лента из окалиностойкой проволоки, 4 — ведущий барабан, 5 — зона нагрева, 6 ——вытяжные зонты, 7 — термопары, 8——зона выдержки, 9 — регулирующие приборы, 10 ~ подача в печь защитного газа, 〃 一 зона охлаждения
J — корпус печи, 2 — электрические нагреватели, 3 — бесконечная лента из окалиностойкой проволоки, 4 — ведущий барабан, 5 — зона нагрева, 6 ——вытяжные зонты, 7 — термопары, 8——зона выдержки, 9 — регулирующие приборы, 10 ~ подача в печь защитного газа, 〃 一 зона охлаждения
〃丿
〃丿
Рис. 75. Схемы упаковки изделий в обжиг:
Рис. 75. Схемы упаковки изделий в обжиг:
Электрическая четырехканальная печь приведена на рис. 7? Для обжига в этих печах изделия помещаются в металлически коробки (тигли), которые механическим толкателем последователь но через определенный промежуток времени проталкиваются в к^ нал печи. Температурный режим спекания следующий. Для блока марки МГ и МГСО температура канала 810—850° С, время npd талкивания тиглей 30 мин; для блоков марки СГ и СГ-1 температу ра канала 680——750° С, время проталкивания тиглей 60 мин. Обща； продолжительность времени нахождения изделий в печи 4——16 ч.
В печах конвейерного типа (рис. 74) изделия для обжига укла, дывают на конвейерную ленту, которая перемещается внутри кор^ пуса печи навстречу защитному газу и последовательно проходи寸 зоны нагрева, выдержки и охлажденйя. В некоторых случаях изде! лия укладывают на специальные поддоны. Рабочая температура d таких печах составляет 1100—1200℃. 1
В качестве защитной атмосферы применяют обычно водород!
Упаковка изделий в обжиг. От тщательности выполнения ynaJ ковки изделий в обжиг зависит качество обжига изделий. |
Угли упаковывают в керамические шамотные тигли (рис. 75)1 Сверху тигли закрывают шамотными крышками и замазывают ог| неупорной глиной. В некоторых случаях блоки и плиты различный марок электрощеточного полуфабриката упаковывают в металл研 чёские коробки, причем блоки и плиты ставят на ребро. Упаковка электроугольных изделий для обжига производят также в кессоны! Кессоны представляют собой прямоугольные коробки из огнеупор-] ного кирпича. При обжиге в кольцевых печах кессоны выкладываю^ внутри камер, а при обжиге в туннельных печах кессоны распола4 гают на вагонетках. Внутрь таких кессонов часто вставляют метал-1 лические коробки с упакованными изделиями. Особое вниманий уделяют исправности и тщательной промазке стенок кессонов, тан как малейшие трещины могут служить причиной массового брака] 126
Качество обжига в кессонах уступает качеству обжига в тиглях.
При упаковке изделий в обжиг применяют углеродистую засыпку ——крупку нефтяного или пекового кокса, а также дробленые отходы или брак обожженных изделий. Особенно хороший эффект дает применение засыпки из термоантрацита.
Засыпка не только защищает изделия от окисления, но и поглощает некоторое количество летучих. Засыпка должна обладать хорошей активностью и текучестью, так как плохая текучесть служит причиной деформации и образования трещин в обжигаемых изделиях. Практикой установлено, что засыпка должна иметь размер зерен не выше 3 мм и быть свободной от пылевых фракций, кото-
а — углей и оболочек в керамические тигли, 6 — изделий в кессоны,в — изделий в металлические коробки; J ——керамический тигель, 2 ——обожженные угли, 3 — необожженные угли, 4 — шамотная крышка,5 ——коксовая засыпка, 6 ——картонная прокладка с обвязкой, 7 ■— стей-ка кессона из огнеупорного кирпича, 8 — спрессованные блоки, 9 —пачки углей, 10 — крышка, JJ — металлическая коробка
рые ухудшают ее текучесть. Следует отметить, что засыпка активно предохраняет изделия от окисления при температурах выше 400— 450° С. Для предохранения от окисления при более низких температурах необходимо создать достаточную герметичность упаковки.
Контроль процесса обжига. Контроль процесса обжига зависит от типа используемых печей.
В кольцевых печах в камерах обжига контролируют температуру и разрежение.
В туннельных печах контролируют температуру на ответственных позициях вдоль рабочего канала, по зонам и в подвагонеточном пространстве. Также контролируют давление и разрежение в канале печи, по зонам, в газовоздухопроводах и подвагонеточном пространстве. Помимо этого проверяют состав газовой среды на содержание СО и СОг.
В электрических печах в основном контролируют температуру полонам нагрева. Для контроля температуры до 1000° С используют хромель-алюмелевые, а до 1300° С — платинородий-платиновые
( 127
термопары в комплекте с электронными потенциометрами тип* ПСР. Все показания приборов записывают в журнал, который пере« дается из смены в смену.I
/§ 33. ГРАФИТАЦИЯ
Назначение. Графитацией называется процесс высокотемпера-1 турной термической обработки углеродистых обожженных материй алов. Трафитации подвергают полуфабрикат (который предназна-1 чен для изготовления электрощеток группы ЭГ, анодов и др.), углJ с целью получения изделий спектральной чистоты, графит с цельки обеззоливания.1
В процессе графитации происходит перестройка структуры угле-1 родистых материалов, они приобретают кристаллическое строение! присущее графитам, в результате этого изменяются их свойства:! возрастает плотность (истинный удельный вес) материала, его эле-1 ктропроводность и теплопроводность, снижается твердость и меха《 ническая прочность, резко уменьшается зольность, повышаются! антифрикционные свойства.|
В ходе графитации при нагреве до температуры 1200—1300° Cj при которой происходит обжиг, изделия за счет термического pacj ширения увеличиваются в размерах. При дальнейшем нагреве 胃 пределах 1200——1600° С происходит перестройка и уплотнений структуры материала; материал начинает претерпевать усадку. Ин-| тервал нагрева от 1600 до 2100° С называется преДкристаллизаци-| онным в связи с тем, что здесь отмечается упорядочение структурьи материала; усадка материала еще продолжается. При нагреве ма^ териала выше 2100° С одновременно с. продолжающимся процессом! кристаллизации вещества происходит уж@ увеличение линейных! размеров материала за'счет термического расширения. Графитация! заканчивается при температуре 2400—2800° С.1
Условия протекания описанных выше процессов зависят о-н свойств порошковых материалов и связующих, гранулометрическо-1 го состава, наличия примесей (например, бора) и других факторов!
Углеродистые вещества по способности их к графитации делят1 на хорошо и плохо графитирующиеся. Имеются углеродистые ма-| териалы, которые по своей способности к графитации относят к пе4 реходному типу. К хорошо графитирующимся материалам принад! лежат нефтяные и пековые коксы., Ламповая сажа графитируется! значительно труднее.]
На процесс графитации существенное влияние оказывают примм си. Так, например, наличие кислорода, серы и нитросоединений за-1 трудняет, а наличие водорода способствует графитации. Неболь-| шие добавки бора ускоряют процесс графитации.I
Основными характеристиками процесса графитации являются температура и удельный расход электрической энергии.J
В электроугольном производстве графитацию полуфабриката! проводят при 2600——2800° С и реже при 3000° С, расход электриче-| ской энергии в зависимости от марки изделия составляет в среднем 4—8 кВт-ч/кг.1
Скорость подъема температуры при графитации до конечной существенно влияет на физико-механические свойства графитированных материалов. При большой скорости подъема температуры появляется опасность возникновения в изделиях трещин.
Графитацию электроугольных материалов производят в специальных электрических печах двух типов: с нерегулируемым сопротивлением―печи Ачесона (НЕРС) с загрузкой до 7 Т и выше, а также с регулируемым сопротивлением (PC) с загрузкой до 2—4 Т.
Печи НЕРС. Печь НЕРС (рис. 76) представляет собой прямоугольную кирпичную коробку на бетонной подготовке. В нижней
Рис. 76. Схема печи с нерегулируемым сопротивлением:
/ ——печь, 2 — башмак для подвода тока к электродам, 3 — перемычка для подсоединения печи к шинопроводу, 4 — канал, 5 — длинный участок шинопровода, 6 — подина, 7 — теплоизолирующий слой, 8 — магистральные шинопроводы, ，一 короткий участок шинопровода, 10 — электроды, // — торцевая стенка, 12 — уплотнение из графита， 13 — засыпка из кокса и сажи, 14 — укладка блоков, /5 — боковая разборная
стенка
части печи имеется подина 6 из огнеупорного шамотного кирпича, внизу которой расположены воздушные каналы для охлаждения.
В торцевых стенах 11 с двух противоположных сторон негюд- вижно установлены графитовые токоподводящие электроды 10. Боковые кирпичные стены 15 делаются разборными. К электродам с помощью болтов и охлаждаемых водой башмаков 2 плотно прижаты медные шины, через которое подводится электрический ток.
Питание печей графитации электрическим током производится от печных однофазных трансформаторов мощностью 320, 1000 и 2500 кВА. Мощность трансформатора определяется объемом загрузки печи. Один трансформатор обслуживает секцию, состоящую из 4—6 печей.
Для питания от трансформатора к печам укладывают магистральный шинный пакет 8. От магистрального шинного пакета идет шинопровод 9 (короткий участок) к ближайшему электроду и шинопровод 5, который проложен в канале (длинный участок) к другому электроду печи.
128
5—1624
129
Для снижения индуктивного сопротивления магистральног пакета его делают составным из нескольких плоских шин (медны или алюминиевых), у которых отношение толщины к высоте состзе ляет 1 : 10+25. ；
Процесс графитации состоит из трех этапов: '
загрузки печи графитируемым полуфабрикатом;
собственно графитации；
охлаждения и разгрузки печи.
Качество графитации во многом зависит от тщательности за грузки изделий в печь (упаковки). Загрузка состоит из ряда после довательных операций: подготовки печи, расчета веса и объем; керна, укладки изделий, заполнения печи теплоизоляцией и пере сыпкой. ]
В качестве теплоизоляции в печи НЕРС применяют термическую сажу, в качестве пересыпки ——дробленый нефтяной или пековый кокс. I
При правильной загрузке и хорошей теплоизоляции равномерш распределяется ток и температура по сеченнр керна, повышается качество и однородность свойств изделий. При плохом состоянии подины и недостаточной теплоизоляции наблюдается большой пе] репад температуры и утечка тока. ]
До начала загрузки производят осмотр и ремонт печи, осо6енн《 обращают внимание на состояние подины. При наличии трещин выплавления, зашлакованное™ подину ремонтируют или перекла дывают. Затем делают расчет керна печи. Расчет необходим дл5 того, чтобы определить массу и количество блоков по ширине, вы соте и длине керна, а также количество рядов в керне.
Керн следует загружать блоками о>ной марки и одних и те】 же размеров. Перед загрузкой блоки очищают от засыпки, взвеши вают и приступают к укладке в печь. ,
Вначале подину заполняют теплоизолирующим слоем саж^ Затем на слой сажи укладывают листы фанеры. Блоки начинаю* укладывать на фанеру плашмя пакетами, оставляя между ним] промежутки. Иногда по длине керна делают всего два или три про межутка.
Когда по длине печи уложен первый ярус блоков, начинаю* кладку боковой стенки из шамотного кирпича на огнеупорном раст воре. Затем в пространство между стенкой и первым ярусом блоко] засыпают слой сажи, а в промежутке между пакетами — коксовун прокаленную пересыпку. Чтобы не смешалась сажа с пересыпкой сбоку вертикально устанавливают фанеру, которую затем уд ал я ют. Таким образом продолжают наращивать керн по высоте i длине.
После окончания укладки блоков на их поверхность насыпаюг слой крупной пересыпки, а сверху ——теплоизолирующий слой евв жей сажи. )
Керн печи должен быть собран ровно и симметрично по отноше нию оси печи, для чего в процессе его загрузки пользуются табло нами.
После окончания загрузки изделий проверяют надежность крепления шин к электродам, зачищают контакты соединительных шин, и печь подключают к шинопроводам.
Перед началом графитации, зная массу загруженных изделий и удельный расход, мастер устанавливает общее количество энергии,, которое необходимо затратить на процесс графитации-
Разделив полученное количество на коэффициент счетчика, поручают расход электрической энергии на графитацию по показаниям данного счетчика.
Керн печи в холодном состоянии имеет большое электрическое сопротивление. Чтобы преодолеть это сопротивление, графитацию- начинают с подачи в печь напряжения 130——137 В. Для этого при помощи автотрансформатора переключают секции на первичной обмотке трансформатора (мощность трансформатора 2500 кВА).
По мере разогрева электрическое сопротивление керна падаек. а сила тока, идущего через печь, возрастает и может превысить, номинальную мощность трансформатора. Поэтому трансформатор переключают на более низкое напряжение ——85 В.
При дальнейшем повышении температуры в печи ,и снижении, сопротивления керна напряжение уменьшают до 67 В, которое ае меняют до конца кампании.
Таким образом, удается ввести в печь графитации заданное количество электрической энергии. Сила тока, которая проходит через печь, может достигать порядка 11 000 А.
За несколько часов до окончания процесса замеряют темпера-, туру керна. Если температура керна и расход электрической энергии достигли требуемой величины, печь отключают. Расход электрической энергии и температура графитации зависят от марка графитируемых изделий-
◎ремя нахождения печи графитации под током в зависимости; от веса загрузки составляет 50—-70 ч и выше.
После окончания графитации печь естественным образом охлаждается в течение 4——6 суток.
Охлажденную печь осторожно разбирают: снимают боковую стенку, верхний слой засыпки и выгружают блоки в металлическую тару.
Преждевременное раскрытие печи приводит к подгару графитированных изделий. Особенно такого подгара боится полуфабрикат для сажевых электрощеток.
В печах НЕРС производят также термическое обеззоливание (рафинирование) натурального графита, в результате чего содержание золы с 3—5% уменьшается до 0,5%.
Подготовка печи для рафинирования графита аналогична подготовке ее для графитации полуфабриката.
Графит упаковывают в угольный ящик, выложенный из обожженных и графитированных угольных плит вдоль оси печи. В центре ящика в графите прокладывают сердечник из брака или.боя графитированных плит. В качестве термоизолирующего материала применяют засыпку из сажи.
В процессе графитации имеют место значительные потери (до： 40%) электрической энергии. Большие потери наблюдаются в шинопроводах и в местах соединения шин с электродами. Для уменьшения потерь необходимо контакты между шинами тщательно зачищать, а печи графитации располагать возможно ближе к источникам электрической энергии.
Печи с регулируемым сопротивлением (PC). Электрическая печь PC отличается от печи НЕРС наличием подвижных электродов. Использование подвижных электродов позволяет регулировать сопротивление керна и силу тока в процессе графитации, а также автоматизировать сам процесс.
Рис. 77. Разрез печи графитации типа РС-2000:Рис. 77. Разрез печи графитации типа РС-2000:/ — токоподводящая шина, 2—электродвигатель, 3 — бетонный фундамент, 4 — загружаемые блоки, 5 — фанера, 6 — электрод, 7 — подниа, 8 — слой сажи, 9 — графитовые опорные пластины, 10 f обойма, // — червячные редукторы, /2 — вннты поджнма и раздвижки, /3 — изолирующие пластины, /4 — торцевая стенка, 15 — порошок графита, 16 — изолирующий слой засыпки, 『7 — съемная дверца, 18 — вытяжной зонт, /9 ——боковая стенка/ — токоподводящая шина, 2—электродвигатель, 3 — бетонный фундамент, 4 — загружаемые блоки, 5 — фанера, 6 — электрод, 7 — подниа, 8 — слой сажи, 9 — графитовые опорные пластины, 10 f обойма, // — червячные редукторы, /2 — вннты поджнма и раздвижки, /3 — изолирующие пластины, /4 — торцевая стенка, 15 — порошок графита, 16 — изолирующий слой засыпки, 『7 — съемная дверца, 18 — вытяжной зонт, /9 ——боковая стенка
Рис. 77. Разрез печи графитации типа РС-2000:
Рис. 77. Разрез печи графитации типа РС-2000:
/ — токоподводящая шина, 2—электродвигатель, 3 — бетонный фундамент, 4 — загружаемые блоки, 5 — фанера, 6 — электрод, 7 — подниа, 8 — слой сажи, 9 — графитовые опорные пластины, 10 f обойма, // — червячные редукторы, /2 — вннты поджнма и раздвижки, /3 — изолирующие пластины, /4 — торцевая стенка, 15 — порошок графита, 16 — изолирующий слой засыпки, 『7 — съемная дверца, 18 — вытяжной зонт, /9 ——боковая стенка
/ — токоподводящая шина, 2—электродвигатель, 3 — бетонный фундамент, 4 — загружаемые блоки, 5 — фанера, 6 — электрод, 7 — подниа, 8 — слой сажи, 9 — графитовые опорные пластины, 10 f обойма, // — червячные редукторы, /2 — вннты поджнма и раздвижки, /3 — изолирующие пластины, /4 — торцевая стенка, 15 — порошок графита, 16 — изолирующий слой засыпки, 『7 — съемная дверца, 18 — вытяжной зонт, /9 ——боковая стенка
В настоящее время наиболее широкое применение как более экономичные находят печи PC с объемом загрузки 2000 ——4000 кг
(рис. 77).
Печь РС-2000 имеет две торцовые 14 и боковые 19 стенки из шамотного кирпича. Подина печи 7 из шамотного кирпича опира* ется на бетонный фундамент 3. Каркас из уголкового железа придает жесткость стенкам печи.
В торцовых стенках размещены подвижные электроды 6 сечением 200X200 мм. Чтобы предохранить печь от подсоса воздуха, в торцевых стенках сделаны проемы, которые заполняют порошком графита /5. Для уменьшения трения под электроды в торцевых стенках подложены графитовые опорные пластины 9.
Для подвода электрического тока, а также перемещения электродов служат обоймы 10 из швеллеров, которые болтами прочно крепятся к наружным торцам электродов. К обоймам подводятся гибкие шины, связывающие печь с главным шинопроводом. К торцам обойм привернуты изолирующие пластины 13 из шифер-асбес* та, к которым подсоединяются упорные фланцы. Фланцы связанн с винтами /2, имеющими правое и левое вращение и соединенны：
ми со спаренными червячными редукторами //, приводимыми во вращение от электродвигателей 2.
Для контроля давления' электродов на керн между электродами и винтами встраивается реле давления.
Печь РС-2000 питается от двух однофазных трансформаторов ЭПОМ 350/10 мощностью 320 кВА каждый.
Трансформаторы могут обслуживать группу в 4 ——5 печей.
Сборные тины Р9~6кв
Рис. 78. Электрическая схема печи графитации PC:
Р/, Р2 — разъединители, ВМ — масляный шключатель. Пр — привод масляного выключателя, ТТ1, ТТ2, ТТз, ТТ4 — трансформаторы тока, ТрН — трансформатор напряжения, ИТ — счетчик активной энергии, ИТР —- счетчик реактивной энергии, Л—амперметр, KU ——киловольтметр, Тр — трансформатор, ПВ ——предохранители
Управление работой печи кнопочное или автоматическое. Электрическая схема управления работой печи PC приведена на рис. 78-
Блоки, подлежащие графитации, укладывают на торец (см.. рис. 76) длинными рядами без промежутков, наращивая керн в ширину и высоту. Керн должен быть строго симметричен относительно оси электродов.
Когда керн загружен, блоки равномерно сжимают электродами с двух сторон. После этого загруженные изделия с боков и сверху засыпают слоем термоизоляции не менее 150—250 мм, в качеств*? которой применяют термическую сажу. Засыпка не должна быть сырой или иметь повышенную зольность.
После загрузки изделий печь проверяют и подключают к шинопроводам. Одновременно дается задание на расход электрической энергии и указывается конечная температура графитации.
Процесс графитации в печах РС-2000 можно разделить на три периода.
В начальном периоде вследствие сжатого керна в течение первых 1—1,5 ч происходит сравнительно быстрое и произвольное нарастание тока.
Во втором периоде в результате разогрева керна до 1300— 1600° С происходит усадка загруженных изделий. Так как величина
Рис, 79. Схема управления электродами печи PC:
<48 ——автомэтический выключатель, 〃М — реверсивный магнитный пускатель, /(Л — кнопка «Пуск», КС —кнопка «Стоп», R/,女2 — катушки магнитного пускателя, РТ — контакт теплового реле, ДЛ "2 — двигатели переменного тока
усадки превышает значение линейного расширения блоков при нагреве, то в результате Контакты между изделиями ослабевают, а сопротивление керна возрастает, В это время с помощью электродов (рис. 79) сжимают керн для того, чтобы понизить его сопротивление и обеспечить дальнейший подвод мощности и рост темпера- нурн. Электроды сдвигают с помощью червячных винтов, приводи- Mbix в действие электродвигателями Д7, “2. Общее сопротивление керна падает, начинается интенсивный рост мощности и температуры в печи.
В третьем периоде (температура выше 2100° С) рост мощности 翼 величина .тока, проходящего через печь, начинают лимитироваться мощностью трансформатора. В это время усадка блоков закончена и начинается увеличение их размеров. Для поддержания величины тока на одном уровне в этот период электроды раздвигают и тем самым увеличивают сопротивление керна печи. В этом периоде устанавливается устойчивый режим, причем электрическое сопротивление до конца керна почти не изменяется. При достижении необходимой температуры л расхода электрической энергии печь отключают.
Остывание печи продолжается 3——4 суток, и когда изделия достаточно охладятся, их выгружают.
Удельный расход электрической энергии в печах описанного типа меньше, чем в печах НЕРС, и составляет в среднем 3,5— 5,6 кВт-ч/кг.
Автоматическое управление работой печами PC основано на использовании схемы поддержания постоянной величины давления электродов на керн во время первого и второго периодов графитации, а также схемы, ограничивающей возрастание тока в третьем периоде сверх допустимого по мощности трансформатора.
Кроме того, предусмотрено блокировочное устройство, отключающее одну из двух указанных схем и включающее другую.
Контроль процесса графитации. Процесс графитации контролируют по температуре керна, напряжению, силе тока и количеству электрической энергии, расходуемой на графитацию изделий.
Для измерения температуры в керн печи укладывают три смотровых блока, в которые вставляют смотровую и газоотводящую трубки. Так как пары зольных примесей, которые выделяются во время графитации, искажают истинное значение температуры, то для их удаления смотровые блоки продувают азотом или аргоном. После такой продувки измеряют температуру с помощью пирометра ОППИР-017.
В настоящее время для измерения температуры графитации начинают применять дилатометрические термометры. Силу тока, напряжение и количество электрической энергии измеряют на электрических приборах.
Контроль качества изделий, полученных после графитации, производят путем определения плотности (истинного или пикнометрического удельного веса) материала, а также содержания золы и удельного электрического сопротивления.
Для оценки степени графитации углеродистых материалов используют рентгеноструктурный анализ.
§ 34. БРАК ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
В процессе термической обработки (обжига и графитации) часто возникает брак. Основной причиной брака является нарушение режима обжига или графитации. Помимо этого брак во время термической обработки может возникнуть в результате различных отклонений на более ранних стадиях технологического процесса. Поэтому необходим большой опыт для того, чтобы установить истинную причину брака и принять меры для его ликвидации.
Брак при обжиге и графитации может быть наружным или скрытым.
Наружный брак изделий в виде трещин, раковин, подгаров, ос- моления, коробления, искривления и окисления легко обнаружить внешним осмотром. 。 。
Скрытый брак в виде трещин, рыхлостей, включений, расслоез обнаруживается при разрезании изделий.
Брак по твердости, удельному электрическому сопротивлению;] механической прочности и другим показателям выявляется только] после физико-механических и других испытаний полуфабриката? или готовых изделий по установленным методикам. 、 ‘:
Каждой марке полуфабриката свойствен характерный только； для него брак. Однако некоторые виды брака могут быть общими； для всех типов изделий.
работке —трещины. Форма трещинработке —трещины. Форма трещинНаиболее часто встречающийся вид брака при термической об
работке —трещины. Форма трещин
работке —трещины. Форма трещин
Рис. 80. Трещины при обжиге: а — одиночные и групповые в цилиндрических заготовках, 6 — в трубах, 8 — в прямоугольных блокахРис. 80. Трещины при обжиге: а — одиночные и групповые в цилиндрических заготовках, 6 — в трубах, 8 — в прямоугольных блокахможет быть разнообразной (рис. 80), они могут быть; одиночными или групповыми. (
Рис. 80. Трещины при обжиге: а — одиночные и групповые в цилиндрических заготовках, 6 — в трубах, 8 — в прямоугольных блоках
Рис. 80. Трещины при обжиге: а — одиночные и групповые в цилиндрических заготовках, 6 — в трубах, 8 — в прямоугольных блоках
Основной причиной появления трещин во время обжига является быстрый^ подъем температуры в печи,, что приводит к бурному выделению летучих из связующих, распирающих своим давлением изделие. Другой причиной служит неравно-/
мерный нагрев и значительный перепад температуры в обжиговых камерах. Пере-
неравномерной усадке.неравномерной усадке.пад температуры приводит к
неравномерной усадке.
неравномерной усадке.
обстояобстоятотоПодтверждением этого является
обстоя
обстоя
то
то
тельство, что чаще всего трещины наблюдаются у изделий» расположенных вблизи стенок камер. Изделия, расположенные ближе к Центральной части, свободны от трещин. Поэтому часто при упаковке изделий устанавливают экраны, в качестве которых применяют графитовые блоки.
Кроме указанных причин трещины в изделиях, а также разно-
плотности могут появиться в изделиях в результате окисления свя
зующего в поверхностном слое, которое может происходить во время .обжига в интервале 200—400° С. Причиной окисления явля^ ется подсос воздуха через неплотности в кладке стен печй, а также плохая упаковка. Окисление вызывает повышение вязкости пека и пряток связующего из внутренних слоев к внешним. Поверхностный слой оказывается более обогащенным связующим, при коксовании он превращается в плотную корку, которая дает меньшую усадку, чем внутренние слои.
Трещины могут появиться во время обжига, как результат пе- репрессовки (см. гл. VI). Обычно такие трещины свойственны изделиям, содержащим большой процент натурального графита.
Плохая текучесть засыпки или недостаточная ее активность служит причиной появления трещин, искривления изделий, а также других дефектов.
В табл. 12 приводятся основные виды брака, возникающего в процессе обжига, и меры его предупреждения. 、
^s^s諧s^m -Kfflo 0aL①huiroH qiBBodiiiHeddoHio —hA『A Е0Ж9О SK^^& qIBNOIlfgo。 'ёё AMmoMBIIA йка^е.^ -«£^HW&C <S^H BweqNOU л&оаоз qmmqH①A ■s^mKfflo 0H.L① hmfoM ЛЙИ0ЛКЁЯ&МО dAIBdeuwel wsosoc S0O&M0 SKa —qHeA cHBdG §fflo§^H qlHHOHBIUA CHMNBIfM 依 OHh0d0M Iqmm qlBIfeNBg О0О①MEm лнй^5 -KS«SKrf^ —Bdl 0 KSKH лнкя^к^сн -«К5ЙК АмвомвиА 2^23HW3H qlHhemo A-HKK^SK^C к щоз ЛНК^К5И^ 二qdAHBd 'SBH «а^йос MBdJ swrf-se-юои
菱 KKKWfflK^os^ffl №s^n
^sss^ SMHOMBUA qI0mhKA
KHH34°edu°H X ВННЗГЖ-МАН-Н я&^
В зН
н
n Q
В H
ЙЛ
1
п о
m
关
I
н
M^x^sxx^b ElqHSHqlfox Й «S^BS M3S€OU^O&^V§ “JI{輯 goHduexedp 3^xn
■0冒①hud ■ьвяом ZHHmedl —qlroNoduн 旨ed
(HMhogodoM) нм —doM ^кягоио^и^оо
• ZHUmodl ^KK^§SOO ^KK^ffls^ss exedg HH
Наиболее характерным браком во время графитации является! подгар блоков. Подгар образуется вследствие подсосов воздуха! через кладку стен или подины и выгорания засыпки. Несвоевремен-1 ная распаковка керна, когда изделия не успели остыть до 200—] 300° С, также служит причиной массового подгара блоков. Подго-1 ревшие блоки имеют пониженную твердость и прочность, плохую! износоустойчивость; их можно отличить и наружным осмотром. 1
Другим видом брака при графитации являются трещины. Тре-| шины возникают при быстром подъеме температуры в печи во вре-- мя графитации изделий больших размеров, а также блоков из! сажевых марок.
В печах PC трещины могут возникнуть при чрезмерном сдавли-1 вании керна, если блоки имеют искривления. ；^
Повышенная зольность изделий после графитации является результатом недостаточно высокой температуры в печи или примене-] ния загрязненной засыпки. |
Если засыпка не обновляется, то с повышением ее теплопровод-1 ности наблюдается выгорание отдельных участков кладки стен печи! и образуется карборунд, который попадает в блоки. I
В табл. 13 приводятся основные виды брака при графитации! и меры его предупреждения. 1
Таблица 131
Виды брака при графитации электроугольных изделий (блоков)
Вид брака
Возможные причины
Меры предупреждения и исправления^
Подгар поверхности
Преждевременное раскрытие блоков, неплотности в кладке
Не раскрывать печь до осты-1 вания, следить, чтобы не по-， явились трещины в кладке j
Трещины
Быстрый подъем температуры, неравномерное распределение температуры по сечениям керна
Соблюдать график подъема мощности, тщательно следить] за упаковкой керна, обеспе-1 чить равномерный поджим плит! в печах PC ' ]
Повышенная зольность
Недостаточно высокая температура графитации
Увеличить температуру кер-1 на печи, применять свежую за-1 сыпку и пересыпку j
Повышенная твердость и удельное электрическое сопротивление
Плохая графитация, возможна утечка тока через подину
Применить повторную гра-| фитацию, следить за состояни-,|
Контрольные вопрос:
1.Что называетсятермическойобработкой?扌
2.Какие физико-химическиепроцессыпроисходят во время обжига изделий^
со связующим?I
Каковы основные отличия и каково устройство кольцевых печей для об-' жига изделий?
Как устроены и работают туннельные печи?
Расскажите о существующих способах упаковки изделий в обжиг.
Как устроены электрические печи?
Что известно об упаковке и режиме обжига металлокерамических изделий в электрических печах?
Когда применяются защитные атмосферы при спекании металлокерамических изделий?
Для чего применяют и в чем сущность процесса графитации?
По какому принципу работают печи графитации?
Объясните отличие работы печей PC от НЕРС.
Расскажите об упаковке изделий в графитацию.
Как производят контроль режима графитации?
Какие виды брака возникают при. обжиге и графитации и каковы меры борьбы с ним?
ГЛАВА VIII
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И СБОРКА ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ *
Механическая обработка и сборка являются завершающими этапами процесса изготовления электроугольных изделий.
Все виды электроугольных изделий, кроме электрощеток и колец, изготовляемых индивидуальным прессованием, получаются в результате механической обработки обожженного или графитированного полуфабриката, который прошел предварительный контроль.
§ 35. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОЩЕТОК
Большое количество марок, а также типов и размеров электрических щеток, выпускаемых промышленностью, объясняется разнообразием элекрических машин, отличающихся своей мощностю, конструкцией и другими индивидуальными свойствами.
Типы и размеры электрощеток должны соответствовать ГОСТ 12232 — 66. Согласно указанному стандарту размеры щеток могут быть по ширине, длине и высоте в пределах от 1 X 1,6X6,3 до 32X50X65 мм.
Щетки объемом 0,5 см3 и меньше называют микрощетками; их применяют в различного рода микромашинах промышленного и бытового назначения.
В настоящее время электрощетки по ГОСТ 12232 — 66 выпускают пяти типов. Каждый тип щетки может различаться по месту расположения заделки токоведущих проводов. Наиболее распространенные типы щеток представлены на рис. 81.
Щетки I, II и III типов относятся к группе радиальных, их применяют в щеткодержателях электрических машин реверсивного типа.
§ 35一39 написаны автором совместно с инж, Н. С, Боголюбовой.
Типы алектрощеток
N типа
Общий J〃d щетки 〃 расто^емие проёо^а
FR М5 ^>
УА
0万 的〃
а
Ш
По
§
8
IV
0卩
а
Наименобоние типа злентрощеток
Щетни прямоугольные 5ез тоно6едуш.егц npoSo- &，〃/ исёерхнип скосом /勿勿 и глоно^ёду- aа"门口m啲竹
Щетни. прямоугольные спи： зо» но Верхней поверхности а-5ез тоно§едуи(его проШа, 5-с^оно8ымроспо/гшени- ем тоноЬедущего проводу 8~с токобедущим пробо- 斤仇〃 〃07勿碑f例6次с т&рца
Шй
Щетни прямоугольные, с голодной на верхней по- Sepxuocmu:
абез токоёедущега npoS^ 力с mffHoSed^uN прободом, passQmeHMbin 緻- тинольно,
夕一с т(т配Сущим проводом, расположеннон сбону Щетни. со сношенной “м тинтной поверхностью и скошенной Ьерхкей поверхностью: а~5ез т^оЬед1/ш,его 少〃员施， 庆 с тонобедущим прободом, в-с дбумя 6。#。介勿“- *〃 проходами.
S
Ой
也搠фф⑥
Щетки слошний 喫疗 гтции:
а-с дЬумя токоШущит проШими, роспопожен- нымис5о/(у, "cdG产 токоЬеду!цими продохни, расположенными Ьторце, о-спрорезью z&? продода
Рис. 81. Типы (фасоны) электрических щеток
Щетки IV типа реактивные со скошенной контактной поверхнос! тью р°Д Углом 60 — 82° применяют для реактивных щеткодержа-1 телей в электрических машинах нереверсивного типа. ]
Щетки V типа сложной конфигурации применяют для автомо! бильных электрических машин. За последнее время широкое рас| пространение получили разрезные щетки, состоящие из двух, TpeR 140 ]
и более соединенных друг с другом частей, используемые на электрических машинах, работающих в режимах значительных перегрузок.
На ребрах щеток всех типов делают фаски размером 0,1—2 мм. Так как щетки перемещаются в обойме щеткодержателя, то толщину и ширину их делают с допуском по ходовой посадке четвертого класса точности (X/ Несоблюдение установленного допуска приводит либо к заклиниванию щеток в щеткодержателях, либо к перекосу их во время работы. |
Высоту щеток выбирают с учетом способа заделки и допускаемой величины износа. При чрезмерной высоте щетка работает неустойчиво и появляется опасность вибрации.
Щетки для электрических машцн выпускают армированными и неармированными.
Армированные электрощетки снабжены токоведущим проводом и различного рода арматурой. Токоведущий провод закрепляется в теле щетки и служит для подведения к ней тока. Место заделки провода определяется условиями эксплуатации щетки.
Неармированные щетки не имеют провода и арматуры. Электрическая цепь от щетки к коллектору в данном случае образуется в месте, где щетка касается стенок обоймы щеткодержателя.
Из общего количества только 15—20% щеток выпускаются неармированными, а остальные армируют.
Провода заделывают в тело щетки одним из четырех способов: конопаткой, развальцовкой, пайкой, запрессовкой.
Из числа армированных до 70% щеток заделывают конопаткой, 20% ——запрессовкой и остальное количество ——пайкой и развальцовкой.
Способ заделки провода выбирается в зависимости от конструкции электрической машины, марки и размеров электрощеток, условий их эксплуатации и определяет характер и порядок сборочных операций.
Изготовление армированных электрощеток из полуфабриката (блоков или плит) складывается из двух этапов:
механической обработки фасона электрощеток; 、
сборки электрощеток или их армирования.
§ 36. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЭЛЕКТРОЩЕТОК
Цель механической обработки состоит ц том, чтобы с помощью режущего инструмента удалить с поверхности заготовок излишний слой материала и получить изделие требуемого фасона и размера с определенной чистотой поверхности.
Углеродистые материалы обладают пористостью, хрупкостью и повышенной микротвердостью. При их механической обработке происходит быстрое затупление инструмента, что объясняется толчкообразной нагрузкой и абразивным истиранием его режущих кромок. Высокая хрупкость не позволяет во время обточки срезать с поверхности заготовок слой большой толщины.
В качестве инструмента для сверления, резания и фрезеров, ния полуфабриката используют сверла, резцы, фрезы с напаянные твердосплавными пластинами марок В Кб, ВК8, ВК2 и ВК (ГОСТ 3882—67). При обработке мягкого полуфабриката прим( няют инструмент из быстрорежущей стали марки Р9 (ГОС 10047—62).
Для чернового, чистового шлифования и резки служат абрази] ные карборундовые круги марок КЗ (зеленый) и КЧ (черный) и керамической и бакелитрвой связке по ГОСТ 4785——64 (табл. 14
В настоящее время для резки и чистового шлифования испол] зуют также алмазные отрезные и шлифовальные круги, которы позволяют работать при скоростях резания до 50 м/с. Применени алмазных кругов позволяет улучшить чистоту обработки, умень шить распыление и повысить производительность труда.
Технологический процесс механической обработки электроще точного полуфабриката состоит из следующих операций: чернового шлифования (обдирки) блоков, резки блоков на заготовки прямее угольной формы (раскрой), чистового шлифования, снятия фасок ” сверления, фрезерования, точения.
Порядок чередования операций указан в технологических кар； тах и зависит от марки полуфабриката, способа армирования, раз； мера и фасона щетки.
В табл. 15 приведены данные о применяемом инструменте, оборудовании и режимах резания при различных операциях механической обработки.
Размер блоков, направляемых на механическую обработку, подбирают так, чтобы из них в результате раскроя получалось максимальное количество щеток при минимальных отходах и распыле; Например, наиболее ходовыми для получения электрощеток являются блоки шириной 68——75 мм, длиной 115 мм, толщиной 17—— 32 мм, а также блоки размером 57X32X57 мм. Если размеры электрощетки не кратны размерам выбранного блока, то при раскрое отрезают лишнюю часть — кромку, которая поступает в отход или для изготовления более мелких щеток.
Для получения крупногабаритных транспортных щеток наиболее рациональным является прессование блоков почти в размер (с учетом усадки и припуска на обработку).
При раскрое учитывают, что на операцию чернового шлифова-； ния (обдирку) необходим припуск 0,75—1 мм на сторону, на опе-^ рацию резки — до 2—3 мм и на чистовое шлифование — 0,5—j 0,75 мм на сторону.
Зная, что свойства полуфабриката в различных направлениях различны (см. гл. VI), при раскрое блока на заготовки толщину щетки s откладывают по толщине (рис. 82), а высоту h ——по длмне^ а иногда и по ширине / блока. При таких условиях щетки во вреМЯ^ работы на электрических машинах обеспечивают наилучшую ком-| мутацию. :
Механическую обработку начинают с чернового шлифования—j обдирки одновременно двух плоскостей, которую производят на.
。
5 JI
球
Its
н
3 03 О 二 h
工
q
ЕЛ/юш-ЕФАКОи OJOHqlfo-odmslfe HxhogEdgo «OXJahHHBXaw as x3w3HHssHdu"OJXdx «3KX5ffl©^se-a EXHisud3mEdux
U3
Таблица 15
Основные элементы технологического процесса механической обработки электроугольиых изделий~
Вид обработки
Эскиз технологической операции
Тип станка
Режущий инструмент
Основные режимы резаиия
Черновое шлифование (обдирка)
Шлифовальный станок-полуавтомат В3.28, B3-136
Торцовый шлифовальный круг ПП500Х 75X203
Число оборотов шлифовального круга, п==980 об/мин. Скорость резания V=18,2 м/с. Число двойных ходов за-
грузочной линейки: 孔=12; 16; 20 дв. ход/мин,
Резка
Шлифовальнорезальный станок ВШ-1
Шлифовальный - круг Д300Х (24-3) X Х32,Д250Х (2+2,5) X Х32
Скорость резания при 2Шл.кр=250 мм К=38 м/с; при ^шл.кр = 300 мм V = =45 м/с. Подача руч-
ная
Чистовое шлифование:
плоскостей;
фасок;
скосов
Плоскошлифовальный полуавтомат B3-13
Шлифовальный круг ПП150Х20Х32
Число оборотов: 孔1=2850 об/мин; п2 = —5150 об/мин. Скорость резания при dmji.Kp=125 ММ Vj = =31,6 м/с; при "шл.кр = 150 ММ 匕2 = =37,9 м/с. Подача S=69; 14; 22; 35 м/с
1
1(
Mg
о
0
0
в)
Продолжение табл. 15
权Вид обработкиЭскиз технологической операцииТип стайкаРежущий инструмент
Основные режимы резаиия
Сверление отв ер-'.НастольныйСверла:
стий:方 1сверлильный станок а) цилиндрические;
：=!；圆丽疊哈二:r
в) коническик"寸厂'""飞""
Число оборотов сверла 孔=400— 4500 об/мин. Подача S=0,l—0,2 мм/об
Нарезание резь-出Резьбонарезной Резьбонарезной ин-
一
быТ лрт|станокструмент:
6 残"〃川〃，龙〃〃？" Л1 丿""〃〃"方,〃/y
a)勿
ТочениеBud АТокарный станок, Резцы: проходные,
/~1J а乙坦®врнугпо на9『револьверный ста- подрезные, отрезные,
Черновое точение
Скорость резания V==300—500 м/мин. ПодачаS=0,2—
0,3 мм/об. Глубина резания /тах = 7 мм
Чистовое точение
Скорость резания
V=200—ЗООм/мин.
Подача S=0,l мм/об* Глубина резания / =
= 0,1—0,4 мм
hh77hh/〃〃〃〃 блока/〃〃〃〃 блокаНаправлениеусилия прессодаиия^ 万力以〃〃笈Направлениеусилия прессодаиия^ 万力以〃〃笈Рис. 82. Схема расжроя блоков на заготовки электрощетокРис. 82. Схема расжроя блоков на заготовки электрощеток
h
h
7
7
h
h
/〃〃〃〃 блока
/〃〃〃〃 блока
Направление
усилия прессодаиия^ 万力以〃〃笈
Направление
усилия прессодаиия^ 万力以〃〃笈
Рис. 82. Схема расжроя блоков на заготовки электрощеток
Рис. 82. Схема расжроя блоков на заготовки электрощеток
полуавтоматах типа' ВЗ-28 или B3-136. Иногда до обдирки блок! больших размеров разрезают на части, а также срезают излишнюш кромку материала. Обдирку производят при помощи шлифовалы ных кругов. J
После грубого шлифования блок разрезают на заготовки на станках типа ВШ-1 резальными абразивными кругами (см. табд^ 14, 15). Разрезанные заготовки направляют на операцию чистового шлифования, соблюдая при этом размеры и допуски согласно чер! тежу. Чистота поверхности граней должна быть не ниже 4-го класс| (V4) по ГОСТ 2789—59 j
J» щетки
Рабочая
-^плоскость 蚯 щетки.
Чистовое шлифование производят на станках-полуавтоматах B3-13 абразивными кругами марки КЗ. После этой операции заг& товки подвергают контролю: проверяют наличие трещин, сколов q других дефектов. Дальнейшие операции обработки могут быть раз нообразны. ]
Заготовки либо разрезают по длине на части, либо им придаю] соответствующий фасон. Для этого снимают фаски, делают нижний и верхний скосы, сверлят, фрезеруют пазы и т. д. (см. рис. 81). |
Если заготовки из обрабатываемого полуфабриката пропитыва^ ются, то эту операцию делают до сверления отверстий. 1
Заготовки электрощеток, у которых заделка провода произвол дится развальцовкой или пайкой после операций сверления и фр@ зерования, омедняют. 1
Если размер готовых изделий достаточно велик (напримеЫ транспортные щетки), то операцию шлифовки плоскостей с необхси димым допуском и чистотой обработки производят на станках ВЗ-28 или B3-136 в один или два приема. |
Таким образом, удается получить сразу заготовки щеток тре! буемых размеров. При этом отпадает операция резки, сокращается распыл материала. 1
* Класс чистоты устанавливается по высоте микронеровностей, который остаются на поверхности изделия от режущего инструмента. ；
Обточку угольно-графитных материалов цилиндрической формы производят с помощью резцов с твердосплавным инструментом.
§ 37. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛУФАБРИКАТА ЭЛЕКТРОЩЕТОК
Наибольшее распространение для механической обработки получили станки ВЗ-28, B3-136, B3-13, ВШ-1.
Станок ВЗ-28 (рис. 83) является универсальным и предназначен как для черновой, так и чистовой шлифовки. Он обрабатывает блок сразу по двум плоскостям.
Станок имеет станину, на которой установлены две подвижные шлифовальные бабки /, представляющие собой электродвигатели, на валах которых крепятся планшайбы с шлифовальными кругами 12. Шлифовальные бабки могут перемещаться по направляющим станка. Для правки абразивных кругов предусмотрен специальный механизм 3, в котором закреплена головка 2 с набором шарошек кз цементированной стали.
Подача блоков на шлифование производится с помощью загрузочной линейки 9、которая имеет возвратно-поступательное движение; число ходов линейки 12, 16 и 20 в минуту. Движение линейки при помощи распределительного вала и кулачков 7 синхронизировано с движением шлифовальных бабок.
Работает станок следующим образом. Блоки или заготовки, подлежащие обдирке, по одному или нескольку штук закладывает рабочий в загрузочную линейку. Линейка вместе с блоками движется вперед и подает их в зазор между шлифовальными камнями. В это время бабки сближаются, и по мере сближения шлифовальные круги обрабатывают плоскости блоков с двух сторон одновременно. Когда толщина блока достигла заданного размера, сближение бабок прекращается. После выхода линейки с блоком из зоны шлифования бабки раздвигаются в исходное положение.
Для установки размера, на который необходимо сошлифовать блок, служит механизм винтовой передачи //, передвигаемый с помощью маховика 4, Положение бабок регулируют по лимбам.
До начала работы шлифовальные бабки устанавливают на необходимый размер изделий, затем производят пробную шлифовку образца. После пробной шлифовки и настройки приступают к работе.
Для установки шлифовальных кругов со станка снимают планшайбы, затем в них закрепляют шлифовальные круги и производят их балансировку. Балансировку осуществляют с помощью передвижных сухарей, помещенных в пазе в виде ласточкина хвоста на задней стороне планшайбы.
Производительность станка ВЗ-28 зависит от размера изделий и количества обрабатываемых плоскостей. Размер обрабатываемых на станке блоков составляет: по ширине 5——50 мм, по длине 12——80 мм, по высоте 16—20 мм. Аналогичное устройство имеют станки B3-136.
|1^йзйа-зд.з • < ^^-33 ''UUUDUUmmuhoflKdJ А『ва0фшт!|《二 BhBHSdsn «^^^^^^^e^a^^^^gE1s。卧 mhhoxew — ：EJXdM 訳託読計旣7普萨"%"-у龍 0"0。羁-ig-l- :H9B:IqHqIB!^^ л^'^й НК2口on bibnoibbAkou bwoxu HBHUOhHJ,BWOHHM B8 UHd|1^йзйа-зд.з • < ^^-33 ''UUUDUUmmuhoflKdJ А『ва0фшт!|《二 BhBHSdsn «^^^^^^^e^a^^^^gE1s。卧 mhhoxew — ：EJXdM 訳託読計旣7普萨"%"-у龍 0"0。羁-ig-l- :H9B:IqHqIB!^^ л^'^й НК2口on bibnoibbAkou bwoxu HBHUOhHJ,BWOHHM B8 UHd
|1^йзйа-зд.з • < ^^-33 ''UUUDUUmmuhoflKdJ А『ва0фшт!|《二 BhBHSdsn «^^^^^^^e^a^^^^gE1s。卧 mhhoxew — ：EJXdM 訳託読計旣7普萨"%"-у龍 0"0。羁-ig-l- :H9B:IqHqIB!
^^ л^'^й НК2口on bibnoibbAkou bwoxu HBHUOhHJ,BWOHHM B8 UHd
|1^йзйа-зд.з • < ^^-33 ''UUUDUUmmuhoflKdJ А『ва0фшт!|《二 BhBHSdsn «^^^^^^^e^a^^^^gE1s。卧 mhhoxew — ：EJXdM 訳託読計旣7普萨"%"-у龍 0"0。羁-ig-l- :H9B:IqHqIB!
^^ л^'^й НК2口on bibnoibbAkou bwoxu HBHUOhHJ,BWOHHM B8 UHd
/Для резки и шлифования плоскостей, скосов, а также снятия фасок применяют станки ВШ-1 с поворачивающимся на угол ±20° столом. Этот станок не имеет механизированной загрузки и подачи, все операции на нем производят вручную. Чтобы разрезать блок на две части, закрепляют установочную линейку на заданный размер и с помощью деревянного приспособления ——поводка проталкивают блок или заготовку, которые разрезаются шлифовальным кругом.
Для свердения отверстий применяют настольные сверлильные станки, полуавтоматы и агрегатные станки. На настольном сверлильном станке выполняют всевозможные сверлильные работы. Сверление производят спиральными, перовыми и комбинированными сверлами. На столе станка имеется передвижной упорный угольник для установки заготовки различного размера под центр сверла. Заготовку вручную прижимают к угольнику и сверлят на нужную глубину. При сверлении конусного отверстия угольник можно поворачивать в обе стороны до упоров.
Для сверления отверстия под конопатку в электрощетках массового типа применяют сверлильные двухшпиндельные полуавтоматы, а также четырехпозиционные агрегатные станки. В агрегатных станках движение и подача сверлильной головки, поворот делительного диска и управление автоматической работой производятся пневматической системой.
Для заточки головок у электрощеток и сверления в них отверстия используют автоматы. В автоматах типа《Ухерек》операции сверления и заточки головок у электрощеток совмещаются. Такие автоматы позволяют обрабатывать до 2700 шт/ч.
Автомат работает следующим образом. Щетки из приемной воронки попадают в подающий механизм. Последний с помощью поворачивающей зажимной головки подает щетку в отверстие направляющей гильзы, а оттуда толкателем в зажим до упора. После этого подающий механизм с толкателем возвращаются в исходное положение.
С помощью точильного круга, который подводится к зажатой щетке, происходит обточка головки, затем первый круг отодвигается и подается второй точильный круг, имеющий заточку необходимого профиля. Этот круг производит окончательную обработку канавки и грани в головке. В это время снизу в щетку направляется сверло, которое высверливает в центре головки отверстие. Как только достигнута требуемая глубина сверления (обычно до 8 мм), все инструменты возвращаются в исходное положение, а щетка выталкивается и через трубу попадает в приемный ящик.
Для чистового шлифования заготовок электрощеток размером от 2X2X20 до 10X10X35 мм применяют станок-полуавтомат B3-13. Производительность станка от 625 до 3660 обрабатываемых плоскостей в час.
На базе станков B3-13 созданы поточные полуавтоматические линий для обработки заготовок автотракторных электрощеток марки ЭГ-13. Схема работы такой линии приведена на рис. 84. На линии
6J624 149
-N-nuJaoEaouu LNdN- d-ocbnuTnu-otmurn
K09ucb З-ПЕННЗ
工03已& 9 77FHH7
^鑿II
0
ZNTiuJgowuu
,0dIHe4G HoqoIOJEm HHIOgEdg
—g・^JUJJBX I
-^ноч ^зяаоионэ — ^.
осуществляются следующие операции: шлифовка четырех плоскостей, снятие четырех фасок, резка заготовок на две части и шли- Ловка двух торцов. На другой половине этой линии снимают верхний и нижний скосы, затем конус. В начале каждой линии имеется загрузочный магазин, из которого заготовки толкателем выталкиваются на транспортную дорожку, состоящую из лотков. По этим лоткам, проталкивая друг друга, заготовки движутся от станка к станку. Протягивание заготовок под периферией круга осуществляется при помощи кареток суппортов самих станков-полуавтоматов. Конструкция лотков позволяет поворачивать заготовки на 90° при передаче их на следующую операцию обработки.
Производительность описанной поточной линии составляет да 3000—3500 шт. заготовок в час.
§ 38. АРМАТУРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЩЕТОК
K§ m'mq aoHHBS mH HHH§ ^08SSH«SOHffl«^e-oc koHhosu «s^^o •寸gsd
豈110310。一。011龍"巽rl:1褫涉"Js
Заготовки электрощеток требуемых размеров и фасонов направляют на операцию сборки или армирования.
Чтобы собрать электрощетки в соответствии с чертежами, необходимо подготовить требуемую арматуру.
Электрощеточной арматурой являются токоведущие провода, изоляционные, крепежные и защитные детали, наконечники.
'Токоведущий провод представляет собой многожильный канатик, каждая жила которого состоит из скрученных тонких мягких круглых проволок, изготовленных из меди марки ММ, которые должны соответствовать ГОСТ 9125——59. Провода сечением 0,015—— 0,08 мм2 поставляются по отдельным техническим условиям. Сечение токоведущего провода и их количество выбирают, исходя из величины токовой нагрузки, которая приходится на каждую щетку, а также из величины длительно допустнмнх нагрузок на провода согласно ГОСТ 12232——66. Если на щетку приходится ток больше 50 А, то к ней прикрепляют несколько (но не больше четырех) проводов. При меньшей нагрузке обходятся одним или двумя проводами.
Длина токоведущего . провода определяется конструктивными соображениями и удобствами при эксплуатации щеток в электрической машине; она может быть 16—160 мм.
Для армирования щеток, у которых заделку провода производят способом развальцовки, пайки или запрессовки, нарезку провода заданной длины производят на специальных автоматических приспособлениях.
Если провод закрепляют в тело щетки конопаткой, то его отрезают в процессе конопатки на конопаточном станке.
В зависимости от условий эксплуатации токоведущий провод снабжают изоляцией, тип которой указывают в чертежах. Изоляция предохраняет провод от соприкосновения с корпусом электрической машины. *
Наиболее нагревостойкой изоляцией являются трубки из стеклянного волокна, а также фарфоровые бусы, которые надевают на 6** 161
провод в процессе армирования. На конце щетки могут напрессо-; вывать наконечник, служащий для надежного присоединения про-- вода к токопроводящим зажимам электрической машины. 丿
Тип и размер наконечников выбирают в зависимости от числа ： проводов, их сечения, расположения и других условий в соответст-; вии с ГОСТ 12232—66.
Наконечники изготовляют вырубкой из мягкой латуни марки' Л-62 или меди марки М-1. Наконечники подвергают лужению оловом.
Многие типы щеток снабжены. накладками. Накладки выполняют несколько функций: предохраняют верхний торец щетки от разрушения в месте нажима пальца щеткодер ж ател я, кроме того, при помощи упоров ограничивают щетку от чрезмерного опускания при износе в обойме щеткодержателя. Резиновые накладки, обычно монтируемые на щетках для тяговых двигателей, служат амортизаторами, смягчающими ударные нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации.
. Типы и размеры накладок установлены ГОСТ 12232—66. На- кладки изготовляют из мягкой или полутвердой латуни марки Л-62 или холоднокатаной стали марки 30, а также из резины Л-522. Накладки из латуни в зависимости от требований подвергают электролитическому лужению. Стальные накладки для предохранения от Коррозии выпускают лужеными.
Крепежные детали применяют для соединения тела злектрощет」 ки с различными деталями арматуры. Трубки и шайбы служат для закрепления токоведущего провода при развальцовке, а также для установки накладок. Манжетки предназначены для зажима на проводе хлопчатобумажной оплетки или чулка.
Материалом всех крепежных деталей обычно служат латунь марки Л-62 и медь марки М-3.
Крепежные, защитные детали и наконечники изготовляют путем холодной штамповки, вырубки и высадки на одностоечных и двухстоечных вертикальных эксцентриковых прессах, на которых устанавливают вырубные штампы.
§ 39. ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ ЭЛЕКТРОЩЕТОК И ПРИМЕНЯЕМОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
Способы заделки провода. Как уже упоминалось, заделку провода в тело щетки в отечественной практике производят четырьмя способами: конопаткой ——К, развальцовкой ——Р, пайкой — П, запрессовкой——3 (рис. 85).
Конопатка (рис. 86) — наиболее распространенный способ за~ делки провода; она позволяет максимально использовать рабочую длину щетки и механизировать процесс производства. К недостаткам конопатки следует отнести невысокую стойкость к повышенным вибрациям и нагреву.，
Конопатку провода производят следующим образом. В щетке в вертикальном и горизонтальном направлениях или под углом свер- 15d ‘
«лят отверстие диаметром на 0,6—1,3 мм больше, чем диаметр про- вода. Отверстие делают цилиндрическим с резьбой или чаще всего коническое. Глубина отверстия должна быть не больше 40—50% высоты щетки. В отверстие вставляют провод, конец которого на 2 MM сминают. Зазор между отверстием и канатиком заполняют конопаточным порошком, который с помощью конопатки, одетой на провод, многократными ударами уплотняют. В результате отверстие на всю высоту оказывается заполненным конопаточным порошком, а провод прочно заклинен в теле щетки.
Рис. 85. Способы заделки токоведущего провода:
1, 2, 3, 4 — конопаткой, 5, 6, 7 — развальцовкой, 8, 9 — запрессовкой, 10, 〃 一 пайкой
Для боЬее надежного закрепления провода в щетках, подверженных вибрации, на верхний слой порошка вокруг законопаченного канатика наносят 2—3 капли смолы.
Качество конопатки зависит от свойств конопаточного порошка, его зернистости и ковкости. Обычно хороший ковкий конопаточныи порошок получают восстановлением окисленного медного порошка в водороде с последующим размолом и просевом на сетке 018.
При работе щетки в условиях повышенных нагрузок и влажности возникает опасность окисления конопаточного порошка и ухуд-
Рис. 86. Заделка провода конопаткой: щетка, 2 — провод, 3 — конопатка, 4 •— кето- паточный порошсжРис. 86. Заделка провода конопаткой: щетка, 2 — провод, 3 — конопатка, 4 •— кето- паточный порошсж
Рис. 86. Заделка провода конопаткой: щетка, 2 — провод, 3 — конопатка, 4 •— кето- паточный порошсж
Рис. 86. Заделка провода конопаткой: щетка, 2 — провод, 3 — конопатка, 4 •— кето- паточный порошсж
шения электрического контакта в месте заделки провода. В целях избежания этого для конопатки используют посеребренный медный порошок. Качество конопатки контролируют путем определения на специальном приспособлении (см. § 61) вырывного усилия и величины переходного сопротивления между телом щетки и токоведущим проводом.
Развальцовку применяют для щеток, подверженных повышенным вибрациям. Для заделки канатика в одно или два отверстия
продергивается провод, а в раззенкованное отверстие в торце щетки вставляют медную трубку с буртиком. Затем провод обвивают вокруг конца трубки (петлей или путем его раздвоения при двух проводах) и надевают шайбу, поджимая к ней провод. Этот конец трубки на сверлильном станке развальцовывают с помощью специ； ального инструмента, называемого развальцовкой. Таким образом, провод оказывается зажатым в теле щетки. Для лучшего контакта поверхность щетки в месте заделки или раззенкованное отверстие омедняют. Слой
омеднения в зависимости от размера щетки должен иметь толщину 10—50 мкм.
Пайку применяют при изготовлении щеток малых размеров. В омедненное круглое или овальное отверстие щетки вводится предварительно облуженный конец провода, который припаивают к слою омеднения припоем марки ПОС-40.
Запрессовку применяют при изготовлении металлографитных щеток без связующих, имеющих в своем составе большой процент меди, а также при прессовании щеток в нагретых пресс-формах в размер.
Этот метод состоит в том, что провод вводят в отверстие или в паз в щетке, а затем с помощью штампа на эксцентриковом прессе его прочно запрессовывают.
Запрессовку провода производят также одновременно при прессовании металлографитных щеток марки М64. Затем щетка вместе с проводом обжигается в электрических печах в восстановительной атмосфере (углекислый газ).
При изготовлении щеток в нагретых пресс-формах провод запрессовывается в процессе прессования (см. гл. VI).
154
Сборка щеток. Сборка или армирование щетки состоит из ряда последовательных операций, во время которых в щетку заделывают провод, закрепляют различные защитные и изоляционные детали, припаивают наконечники, маркируют и контролируют.
На рис. 87 приведены типовые технологические схемы сборки наиболее массовых типов щеток с различной заделкой токоведущего провода.
Сборка электрощеток с пайкой состоит в следующем (рис. 87, а). Конец токоведущего провода 3 обезжиривают и лудят. Затем провод заводят в тело щетки 7 и с помощью паяльника припоем ПОС-40 припаивают конец канатика к омедненной части. На свободный конец канатика нанизывают фарфоровые бусы 4 и напрессовывают с помощью экцентрикового пресса наконечник 5. Напрессованный наконечник с проводом подвергают горячему лужению. Лужение производят в лудильных ваннах оловом, нагретым до 220—300° С. После этих операций щетки маркируют. Для маркировки используют различные гравировальные или специальные маркировочные станки.
Сборку транспортных щеток (рис. 87, в) разрезного типа производят следующим образом.
Половинки щеток 1 конопатят, затем соединяют и на канатики надевают резиновую накладку 2. После этого на концы провода напрессовывают наконечник 3 (типа ПГ), который затем облужи- вают. Собранная щетка направляется на контроль.
Сборку автотракторных щеток марки МГСО для стартеров автомобилей производят преимущественно путем запрессовки токоведущего провода (рис. 87, б). В настоящее время эта операция механизирована и производится на агрегатном станке.
При массовом производстве однотипных изделий сборку их ведут поточным методом. Для этого с двух сторон длинного рабочего стола, посередине которого движется ленточный конвейер, размещают необходимое оборудование, конопаточньге и сверлильные станки, эксцентриковые прессы, ванны для лужения и другое обо~ рудование и приспособления. Изделия с помощью конвейера последовательно передают с одной операции на другую.
Маркировку производят либо на самой щетке^ либо на наконечниках. Собранные щетки направляют на контроль.
Оборудование, применяемое при сборке электрощеток. На операциях сборки применяют различное оборудование: эксцентриковые прессы, сверлильные настольные станки, конопаточные и маркировочные станки, приспособления для нарезки кабеля, кроме этого, приспособления для развальцовки, штампы для обжима и запрессовки иаконечииков, иглы для одевания чулка и другие.
Конопаточный станок (рис. 88) имеет полый шпиндель 6, внутри которого вставлена трубка 8 и цаига. Шпиндель совершает вращательное и возвратно-поступательное движения, которые передаются конопатке 5, укрепленной на его конце.
Для привода шпинделя служат система зубчатых передач и кулачков, а также вилка 12.
155
Суппорт /, на котором устанавливают заготовки щеток, перемев щают вручную вверх и вниз с помощью рукоятки 2 с реечным заЯ цеплением. ( Я
Золотник 13 и пневматические цилиндры 9 предйазначены дл电 управления работой ножниц 3, отрезающих провод, а также меха-J низма включения цанги.
Работает станок следующим образом. Заготовку щетки поме^ щают на приспособление, установленное на каретке суппорта. Про^ вод сматывают с катушки и пропускают его в трубку S, находящую*! ся в шпинделе и запирающую цангу. Конец провода в начале ра寸 боты вытаскивают через отверстие конопатки наружу на 2—3 мм,| В воронку 4 засыпают конопаточный порошок и приступают к ко寸 нопатке. С помощью рукоятки 2 каретка с заготовкой поднимается! в крайнее верхнее положение до упора с дном воронки. При этом! провод с конопаткой входит в отверстие щетки до отказа, а конец! провода сминается. В этот момент муфта 10 входит в зацепЛенне>3 а провод посредством пневмоцилиндра 9 и трубки 8 освобождается] qt цангового зажима. Конопатка начинадт вращаться вокруг оси и! с помощью вилки 12 совершает удары по порошку, который посту-1
'сборочный чёртвж электрощетки — Техма/ип面“кан *元 сборка — ,
a)
實
ш
1~телд щетки, 2~припвй ПОС^О, ^нюкоЗе^щий
\-тело щетни, 2-медный порошок, 3-такове- дищий преЗод, Ч-манжетна, 5-изоляция, ь~наноиечиим
t-разрезное тедп щетки, ^-накладка рези ко- Ьая,3-нанонёч»ин, 4-тохиЬ砲кие про&оЗи, 5-зпоксидная енола, В-медн^й порошок
qE-p QEndn买s
屮HaounduquJH-
7?% щетки
\百工}>*0=呈\
Злентращет- ко 5 сборе
Тело щетки
Электрощит но /сборе
Рис. 87. Типовые технологические , а — пайкой, 6 — автотракторных конопаткой,上
пает непрерывно в зазор из воронки в отверстие заготовки. Количество ударов конопатки составляет от 476 до 860 в минуту.
После окончания конопатки опускают суппорт вниз, при этом движение шпинделя прекращается. Законопаченный в щетку провод вытягивается из шпинделя на заранее установленную длину. В этот момент с помощью пневмоцилиндра провод зажимается в шпинделе цангой, а ножницы 3 пневмоцилиндром подаются вперед и отрезают провод. По мере расходования конопаточного порошка его вновь досыпают в воронку.
Производительность конопаточного станка составляет до 325 шт. проводов в час сечением от 4 до 10 мм2. Для конопатки проводов более мелких сечений применяют аналогичные станки, но меньших моделей.
,Двухшпиндельный конопаточный станок производительностью 600—800 шт./ч обеспечивает одновременную конопатку двух отверстий.
§ 40. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
И СБОРКИ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Такие виды дефектов, как трещины, раковины, вкрапления могут быть вскрыты в процессе механической обработки, поэтому после операции грубой обдирки, резки и шлифовки заготовки контролируют путем внешнего осмотра.
После раскроя блоков в заготовках выборочно контролируют твердость и удельное электрическое сопротивление. Если обнаружены значительные отклонения этих величин, то в ряде случаев заготовки разбраковывают.
《ебать по стрёлке /《ебать по стрёлке /Тело щеткиТело щетки1-тела щетни, 2-токаведущай провод, S-ман出етха. 4 - нанонечник1-тела щетни, 2-токаведущай провод, S-ман出етха. 4 - нанонечникТ^?аЛ7?俏Т^?аЛ7?俏хпн1s1sхпн1s1s3ав师阳明m• "" 6，匆g3ав师阳明m• "" 6，匆g
《ебать по стрёлке /
《ебать по стрёлке /
Тело щетки
Тело щетки
1-тела щетни, 2-токаведущай провод, S-ман出етха. 4 - нанонечник
1-тела щетни, 2-токаведущай провод, S-ман出етха. 4 - нанонечник
Т^?аЛ7?俏
Т^?аЛ7?俏
хпн1s1s
хпн1s1s
3ав师阳明m• "" 6，匆g
3ав师阳明m• "" 6，匆g
схемы сборки электрощеток:
8 ——транспортных конопаткой, а — развальцовкой, 5 — запрессовкой
На операции обдирки и резки размеры заготовок проверяют с помощью масштабной линейки или штангенциркуля с точностью до 0,1 мм.
На операциях чистовой шлифовки размеры заготовок проверяют с помощью микрометров или штангенциркулей с точностью 0,01 мм. Для этих же целей применяют предельные калибры в форме скоб 2-го класса точности.
Рис. 88. Конопаточный станок:
/ — суппорт, 2 ->. рукоятка, 3—ножницы, 4 — воронка, 5 — конопатка, 6 — полый шпиндель с цанговым зажимом, 7 — пружина возврата, § — трубка механизма включения, 9 — пневмоцнлиндры, 10—зубчатая муфта, 〃一клиноремениая передача, 12 — внлка, 13 — золотник
Для контроля цилиндрических отверстий применяют гладкие предельные калибры-пробки также 2-го класса точности.
Правильность скосов контролируют с помощью угольников и угломеров с ьюьшусо屮.
На операциях сборки электрощеток проверяют переходное падение напряжения в месте заделки токоведующего провода и вырыв- ное усилие.
После операции конопатки внешним осмотром проверяют наличие трещин в месте заделки провода. Готовые щетки должны соответствовать утвержденным чертежам.
§ 41. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УГЛЕЙ
Рис. 89. Схема полуавтомата для точки торцов углей:/ — бункер, 2 — металлическая прижимная леита, 3 — лоток, 4 — шлифовальные круги, 5 — уголь, 6 — станина, 7 — стол, 8 — барабан, 9 — шиберРис. 89. Схема полуавтомата для точки торцов углей:/ — бункер, 2 — металлическая прижимная леита, 3 — лоток, 4 — шлифовальные круги, 5 — уголь, 6 — станина, 7 — стол, 8 — барабан, 9 — шиберМеханическая обработка углей всех типов и размеров по сравнению с полуфабрикатом для электрощеток имеет специфические особенности.
Рис. 89. Схема полуавтомата для точки торцов углей:
/ — бункер, 2 — металлическая прижимная леита, 3 — лоток, 4 — шлифовальные круги, 5 — уголь, 6 — станина, 7 — стол, 8 — барабан, 9 — шибер
Рис. 89. Схема полуавтомата для точки торцов углей:
/ — бункер, 2 — металлическая прижимная леита, 3 — лоток, 4 — шлифовальные круги, 5 — уголь, 6 — станина, 7 — стол, 8 — барабан, 9 — шибер
Механической обработке подвергают обожженный полуфабрикат в виде различного рода стержней круглого профиля или трубок (оболочек), пластин прямоугольного и коробчатого профиля.
Процесс обработки и порядок чередования технологических операций зависят от марки и назначения углей.
Механическая обработка осветительных углей. После контроля угли без искривления, трещин, вздутий и других дефектов режут на заданную длину； оболочку разрезают на станках ВШ-1 абразивными отрезными кругами 0 250—300 мм (см. табл. 14). Нарезанные заготовки оболочек отбраковывают по кривизне путем прокатки на наклонном (угол наклона 7,5°) столе через щель, высоту которой устанавливают в соответствии с имеющимся допуском на кривизну угля. Застрявшие угли отбраковывают.
Оболочки, имеющие завышенный диаметр, шлифуют на бесцентровошлифовальных станках.
Подготовленные оболочки направляют на операцию фитиления. Зафитиленные угли сушат, а затем
торцуют на торцевальных полуавтоматических станках (рис. 89). Станок имеет барабан, вращающийся вокруг горизонтальной оси, и два диска с прорезями. Угли из кассеты подаются в прорези дисков барабана и прижимаются к его поверхности металлической лентой. При вращении барабана угли попадают между двух камней, которые шлифуют два их торца одновременно. Для шлифования применяют карборундовые абразивные камни марки КЗ зернистостью 40—60 (см. табл. 15); число оборотов камней 1500 в минуту. Производительность станка составляет 600——1000 шт. углей в час.
Следующая операция ——заточка конуса — производится на полуавтоматическом заточном станке (рис. 90).
Станок снабжен опорным приспособлением для установки угля при заточке конуса под необходимым углом. Угли из кассеты подаются на два транспортирующих шнека 3 и затем попадают под ленту. Лента подает угли на опорное приспособление под вращаю-
щийся камень. В результате на концах углей затачивается конус! нужного размера.|
Производительность станка для заточки конуса составляет^ 380 шт./ч. Заточка производится карборундовым камнем марки K3J
Поверхность углей с заточенным конусом или с фаской (еслш конус не предусмотрен чертежом) зачищают, а затем направляют; в гальваническое отделение для омеднения. Омедненные угли обра-j батывают на крацевальных станках, после чего они приобретаю^ гладкую шлифованную поверхность. На этом изготовление углей! заканчивается. Готовые угли упаковывают в коробки.|
осветительных углей:
/ — бункер для углей, 2 — угли, 3 — подающие шиеки, 4 — шлифовальные камни, 5 — стаиииа, 6 — стол, 7 — скат, 8 — транспортирующая леита
Механическая обработка элементных углей. После разбраковки! обрезают концы углей, которые обычно бывают осмолены или силь-| нс： деформированы. Затем их рубят на заготовки с припуском до| 10% от номинальной длины по чертежу. Рубку производят на стан-1 ках-полуавтоматах эксцентрикового типа. Одновременно станок ру-1 бит по 10—15 шт. углей, а производительность его составляет до| 120 кг/ч. 1
В настоящее время вместо рубки стали применять резку углещ алмазными дисками. Затем заготовки парафинируют. С этой целыд их загружают в корзины и пропитывают в течение 10—15 мин 吋 нагретом до 80° С парафине. ]
Цель парафинирования заключается в том, чтобы закрыть порщ и сделать невозможным проникновение электролита вверх по углкй под колпачок будущего элемента. Кроме того, в результате napaj финирования повышается прочность углей и уменьшаются сколе, торцов при шлифовании. о 1
Торцы шлифуют на автоматических станках, по своей конструк1 ции не отличающихся от тех, которые применяют для торцовки и| шлифовки поверхностей кинопроекционных углей (см. рис. 89) J 160 .
Размер прорезей подающего барабана соответствует диаметру элементных углей. При шлифовке торцов следят за тем, чтобы длина углей не превышала допуска ±0,25 мм. Шлифованные поверхности торцов должны быть строго перпендикулярны оси угля, а их кромки не должны иметь сколов и выкрошек. Для обеспечения этих условий лента 2 должна хорошо прижимать угли к барабану.
Для шлифовки применяют карборундовые абразивные камни марки КЗ с зернистостью 60——70. Производительность станка составляет 18 000—20 000 шт./ч.
Последней операцией является проверка кривизны элементных углей. Для такой проверки служат станки. Станок имеет кассеты, разделенные перегородками, в которые укладывают угли. Перед выходным отверстием каждой кассеты расположены подающие планки, которые совершают качательное движение. Перед концом пальцев имеются две сортировочные пластины, одна из них может С помощью винтов для точного регулирования ширины сортировочной щели подниматься вверх и опускаться вниз, другая поворачиваться вокруг оси на некоторый угол.
Угли из кассет с помощью подающих планок скатываются в калибрующую щель. Прямые угли проходят щель и попадают в сборный ящик, кривые не могут пройти щель и, попадая на качающуюся пластину, скатываются по ней в ящик для брака. Производительность такой сортировочной машины достигает 30 000— 40 000 шт./ч и выше. Готовые угли контролируют и затем упаковывают в коробки.
Контрольные вопросы
Какнр существуют типы и конструкции электрощеток?
Назовите составные элементы электрощеток и их назначение.
Перечислите операции механической обработки электрощеток.
Как осуществляется раскрой блоков?
Какой режущий инструмент применяют для механической обработки электрощеток и углей?
о. Расскажите о конструкции станков для механической обработки щеток.
Какие существуют методы заделки провода, каковы их особенности и преимущества?
Как устроен и работает конопаточный станок?
Назовите основные операции механической обработки и сборки электрических углей.
Для чего применяют парафинирование элементных углей?
Какое оборудование применяют для механической обработки осветительных и элементных углей?
Как производят контроль качества изделия после операции механической обработки и сборки?，
ГЛАВА IX
ПРОПИТКА И ОМЕДНЕНИЕ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
§ 42. НАЗНАЧЕНИЕ И МЕТОДЫ ПРОПИТКИ
Электроугольные изделия обладают пористостью, которая в среднем составляет до 30% объема. Из всего количества объема пор
'161
около 85—90% приходится на открытые поры и остальное на за- крытые.
Пропитка заключается в заполнении открытых пор изделий раз* личными веществами, которые называют пропитками или смазками.
Цель пропитки — повысить плотность, физико-механические и антифрикционные характеристики, а также улучшить эксплуатационные свойства готовых изделий. Пропитка обеспечивает устойчивую работу щеток в атмосфере, обедненной влагой и кислородом, в условиях глубокого вакуума, в среде водорода, в среде, обогащенной кремнийорганическими соединениями. В ряде случаев удается полностью закрыть поры и создать угольно-графитные конструкционные материалы, непроницаемые для газов и жидкостей.
В качестве пропитывающих веществ применяют каменноугольный пек, бакелитовый и кремнийорганический лаки, фуриловый спирт, иодистый кадмий, стеарат свинца, смазку на основе тракторного нигрола, уксусно-кислый литий, дисульфид молибдена, фторопласт, коллоидный графит и другие. В качестве металлов для пропитки используют олово, сплав олова со свинцом, баббит, а также металлоорганические и галоидные соединения и соли металлов.
Процесс пропитки зависит от пористости материала, размера пор, вязкости пропитывающего вещества, смачиваемости, вакуума» температуры, давления и выдержки при давлении, габаритов изделия.
Применяют следующие методы пропитки: 1) погружение, 2) ва- куум, 3) вакуум-давление, 4) давление
Процесс пропитки, как правило, проводят при нагреве, так ках повышается текучесть пропитывающего вещества, улучшается смачивание и проникновение его в поры изделий.
Пропитка погружением является наиболее простым методом, не требующим специальной аппаратуры. Изделие сушат, затем погружают на несколько часов в пропитывающий раствор. Под действием капиллярных сил пропитывающее вещество пронимает в поры изделия. Однако находящийся в порах воздух затрудняет полное проникновение его в глубь материала, особенно в наиболее мелкие поры. Поэтому для создания равномерного распределения пропитывающего вещества по объему изделия пропитку проводят по методу «вакуум-давление».
В ряде случаев для эффективной пропитки оказывается достаточным применять только один вакуум.
Пропитка состоит из следующих операций:
подготовки пропиточного раствора； ，
подготовки и сушки изделий для пропитки;
процесса пропитки;
промывки и сушки пропитанных изделий.
Кроме указанных методов применяется пропитка с помощью ультразвука.
Каждая из этих операций должна выполняться точно в соответствии с технологическим режимом. Отклонение от технологического режима приводит к большому разбросу свойств, а также браку изделий.
§ 43. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОПИТКИ
Пропитка каменноугольным пеком. Пропитку полуфабриката каменноугольным пеком производят после обжига и реже после графитации, но до механической обработки. Пропитку проводят по методу вакуум-давления.
Установка для пропитки электроугольных изделий каменноугольным пеком (рис. 91) состоит из компрессора 1, автоклава 5
Рис. 91. Схема установки для пропитки электроугольных изделий каменноугольным пеком:
1 — компрессор, 2 ——водоотдел ител ь, 3 ——водокольцевой вакуум-насос, 4 — ресивер, 5 ——автоклав, 6, 7, 8, 9, /4 — краны, /0 ——шестеренчатые насосы для перекачки масла, /?——бойлер с электрическими нагревателями для нагрева масла, 12—- расширитель, 13 — труба в атмосферу, 15 — пекоплавитель, 16 — пекопровод
с рубашкой, пекоплавителя с обогревом 15, вакуум-насоса 3, системы пневмовоздухопроводов. Обогрев пекоплавителя и автоклава производится с помощью горячего масла. Кроме этой аппаратуры установка . имеет сушильный шкаф с электрическим обогревом.
Пропитку осуществляют следующим образом. Блоки, кольца или другие изделия очищают, взвешивают и загружают в пропиточную корзину с отверстиями. Загрузку производят с таким расчетом, чтобы между изделиями оставались промежутки для обтекания их пропиткой со всех сторон. При такой загрузке блоки не слипаются. Затем корзину с изделиями помещают в сушильный шкаф, где они сушатся в течение нескольких часов при 180——200° С. После сушки
корзину с нагретыми изделиями загружают в автоклав, крышку тщательно забалчивают.
Для лучшего уплотнения крышки периодически создают вакуум в автоклаве. После загрузки и уплотнения крышки включают в работу вакуум-насос в течение 2—3 ч, который создает разрежение в автоклаве. Остаточное давление в автоклаве достигает 100— 150 мм рт. ст., а температура нагрева его корпуса составляет 160° С. По окончании вакуумирования краны на вакуумной линии перекрывают, и в автоклав из пекоплавителя заливают расплавленный и подогретый до 160° С пек; количество пека определяется из такого расчета, чтобы он покрыл полностью загруженные для пропитки изделия. •
Когда автоклав заполнен, в нем создают давление 6—7 ат. После 2—3 ч выдержки изделий под этим давлением пек осторожно по обогреваемому пекопроводу перекачивают из автоклава в пекопла- витель. Затем давление в автоклаве снижают до нормального, открывают крышку, а корзину с изделиями выгружают и охлаждают водой.
Пропитанные пеком изделия для определения привеса взвешивают, а затем направляют на вторичный обжиг. В процессе обжига пек, находящийся в порах изделий, коксуется, образуя дополнительный коксовый каркас.
Для получения особо прочных и плотных конструкционных материалов производят'двух- и трехкратную пропитку пеком с обжигом после каждой пропитки.
После пропитки в пекоплавителе проверяют температуру размягчения пека, которая должна быть не выше 75° С, и, если необходимо, производят корректировку, добавляя в него антраценовое
масло.
Режим обжига заготовок, пропитанных первый раз, может быть ускоренным, однако после второй и третьей пропитки во избежание растрескивания изделий рекомендуется медленный подъем температуры.1
Для обжига пропитанных изделий используют кольцевые или периодические печи (см. гл. VII).
Привес блоков после каждой пропитки в связи с уменьшением пористости и повышением их плотности снижается. Так, при пропитке обычного полуфабриката привес после первой пропитки составляет 6——8%, после второй пропитки ——4%.
В табл. 16 приведены свойства электрографитированного по луфабриката до и после однократной пропитки каменноугольным пеком.
Пропитка бакелитовым лаком. Бакелитовым лаком пропитывают； ' преимущественно электрогцетки,' применяемые для автотракторного электрооборудования.
Пропиткой глужит бакелитовый лак марки А (ГОСТ 901——56) Для получения требуемой концентрации (обычно 10%) бакелитовый лак разбавляют этиловым спиртом, потребное количество ко торого рассчитывают по формуле (см. гл. III, § 17).
Таблица 16
Влияние пропнткн пеком ва фнзико-механическне н коллекторные свойства электрощеточвого полуфабриката н авбдов
Марка полуфабриката (опытная)
Предел прочности
Удельное электрическое сопротивление, Ом-мм2/м
Коллекторные характеристики
при изгибе, кГ/смз
при сжатии, кГ/см2
Износ на коллекторах за 50^ч, мм
Переходное падение напряжения иа пару щеток, В
Коэффици- е篦 треиия
||
4
0鸟 d N
К н
а
0?
歸
о S 饑
а
矗
о S
睛
週
и
||
ЭГ4
138,2
175?2
151,7
217,3
12」
9,95
0，早
0,47
1,59
2,43
0,16
0,13
31 14
169,7
296,8
309,6
538,5
32,4
20,7
0,©4
0,24
2,5
2,61
0,16
0,16
ЭГ2А
470
483,5
270
345
18,5
15,7
0,30
0,20
3,0
2,7
0,16
0,16
Аноды
217,0
344,75
337,5
447,5
12,5
9,9
一
Пропитку проводят по методу вакуум-давление при температуре нагрева раствора до 30—40° С. Выдержка при давлении 4—5 ат составляет 30——45 мин.
Пропитанные заготовки протирают, а затем с целью полимеризации бакелитового лака сушат в сушильных шкафах.
Режим сушки следующий: медленный подъем температуры до 70° С с выдержкой при этой температуре в течение 2 ч; подъем температуры до 100——120° С в течение 2 ч с выдержкой при конечной температуре в течение 2—4 ч. Иногда процесс сушки во избежание выделения лака из пор щеток удлиняют до 24 ч, а температуру повышают до 140—160° С. После сушки заготовки взвешивают и определяют привес пропитки. Если предусмотрена двукратная пропитка, то изделия после сушки направляют на повторную операцию.
Пропитка стеаратом свинца (металлическим мылом) . Для пропитки электрощеток почти всех сажевых марок используют бензиновый раствор стеарата свинца. Стеарат свинца при растворении в бензине осторожно нагревают до 30—50° С, пропуская через него воздух. Для пропитки заготовки щеток погружают в подогретый до 70—80° С раствор. Если щетки омедняют, то их пропитку ведут до омеднения.
Пропитанные металлическим мылом заготовки щеток промыва- ют-бензином для удаления с их поверхности смазки, а затем сушат в течение 3—4 ч при медленном подъеме температуры до 100— 110℃.
Пропитка маслом. Маслом пропитывают только металлокерамические подшипники с целью повышения ж смазывающих свойств. Подшипники или заготовки погружают на несколько часов в ванну
Омеднение электрощетокОмеднение электрощетокщетки, только стийщетки, только стийаатакже угли.также угли.Ряс. 92. Технологическая схема омеднения заголовок электрощетокРяс. 92. Технологическая схема омеднения заголовок электрощеток166166167167
Омеднение электрощеток
Омеднение электрощеток
щетки, только стий
щетки, только стий
а
а
также угли.
также угли.
Ряс. 92. Технологическая схема омеднения заголовок электрощеток
Ряс. 92. Технологическая схема омеднения заголовок электрощеток
166
166
167
167
с маслом, нагретым до 70—100° С, а затем охлаждают в нем же.| Для пропитки используют машинное или трансформаторное масло! с вязкостью 4—5° по Энглеру. I
Пропитка металлом. Угольно-графитные изделия протитывают| металлами в специальных автоклавах. Заготовки, предварительно! нагретые до 300° С, погружают в расплавленный металл, нагретый| на 200℃ выше температуры плавления, после чего автоклав ва-| куумируют до остаточного давления 3 мм рт. ст. После вакуумиро-| вания с помощью азота создают давление 50——150 ат. |
Пропитка фуриловым спиртом. Этот вид пропитки завоевал ши-| рокое применение в СССР и за рубежом; он применяется для элек-| троугольных изделий, в том числе электрощеток и уплотнительных! антифрикционных материалов. |
Один из способов пропитки состоит в том, что изделие пропиты-1 вают отвердителем, солянокислым анилином или ортофосфорной| кислотой, а затем фурилиевым спиртом. Однако, такой метод имеет| недостаток: смесь пропитывающего вещества с отвердителем склон-3 на к экзотермической реакции, которая протекает особенно бурно! при нагреве, что приводит к образованию трещин из-за закупорки! полимеризационной смолой, в первую очередь, поверхностных сло-1 ев изделий. j
Другой способ заключается в том, что изделие пропитывают! дважды: вначале водным раствором отвердителя, а затем после! сушки в течение 8 ч для удаления влаги — фуриловым спиртом. Ка-| чество фурилового спирта должно соответствовать ТУ 89-17—69.1 Пропитку ведут по системе вакуум-давление, а пропитанные изде^ лия сушат в сушильных печах проходного типа при нагреве дсй 180° С. В необходимых случаях для получения газоплотных изделий пропитку повторяют 2—3 раза. 1
Контроль пропитки. Контроль пропитки производят с помощькй контрольно-измерительной аппаратуры, мановакуумметров, термоД метров, термопар. 1
Содержание пропитывающего вещества в изделиях, которое за寸 висит от их вида, определяют весовым методом, прокаливанием @ экстрагированием, а также с помощью химического и спектральног(Я анализов. 1
Брак при пропитке. Если уровень раствора в аппарате Н'едостаЯ точен, то верхний ряд изделий оказывается не пропитанным. ПрЛ быстром повышении температуры в процессе сушки пропитывают щее вещество может выступить из пор в виде пузырей или тонкий наплывов смолы.
'Если блоки близко уложены один к другому, то они могут слиЯ паться, что приводит к неравномерной пропитке. '■
При недостаточном вакууме или давлении наблюдается недо] пропитка изделий. В этом случае пропитку повторяют. Плохо проя сушенные щетки 《мажут» коллектор электрической машиньД повышая переходное падение напряжения в контакте, а выделяю® щаяся при износе пыль забивает межламельные промежутки 吧 осаждаясь на изоляции, понижает ее сопротивление. Я
§ 44. ОМЕДНЕНИЕ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Цель омеднения заключается в уменьшении потерь при пропус-' кании через электроугольные изделия электрического тока. Омед-
нению подвергают электрические щетки, у которых заделку провода производят методом развальцовки или пайки.
'(рис. 92). Омеднению подвергают заготовки щеток до их армирования. Омеднение составляет 30—40% высоты
Иногда омедняют поверхность отвер- щеток. Омеднение
должно быть гладким и однородным, не иметь вздутий, следов озеленения и плотно прилегать к телу щетки.
Омеднение заготовок щеток производят гальваническим способом в сернокислых ваннах размером 1,5х X0,65X0,27 м. В ваннах находится электролит следующего состава: медный купорос CuSO4 • Н2О — 170— 200 г/л, серная кислота H2SO4 — 35—55 г/л, температура электролита 15— 30℃. В качестве анодов применяют медные листы марки М-1 (ГОСТ 767—41).
Перед омеднением поверхность щеток обезжиривают в бензине или бензоле, а затем промывают в кипящей воде. Подготовленные таким образом щетки ■ закрепляют в подвесках (рис. 93). Подвески с укрепленными щетками промывают сна- чала-в горячей, а затем в холодной воде и загружают в ванну для омеднения.
Во время омеднения следят за тем, чтобы щетки были погруже- ны в электролит на высоту, указанную в чертеже. При омеднении только отверстий под пайку или развальцовку на заготовки устанавливают экраны, которые предохраняют остальную часть поверх- ности щеток от омеднения. Всего в ванну загружают до восьми под
весок, на каждой из которых закрепляют в зависимости от размер^ 8—40 шт. заготовок.
После загрузки включают ток, постепенно увеличивая его да максимальной величины. Плотность тока, приходящаяся на каждый квадратный сантиметр поверхности омедняемой части щетки, долж| на быть 0,01—0,02 А, напряжение на ванну 6—8 В.
Рис. 93. Подвеска для омеднения электрощеток:, 1
■Г у крепление подвески, 2 — латунная трубка, 3 — медный зажим, 4 - пружина, прижимающая щетку]
В процессе омеднения ток и напряжение на ваннах должны! быть постоянными. Обычно время омеднения не превышает 30—^ 40 мин.j
Конец операции определяют измерением толщины омеднения d помощью микрометра. Согласно ГОСТ 12232—66 толщина омед』
Рис. 94. Схема установки для гальванического омедне-;；
ния углей в проточном электролите:
1 ^ напорный бак, 2 — соединительные штанги, 2 — ванны, 4 — бак для фильтрации электролита, 5 — вентиль, 6 — обратный трубопровод, 7 — насос
нения должна быть 10——15 мкм. После окончания омеднения подвески со щетками промывают сначала в холодной, затем в горячей воде и окончательно в водном растворе хромпика и соды. Затем щетки снимают с подвесок, обрабатывают в сухих опилках и cymat в течение 3——5 ч в сушильных шкафах при 100—120℃. Просушен* ные щетки охлаждают, а затем зачищают омедненную поверхность；! Омедненные щетки подвергают контролю.)|
№68
Омеднение углей. Омеднение углей также производят гальваническим способом в сернокислых ваннах, но с электролитом другого состава: медный купорос CuSO4-H2O ——250—270 г/л, серная кислота H2SO4 ——50——70 г/л. Для омеднения углей служат специальные установки (рис. 94).
Установка состоит из фаолитовых ванн 3 размером 920Х 1600Х Х600 мм, расположенных последовательно каскадом одна ниже другой. В начале ванн на каркасе установлен напорный бак /, а в конце ——фильтр-бак 4. Циркуляция электролита осу-冒
ществляется непрерывно си./\д
помощью центробежного на-[|
coca 7. Для нормальной цир--
куляции необходимо, чтобы I И И 11П1 ПиН V поверхность фильтрующихIIHnUUHHm『
элементов в баке была до-I UHUUuluV
нужного^объема^эдактр™1 j yy\y\\W^
Электролит из напорного,
бака поступает самотеком Рис. 95. Подвеска для омеднения углей г ПОСЛедОВатеЛЬНО В первую, а / — медная пластина, 2 — держатели, 3 — затем вторую и последую-углн
щие ванны, после чего попадает в фильтр-бак 4. Там он очищается от поцавших в него примесей и насосом перекачивается обратно в напорный бак. На боковые стенки ванн укладывают медные токопроводящие шины, на анодной (положительной) шине подвешены к штангам шесть медных пластин размером 12X260X360 мм, на катодной шине устано-вде- ны пять штанг для подвески омедняемых углей.
До загрузки в ванну поверхность углей должна быть хорошо очищена. Угли с чистой поверхностью в течение 10——20 мин обезжиривают в бензоле, а затем промывают в горячей воде. Промытме угли крепятся с помощью пружинящих держателей на подвеске (рис. 95), после чего они навешивают на находящуюся под напряжением 6 В катодную штангу. Подвески не должны касаться электролита, а подвешенные к ним угли должны быть в строго вертикальном положении и на расстоянии 100 мм от анодов.
В ванну следует загружать угли одинакового размера; обычно в ванну загружают 120 шт. углей. Сила тока на ванну зависит от размера омедняемой поверхности углей. Омеднение углей производят при плотности тока 0,03——0,045 А/см2. Толщина медного слоя зависит от времени пребывания углей в ванне, плотности тока и кратности обмена электролита в ванне. Длительность омеднения для толщины покрытия 60—80 мкм составляет около 1 q.
Слой омеднения должен быть плотным и одинаковой толщины по всей поверхности угля. В процессе омеднения из ванн вынимают несколько углей и контролируют толщину слоя покрытия. После окончания омеднения угли выгружают, тщательно промывают в хо-
『69『697—1624
『69
『69
лодной, после в горячей： проточной воде с температурой 80℃, a 3al 「ем в ванне с раствором Виннокислого аммония. В освобожденную! ванну загружают новую партию углей.|
Промытые угли протирают опилками и направляют на сушку в электрические шкафы. Сушка производится в специальных кассета! при температуре ^120° С в течение 1——4 ч. Во время сушки важн! удалить всю влагу из углей, так как она является причиной окислё! нйя и почернения омедненного слоя.;|
После сушки поверхность омедненных углей обрабатывают hJ крацевальных станках, в результате чего она становится гладкой блестящей.1
В настоящее время омеднение углей производят на механизироЗ ванных гальванических установках. Установка имеет два троллей! ных провода； по которым с помощью цепи продвигаются кареткй •с подвешенными к ним углями. Эта система прикреплена к травер| се. Угли последовательно проходят ванны для обезжиривания и длж .промывки холодной и горячей водой, гальванические ванны. '1
■ В процессе передвижения при переходе углей из одной ванн國 в другую траверса через каждые 2—3 мин (что соответствует про! движению цепи на один шаг ——500 мм) с помощью гидравлический цилиндров поднимается и опускается вниз. Омедненные угли сни| мают с подвесок и сушат, а на их место вешают новые.|
Производительность такой установки составляет до 2000 шт./ч|
Контроль качества омеднения. Прежде всего изделие проверяю^ наружным осмотром.|
Толщину омеднения щеток контролируют микрометром, а тол| щину омеднения углей •—на приборе методом вольтметра-ампер-| метра.I
Качество сушкиэзлектрощеток определяют по содержанию в вод! ной вытяжке иона SO4* Напряжение и силу тока на ванны контро, лируют по приборам. Ток регулируют с помощью угольных рео| статов.I
Периодически проверяют состав электролита в ваннах, в случай необходимости производят корректировку. При наличии больших! осадков электролит из ванн сливают и фильтруют.扌
Все штанги и контакты должны быть зачищены шкуркой и про! мыты водой во избежание больших падений напряжения на ваннах| Особенно необходимо обратить внимание на качество подвесок| Плохие подвески следует своевременно заменять новыми.|
Контрольные вопрос嘲
Для чего применяют пропитку электроугольных изделий?|
Назовите методы пропитки.，
•3. Какие вещества применяют для пропитки изделий?|
,4. Как работает устаир₽ка для пропитки электроугольных изделцй каменно-| угольным пеком?1
' '5. Расскажите» как пропитывают электроугольные изделия бакелитовым! лаком.1
融•、I
На какие физико-механические свойства электроугольных изделий влияет пропитка?
Для чего омедняют электроугольные изделия?
Расскажите о технологии омеднения.
Какой брак бывает при пропитке и при омеднении?
ГЛАВА X
ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ^
ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ!
§ 45_ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УГЛЕЙ；
Осветительные угли изготовляют трех типов: простой дуги, пламенной и дуги высокой интенсивности.
Угли простой дуги. Такие угли применяют в дуговых лампах. микроскопов, осциллографов, в светонагревательных приборах 比 для спектрального анализа.
При прохождении постоянного тока через угли, отведенные на некоторое расстояние один от другого, образуется вольтова дуга и на положительном угле ——аноде возникает углубление (рис. 96) в виде чашечки, которая называется кратером. Кратер имеет самую высокую температуру—около 4000℃. Отрицательный уголь ——ка- тод приобретает заостренную форму; температура его составляет около 3200° С.
Если через угли пропускать переменный ток, то оба угля приобретают заостренную форму с небольшими кратерами на концах.
В Дуге постоянного тока положительный уголь нагревается сильнее и сгорает быстрее, чем отрицательный. Для выравнивания скорости сгорания диаметр положительного угля делают на 3—4 мм больше диаметра отрицательного.
Световой поток, создаваемый в простой дуге кратером положительного угля, составляет 80% общего потока всей дуги, отрицательный уголь Пает 15% светового потока. На долю остальных
Рис. 96. Электроды электрической Дуги постоянного токаРис. 96. Электроды электрической Дуги постоянного токачастей дуги приходится около 5% светового потока.
Рис. 96. Электроды электрической Дуги постоянного тока
Рис. 96. Электроды электрической Дуги постоянного тока
При переменном токе скорость сгорания углей одинаков^, а температура и яркость дуги значительно меньше, чем у дуги постоян* ного тока. Так, при равной силе тока световой поток дуги перемен- ного тока в 1,5—2 раза меньше, чем дуги постоянного тока. Максимальная плотность тока для положительного угля простой дуги составляет 0,25 А/мм2, отрицательного— 0,5 А/мм2. При переменном токе плотность тока на обоих углях составляет ОД А/мм2. Яр-
кость электрической простой дуги при нормальной нагрузке достм} гает 15-107 нт . * ：
Осветительные угли для простой дуги выпускают без фитиля и； с фитилем.
Так как кратер положительного угля является основным источ-. ником излучения, то для облегчения условий его образования и спокойного горения дуги в центре угля делают канал. Этот канал； заполняют массой ——фитилем, который сгорает быстрее, чем основ-;, ной уголь. В результате создаются благоприятные условия для об-： 2)азования на конце угля кратера симметричной формы и для цент- гровки дуги.
В качестве фитильной массы для углей простой дуги используют； пасты, содержащие молотый пековый кокс или отходы и брак -обожженных углей.
Угли для ламп пламенной дуги. Пламенная электрическая дуга -отличается от простой более мощным световым потоком и яр, костью.
На долю самой пламенной дуги приходится до 50% общего све-； нового потока. :
Утаи, применяемые для пламенной дуги, отличаются от углещ для простой дуги тем, что в состав фитиля вводят фтористый церий,, который повышает свечение газового потока между углями. Пламенные угли применяют для дуги постоянного и переменного тока；
При работе на постоянном токе с пламенной дугой положительный уголь должен иметь пламенный фитиль. Рекомендуется снаб* жать таким фитилем и отрицательные угли. С целью увеличения допустимой токовой нагрузки поверхность пламенных углей омел- няют. Плотность тока для углей пламенной дуги достигает 0,4 А/мм2^ а яркость дуги в зависимости от марки угля колеблется от 15* 10^ до 40-107 нт. ；
Угли для дуги высокой интенсивности. Дальнейшему развитию осветительйой техники послужило открытие электрической дуги высокой интенсивности. Такая дуга характеризуется специфическим газовым разрядом, придающим ей исключительно интенсивную яркость, которая в 5—7 раз выше яркости дуги обычных углей. Температура дуги высокой интенсивности достигает 6800—7000℃. Такая яркость дуги создается как под，действием высоких токовых нагрузок углей, которая достигает 1,5 А/мм2, так и за счет повышенного содержания в фитиле фтористого церия. 。
Фитиль для положительных и отрицательных углей высокой интенсивности делают вставным или набивным (рис. 97).
Однако в некоторых типах углей отрицательный уголь делается гомогенным. Угли для дуги высокой интенсивности, чтобы предотвратить обгорание, омедняются. Для зажигания дуги некоторые ти-
Рис. 97. Конструкции осветительных углей: / — без фитиля (гомогенные), II — с набивным фитилем (а — круглой формы, 6 — звездообразной формы), //7 — уголь со вставным фитилем; 1 — оболочка, 2 — фитиль,3 —- цементирующаямассаРис. 97. Конструкции осветительных углей: / — без фитиля (гомогенные), II — с набивным фитилем (а — круглой формы, 6 — звездообразной формы), //7 — уголь со вставным фитилем; 1 — оболочка, 2 — фитиль,3 —- цементирующаямасса
Рис. 97. Конструкции осветительных углей: / — без фитиля (гомогенные), II — с набивным фитилем (а — круглой формы, 6 — звездообразной формы), //7 — уголь со вставным фитилем; 1 — оболочка, 2 — фитиль,3 —- цементирующая
масса
Рис. 97. Конструкции осветительных углей: / — без фитиля (гомогенные), II — с набивным фитилем (а — круглой формы, 6 — звездообразной формы), //7 — уголь со вставным фитилем; 1 — оболочка, 2 — фитиль,3 —- цементирующая
масса
пы углей высокой интенсивности комплектуют третьим — гомогенным и неомедненным электродом.
Для равномерного обгорания и сохранения формы кратера положительный уголь в некоторых конструкциях ламп вращается.
Яркость дуги высокой интенсивности достигает 150- 107 нт и выше, причем до 60——80% всего светового потока дают светящиеся газы, образующиеся при испарении фторидов редких земель.
Спектральная характеристика света, испускаемого дугой высокой интенсивности, приближается к солнечному, поэтому угли высокой интенсивности применяют для киносъемок цветных фильмов.
В табл. 17 приводится техническая характеристика некоторых типов высокоинтенсивных киносъемочных и кинопроекционных углей. По качеству кинопроекционные и киносъемочные угли должны соответствовать требованиям ГОСТ 8538—65 и ГОСТ 9934—61.
Спектральные угли. Про
мышленность выпускает следующие марки спектральных углей: С-2; С-3; С-4 и угли без бора. Содержание примесей бора, кремния, кальция, магния и других в зависимости от марки не должно превышать для углей марки С-4 — 1 • 10~2%, для углей С-2 и С-3 — от 1 • Ю-3 до 3• 10-3 и для углей марки «безборные» — 5• 10—4% количественное содержание бора в углях марки《безборнме》составляет
Для получения столь чистых углей их подвергают специальной газотермической очистке при температуре 2800—3000℃.
Элементные угли. По своему качеству они должны соответствовать требованиям ГОСТ 13636—68. Удельное электрическое сопротивление элементных углей должно быть не более 50 Ом-мм2/м. Содержание зольных примесей должно быть не более 1 %, содержание железа — не более 0,1 %.
Элементные угли по требованию потребителей парафинируют.
§ 46. ИЗГОТОВЛЕНИЕ УГЛЕЙ
Для изготовления осветительных, термических, элементных и других типов углей используют разнообразные сырьевые материалы: пековый и нефтяной прокаленные коксы, сажу, графит, борную
173
-Bns49BI
Л
十
g /
"IfJA xlqHhowgsJOHHN s XIqHH0Hax90dII0HHX §ESH xldolox8H SSHWS&s&rtx BEMJBhHHXBI
NOSQ户30HHN к44од&匸工工 06,目工QlqHqlfQIHIeqso QlqqoJAH001 OS
I0ад
0gl
二 91
кислоту, фтористый церий. В качестве связующих применяют смеси каменноугольной смолы и пека, маслопек. Для набивных фитилей и цементирующих паст в качестве связующих используют водный раствор калиевого стекла, бакелитовый лак и декстрин.
В табл. 18 приведена рецептура некоторых типов углей.
QO '
9 CO
g
о io
QO
О
о
S ЕЙ Д
QO 9
二
a
w 9
8
g g
M
■ CJ g О 5 ts
6
q co pg §
6
Ю 9
Z
g
QO
9
寸
s
CM
Наименование сырья
Состав, вес. ч.
綫
Мн
!Й
窮 十工
1 |чэ.| 計詳
Порошки
1
Пековый прокаленный
кокс
45,0
30,0
40
68,9
—
55,0
—
Нефтяной прокаленный кокс
—
一
60
Тайгинский графит ..
「8,3
—
10
1,3
15
9,0
—
Сажа
10,9
41,5
48,8
9,8
25
16,0
32,4
Сажевая масса (1-й стадии)
27,5
一
Отходы
35,5
—
20,0
20,0
Борная кислота ....
0,3
1,0
1,2
—
—
8,4
Фтористый церий ..
59,2
Связующие на 100 вес, ч. порошков
Смолопек
43,3
27,4
30,0
33,0
35,0
40,0
31,0
Таблица 18
Рецептура некоторых видов электрических углей
• • - • • • • ^ss ^KKrtao^o ^booao^o Jd9IdHH00H ie-^&SH qlooydK • • • ffi СНН9 更 KdllBH WO -KHHBdoJ IqNHKDd ，BHUqHqICHHOH
Положительные оболочки высокоинтенсивных углей получают из малозольных сырьевых материалов. Повышенная зольность и загрязнение исходного сырья и полуфабриката является причиной нестабильного горения, перебрасывания анодного пламени дуги на поверхность оболочки положительного угля.
В рецептуру некоторых марок осветительных углей входит уплотненная ламповая сажа. Она повышает яркость и механические свойства углей. Сажу уплотняют обработкой в бегунках или на вальцах.
Сажи в некоторых углях заменяют сажевой массой. Это объясняется тем, что использование в рецептуре ламповой сажи приводит к возникновению во время обжига больших усадок, внутренних напряжений и вследствие этого трещин и искривлений углей.
Для приготовления сажевой массы сажу смешивают в смесителях со связующим, а из полученной смеси формуют куличи. Куличн обжигают в печах при температуре 1100—1300° С, затем их дробят
' 175
Поросини нонсоб^ .графита} ос*?Поросини нонсоб^ .графита} ос*?Смолопек, маслопекСмолопек, маслопекРис. 98. Схема технологического процесса производ- ства элементных, сварочных, кинопроекционных, спектральных, светокопировальных углей, угольных трубРис. 98. Схема технологического процесса производ- ства элементных, сварочных, кинопроекционных, спектральных, светокопировальных углей, угольных труб
Поросини нонсоб^ .графита} ос*?
Поросини нонсоб^ .графита} ос*?
Смолопек, маслопек
Смолопек, маслопек
Рис. 98. Схема технологического процесса производ- ства элементных, сварочных, кинопроекционных, спектральных, светокопировальных углей, угольных труб
Рис. 98. Схема технологического процесса производ- ства элементных, сварочных, кинопроекционных, спектральных, светокопировальных углей, угольных труб
и размалывают. В результате получают порошки 1-й стадии или сажевую массу.
В рецептуру осветительных углей входит натуральный графит. Он улучшает прессуемость изделий, повышает их электропроводность, а также стабильность режима горения дуги.二
В положительные оболочки осветительных углей вводят обеззоленный графит с зольностью до 0,5%.、
Спокойное горение дуги достигается добавлением в положительные и отрицательные оболочки осветительных углей борной кислоты.
Для окраски дуги в желтый цвет в фитиль желтопламенных углей, применяемых для съемки цветных кинофильмов, вводят фтористый кальций.
Изготовление углей производят в основном по одностадийному технологическому процессу (рис. 98).
Подготовленные порошки согласно рецепту дозируют и смешивают со связующими в смесителях с Z-образными лопастями (см. рис. 38). Выгруженная смесь обрабатывается с целью уплотнения и повышения однородности распределения связующих либо в бегунах, либо вальцуется 2——3 раза на вальцах. Полученную массу направляют для усреднения в смеситель, а затем из нее формуют на гидравлических прессах (см. рис. 63) или штамповках цилиндрические заготовки ——«куличи».
«Куличи» направляют либо на операцию прессования, либо во избежание потери пластичности хранят в термосах, обогреваемых паром при температуре 100—120° С.
Таблица 19
Размеры мундштуков, игл и обожженного полуфабриката некоторых осветительных углей
Марка угля
Размеры инструмента, мм
^Диаметр спрессованного угля, мм
Диаметр обожженного угля, мм
Длина спрессованного угля, мм
диаметр мундштука
диаметр иглы
+ Оболочка 8—60
8,18-003
4,4—0,025
/
8,18—8,35
8,з 土 0,58
800
+ Оболочка 9—90
9,2О+0*03
5,8-°'025
9,20-9,35
9,1-0'5
850
+ Оболочка 11—90
7,55+0,03
4 0—0,025
7/7-7,30
7 2—о,зб
780
一Уголь 8—60
7,05+0,03
■7—
7,1—7,30
7,3 ±0,58
850
+ Фитиль 8—60
3,9 + 0,025
—
3,9—4,05
3,75±0,05
410
+ Фитиль 9—90
5 1+о,оз
—
5,1 —5,20
5,1-°'16
400
Элементный 0 4 мм
4,0+0,025
—
4—4,12
4,0 士 0Q6
720
Элементный 0 6 мм
6,о+о,из
—
6,06—6,18
6,0 ±0,03
900
Элементный 0 8 мм
7,95+0,03
一 〜
8,02-8,20
8,о±о,оз
900
Прессование куличей производят на горизонтальных гидравлических прессах усилием 800 Т (см. рис. 61, гл. VI) при удельном давлении на кулич до 1100 кГ/см2. В табл. 19 приведен размер мундштуков и игл Для некоторых типов углей. Смещение иглы от центра мундштука служит причиной разностенности и искривления углей.
Обжиг изделий производят в печах кольцевого типа при конечной температуре (1300° С).
Обожженные изделия распаковывают и подвергают осмотру. 1 Угли, имеющие трещины, вздутия, овальность, искривление, отбра- 1 ковывают； годные направляют на механическую обработку, а брак、] размалывают и используют к^к добавку в рецептуру или для за- | сыпок.1
Фитильную массу для набивных фитилей изготовляют путем | смешения фтористого церия с калиевым жидким стеклом или баке- 1 литовым лаком с добавкой глицерина в смесителях с Z-образными | лопастями. Масса после смешения не должна иметь комочков или i осадка. Для более однородного смешения в некоторых случаях це- | рий с углеродистыми компонентами предварительно смешивают в '| сухом виде в барабанах с диагонально расположенной осью или в 1 грушевидных смесителях, а затем полученную смесь перемешивают 1 с жидкими связующими.I
При изготовлении вставных (твердых) фитилей фтористый це- j рий, сажу, борную кислоту смешивают со смолопеком в смесителях 5 с обогревом. Из полученных смесей выдавливают стержни, которые I затем обжигают.彳
Внутреннее отверстие оболочки и твердый фитиль смачивают ] цементирующей массой, состоящей из смеси порошка кокса и дек- j стрина. Затем фитиль вручную вставляют в оболочку. После фити-: ления оболочку угля вытирают насухо так, чтобы на ней не оста-: лось следов фитильной массы, и направляют на сушку в сушильные 扌 шкафы при 150—180℃. Высушенные угли контролируют, а затем -1 направляют на операцию механической обработки (см. § 41) и,, если требуется, омеднение.
Набивным фитилем заполняют оболочки осветительных углей с ， помощью фитильного пресса. Фитильный пресс состоит из контейнера с мундштуком и поршня. Контейнер пресса имеет регулируемый обогрев.
Готовую фитильную массу загружают в контейнер пресса и приступают к фитилёнию оболочки. Уголь подставляют к мундштуку, а затем включают пресс. В результате фитильная масса выдавливается внутрь оболочки угля *.
“ Зафитиленные оболочки протирают хлопчатобумажной материей и некоторое время выдерживают в вертикальном положении, затем угли сушат. Режим сушки зависит от вида фитильной массы.
§ 47- ХАРАКТЕРИСТИКА ЩЕТОК ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Назначение электрощеток. Электрические щетки (рис. 99) используют в качестве неподвижного скользящего контакта, через который отводится электрический ток с вращающихся частей машины во внешнюю цепь или через которые ток поступает на вращающийся коллектор или кольца электрической машины (рис. 100).
При работе электрической машины постоянного тока (генератора) щетки скользят по коллектору, отводят ток во внешнюю цепь, при этом они участвуют в процессе коммутации. Процесс коммутации, который происходит в тысячные доли секунды, представляет
Рис. 99. Электрические щетки:а — автотракторные, 6 — разрезные, 8 — транспортныеРис. 99. Электрические щетки:а — автотракторные, 6 — разрезные, 8 — транспортные
Рис. 99. Электрические щетки:
а — автотракторные, 6 — разрезные, 8 — транспортные
Рис. 99. Электрические щетки:
а — автотракторные, 6 — разрезные, 8 — транспортные
собой совокупность очень сложных электрических явлений. Эти явления связаны с изменением направления тока в секциях^ обмотки якоря машины при прохождении их через зону, в которой они за
мыкаются накоротко щетками, скользящими по коллектору.
При правильной работе машины щетки не искрят, а поверхность коллектора имеет хорошо отполированный блестящий вид. Такой вид коллектору машины придает образовавшаяся тончайшая пленка, которую называют политурой. Пленка имеет толщину порядка нескольких сотен ангстрем (ангстрем равен одной десятитысячной доли микрона). Она состоит из окиси и закиси меди, тончайших слоев графита, внедрившихся со щетки на поверхность коллек-
Рис. 100. Схема работы щеток электрической машины:」
7 — коллектор, 2 — микаинтовая изоляция, 3 — коллекторные пластины, 4 — щеткодержатель, 5 — нажимное устройство с пружиной, 6 — щетка, 7 — палец для крепления щеткодержателя
работа ；| щеток. I враща- Jработа ；| щеток. I враща- JSв д :s к9 RISв д :s к9 RI5 аР.П 凯CO•**-<T—H^H CM '—"?—1'—4'■—<»■—*T—<T—Ч——<»—4I—<^HT—-<,—«r—<T-—1r—<T-—1^>Q o ooooooooooooooooooooooot— g eogg 寸 i ь-соь-сооь- —'^cococnoooqo О О ]OOOO )0 ] OOOOOJOIOCM—ч^СМССОО^* о о oooo о ооооооооооооооо Я *039 Z68 СО g СМ 9 寸 9 寸寸 8 寸 9 СО 9 см 寸 6 СО I 寸 вg sсмg80 寸 соО Z 6 о о о о о о о о о см оо9 9|9b-9b*|b-996iZOG190ZCOb-eOjjGlIIiiiiiiiieozeozgg 寸寸 ggco犖О ООООО ооооооооооо1 О 1698 1 |iCMjOgOOOOOOOCM| 1 ют—< i—<19 eO|E>iO| ]8|'CM 寸廿 6G19| [卜-8 寸 1 |96 gl8iil ；6【oeoeoeogeol 188 寸 1 Io 寸寸 cm 9寸 ю co co co co co寸 eO68 go g0 9 00goi6 9 0о 9 zбес co m z 6 aezz 90 о о о о 1 о соg IIZ g Io g§ §§|§§厚厚^鳥鳥导寰管号唇恳帛鳥寰局g籥 11 11 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1О ООООО О6ООООоОоОооооqI£ о ooogo о о о о о gggg 88 о о ggIm 11111 11 z|!||iо gggoooooooo，gogooooogooi0I寸寸寸寸寸 kgg 寸 azaaaacMCMCMCMCMgg « s9^OOCMO-—'-—'^СОСЧСЧЮСЧЮСЧООЮООООрЮ—H ^H ^H ^H ^H t—I ^—t ^—« ^H ^H ^H »•—< ^H r—I ^H 04 Cx ?_—1 •—" CM Cn CM ■* "IIO& W^WWWmE三 18 9^ J?弍 №2^23 雙^^^^fcwwwwwwwwwwww3M и5 аР.П 凯CO•**-<T—H^H CM '—"?—1'—4'■—<»■—*T—<T—Ч——<»—4I—<^HT—-<,—«r—<T-—1r—<T-—1^>Q o ooooooooooooooooooooooot— g eogg 寸 i ь-соь-сооь- —'^cococnoooqo О О ]OOOO )0 ] OOOOOJOIOCM—ч^СМССОО^* о о oooo о ооооооооооооооо Я *039 Z68 СО g СМ 9 寸 9 寸寸 8 寸 9 СО 9 см 寸 6 СО I 寸 вg sсмg80 寸 соО Z 6 о о о о о о о о о см оо9 9|9b-9b*|b-996iZOG190ZCOb-eOjjGlIIiiiiiiiieozeozgg 寸寸 ggco犖О ООООО ооооооооооо1 О 1698 1 |iCMjOgOOOOOOOCM| 1 ют—< i—<19 eO|E>iO| ]8|'CM 寸廿 6G19| [卜-8 寸 1 |96 gl8iil ；6【oeoeoeogeol 188 寸 1 Io 寸寸 cm 9寸 ю co co co co co寸 eO68 go g0 9 00goi6 9 0о 9 zбес co m z 6 aezz 90 о о о о 1 о соg IIZ g Io g§ §§|§§厚厚^鳥鳥导寰管号唇恳帛鳥寰局g籥 11 11 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1О ООООО О6ООООоОоОооооqI£ о ooogo о о о о о gggg 88 о о ggIm 11111 11 z|!||iо gggoooooooo，gogooooogooi0I寸寸寸寸寸 kgg 寸 azaaaacMCMCMCMCMgg « s9^OOCMO-—'-—'^СОСЧСЧЮСЧЮСЧООЮООООрЮ—H ^H ^H ^H ^H t—I ^—t ^—« ^H ^H ^H »•—< ^H r—I ^H 04 Cx ?_—1 •—" CM Cn CM ■* "IIO& W^WWWmE三 18 9^ J?弍 №2^23 雙^^^^fcwwwwwwwwwwww3M и181181
работа ；| щеток. I враща- J
работа ；| щеток. I враща- J
S
в д :s к
9 R
I
S
в д :s к
9 R
I
5 а
Р.П 凯
CO•**-<T—H^H CM '—"?—1'—4'■—<»■—*T—<T—Ч——<»—4I—<^HT—-<,—«r—<T-—1r—<T-—1^>Q
o ooooooooooooooooooooooo
t— g eogg 寸 i ь-соь-сооь- —'^cococnoooqo О О ]OOOO )0 ] OOOOOJOIOCM—ч^СМССОО^* о о oooo о оооооооооооооо
о Я *03
9 Z
68 СО g СМ 9 寸 9 寸寸 8 寸 9 СО 9 см 寸 6 СО I 寸 в
g s
смg80 寸 соО Z 6 о о о о о о о о о см оо
9 9|9b-9b*|b-996iZOG190ZCOb-eOjjGl
IIiiiiiiiieozeozgg 寸寸 ggco
犖
О ООООО ооооооооооо
1 О 1698 1 |iCMjOgOOOOOOOCM| 1 ю
т—< i—<1
9 eO|E>iO| ]8|'CM 寸廿 6G19| [卜-8 寸 1 |9
6 gl8iil ；6【oeoeoeogeol 188 寸 1 Io 寸寸 cm 9寸 ю co co co co co寸 eO6
8 go g0 9 00goi6 9 0
о 9 zбес co m z 6 aezz 90 о о о о 1 о со
g IIZ g I
o g
§ §§|§§厚厚^鳥鳥导寰管号唇恳帛鳥寰局g籥 11 11 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
О ООООО О6ООООоОоОооооqI£ о ooogo о о о о о gggg 88 о о gg
Im 11111 11 z
|!||i
о gggoooooooo，gogooooogooi0
I寸寸寸寸寸 kgg 寸 azaaaacMCMCMCMCMg
g « s
9^OOCMO-—'-—'^СОСЧСЧЮСЧЮСЧООЮООООрЮ
—H ^H ^H ^H ^H t—I ^—t ^—« ^H ^H ^H »•—< ^H r—I ^H 04 Cx ?_—1 •—" CM Cn CM ■* "
II
O& W^WWWmE三 18 9^ J?弍 №2^2
3 雙^^^^fcwwwwwwwwwwww
3
M и
5 а
Р.П 凯
CO•**-<T—H^H CM '—"?—1'—4'■—<»■—*T—<T—Ч——<»—4I—<^HT—-<,—«r—<T-—1r—<T-—1^>Q
o ooooooooooooooooooooooo
t— g eogg 寸 i ь-соь-сооь- —'^cococnoooqo О О ]OOOO )0 ] OOOOOJOIOCM—ч^СМССОО^* о о oooo о оооооооооооооо
о Я *03
9 Z
68 СО g СМ 9 寸 9 寸寸 8 寸 9 СО 9 см 寸 6 СО I 寸 в
g s
смg80 寸 соО Z 6 о о о о о о о о о см оо
9 9|9b-9b*|b-996iZOG190ZCOb-eOjjGl
IIiiiiiiiieozeozgg 寸寸 ggco
犖
О ООООО ооооооооооо
1 О 1698 1 |iCMjOgOOOOOOOCM| 1 ю
т—< i—<1
9 eO|E>iO| ]8|'CM 寸廿 6G19| [卜-8 寸 1 |9
6 gl8iil ；6【oeoeoeogeol 188 寸 1 Io 寸寸 cm 9寸 ю co co co co co寸 eO6
8 go g0 9 00goi6 9 0
о 9 zбес co m z 6 aezz 90 о о о о 1 о со
g IIZ g I
o g
§ §§|§§厚厚^鳥鳥导寰管号唇恳帛鳥寰局g籥 11 11 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
О ООООО О6ООООоОоОооооqI£ о ooogo о о о о о gggg 88 о о gg
Im 11111 11 z
|!||i
о gggoooooooo，gogooooogooi0
I寸寸寸寸寸 kgg 寸 azaaaacMCMCMCMCMg
g « s
9^OOCMO-—'-—'^СОСЧСЧЮСЧЮСЧООЮООООрЮ
—H ^H ^H ^H ^H t—I ^—t ^—« ^H ^H ^H »•—< ^H r—I ^H 04 Cx ?_—1 •—" CM Cn CM ■* "
II
O& W^WWWmE三 18 9^ J?弍 №2^2
3 雙^^^^fcwwwwwwwwwwww
3
M и
181
181
тора, а также адсорбированной из воздуха влаги. На состояние по- | литуры важное влияние оказывает состояние окружающей среды, температура и влажность. При отсутствии влаги пленка крайне не- 1
устойчива, быстро разрушается, причем резко ухудшается щеток: они начинают пылить и быстро изнашиваются.
Требования, предъявляемые к качеству электрических Щетки должны обеспечить хороший токоотвод и контакт с ющимися частями машины, не вызывать искрения и шумов.
Щетки должны работать с минимальными потерями, хорошо J коммутировать и обладать высокой износоустойчивостью. Они j должны иметь необходимую механическую прочность, хорошо при- | шлифовываться и образовывать политуру, обеспечивая сохранность .1 коллектора электрической машины, не вызывая его износа и по- | вреждения. ।
Графитные, графитированные и угольно-графитные щетки со- |
стоят почти из чистого углерода. Содержание зольных примесей в графитных и угольно-графитных щетках составляет не более 2— 7%, а в графитированных — в пределах 0,4—1,5%.
В состав металлографитных щеток входят графит .и порошки та- | ких металлов как медь, олово, свинец, серебро и др. |
Различие между угольно-графитными, графитными и графити- I рованными электрощетками заключается не только в рецептуре и j свойствах, но и в температуре конечной обработки полуфабриката, .1 из которого их изготовляют. I
Угольно-графитные и графитные щетки получают из полуфаб- 1 риката, обожженного при температуре до 1300° С, в то время как | графитированные щетки получают из полуфабриката, подвергаю- | щегося графитации при температуре 2600—2800° С. |
При оценке качества электрощеток обычно учитывают их техни- | ческие характеристики и эксплуатационные свойства. ]
В табл. 20 приводятся технические характеристики электроще- I точных материалов. 1
Эксплуатационные свойства щеток определяют на основании 1 данных о работе щеток на электрических машинах в реальных уело-， виях. 1
При выборе той или иной марки щеток обращают внимание на | допустимые плотности тока и окружные скорости, коллекторные и 1 физико-механические свойства. Допустимая плотность тока зависит j от принадлежности щеток к тому или иному классу и колеблется ] от 6 до 30 А/см2. Для щеток кратковременного действия допустимые 1 плотности тока могут быть значительно выше указанной. От допу- |
стимой плотности тока зависит количество щеток, устанавливаемых на электрической машине. При расчете по плотности тока учитыва-
ют то обстоятельство, что обычно перегрев коллектора электриче-] ской машины не должен превышать 60° С. В некоторых современ- | ных конструкциях электрических машин величина плотности тока и предельная температура нагрева коллектора существенно увеличе- | ны. Окружные скорости для разных марок щеток составляют 10— I 60 м/с.1
180
характеристика отклоняетсяхарактеристика отклоняетсяПлотность тона, А/с/^1Плотность тона, А/с/^1Рис. 101. Вольтампериая характеристика электротеток:/ — металлографитных, 2 — графитных, 3 — графитированныхРис. 101. Вольтампериая характеристика электротеток:/ — металлографитных, 2 — графитных, 3 — графитированныхg ^§^4 驛анg ^§^4 驛ан
характеристика отклоняется
характеристика отклоняется
Плотность тона, А/с/^1
Плотность тона, А/с/^1
Рис. 101. Вольтампериая характеристика электротеток:
/ — металлографитных, 2 — графитных, 3 — графитированных
Рис. 101. Вольтампериая характеристика электротеток:
/ — металлографитных, 2 — графитных, 3 — графитированных
g ^§^4 驛ан
g ^§^4 驛ан
Из числа коллекторных характеристик следует упомянуть о 口發 реходном падении напряжения и износе. Переходное падение на； пряжения ——это потеря напряжения в скользящем контакте npd прохождении тока в направлении от щетки к коллектору и наоб^ рот. Величина переходного падения напряжения изменяется в завн： симости от плотности тока. При возрастании плотности тока увепн《 чивается переходное падение напряжения, причем вольтампернаЯ
от прямой линии (рис. 101). Основная причина этого явления состоит в нМ личии слоя политуры, который ведет себя как полупроводник.
Для каждой марки электрощетот? величина переходного падения на* пряжения должна находиться в определенных пределах. Если переход?： ное падение выше допустимого, то, возрастут электрические потери в контакте, что нежелательно. Пониженное значение переходного падеЦ ния может служить причиной искрения щеток.
На величину переходного паде*' ния напряжения оказывают влияние: состав щетки, окружная ско*
рость коллектора машины, величина удельного давления на щетку, плотность тока, температура, состояние атмосферы и др. ；
Величина износа характеризует срок службы щеток при эксплу-; атации. На величину износа щеток оказывает влияние состав, твер[ дость, уДельное электрическое сопротивление, пористость, механи-' ческая прочность, давление на щетку и другие факторы. Наиболее^ рёально оценивают эту величину на основании эксплуатационных^ испытаний. ■
Угольнографитиые щетки. Угольнографитные щетки Т2 относят к твердым. Они могут работать при плотностях тока не выше 6—. .7 А/см2 и окружной скорости коллектора 10——15 м/с. Благодаря повышенной твердости они обладают очищающим действием и поэтому их используют на небольших электрических машинах, у которых- коллекторы подвержены загрязнению или почернению. Исходным^ сырьем для изготовления этих щеток служат графит, нефтяной' кокс и сажа, в качестве связующего — смолопек. ；
Графитные щетки. К числу графитных щеток принадлежат щетки марок ГЗ. Эти щетки относят к мягким.
Для их изготовления используют в основном натуральный графит; количество его в рецептуре составляет до 75%. Графитные■ щетки обладают способностью хорошо образовывать на коллекторах политуру. При небольшой прочности они имеют хорошую зла- стичность и характеризуются высокими антифрикционными свойст-； вами. :
Графитные щетки могут работать прит^даотностях тока до 12 А/см2 и окружной скорости коллектора -да：/25 м/с н выше. Эта, щетки используют на кольцах быстроходных турбогенераторов, сват рочных генераторах, контактных кольцах асинхронных двигателей и одноякорных преобразователей.
К графитным щеткам относят и высокоомные щётки марки Г20. Эти щетки обладают высоким переходным падением напряжения и могут работать при плотностях тока до 10 А/см2. Они предназначены для коллекторных машин малой мощности с трудными условиями коммутации и применяются на радиоумформерах, электрома- шинных усилителях, двигателях «Шраге». =
Графитированные щетки. Эти щетки являются самыми распространенными; к ним относят следующие марки: ЭГ4, ЭГ2А, ЭГ14„ ЭГ8, ЭГ61, ЭГ74.
Они.могут работать при плотностях тока 10—12 А/см2 и окружных скоростях до 40—50 м/с.
Электрощетки марки ЭГ4 изготовляют по той же рецептуре к технологии,- что и щетки ГЗ, но отличаются от них тем, что конечной стадией обработки полуфабриката является графитация.
Электрощетки ЭГ4 обладают большой эластичностью. При низкой твердости и прочности они отличаются способностью быстро образовывать на коллекторе политуру. Их используют на электрооборудовании прокатных станов с неравномерной нагрузкой, контактных кольцах цепей возбуждения быстроходных турбогенераторов и. одноякорных преобразователей; коммутирующие- свойства этих щеток не высоки.
Электрощетки ЭГ2А изготовляют на основе. нефтяного кокса # натурального графита. Эти коксографитные графитированные щет^- ки обладают высокими механическими свойствами и хорошей стойкостью к механическим ударным нагрузкам и толчкам. Они находят преимущественно применение на тяговых двигателях электровозов и тепловозов, а также для электрооборудования прокатных станов.
Электрощетки ЭГ14 изготовляют на основе сажи и пекового кокса. Они обладают достаточно высокими ком мутирующим и свойствами и износоустойчивостью. Их применяют на коллекторах мощных генераторов и двигателей прокатных станов, подъемниках доменных печей, тяговых двигателей тепловозов-
Электрощетки ЭГ14 для автомобильных генераторов пропитывают раствором бакелитового лака в спирте и выпускают под марками ЭГ13 и ЭГ13П.
Электрощетки ЭГ8, ЭГ74 и ЭГ61 относят к сажевым износоустойчивым маркам. Они обладают высокими коммутирующими свойствами.
Электрощетки ЭГ74 и их модификации в настоящее время стали применять вместо более старых марок— ЭГ2А, ЭГ14 и ЭГ8. “
Электрощетки ЭГ74К пригодны для работы при повышенных температурах на электрических машинах с кремнийорганической изоляцией.
Сажевые щетки, обладая высоким переходным падением напряжения в контакте и хорошей износоустойчивостью, могут работать при окружных скоростях, достигающих 50——60 м/с. Для улучшения^ рабочих характеристик их пропитывают различными веществами.
Металлографитные электрощетки. Металлографитные щетки получают главным образом на основе медного порошка и натурального графита. В качестве добавок, улучшающих контактные свойства таких электрощеток, применяют порошки олова, свинца и других металлов. Некбторые марки этих электрощеток получают на основе 1серебряного порошка и графита.
Металлографитные щетки имеют низкое удельное электрическое сопротивление и переходное падение напряжения в контакте. Они могут работать при плотностях тока до 25 А/см2 и окружной скорости до 25 м/с. Кратковременно щетки этого типа (стартерные) могут использоваться при плотности тока до 60 А/см2 и выше.
Область применения металлографитных электрощеток разнообразна. Их используют в низковольтных генераторах, рассчитанных на большую силу тока, «автомобильных стартерах, зарядных генераторах напряжением менее 60 В, кольцах синхронных двигателей и одноякорных преобразователей, генераторах и преобразователях и для других электрических машин.
В зависимости от условий эксплуатации некоторые марки металлографитных щеток выпускают в пропитанном виде.
Серебрянографитные щетки, которые также относятся к металлографитным, обладают очень низким удельным электрическим сопротивлением и применяются в серводвигателях, реле, различных приборах и там, где требуются минимальные потери в скользящем контакте.
Для производства электрощеток широко используют двух-, трех-,Для производства электрощеток широко используют двух-, трех-,§ 48. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОЛУФАБРИКАТА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЩЕТОК
Для производства электрощеток широко используют двух-, трех-,
Для производства электрощеток широко используют двух-, трех-,
щеток.- Изщеток.- Из矗 также многокомпонентные композиции (табл. 21)
щеток.- Из
щеток.- Из
В табл. 22 приводится рецептура некоторых марок
готовление полуфабриката для электрощеток производят по одностадийному или двухстадийному технологическому процессу.
Одностадийный технологический процесс. При одностадийном технологическом процессе (рис. 102) порошки коксов, сажи, графита в определенных соотношениях смешивают со связую
щими.
Смеси, содержащие преимущественно коксы, сажу, для лучшего распределения связующих сразу же вальцуют, затем охлаждают и размалывают. В результате получают пресс-порошки, из которых на гидравлических прессах в пресс-формах прессуют блоки, которые обжигают при 1200—1300° С. Смеси, содержащие преимущественно графит, не подвергают вальцеванию.
Таблица 21
Состав композиции электрощеток основных марок
Группа
Марка щеток '
Наименование композиции
Угольнографитная
Т2
Графит ——нефтяной кокс —— ламповая сажа — смолопек
Графитная
ГЗ
Графит — ламповая сажа — смолопек
》
Г20
Графит — фенолформальдегидная смола
Графитированная
ЭГ4
Г рафит — ламповая сажа — смолопек
То же
ЭГ14, ЭГ13, ЭПЗп
Пековый кокс ——ламповая сажа — смолопек
ЭГ2А
Г рафит —■ нефтяной кокс —— смолопек
ЭГ74, ЭГ61
Ламповая сажа — пек
Металлографитная
МГ, 611М*, МГ2**
Медь — графит
мгсо
Медь — графит — олово — свинцовый глет
МГС, МГ64
Медь ——графит ——свинцовый глет
Ml, М3, Мб, М20
Медь — графит — каменноугольная смола
МГС5
Медь — графит — свинец — каменноугольная смола
С небольшой добавкой
С небольшой добавкой
медного порошка, олова.
Таблица 22
Рецептурный состав некоторых марок электрощеток
Материал
Состав в весовых частях
Т2
гз
ЭГ4
ЭГ14
ЭГ2А 2-я стадия
ЭГ8 2-я стадия
МГ
МГС
Тайгинскийграфит
—
81
—
-—
—
10
4,0
Ногинский графит
69
—
—
Пековый кокс ...
59,4
—
—
—
Нефтяной кокс ...
Сажа
И 13
10
34,0
16,6
—
Порошок 1-й ста-
66,8*
100**
ДНИ
Молотые. отходы ..
7
9
6,6
16,6
—
90
一
Медиый порошок .
—
—
■—
87,0
Оловянный порошок
—
—
—
9,0
Свинцовый глет .
Связующее на 100 вес. ч.
порошков
Смолопек
54,5
44,0
46,0
47,4
39,3
В 1-й стадии содержится нефтяной кокс н графит.
В 1-й стадии содержится графит и сажа.
Для графитированных марок электрощеточного полуфабриката 1 обжиг не является конечной операцией. Для получения графитиро^ ванных электро!цеток обожженные блоки подвергают графитации. 1
Смешение
Порошки коксов, сами, грасрита
малывают совместно в вибрационных мельницах до гомогенного состояния. Полученную шихту вальцуют на нагретых до 260— 280° С вальцах с электрообогревом (см. § 20). При вальцевании необходимо строго соблюдать необходимый зазор между валками и температурный режим. Провальцованную массу охлаждают, а затем размалывают на мельничных установках до заданной крупно-
Дробление пена до зерен 2~3 мм
Усреднение крупной партии
Усреднение крупной партии са- 阳〃，2血(puma
2nHDg-quuq KAHnw
Вальцеваниесмеси
Охлаждение
Усреднениепресс门叩凯икиб
Прессованиеблоков
L "万发〃z ]1
I「ридшт/к 卜11
I Полуфабрикат^|
на механичвскую|
о^ра5отну1
Рис. 102. Схема одностадийного технологического|
процесса производства полуфабриката электроще-|
ток ЭГ4, ЭГ14, анодов,1
Весьма эффективен одностадийный суховальцовый способ ； (рис. 103) изготовления полуфабриката для электрощеток марок ] ЭГ74, ЭГ74К, ЭГ61.1
Исходным сырьем для изготовления служат ламповая сажа и| высокоплавкий пек (см. § 5 и § 7). Сажу и пек без добавок или с] каталитическими добавками в соответствующем соотношении раз-1
186Т
Усреднение прёсспороииноб
Готовый полу(ра8ри/<ат
Дозироока компо нентоё 夕 Subpo- мельницу
Совестный размол шихты
4-5^рапше
8альц^6ание шихты
Дро5ление 〃 нлассифинация
乡нз旨ZD9 кбнп工
Рис. 103, Технологическая схема производства полу-фабриката суховальцовым способом
сти. Из пресс-порошков при давлении 1600—1800 кГ/см2 прессуют блоки, упаковывают их в коксовую засыпку в металлические коробки и обжигают в туннельных печах при 1200—1250° С. После обжига блоки графитируют. Из полученного таким образом полуфабриката изготовляют щетки. Щетки выпускают в пропитанном виде.
Вариантом описанного технологического процесса является изготовление полуфабриката путем непосредственного прессования '187
блоков из шихты, подверженной вибропомолу, минуя операцию вальцевания.
Двухстадийный технологический процесс. Двухстадийный технологический процесс производства полуфабриката (рис. 104) для
—I~Смешение—I~Смешение乡工-多QI/D9.争Пw乡工-多QI/D9.争ПwВальцеваниесмесиВальцеваниесмесиОх^а^ндениеОх^а^ндениеДробление [среднее)Дробление [среднее)Прессование заготовон 7斤""论包/Прессование заготовон 7斤""论包/05^иг _ нуличей05^иг _ нуличейРаспакобна 〃 чисткаРаспакобна 〃 чисткаПредварительноеOpob/iBHueПредварительноеOpob/iBHuenNmodQU-qHhodDWSnNmodQU-qHhodDWSРазмолРазмолПроседПроседСмешениеСмешениеРазмолРазмолГравитацияГравитация]Ар(титйТ\]Ар(титйТ\
—I~Смешение
—I~Смешение
乡工-多QI/D9.争Пw
乡工-多QI/D9.争Пw
Вальцеваниесмеси
Вальцеваниесмеси
Ох^а^ндение
Ох^а^ндение
Дробление [среднее)
Дробление [среднее)
Прессование заготовон 7斤""论包/
Прессование заготовон 7斤""论包/
05^иг _ нуличей
05^иг _ нуличей
Распакобна 〃 чистка
Распакобна 〃 чистка
ПредварительноеOpob/iBHue
ПредварительноеOpob/iBHue
nNmodQU-qHhodDWS
nNmodQU-qHhodDWS
Размол
Размол
Просед
Просед
Смешение
Смешение
Размол
Размол
Гравитация
Гравитация
]Ар(титйТ\
]Ар(титйТ\
Усреднениепорои/нооУсреднениепорои/нооПолусраорикагп .斤。мехинмеску обработку
Усреднениепорои/ноо
Усреднениепорои/ноо
Рис. 104. Схема двухстадинного технологического про-цесса производства полуфабриката для электрощетокЭГ2А, ЭГ8, а также конструкционного углеграфита
электрощеток отличается от одностадийного тем, что в первой стадии получают порошки, которые называют заварочными порошками 1-й стадии.
В дальнейшем порошки 1-й стадии используют как основной исходный материал для изготовления полуфабриката. Порядок опе-
рации при этом аналогичен изготовлению полуфабриката в одну стадию.
Из сравнения описанных технологических процессов видно, что при двухстадийной технологии такие основные операции как раз- .мол, дозирование, смешение, прессование, обжиг повторяются два раза. При этом увеличиваются потери материала на распыление и
отходы, трудоемкость, загрузка оборудования; удлиняется в 2——2,5 раза длительность технологического цикла (который составляет 60 суток), что является серьезным недостатком двухстадийного технологического процесса.
В настоящее время стремятся уменьшить стадийность и длительность технологического цикла производства электроугольных изделий путем применения сырьевых материалов с более стабильными свойствами, совершенствования технологического процесса, применения машин непрерывного действия, организации эффективного контроля процесса по операциям. ,
Особенности изготовления полуфабриката для металлографит-
Рис. 105. Технологическая схема производства полуфабриката для металлографитньгх щетокРис. 105. Технологическая схема производства полуфабриката для металлографитньгх щетокна механическую ибрибиЕну 'на механическую ибрибиЕну 'Hbix щеток. Изготовление полуфабриката для металлографитных щеток производят без связующих (этот метод применяют в металлокерамике) ,а также с применением связующих.
Рис. 105. Технологическая схема производства полуфабриката для металлографитньгх щеток
Рис. 105. Технологическая схема производства полуфабриката для металлографитньгх щеток
на механическую ибрибиЕну '
на механическую ибрибиЕну '
Полуфабрикат для металлографитных щеток со связующим изготовляют в соответствии с технологической схемой, приведенной на рис. 105.
На операции смешения применяется два способа смешения загрузки компонентов и связующего. По первому способу в смеситель загружают сначала графит, затем медный и другие порошки, их смешивают. Далее заливают связующее, в качестве которого применяют смолопек, уваренную каменноугольную смолу, иногда в смеси с бензолом. По второму способу графит сначала смешивают со связующим, смесь охлаждают и размалывают, полученный по-
〃 5001000 Z〃勿 J000 W/7 5000 6000 7000 Нагрузка, г〃 5001000 Z〃勿 J000 W/7 5000 6000 7000 Нагрузка, гРис. 107. Зависимость электрического сопротивления угольного столба от механической нагрузки:I — при прямом ходе, 2—при обратном ходеРис. 107. Зависимость электрического сопротивления угольного столба от механической нагрузки:I — при прямом ходе, 2—при обратном ходе£4 ”当邑gHEOdlioa 90x22hndE之”£4 ”当邑gHEOdlioa 90x22hndE之”Таблица 23Таблица 23Характеристика некоторых наиболее распространенных угольных столбовсопротивленияХарактеристика некоторых наиболее распространенных угольных столбовсопротивления
〃 5001000 Z〃勿 J000 W/7 5000 6000 7000 Нагрузка, г
〃 5001000 Z〃勿 J000 W/7 5000 6000 7000 Нагрузка, г
Рис. 107. Зависимость электрического сопротивления угольного столба от механической нагрузки:
I — при прямом ходе, 2—при обратном ходе
Рис. 107. Зависимость электрического сопротивления угольного столба от механической нагрузки:
I — при прямом ходе, 2—при обратном ходе
£4 ”当邑gHEOdlioa 90x22hndE之”
£4 ”当邑gHEOdlioa 90x22hndE之”
Таблица 23
Таблица 23
Характеристика некоторых наиболее распространенных угольных столбовсопротивления
Характеристика некоторых наиболее распространенных угольных столбовсопротивления
рошок (смесь графита и связующего) смешивают с порошками м| таллов. Таким образом удается получить более равномерное pai пределение компонентов в смеси.j
После операции смешения и сушки смесь выгружают, охлажда ют, а затем просеивают. Некоторые марки смесей подвергают pai молу, а полученный порошок просеивают.
Прессование блоков металлографитных марок производят пр| повышенных ^удельных давлениях порядка 2000——3000 кГ/см2 1 выше.
Обжиг спрессованных блоков в зависимости от марки издели производят в засыпке из активированного угля, а также коксова засыпке в муфельных печах при температуре 650—950° С, а такж в кольцевых при температуре 1000—1060° С.1
Полуфабрикат, изготовляемый с применением связующего 4 бакелитового лака, прессуют в нагретых пресс-формах.J
§ 49. ХАРАКТЕРИСТИКА УГОЛЬНЫХ СТОЛБОВ СОПРОТИВЛЕН*
Угольные столбы сопротивления (рис. 106) состоят из Ha6og угольных шайб или дисков различного диаметра; количество так^ шайб может быть от нескольких десятков до нескольких соте| толщина шайб обычно составляет 0,5——2,3 мм.j
При сжатии угольного столба вследствие деформации шайб он уменьшает свою высоту. Величина деформации зависит от нагрузки на столб, толщины и свойств материала шайб.
Важной характеристикой угольного столба является его кратность, которую определяют как отношение максимальной величины сопротивления при минимальной нагрузке к величине сопротивления столба при максимальной нагрузке. Чем выше кратность при заданной величине деформации, тем лучше качество угольного столба (табл. 23).
Рис. )06. Угольные столбы в упаковке
Eglroh。
OJOHqlreJA 2dBW
СУ- 8 СУ-11 СУ-12 СУ-17
СУ-21
В основу действия угольных столбов положено их свойство Mi нять свое электрическое сопротивление в широких пределах в 3aBi симости от величины нагрузки на столб. При снятии нагрузки Ё столб сопротивление его восстанавливается до первоначальной s личины. Характер изменения электрического сопротивления угол ного столба от нагрузки приведен на рис. 107. >
190
，6AdJEHBHq『BHHHW
」"NmAdJEH
e'^ov§^ ®H)M ,HNBHduo .
(saHaw ан) / ©NeAdJEH0H c IqYEWHHHW X&E
В холодном состоянии
о о о о о 0 5 5 0 0 8,8 ю о 5 5
5 8 8 0 0
-30609265
0 12 5 5
8
■2
Gslrog ®H)SE
-лючоно МКЙЯЕ&ОЛФЧ
8 5 5
用2 2 7 7
UM -£.UOKffo&c raw SKSHR35K Hdu 9yo.Lu EH ENmAdJEH BEW •HHUAUOOHqyEH工會
7 7 5 5
•EIPHIQH) Egyol。BHH
*«»ssora& qOHmow
j syolu"ExmAdJBH
(39НЭЕщн) so -0K8SSH —oacoo aoNoahHdlNay
В горячем состояняи
60
60
30
60
10
10
20
20
0 4 4 0 3
3 1 2 7 ф
G8VO9 зн) ио"'01° madJEH ^asKRO&o^-
250
250
250
250
250
§ 50. ИЗГОТОВЛЕНИЕ УГОЛЬНЫХ СТОЛБОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Для изготовления шайб угольных столбов используют различные марки сажи, пековый кокс и графит. В качестве связующего применяют смолопек и маслопек.
Изготовление пресс-порошков для угольных столбов принципиально ничем не отличается от изготовления пресс-порошков для полуфабриката электрощеток.
Однако метод формования и режим термообработки спрессованных заготовок имеют свои особенности.
191
44QBQB" 10" 10Рис. 108. Прибор для сборки столбов:I ——металлический стакан, 2 — испытуемыйстолб, 3 — изолирующая трубка, 4—верхнийконтакт, 5 — индикатор, 6 — стопорный винт,7 — кронштейн с втулкой, 8 ——металлическаятяга, 9 — ннжннй контакт, I。一груз, 11 — та-релка для грузаРис. 108. Прибор для сборки столбов:I ——металлический стакан, 2 — испытуемыйстолб, 3 — изолирующая трубка, 4—верхнийконтакт, 5 — индикатор, 6 — стопорный винт,7 — кронштейн с втулкой, 8 ——металлическаятяга, 9 — ннжннй контакт, I。一груз, 11 — та-релка для груза
4
4
QB
QB
" 10
" 10
Рис. 108. Прибор для сборки столбов:
I ——металлический стакан, 2 — испытуемыйстолб, 3 — изолирующая трубка, 4—верхнийконтакт, 5 — индикатор, 6 — стопорный винт,7 — кронштейн с втулкой, 8 ——металлическаятяга, 9 — ннжннй контакт, I。一груз, 11 — та-релка для груза
Рис. 108. Прибор для сборки столбов:
I ——металлический стакан, 2 — испытуемыйстолб, 3 — изолирующая трубка, 4—верхнийконтакт, 5 — индикатор, 6 — стопорный винт,7 — кронштейн с втулкой, 8 ——металлическаятяга, 9 — ннжннй контакт, I。一груз, 11 — та-релка для груза
Из приготовленных в одну или две стадии пресс-порошков прес-Я суют не блоки, а мембраны или шайбы диаметром 50——70 мм и топ-^ щиной 0,8——2,7 мм. Прессование производят на гидравлических^» механических, а также фрикционных прессах ударного действия Я при удельном давлении до 3000 кГ/см2. Мембраны прессуют с до-fl пуском по толщине в пределах ±0,1 мм в съемных пресс-формах^К без обогрева. Отклонение плоскостей мембран от параллельностйв
не должно превышать 0,05 мм.量|
Отпрессованные мембраныв или шайбы припудривают таль-^к ком и складывают в стопки поЯИ 20—30 шт. Затем их помещаютЯ между двумя толстыми уголь^^р ными пластинами со шлифо-И ванной поверхностью и плотнев, перевязывают проволокой. К
Для некоторых типов стол^^^^ бов из прессованных сыры^Ь мембран вырубают шайбы, ко^К торые присыпают тальком упаковывают. Обжиг провода圖^ в коксовой засыпке в печах пе~Ц риодического действия при тем-И пературе до 1000℃.墓
Обожженные мембраны шайбы распаковывают, а шай*^№ бы некоторых марок, рассии*^^ танные для работы в столба?^и большой мощности, ДОПОЛНИЛИ тельно графитируют в трубах.И| Обожженные и графитирован-яИ ные мембраны или шайбы раз^Н браковывают, а затем направ*^В ляют на механическую обра<^В ботку и сборку столбов.
Механическая обработка мембран и шайб состоит из опера口и團 вырубки, расточки отверстий и обработки шайб по наружному диа-1 метру. Затем шайбы разбраковывают и направляют на шлифовк)! в стальных оправках сразу по 4—7 шт. Шлифовку производят ела! бым нажатием на оправку, перемещая ее по траектории, близкой! к кругу. Вначале производят грубую шлифовку на электрокорун-| Довой шкурке, а затем ——пришлифовку на более тонкой шкурке；］ После шлифовки первой плоскости шайбы переворачивают и шли?| фуют вторую плоскость. !
Отшлифованные шайбы обеспыливают, продувая их воздухом! затем разбраковывают, промывают в спирте н сушат в сушильньш шкафах. Просушенные шайбы направляют на операцию сборки. |
Сборку столбов производят с помощью прибора (рис. 108)1 включенного в электрическую схему. . 1 192 I
У многих типов угольных столбов проверяют величину электрического сопротивления в горячем состоянии путем подвода определенной мощности в течение 30 мин. Столбы некоторых типов комплектуют контактными шайбами и контактами.
Контрольные вопросы
Расскажите об основных характеристиках электрических углей.
Что вы знаете о технологии изготовления электрических углей?
Какие основные характеристики электрических щеток вы знаете?
Расскажите об особенности технологии изготовления полуфабриката для электрощеток по одностадийному и двух стадийному процессу.
Расскажите об основных характеристиках и технологии изготовления угольных столбов.
ГЛАВА XI
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ
УГОЛЬНО-ГРАФИТНЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ
И КОНСТРУКЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
§ 51. ХАРАКТЕРИСТИКА И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ
Контакты служат для выключения или разрыва электрических цепей самой различной мощности.
Для успешной работы электрические контакты должны удовлетворять следующим требованиям: иметь высокую теплоэлектропро- водность, высокую механическую прочность при обычной и повышенной температуре, Хорошо обрабатываться и припаиваться к токопроводящим деталям, обладать тугоплавкостью и коррозионной стойкостью, высокой электроэррозионной устойчивостью, стабильными рабочими свойствами, не иметь склонности к обгоранию, свариванию, прилипанию.
Для обеспечения таких разнообразных свойств электрические контакты изготовляют из разного рода смесей порошков металлов или их сплавов с добавкой неметаллических компонентов, а также из чисто углеродистых материалов.
Основные свойства электрометаллокерамических контактов приведены в табл. 24.
,Электрометаллокерамические контакты изготовляют в основном двумя способами:
твердофазным спеканием (наиболее распространенный метод получения);
жидкофазным спеканием (пропиткой).
Кроме того, их получают путем высадки из металлокерамической проволоки или штамповкой из полос.
Форма и размеры электрических контактов должны соответствовать ГОСТ 3884—67 н ГОСТ 13333—67.
Свойства электрометаллокерамических контактов
Марка
Композиция
Плотность, г/см3
Удельное электрическое сопротивление» Ом-см-10—4 (не более)
Твердость по Бринеллю
КМК-АЮм
Серебро — окись кад-
Q 7 + 0,20
0,028
80-105
КМК-А20м
Серебро 一 окись меди
9,6±0,20
0,024
55-65 -
КМК-АЗОм
Серебро — никель
9,7±0,20
0,030
65-85
КМК-А31М
Серебро — никель
о 5+0,30
У 户一0,20
0,035
80—110
КМК-А32
Серебро — никель — графит
8,7±0,20
0,035
45—65 ?
KMRA40
Серебро —графит
8,5士0,20
0,030
25—40
КМКА50
Серебро — никель — кадмий
9,6±0,20
■ 0,070
50-70 ,
КМК-БЮ
Медь — графит
7,0土0,3
0,040
25—35
КМК-Б11
Медь ——графит
6,5±0,30
0,050
15-30
СГ-1Н
Серебро — графит — сажа
6,7士0,3
12,0
сг-з
Серебро — графит
7,2±0,2
0,о
СНГ-88
Серебро — никель — графит
7,0±0,2
0,03-0,1
5-20Нф*
КМК-Б20
Медь — вольфрам — никель
12,1±0,30
0,060
120-150
КМК-Б21
Медь — вольфрам — никель
13,8±0,6
0,070
170-200
МГ
Медь — графит
5,3
0,03-0,12
4-14Нф* ；
МГС
Медь — графит — свинец
6,6
0,01-0,2
6-20'
мгсо
* Нф — тве]
Медь — графит — свинец ——олово
?дость по ВНИИЭИ.
6,0
0,1-0,3
6—20
Конфигурация нерабочей стороны контактов зависит от способа, •их крепления к контактодержателю и может быть плоской, со сферическим или цилиндрическим наплывом, без фиксирующего или с； фиксирующим одним или двумя коническими шипами.
§ 52. ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ТВЕРДОФАЗНЫМ СПЕКАНИЕМ
Контакты марки КМК-А10 и КМК-А10М. Контакты КМК-А10 и;
КМК-А10М композиции серебро — окись кадмия (рис. 109) ис-( пользуют при повышенных токовых нагрузках и умеренных кон-； тактных нажатиях от 0,15 до 1 кг. ]
Промышленность выпускает контакты марки КМКА-10 с обыч-^ ной структурой и марки KMK-1QM с мелкодисперсной структурой;? последние находят все большее применение вследствие своей повы-3 шенной износостойкости.
Принципиально технология изготовления контактов КМКА-10 (рис. НО, а) не отличается от технологии контактов КМКА-10М за исключением начальной стадии ——получения пресс-порошка, поэтому рассмотрим более прогрессивную технологию производства контактов К.МКА-10М (см. рис. 110, б) с мелкодисперсной структурой.
Н качестве исходных сырьевых контактов служат гранулированньп бой смесь серебра и окиси кадмия, а для подслоя ——чисто серебряный порошок марки ПС-2.Для получения гранулированного порошка смешивают в заданном соотношении раствор азотнокислого серебра и кадмия. Раствор обрабатывают едким натром. Полученный нестойкий осадок гидроокиси серебра и гидроокиси кадмия отфильтровывают, сушат, смешивают с 3%-ным водным раствором поливиниловогр спиртаН качестве исходных сырьевых контактов служат гранулированньп бой смесь серебра и окиси кадмия, а для подслоя ——чисто серебряный порошок марки ПС-2.Для получения гранулированного порошка смешивают в заданном соотношении раствор азотнокислого серебра и кадмия. Раствор обрабатывают едким натром. Полученный нестойкий осадок гидроокиси серебра и гидроокиси кадмия отфильтровывают, сушат, смешивают с 3%-ным водным раствором поливиниловогр спиртаИ 圜 ®ооИИ 圜 ®ооИРис. 109. Металлокерамические контакты, изготовленные твердофазным спеканиемРис. 109. Металлокерамические контакты, изготовленные твердофазным спеканием- материалов для изготовления порошок, п ре дет авл яющий со-
Н качестве исходных сырьевых контактов служат гранулированньп бой смесь серебра и окиси кадмия, а для подслоя ——чисто серебряный порошок марки ПС-2.
Для получения гранулированного порошка смешивают в заданном соотношении раствор азотнокислого серебра и кадмия. Раствор обрабатывают едким натром. Полученный нестойкий осадок гидроокиси серебра и гидроокиси кадмия отфильтровывают, сушат, смешивают с 3%-ным водным раствором поливиниловогр спирта
Н качестве исходных сырьевых контактов служат гранулированньп бой смесь серебра и окиси кадмия, а для подслоя ——чисто серебряный порошок марки ПС-2.
Для получения гранулированного порошка смешивают в заданном соотношении раствор азотнокислого серебра и кадмия. Раствор обрабатывают едким натром. Полученный нестойкий осадок гидроокиси серебра и гидроокиси кадмия отфильтровывают, сушат, смешивают с 3%-ным водным раствором поливиниловогр спирта
И 圜 ®ооИ
И 圜 ®ооИ
Рис. 109. Металлокерамические контакты, изготовленные твердофазным спеканием
Рис. 109. Металлокерамические контакты, изготовленные твердофазным спеканием
(см. § 15) до получения увлаж
ненной массы и протирают на грануляторе через сито 045. Гранулы прокаливают в электрической печи в обычной атмосфере при 800° С. При таком окислительном обжиге получают гранулы, содержащие чистое серебро 85% и окись кадмия 15%, которые и являются исходным пресс-порошком.
Прессование 'контактов производят на роторных или других приспособленных для этой цели прессах при удельном давлении 4 Т/см2 (4 Н/м2). В один дозатор засыпают г р а ну л и ров аниу ю смесь серебра и окиси кадмия, А в другой для подслоя — серебряный порошок. По таблице подбирают навески порошков основного и подслоя.
Отпреосованные контакты, свободные от сколов, трещин и рас- слоев, спекают в электрической печи при 900° С в течение 1 ч в засыпке из электрокорунда, а затем доп р ессовыв а ют при удельном давлении 8 Т/см2 (8 Н/м2) с последующим окислительным отжигом в электрической печи при 450° С в течение 30 мин в среде воздуха.
Контакты марки КМК-А20 и КМК-А20M. Контакты композиции серебро—окись меди используют при высоких токовых нагрузках и кратковременных повторных нагрузках, так как они по износоустойчивости и сопротивлению привариванию превосходят контакты комлоаиции серебро — окись кадмия.
Исходным сырьем для получения контактов КМКА-20M с мелко дисперсной структурой служит гранулированный порошок из серебра и окиси меди. Технология изготовления рассматриваемых контактов аналогична технологии контактов КМКА-10М.
Контакты марки КМК-АЗО, КМК-АЗОМ, КМК-А31 и КМК-А31М. Контакты композиции серебро—никель используют в различных
приборах постоянного и переменного тока при умеренных нагрузках. Они не нуждаются в специальном подслае.：
Изготовление контактов марки КМК-АЗО и КМК-А31 с обычной микроструктурой производят непосредственно из порошков серебра
‘и никеля.
В настоящее .время вместо контакта КМК-АЗО и КМК-А31 на
марокмарокчинают находить все большее применение
марок
марок
контактыконтакты
контакты
контакты
КМК-АЗОМ и КМК-АЗ 1М с мелкозернистой структурой (рис. 110, в).
В качестве исходных сырьевых материалов для этих контактов используют углекислое серебро и углекислый никель, которые загружают в вибрационную мельницу и подвергают совместному раз-； молу в т&чение 30 мин. Количество компонентов должно быть взяток с тазм расчетом, чтобы в контактах марки КМК-АЗОМ содержаний серебра было 70%, в контактах КМК-А31М—60%, остальное ннМ кель.
Шихту после вибропомола гранулируют с 3%-ным раствором поливинилового стирта, а гранулы подвергают восогановительному отжигу в стальных лодочках в электрической печи при температуре 460——500° С в течение 2 ч.
Из полученного, таким образом, пресс-порошка прессуют при удельном давлении 2 Т/см2 (2 Н/м2) 'контакты заданного размера и конфигурации.
Спрессованные контакты после контроля спекают в электрических печах в защитной водородной среде при температуре 860° С.
Спекание производят в графитовых лодочках в засыпке из электрокорунда. Спеченные заготовки для придания им необходимой плотности и твердости допрессовывают в пресс-формах на механических прессах при удельном давлении 10 Т/см2 (10 Н/м2), а затем отжигают в электрической печи при температуре 450—500° С в среде водорода.
Контакты марки КМК-А32, СНГ-88. Контакты композиции серебро ——никель ——графит, обладающие повышенной дугостойкостью и сопротивлением привариванию, используют как дугогасящие в автоматических выключателях (КМК-32), а также в качестве скользящих (СНГ-88) для точных измерительных приборов, тахогенераторах и т. д.
Контакты марки КМК-А32 изготовляют с подслоем из серебра, а контакты СНГ-88 — без подслоя. В качестве исходных сырьевых материалов служат серебряный порошок, никелевый, а также различные виды графита.
Технологический процесс производства этих контактов аналогичен технологии контактов композиции серебро-никель, однако контакты СГН-88 допрессовке и отжигу не подвергают.
Контакты марки КМК-А40, СГ-1Н, С Г-3. Контакты этих марок представляют собой двухкомпонентную композицию ——серебро —— графит, технология изготовления которых, кроме контактов СГ-1Н, аналогична изготовлению контактов композиции серебро — никель—графит.
Контакты марки СГ-1Н получают путем смешения порошков серебра, природного графита, сажи с жидким каменноугольным связующим по технологической схеме металлографитных щеток (см. рис. 105).
Контакты марки КМК-Е10, КМК-Б11, МГ, МГС и МГСО. Контакты композиции медь一 графит используют во всех случаях, где требуется высокое сопротивление привариванию при больших токовых нагрузках (токи короткого замыкания 30—100 кА).
Их изготовляют без подслоя, с подслоем и трехслойными с промежуточным слоем.
В качестве исходных сырьевых материалов для контактов КМК-Б10 и КМК-БН служат медный электролитический порошок марки ПМС-1 или ПМС-2, а также искусственный графит (электродный из нефтяного кокса). Использование электродного графита улучшает дугостойкость контактов.
Для изготовления контактов МГ, МГС и МГСО применяют природный тайгинский графит.
В контактах марки МГС добавляется свинцовый глет, а в контактах марки МГСО — еще и оловянный порошок, (см. § 48).
Исходные порошковые материалы перемешивают в смесителях с последующим прессованием и спеканием.
В качестве защитной среды при спекании контактов МКМ-Б10 и КМК-Б11 служит водород, а контакты МГ, МГС и МГСО спекают в коксовой засыпке или засыпке из активированного угля.
Технология изготовления двухслойных контактов КМК-Б10 имеет следующие особенности. При прессовании вначале в матрицу пресс-формы засыпают навеску чисто медного порошка (подслоя), затем после его разравнивания навеску пресс-порошка, содержащего 3% графита и 97% медного порошка, после чего спрессовывают всю засыпку.
При прессовании трехслойных контактов КМК-Б11 в матрицу пресс-формы последовательно загружают медный порошок (подслой), навеску пресс-порошка с содержанием 3% графита, остальное медь и после этого навеску пресс-порошка, содержащего 5% графита и 95% меди. Затем все три слоя спрессовывают.
После спекания указанных контактов вследствие неодинаковых усадок они имеют небольшое коробление и поэтому их подвергают рихтовке в пресс-форме при удельном давлении 0,5 Т/см2. На стороне подслоя наносят отличительную метку.
Готовые контакты проверяют и направляют на склад.
§ 53. ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ПРОПИТКОЙ
Контакты композиции медь ——вольфрам — никель (рис. 111) применяют в мощных масляных и воздушных высоковольтных выключателях, контакторах и аппаратах стыковой сварки, мощных масляных выключателях дуговых электропечей.
Порошок вольфрамо-никелевого сплава марки ВН-5 тщательно смешивают с медным порошком в различных соотношениях в шаровой мельнице в течение 4 ч. После этого на прессах при удель- ном давлении 5——6 Т/см2 (5——6 Н/м2) прессуют заготовки различ- ной формы и размеров,^называемые облицовками. Облицовки подвергают восстановительному отжигу в электрической печи в среде водорода при температуре 920—1000° С.
Следующей операцией является пропитка облицовок медью. С этой целью из медного порошка прессуют (или нарезают их из литой меди) брикеты определенного размера и массы. Затем медно- вольфрамо-никелевые заготовки устанавливают в отверстия, высверленные в графитовом блоке (или в лодочки с засыпкой), и на них укладывают медные брикеты. Графитовые блоки помещают в электрическую печь. Процесс пропитки ведут при температуре на- грера 1200° С, в течение 1—2 ч (в зависимости от размера контак- та) в среде водорода. При нагреве медь плавится и под действием 198
капиллярных сил впитывается в поры медно-вольф.рамо-никелевых облицовок.
При недостаточно хорошей пропитке процесс пропитки повторяют.
Пропитанные облицовки при отсутствии раковин, трещин, других дефектов направляют на фрезеровку, токарную и другую механическую обработку.'
Рис. 111. Металлокерамические контакты, изготовленные пропиткой
§ 54. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ
МАГНИТОВ
Металлокерамические постоянные магнитн используют в измерительных приборах, счетчиках, гальванометрах, реле, репродукторах, телефонных аппаратах, электроннолучевых трубках, электрических машинах.)
Рис. 112. Металлокерамические постоянные магниты
Форма и размеры металлокерамических магнитов могут быть самыми разнообразными (рис. 112).
Свойства металлокерамических постоянных магнитов должны соответствовать ГОСТ 13596—68 (табл. 25) и ТУ 16586106—69.
Магнитные свойства некоторых видов постоянных магнитов
1^рка магнита
Плотность, г/см3
Остаточная индукция, Вб/м2 *, (не менее)
Коэрцитивная сила, кА/м (не менее)
Удельная максимальная магнитная энергия, 口阂м3 (не менее)
ММК4
6,8
0,55
40
4 500
ММК7
7,0
0,95
44
10 500
ММК5
6,8
0,60
44
4 700
ФБИ-1
4,4
0,37
130
11000
* Примечание: Вебер (Вб) является единицей магнитного потока в системе СИ 1 Вб= 1 (тл) • (1 м2).
Магниты марки ММК4, ММК5 (альнико). Состав магнитов ММК4 следующий: 54,5% Fe, 10% Al, 17% Ni, 12,5% Со, 6% Си. Состав магнитов ММК5 отличается наличием добавок за счет : уменьшения содержания железа, 0,5% Zr и 0,3% Ti.
Получают магниты следующим образом. Исходные порошки ни- j келя, кобальта, меди, железа (вихревого помола) и порошки фер- | ротитановой, железо-алюминиевой, ферроалюмоциркониевой лига- j тур, полученные после дробления, размола и просева, загружают в i четырехсекционный смеситель (рис. 113, а). Туда же добавляют 3 0,5——0,6% стеарата цинка, который улучшает прессуемость порош-: ков. Перемешивание продолжается 4 ч.
Смесь хранят не больше 10 суток в таре. Из полученной смеси прессуют заготовки при удельном давлении 10 Т/см2 (10 Н/м2) на механических или гидравлических прессах-полуавтоматах.
Размеры и масса отпрессованных заготовок должны соответствовать технологической карте. Бракованные заготовки снова размалывают, а порошки направляют на перепрессовку.
Спекание заготовок производят в электрической печи при тем-. пер ату ре порядка 1300° С с выдержкой 3 ч в среде очищенного и : осушенного водорода в стальных или из нержавеющей стали ло- < дочках. Для улучшения свойств и предохранения магнитов от ； сплавления или сваривания между собой их.пересыпают засыпкой из смеси порошка — альни и двуокиси титана.
Тщательная упаковка при спекании магнитов обязательна. Спеченные магниты контролируют по внешнему виду, геометрическим размерам, магнитным свойствам, по структуре на изломе. На поверхности магнитов не допускается наличия трещин, раковин, цветов побежалости. Структура магнитов на изломе должна быть мелкозернистой, серебристого цвета. Спеченные магниты подвергают механической обработке.
После шлифовки магниты размагничивают многократным введением в катушку, через которую пропускают переменный ток, после чего их подвергают разбраковке по магнитным свойствам. 200
8—1624
б)
Рис. 113. Схема изготовления постоянных магнитов марок: а — ММК4, ММК5 (альнико), 6 — ММК7 (магинко)
После разбраковки магниты снова размагничивают и направляют заказчику.
Магниты марки ММК7 (магнико). Состав магнитов ММК7 следующий: 49% Fe; 8% Al; 15% Ni； 24% Со; 3% Си и 1% Ti.
В качестве исходных сырьевых материалов при изготовлении ' магнитов ММК7 применяют порошки железа вихревого помола, ни- q келя, кобальта, меди, а также порошки железо-алюминиевой и фер- .ротитановой лигатуры.
Технологический процесс изготовления магнитов марки ММК7 、 ничем практически не отличается от процесса получения магнитов марок ММК4 и ММК5. Однако для обеспечения высокого уровня : магнитных свойств магниты марки ММК7 после операции механической обработки подвергают текстуровке путем специальной : •термической обработки и одновременного наложения магнитного * лол я с последующим отпуском (рис. 113, б). Такую термомагнит- ную обработку-закалку производят следующим образом. Магни-: ты укладывают в коробку из никелевой ленты с учетом направле-": ния намагничивающего поля, помещают в электрическую печь, нагретую до 1300° С, и выдерживают в ней при этой температуре ; 20 мин. Затем их вынимают из печи, быстро помещают между 彳 башмаками электромагнита с напряжением поля не меньше 1300 Э,： закрывают со всех сторон асбестом, выдерживают в магнитном поле до охлаждения 500° С, а потом вынимают и охлаждают до ком-： ватной температуры. После этого магниты в тех же коробках или : лодочках помещают для отпуска на 6—10 ч в электрическую печь, нагретую до 590—600° С, затем охлаждают и направляют на операцию размагничивания.
Существует другой способ термомагнитной обработки спеченных магнитов. Он состоит в изотермической закалке магнитов с последующим охлаждением в свинцовой ванне, имеющей температуру ： 800——850° С, с выдержкой при этой температуре и одновременным наложением магнитного поля. После изотермической выдержки магниты охлаждают на воздухе и затем подвергают отпуску.
Магниты нз бариевого феррита марки ФБИ-1. Эти магниты при- ? меняют в динамических репродукторах, магнитных линзах для фо- кусировки электронных лучей, отклоняющих системах электронно- J лучевых трубок и т. д. Благодаря высокому значению коэрцитивной j силы такие магниты устойчивы против размагничивающегося дей-, ствия внешних магнитных полей, а также обладают высоким эле- | ктрическим удельным сопротивлением и по сравнению с другими j небольшой плотностью. Магниты изготовляют следующим образом. § Исходные порошки окиси железа, азотно-кислого или углекислого ； бария просеивают через крупную сетку, затем загружают в вибро-: мельницу М-200 в соотношении 76% окиси железа и 24% азотно-' кислого бария и подвергают размолу в течение 30 мин.:
Размолотую шихту помещают в карборундовые лодочки и отжигают в электрической печи в воздушной среде при максимальной ； температуре в средней зоне 1060° С.
В процессе отжига происходит разложение азотнокислого бария и взаимная диффузия компонентов этой системы с образованием феррита бария черного или сероватого цвета; наличие порошка коричневого цвета свидетельствует о том, что реакция полностью не прошла и обжиг следует повторить. При обжиге следует избегать значительного роста зерен феррита бария. После охлаждения проверяют содержание окиси бария, которого должно быть 14——16%；
Полученный порошок феррита бария размалывают в вибромельнице с 1% каолина, туда же добавляют от 5 до 10% отходов брака этих магнитов; время размола 40—80 мин. Тонина размола смеси должна соответствовать остатку на сетке 0063 не более 0,7%. После операции размола приготовляют пресс-порошок путем гранулирования феррита бария, используя в качестве клеящей добавки поливиниловый спирт. В результате получают гранулированный пресс- порошок феррита бария высокой однородности с насыпной плотностью 1,46—1,7 г/см3.
Перед прессованием грунулированный пресс-порошок подсушивают, выдерживая его на воздухе в течение 12—24 ч.
Прессование магнитов производят на - гидравлических прессах млн прессах-автоматах при удельном давлении 1,2——Т/см2 (1,2— 2Н/м2).
Отпрессованные магниты спекают в электрической печи в воздушной среде при температуре 1120° С с выдержкой при этой температуре в течение 2 ч. Общая продолжительность спекания составляет около 25—30 ч.
Годные по размерам 1после спекания магниты подвергают механической обработке — шлифованию.
После механической обработки магниты размагничивают путем «агрева в электрической печи в воздушной среде до 600° С и выдержке при этой температуре в течение 30 мин. Магниты после размагничивания проверяют на1 соответствие ТУ, затем упаковывают и направляют потребителю.
§ 55. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ АНТИФРИКЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Металлокерамические изделия выпускают в виде бронзо-графитных или железо-графитных вкладышей, подшипников, втулок, подпятников и других и используют в электродвигателях, швейных и стиральных машинах, электропроигрывателях, стартерах, электробытовых приборах, автомобилях и там, где требуется обеспечить длительную работу без дополнительной смазки.
Вкладыши могут быть различных размеров и формы (рис. 114). В табл. 26 приводятся физико-механические свойства железо-графитных и бронзо-графитных вкладышей.
Железо-графитиые вкладыши марок *гр1 и ЖгрЗ. При изготовлении вкладышей Жгр1 смешивают 99% железного порошка с 1 %* природного графита, а вкладышей ЖгрЗ — 97% железного порошка и 3% коллоидного графита С-2. Для лучшей прессуемое™
и： износостойкости в композицию добавляют 1 % (считая на всю навеску) стеарата цинка.
Из полученной смеси прессуют заготовки при удельном давлении 4——4,5 Т/см2 (4—4,5 Н/м2) и после контроля направляют их на спекание. Спекание производят, в засыпке из активированного угля в среде водорода при. температуре 1060—1080℃ и выдержке при атой температуре в течение 1 ч. При таком режиме спекания полу-
Вне. 114. Металлокерамические антифрикционные изде- ,лия
Таблица 26
Физико-механические свойства металлокерамических вкладышей
Наименование показателей
Вкладыши
железографитные
бронзографнтные
'Кажущаяся плотность, г/см3
4,5-6,5
5,6
Твердость по Бринеллю
30-65
25-50
Предел прочности, кГ/мм2:
при .растяжении . . ；.
12—20
7-15
при сжатии
40—35
1,5-3
Ударная вязкость, кГ/см2
Масловпитываемость, %
0,4-0,8
0,4—0,6
3-6
1,5-3
. Коэффициент трения по стали: без дополнительной - смазки
0,04-0,16
0,02-0,14
с дополнительной смазкой、
0,006-0,02
0,002—0,004
чают материал вкладыша с перлитной структурой. После спекания заготовки пропитывают в нагретом турбинном масле и затем направляют на калибровку.
Калибровку производят с целью получения изделий с высокой точностью по внутреннему диаметру. Обычно сопряжение между валом и вкладышем должно выполняться по ходовой посадке или посадке движения 2-го класса точности. Однако калибровка способствует также упрочнению поверхностного слоя втулок и повышает их износостойкость в 2；—2,5 раза.
Бронзо-графитные изделия. Для изготовления антифрикционных бронзо-графитных изделий марок Бгр4, В смешивают 86% медного электролитического порошка, 4% графита и 10% оловянного порошка. - /
При получении некоторых типов изделий вводят присадку свинцового порошка, а для лучшей прессуемости добавляют около 0,2% стеарата цинка. После смешения исходных порошков в смесителях их прессуют в заготовки при удельном давлении 2— 2,5 Т/см2 (2——2,5 Н/м2). Отличительная особенность изготовления бронзо-графитных изделий состоит в том, что втулки типа В подвергают спеканию в коксовой засыпке при температуре 680—750° С; продолжительность спекания 1——2 ч. Спеченные изделия пропитывают маслом, калибруют и подвергают механической обработке (фрезеровке, обточке и т. д.).
В ряде случаев калибровка предшествует пропитке. В качестве пропитывающих веществ для уменьшения износа используют также соединения, содержащие фосфор.，
§. 56* ИЗГОТОВЛЕНИЕ УГОЛЬНО-ГРАФИТНЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Угольно-графитные изделия применяют в качестве уплотнений трущихся деталей в различных машинах и аппаратах.
Они работают в разнообразных условиях при наличии или отсутствии смазки, в условиях полусухого трения, в агрессивных средах.
Угольно-графитные антифрикционные изделия получают путем смешения порошков кокса, графита, сажи со связующим — каменноугольным пеком и последующего прессования заготовок требуемого размера. Спрессованные заготовки в виде плит, колец, сегментов обжигдют в печах в коксовой засыпке. Полученный полуфабрикат с зольностью порядка 1,5—2,5% подвергают механической обработке. При изготовлении используются одностадийная и двухстадийная схемы производства (см. рис. 102, 104).
Для создания более плотной структуры и высокой механической прочности заготовки подвергают одно- или многократной пропитке пеком с последующим обжигом. В некоторых случаях, когда необходимо получить изделия с низким содержанием золы и высокой химической стойкостью, заготовки после обжига графитируют.
Некоторые марки полуфабриката после механической обработки (для придания им водо- и газоплотности) дополнительно пропитывают искусственными смолами.
Уплотнительный антифрикционный материал 2П-1000 и Г2П, а также уплотнительные графитированные кольца марки Э-46 получают по двухстадийному технологическому процессу.
Антифрикционный материал УГ-20 изготовляют по одностадийной схеме производства на основе коксующегося ископаемого угля с зольностью —2—3%.
Антифрикционный материал АПГ-1 представляет собой уга пластик на основе карбонизованной ткани из кордного волоки, Карбонизованную ткань пропитывают бакелитовым лаком, суша
а затем прессуют на этажных прессах в плиты размере 800X1200 мм толщиной 8—40 мм. Антифрикционный материя
АПГ-1 может применяться для подшипников прокатных станоз
уплотнений, направляющих металлорежущих станков, а также, антикоррозийный материал в химическом машиностроении.
В табл. 27 приведены физико-механические характеристик] угольно-графитных антифрикционных материалов 2П-1000, УГ-2С АПГ-1.
Таблица
Физико-механические свойства угольно-графитныхантифрикционных материалов
usxdttoxusxnxusxdttoxusxnx*f ооноааок*f ооноааок次-льооалчот次-льооалчот-лноочащин-лноочащин«EO^UM gHJ —MX Hdu HIQOH •толя 55aK ийо^им -SXH •ЙО attc HIQOH •hodu Iraasdu«EO^UM gHJ —MX Hdu HIQOH •толя 55aK ийо^им -SXH •ЙО attc HIQOH •hodu Iraasduий^м -HIQOJ，AIA qKAowий^м -HIQOJ，AIA qKAow"OEEJ нм§ q0財BHHOd"OEEJ нм§ q0財BHHOd-лнооаноч=KQBBmAHCBX-лнооаноч=KQBBmAHCBX2П- 1000 УГ-202П- 1000 УГ-20АПГ-1*АПГ-1*Нефтяной кокс — графит — связующееКоксующийся уголь — графит — нефтяной коксКарбонизованная ткань — графит — фенолформальдегидная смолаНефтяной кокс — графит — связующееКоксующийся уголь — графит — нефтяной коксКарбонизованная ткань — графит — фенолформальдегидная смола17,017,00,40,40,40,40,150,150,И0,И0,20,2Проницаем НепроницаемНепроницаемПроницаем НепроницаемНепроницаем1,61,7<1,511,61,7<1,51
usxdttoxusxnx
usxdttoxusxnx
*f ооноааок
*f ооноааок
次-льооалчот
次-льооалчот
-лноочащин
-лноочащин
«EO^UM gHJ —MX Hdu HIQOH •толя 55aK ийо^им -SXH •ЙО attc HIQOH •hodu Iraasdu
«EO^UM gHJ —MX Hdu HIQOH •толя 55aK ийо^им -SXH •ЙО attc HIQOH •hodu Iraasdu
ий^м -HIQOJ，AIA qKAow
ий^м -HIQOJ，AIA qKAow
"OEEJ нм§ q0財BHHOd
"OEEJ нм§ q0財BHHOd
-лнооаноч=
KQBBmAHCBX
-лнооаноч=
KQBBmAHCBX
2П- 1000 УГ-20
2П- 1000 УГ-20
АПГ-
1*
АПГ-
1*
Нефтяной кокс — графит — связующее
Коксующийся уголь — графит — нефтяной кокс
Карбонизованная ткань — графит — фенолформальдегидная смола
Нефтяной кокс — графит — связующее
Коксующийся уголь — графит — нефтяной кокс
Карбонизованная ткань — графит — фенолформальдегидная смола
17,0
17,0
0,4
0,4
0,4
0,4
0,15
0,15
0,И
0,И
0,2
0,2
Проницаем Непроницаем
Непроницаем
Проницаем Непроницаем
Непроницаем
1,6
1,7<
1,51
1,6
1,7<
1,51
* Примечание: материал АПГ-1 анизатропен; показатели приведены пендикулярно слоям карбонизованной ткани.
§ 57. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИОНН1
ИЗДЕЛ1
Конструкционные металлокерамические изделия изготовляют н， основе железа в виде шестерен, болтов, накладок и др.
Процесс производства конструкционных металлокерамически: изделий начинается с того, что смешивают 75% железного порошк； марок ПЖ1МЗ, ПЖ2МЗ и 25% стеарата цинка и получают смесь / в количестве 3—5 кг. Затем берут 96% железного порошка, 4% смеси Л и смешивают в двухконусном смесителе в течение 1 ч. Т& кое двухстадийное введение в рецептуру стеарата цинка обеспечИ' вает его однородное распределение в массе железного порошка； В остальном технологический процесс производства конструкцион： ных изделий не отличается от технологии изготовления антифрик ционных бронзо-графитных и железо^графитных изделий.
Металлокер амические контактодержатели и стойки изготовляю* на основе медного порошка, в который добавляют 0,5% стеарата цинка.
Рис. 115. Латунный башмакРис. 115. Латунный башмакПри прессовании заготовок контактодержателей для обеспечения равноплотности изделий используют металлические равнялки со специальными уступами. Отпрессованные заготовки упаковывают в графитовые лодочки в засыпке из прокаленного глинозема и 、 спекают в электрической печи при температуре 1030° С в среде водорода. Спеченные изделия калибруют при усилии, примерно, вдвое выше усилия прессования, а затем некоторые из них отжигают при температуре 450° С.
Рис. 115. Латунный башмак
Рис. 115. Латунный башмак
Одним из видов металлокерамических конструкционных изделий являются латунные башмаки (рис. 115) для крепления неподвижных контактов в пускателях. Для их изготовления используется мед- ноцинковая лигатура с содержанием меди 33—37% и цинка 63—67%, а также медный порошок.
Медно-цинковую лигатуру дробят, размалывают в порошок. Просеянный порошок смешивают с медным. Количество медного порошка определяют путем расчета.
Перед прессованием в смесь вводят до 0,7% стеарата цинка или стеарата лития.
После спекания башмаки рихтуют с целью обеспечения параллельности полок, а затем подвергают механической обработке— сверлению отверстий, зачистке заусенцев. Готовые изделия . контролируют по физико-механическим показателям и по геометрическим размерам.
§ 58. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА АНОДОВ, МИКРОФОННЫХ порошков, гибких нитеИг Шнуров и лент
Аноды. Фасонные и цилиндрические анрды применяют в .высоковакуумных генераторных лампах средней мощности, ртутных выпрямителях, а также в других электровакуумных газоразрядных выпрямителях.
Полуфабрикат для анодов изготовляют по одностадийной технологии. В качестве исходного сырья служат хорошо графитирующийся нефтяной прокаленный крекинговый или пековый кокс, в качестве связующего ——смолопек. ,
Исходные порошки коксов смешивают со связующим, а из полученной смеси готовят пресс-порошки. Для анодов прессуют блоки размером 160x215x55 мм, которые обжигают и затем графитируют. Графитированные блоки не должны содержать золы больше 0.14%, кальция не выше 0,03%, серы не более 0,05%. Предел прочности на изгиб анодов должен быть 120—140 кГ/см2.
Фасонные, цилиндрические аноды и сетки получают из блоков путем механической обработки. Порядок операций зависит от формы и размера анода.
Микрофонные порошки. Микрофонные порошки изготовляют из малозольного антрацита марки АК, который подвергают термиче- 207
ской обработке с последующим дроблением и рассевом измельчен* ного материала на определенные фракции. С помощью дополнительной обработки порошки очищают от нежелательных примесей： Содержание зольных примесей в микрофонных порошках не превышает 2%, а железа ——0,3%. В зависимости от размера зерен 卫 электроакустических свойств микрофонные порошки выпускаю! следующих марок: КВ-40, КВ-75, СВ-150, СВ-350, СВ-500, МВ-170. МВ-250.
Гибкие нити, шнуры и ленты. Технология получения гибких то； копроводящих нитей, шнуров, лент, а также войлока слагается из следующих операций.
Исходное сырье в виде кордных вискозных волокон, лент илт| тканей пропитывают специальными пропиточными растворами, а; затем суш ат. Просушенный материал подвергают карбонизации путем термической обработки в печах в газовой защитной атмос-：
Развитие системы бездефектной сдачи продукции с первого предъявления, материальное поощрение за отличное качество продукции, введение личного клейма, создание служб надежности — все эти мероприятия направлены на улучшение качества электроугольных изделий, их надежности и долговечности, на уменьшение непроизводительных потерь от брака.
Контроль должен обеспечить выпуск готовой продукции в соответствии с утвержденными техническими условиями и стандартами.
Качество изделий зависит от следующих факторов:
фере. Температура обработки зависит от требований, которые^ предъявляют к таким материалам. В результате термообработка вискозный материал дает усадку, но приобретает внешний вид, соА ответствующий текстуре исходных волокон или ткани, сохраняй
Нонгпролиру^тся
Виды ислытаний
при этом гибкость и достаточно высокую прочность.二
Карбонизованные гибкие нити, ленты, шнуры, ткань, войлок содержат углерода 70——80% и используются в дальнейшем по на-； значению.
Контрольные вопроса
L Расскажите о технологии изготовления электрокерамических контактов, получаемых твердофазным спеканием.■
Каковы особенности технологии электрокерамических контактов, получае-：?■ мых пропиткой?
Какими отличительными свойствами обладают металлокерамические постов янные магниты?彳
Как изготовляют магниты марок ММК-4 и ММК-5?
Каковы особенности производства магнитов ММК-7?
Расскажите о производстве магнитов ФБИ-1.
Как изготовляют вкладыши на основе железо-графита и бронзо-графита?.
Как получают антифрикционные угольно-графитные изделия?
Какова технология изготовления конструкционных металлокерамических изделий?
「ЛАВА ХН
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ^
§ 59. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА：
Система контроля качества готовой продукции построена такими образом, что полностью охватывает все участки производственного^ процесса изготовления электроугольных изделий, начиная от вход-j ного контроля сырья и кончая складом готовой продукции. 之
Большую роль играет применение средств автоматического^ контроля, позволяющих дать более объективную и надежную оцен> ку качества выпускаемых изделий.
2-咅
，当Е工餐書Н
Контролируются
§22^7 4§ -qdEaNDdDU
-qHhouJ-u ❷ca=d匸
-qqounuj
.雪工¥nQl°nd£
'gAAgny ,aEaBFU3-
Рис. 116. Схема организации контроля производства
электроугольных изделий
организации контроля за качеством и стабильностью поступающего сырья;
строгого соблюдения технологического процесса;
наличия эффективного контроля за процессом производства;
наличия высококвалифицированных и хорошо обученных кадров рабочих и обслуживающего персонала.
Существующая система контроля производства электроугольных изделий (рис. 116) состоит из входного, текущего или технологического контроля и контроля качества готовых изделий.
Входной контроль. Поступающее сырье и комплектующие изде； лия (провода, арматура и другие) должны иметь сопроводительный паспорт-сертификат, в котором указаны свойства и подтверждено, '209
что их качество соответствует техническим условиям или ГОСТу» Сырье и ком пл ектующи е изделия до поступления в производству хранят на складах и подвергают контрольной проверке.
Задача входного контроля состоит в том, чтобы не допустить3 поступления в производство некондиционного сырья и комплектующих изделий, так как отклонение их качества от норм, предусмотренных техническими условиями или стандартами, служит причин ной брака полуфабриката и готовых изделий.
Номенклатура контролируемых параметров, а также порядок, отбора проб для определения качества указаны в технологических； инструкциях.
Прием сырья и комплектующих изделий осуществляет старший мастер ОТК- Сырье должно направляться в производство с сопроводительным паспортом.
Текущий или технологический контроль. Задачей текущего контроля является проверка качества перерабатываемых материалов ―•. полуфабрикатов, а также контроль на операциях механической обработки и сборки изделий.
Текущий контроль производят по ходу технологического провес： са на ведущих операциях. , :
Основными документами, по которым производят текущий тех* нологический контроль, являются маршрутно-технологические карты.
В карте на получение полуфабриката указана номенклатура используемых сырьевых материалов, рецептура, порядок технологических операций, основные контрольные параметры технологи* ческого процесса (температура, время, давление, сила тйка, напряжение, расход электрической энергии и т. д.), свойства, которые^ должен иметь полуфабрикат после каждой операции, а также конт-； рольные точки. Кроме того, даны номера подробных инструкций на отдельные технологические операции и на методы контроля.
Текущий контроль на операциях механической обработки и сборки электроугольных изделий сводится в основном к контролю геометрических размеров внешнего вида и допусков.. При изготовлении электрощеток на операциях сборки контролируют выры^ноё： усилие и переходное сопротивление между телом щетки и токове-j дуЩими проводами, качество омеднения, пайки. '
Маршрутные карты на механическую обработку и сборку изде-： лий составлены аналогичным образом. В этих картах указан поря・; док операций механической обработки и сборки, приведены- ре-； жимы резания, тип и марка инструмента, контролируемые раз-1 меры. , 扌
Контроль готовых изделий. Готовые изделия перед сдачей на： склад подвергают контрольным испытаниям. Различают следую-j щие виды контрольных испытаний готовых изделий: j
) приемо-сдаточные или контрольные; }
периодические (типовые); 』
эксплуатационные. *
Каждый вид указанного контроля имеет цель и назначение. ::
Приемо-сдаточным или контрольным испытаниям подвергают каждую изготовленную и предъявленную к приему партию готовых изделий.
В зависимости от конкретных условий и требований потребителей иногда объем приемо-сдаточных，испытаний расширяют за счет включения в них испытаний (например, коллекторных), относящихся к периодическим.
Под партией для электрощеток понимают изделия в количестве не меньше 300 шт. одной марки, изготовленные по одному чертежу из полуфабриката одной заварки, соответствующего по своим качествам техническим условиям или стандартам.
При изготовлении кинопроекционных углей партией считается количество углей, одновременно предъявляемых техническому контролю, но не более 20 000 шт.
Количество характеристик, проверяемых при испытании, зависит от марки готового изделия.
Во многих видах полуфабриката и изделий определяют физикомеханические характеристики, микроструктуру, химсостав, пористость. В осветительных углях проверяют яркость и скорость сгорания; в магнитах определяют магнитные свойства.
Иногда в готовых изделиях (если позволяют габариты) проверяют твердость и удельное электрическое сопротивление. Однако, как правило, эти свойства определяют в полуфабрикате — блоках, прежде чем его направляют на операцию механической обработки, а результаты испытаний прилагают к данным проверки качества изготовленных из него изделий. В периодические испытания (типовые) входит проверка всех требований технических условий или ГОСТ, по которым проведение приемо-сдаточных испытаний невозможно или нецелесообр аз но из-за длительности, трудоемкости, а также при освоении нового изделия, при изменении технологического процесса или замене одного вида сырья другим.
Периодические испытания проводят в определенные сроки, например, раз в месяц или квартал. Их цель — проверить устойчивость технологии и свойств выпускаемых изделий.
Эксплуатационные испытания проводят у потребителей с целью определения качества готовых изделий, их надежности и долговечности в реальных условиях работы. Часто таким испытаниям подвергают машины, установленные в заводской испытательной станции, по формированным режимам. Такие испытания называют стендовыми.
Виды контроля. Существует два вида контроля: сплошной и выборочный. При сплошном контроле испытанию подлежат все 100% изделий каждой партии.
Сплошной контроль используют для проверки геометрическик размеров изделий и точности их изготовления, а иногда твердости и удельного электрического сопротивления.
При выборочном контроле проверяют только часть готовых изделий или материала, комплектующих деталей, предъявлейных к сдаче или приему. Например, при приеме электрических щеток
211
контролируют 1—2%, но не менее 10 шт. от партии, при приеме кинопроекционных углей ——5——10 комплектов от партии.
По результатам, испытаний этой части изделий или сырья, которые называют выборкой, судят о качестве всей партии.-
Выборочный контроль применяют во всех случаях там, где для испытания требуется изготовление специальных образцов, которые затем разрушаются или изнашиваются, а сами испытания весьма длительны и трудоемки (например, испытания на долговечность щеток в машинах).
Для объективной оценки качества всей партии изделий на осно-； ве результатов выборочных испытаний вычисляют среднее арифме^ тическое значение свойства в выборке (ХСр), среднее кв а др атическое отклонение о, размах колебаний R, коэффициент вариации К или показатель изменчивости. Для наглядности строят столбиковые диаграммы, а также кривые распределения свойств.
Ниже приведены методы контроля некоторых наиболее важные свойств электроугольных изделий и материалов.
§ 60. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВ
Физико-химические, механические и другие специальные свойства определяют по специально разработанным методикам, многие из которых стандартизированы.」
Для правильной оценки механических и антифрикционныхJ свойств, удельного электрического сопротивления, теплопроводности ： важную роль играет размер образцов, выбор направления измерения, свойства, а также состояние окружающей среды: влажность/ температура, давление.
Контроль общей пористости. Общая пористость является сум£ мой открытой и закрытой пористости и определяется по формуле 僚JOO,
где П — общая пористость, % ； D^ ——кажущаяся плотность порис-； того образца, г/см3; Ди ——истинная плотность образца, г/см3. /
Кажущуюся плотность вычисляют по формуле1
где G — масса образца, г; V — объем образца, см3. j
Чтобы найти объем образца, из блока вырезают параллелепи* / пед, с помощью штангенциркуля или микрометра измеряют длину, § ширину и высоту образца и простым перемножением вычисляют его 1 геометрический объем. Разделив массу на объем, получают кажу-， щуюся плотность образца. Например, масса образца 12,8 г, объем 1 его 8 см3, кажущаяся плотность Ок = 12,8 : 8 = 1,6 г/см3. 1
Если образец имеет более сложную форму, то объем определяют 扌 путем гидростатического взвешивания. Перед такой операцией j поры образца заполняют парафином. 0
Истинную плотность (ее иногда называют пикнометрической) определяют следующим образом. Образец измельчают в порошок и помещают в пикнометр (сосуд с.точным объемом). В пикнометр заливают бензол или воду с добавкой поверхностно-активного вещества (ПАВ). Когда бензол вытеснит воздух,- находящийся в порошке, что видно по уменьшению уровня жидкости, доливают еще бензол до отметки. После этого пикнометр вместе с порошком и бензолом взвешивают. Зная объем и массу пустого пикнометра, вес бензола, заполнившего пикнометр, массу порошка, плотность бензола, вычисляют истинную плотность образца.
Пример, Вычислить общую пористость образца анодов, если известно, что кажущаяся 【плотность Z?K=iI,55 Мем* а йсгинная £>и = 2/1 г/см3.
Решение.,'
/7 = 0-察).100 = 28,2%.
Размер пор в электроугольных изделиях определяют методом ртутной порометрии.Содержание зольных примесей. Содержание зольных примесей нРазмер пор в электроугольных изделиях определяют методом ртутной порометрии.Содержание зольных примесей. Содержание зольных примесей нобожженных или графитированных изделиях определяют сжиганием при 850—900° С в муфеле измельченной навески образца в предварительно прокаленной до постоянного веса фарфоровой лодочке.
Размер пор в электроугольных изделиях определяют методом ртутной порометрии.
Содержание зольных примесей. Содержание зольных примесей н
Размер пор в электроугольных изделиях определяют методом ртутной порометрии.
Содержание зольных примесей. Содержание зольных примесей н
Примеси в особо чистых углеродистых материалах, а также примеси бора находят с помощью спектрального анализа.
Содержание пропитывающего вещества. Чтобы проверить, сколько пропитывающего вещества содержится в электрощетках, применяют метод прокаливания, а также спектральный анализ.
Контроль твердости. Твердость электро щеток контролируют на приборах ТКС-1 и ТК-2 (типа Роквелла).
Рис. 117. Прибор для контроля твердо- «ти типа ТКРис. 117. Прибор для контроля твердо- «ти типа ТКО твердости на приборе (рис. 117) судят по глубине отпечатка шарика К под действием прилагаемой нагрузки ——предварительной и полной. Прибор снабжен державкой / (рис. 118), в которую зажимается стальной шарик 0 7,94 или 12,30 мм, индикатором с двумя стрелками, рычажной си-
Рис. 117. Прибор для контроля твердо- «ти типа ТК
Рис. 117. Прибор для контроля твердо- «ти типа ТК
стемой, масляным успокоителем, винтом со штурвалом для подъема изделия.
Выбор диаметра шарика и величины предварительной и полной
нагрузки зависит от группы марок щеток и указан в ГОСТ 9506—65.
В настоящее время для контроля твердости применяют автомат ТРА1, Он состоит из усовершенствованного прибора измерения твердости ТК2 механизма подачи заготовок на измерительный стол, узла дистанционного съема показаний кассеты, механизма
разбраковки со счетно-запоминающим и суммирующим устройствами. Автомат измеряет твер
дость заготовок, уложенных в кассету, и автоматически отсортировывает изделия с повышен-
Рис, 119. Прибор для определения удельного электрического сопротнв- ле ни я электроугольных изделий:/ — торцевые электроды, 2 — испытуемый образец, 3 — рукоятка с ножевыми электродами, 4 — потенциометр, 5 — штурвал, 6 — индикаторРис, 119. Прибор для определения удельного электрического сопротнв- ле ни я электроугольных изделий:/ — торцевые электроды, 2 — испытуемый образец, 3 — рукоятка с ножевыми электродами, 4 — потенциометр, 5 — штурвал, 6 — индикаторНапрабление прессования образцаНапрабление прессования образцаРис. 118. Схема испытания твердости по ГОСТ 9506—65 на приборе ТК：/ — державка с хвостовиком, 2 — контролируемый. образец, 3 опорный столик прибора, 4 — шарик, 5 — гайкаРис. 118. Схема испытания твердости по ГОСТ 9506—65 на приборе ТК：/ — державка с хвостовиком, 2 — контролируемый. образец, 3 опорный столик прибора, 4 — шарик, 5 — гайканой или пониженной твердостью. Производительность автомата составляет 200 измерений в час.
Рис, 119. Прибор для определения удельного электрического сопротнв- ле ни я электроугольных изделий:
/ — торцевые электроды, 2 — испытуемый образец, 3 — рукоятка с ножевыми электродами, 4 — потенциометр, 5 — штурвал, 6 — индикатор
Рис, 119. Прибор для определения удельного электрического сопротнв- ле ни я электроугольных изделий:
/ — торцевые электроды, 2 — испытуемый образец, 3 — рукоятка с ножевыми электродами, 4 — потенциометр, 5 — штурвал, 6 — индикатор
Напрабление прессования образца
Напрабление прессования образца
Рис. 118. Схема испытания твердости по ГОСТ 9506—65 на приборе ТК：
/ — державка с хвостовиком, 2 — контролируемый. образец, 3 опорный столик прибора, 4 — шарик, 5 — гайка
Рис. 118. Схема испытания твердости по ГОСТ 9506—65 на приборе ТК：
/ — державка с хвостовиком, 2 — контролируемый. образец, 3 опорный столик прибора, 4 — шарик, 5 — гайка
Удельное электрическое сопротивление. Удельное электрическое сопротивление электроугольных изделий определяют из формулы
где р — удельное электрическое сопротивление, Ом-мм2/м; AU —— измеряемое падение напряжения, мВ; / ——сила тока, А; / ——длина измеряемого участка, мм; S — сечение образца, мм2.
Определение проводят на образцах, вырезанных из блоков или плит, а также из готовых щеток. Размер образцов во избежание ошибки при измерении должен быть не меньше 10Х 10X40 мм, в некоторых случаях 5X5X40 мм.
Образец должен вырезаться так, чтобы наибольшая сторона его располагалась перпендикулярно направлению давления прессования блока или заготовки.
7744120. Схема установки определения . удельного120. Схема установки определения . удельногоУдельное электрическое сопротивление измеряют на установке (рис. 119, 120), состоящей из прибора (см. рис. 119) с торцевыми / (см. рис. 120) и ножевыми 3 (см. рис. 119) электродами, потенциометра 4 (см. рис. 120), регулировочного реостата 5, выключателя 6, источника тока 7 напряжением 6—9 В.
7
7
4
4
120. Схема установки определения . удельного
120. Схема установки определения . удельного
Рис. дляРис. дляэлектрического сопротивления：/ — торцевые электроды, 2 ——испытуемый образец, 3 — ножевые электроды, 4 — потенциометр, 5 — регулировочный реостат, б ——выключатель, 7 — источник постоянного токаэлектрического сопротивления：/ — торцевые электроды, 2 ——испытуемый образец, 3 — ножевые электроды, 4 — потенциометр, 5 — регулировочный реостат, б ——выключатель, 7 — источник постоянного токаИспытуемый образец с помощью штурвала 5 (см. рис. 119) зажимается между торцевыми электродами. Усилие нажима должно быть не больше 40 кГ/см2, оно указывается на индикаторе 6.
Рис. для
Рис. для
электрического сопротивления：
/ — торцевые электроды, 2 ——испытуемый образец, 3 — ножевые электроды, 4 — потенциометр, 5 — регулировочный реостат, б ——выключатель, 7 — источник постоянного тока
электрического сопротивления：
/ — торцевые электроды, 2 ——испытуемый образец, 3 — ножевые электроды, 4 — потенциометр, 5 — регулировочный реостат, б ——выключатель, 7 — источник постоянного тока
Падение напряжения снимается ножевыми электродами, которые прижимаются к образцу с помощью рукоятки 3. Расстояние между ножами составляет 15±0,5 мм.
При измерении удельного элект-
рического сопротивления угольно-
графитных, графитных и графитированных образцов плотность тока составляет 3——5 А/см2, а для медно-графитных——10——100 А/см2.
Пример. При измерении образца полуфабриката марки ЭГ74 размером 10Х X10X40 мм получено среднее значение переходного падения напряжения AU= = 22,5 мВ при силе тока /=3 А; расстояние между ножами 2=15 мм.
Удельное сопротивление образца составит:
р = 22,5-10-10 =50 ом・мм2/м.
Для измерения удельного злектрнческого сопротивления образцов длиной от 20 до 40 мм, сечением 5X5 мм применяют аналогичный метод.
Предел прочности при сжатии. Предел прочности при сжатии измеряют на испытательной машине типа УМ-5. На машине испытывают образцы в виде кубиков размером ЮХ Юх 10 с допуском на сторону ±0,1 мм, а также различные бронзо-графитные втулки- Образец при испытании сжимается между опорными столиками и доводится до разрушения.
Предел прочности на сжатие рассчитывается по формуле
о = -~- кГ/см2,
гре Р ——усилие разрушения образца, кГ; S — площадь поперечного сечения образца, см2.
При контроле прочности бронзо-графитных втулок определяют только величину усилия разрушения. Из-за появления сил трения ?лежду опорными плоскостями и испытуемым образцом результаты
Рис. 121. Схема испытания элект- роугольных материалов на изгибРис. 121. Схема испытания элект- роугольных материалов на изгибРис. 122. Схема определения величины переходного сопротивления между телом щетки и токоведущими проводами:I — испытуемая щетка, 2 — прижимное устройство, 3 — токоведущий провод, 4 — измерительные электроды, 5 — реостат, mV —милливольтметр, Л — амперметрРис. 122. Схема определения величины переходного сопротивления между телом щетки и токоведущими проводами:I — испытуемая щетка, 2 — прижимное устройство, 3 — токоведущий провод, 4 — измерительные электроды, 5 — реостат, mV —милливольтметр, Л — амперметр
Рис. 121. Схема испытания элект- роугольных материалов на изгиб
Рис. 121. Схема испытания элект- роугольных материалов на изгиб
Рис. 122. Схема определения величины переходного сопротивления между телом щетки и токоведущими проводами:
I — испытуемая щетка, 2 — прижимное устройство, 3 — токоведущий провод, 4 — измерительные электроды, 5 — реостат, mV —милливольтметр, Л — амперметр
Рис. 122. Схема определения величины переходного сопротивления между телом щетки и токоведущими проводами:
I — испытуемая щетка, 2 — прижимное устройство, 3 — токоведущий провод, 4 — измерительные электроды, 5 — реостат, mV —милливольтметр, Л — амперметр
измерений предела прочности при сжатии отличаются значительным разбросом.
Предел прочности при изгибе (статическом). Предел прочности при изгибе измеряют на испытательной машине РМ-500 или РМП-50. Образцы для испытания должны иметь размеры Юх 10x58 мм с допуском на сторону по сечению ±0,1 мм. В отдельных случаях образцы могут быть размером 8Х8Х Х40 мм. Образцы испытывают при расстоянии между опорами 30— 40 мм (рис. 121),
Газопроницаемость. Некоторые виды электроугольных антифрикционных материалов, применяемых в - качестве уплотнений, проверяют на газопроницаемость. Г азопроницаемость материала определяют на установке, состоящей из измерительного устройства, приспособления для зажима образца, манометра и газо- сборника.
Образец зажимают в резиновые прокладки и через него пропускают воздух, аргон, азот. Затем определяют объем газа, прошедшего через
образец при известном давлении, и заданный промежуток времени.
Г азопроницаемость наиболее плотных сортов электроугольных пропитанных материалов составляет 10-6——10~7 дарси.
Переходное электрическое сопротивление между телом электро- Щетки и токоведущими проводами. Переходное сопротивление между телом щетки и проводом в месте заделки измеряют методом амперметра—вольтметра (рис. 122).
Величина переходного электрического сопротивления характеризует качество заделки провода и вычисляется по формуле
где Ru — величина переходного электрического сопротивления, МОм; U ——измеряемое напряжение, мВ; / ——ток, А.
Величина переходного сопротивления в зависимости от площади поперечного сечения щетки должна быть для большинства марок 216
щеток марокщеток марокРис. 123.Приспособ-ление дляопределениявеличинывырывногоусилия:I — вилка, 2 — испытуемая электрощетка, 3 — упорная планка, 4 — токоведущий провод, 5 — упра вляющие рукоятки, 6 — зажим, 7 — тяги, 8 — кольцо, 9 — крюкРис. 123.Приспособ-ление дляопределениявеличинывырывногоусилия:I — вилка, 2 — испытуемая электрощетка, 3 — упорная планка, 4 — токоведущий провод, 5 — упра вляющие рукоятки, 6 — зажим, 7 — тяги, 8 — кольцо, 9 — крюк
щеток марок
щеток марок
Рис. 123.Приспособ-ление дляопределениявеличинывырывногоусилия:
I — вилка, 2 — испытуемая электрощетка, 3 — упорная планка, 4 — токоведущий провод, 5 — упра вляющие рукоятки, 6 — зажим, 7 — тяги, 8 — кольцо, 9 — крюк
Рис. 123.Приспособ-ление дляопределениявеличинывырывногоусилия:
I — вилка, 2 — испытуемая электрощетка, 3 — упорная планка, 4 — токоведущий провод, 5 — упра вляющие рукоятки, 6 — зажим, 7 — тяги, 8 — кольцо, 9 — крюк
электрощеток 1,25—10 МОм, для медно-графитных МГ, МГ2 и МГ64 — 0,5—3,0 МОм.
Вырывное усилие. Величина вырывного усилия служит для оценки качества заделки провода в тело щетки. Как правило, ее проверяют для щеток, у которых заделка провода произведена способом конопатки.
Величину вырывного усилия измеряют на разрывной машине РМП-50, снабженной зажимным приспособлением (рис. 123). Нагрузку прикладывают плавно по оси токоведущего провода. Если при приложении определенной нагрузки, величина которой в зависимости от ширины и марки щеток со- гласно^ ГОСТ 2332—63 должна быть 2—12 кГ, провод не вырывается, то заделка канатика признается доброкачественной.
Микроскопический анализ. Микроскопический анализ применяют для определения размера и формы зерен порошков, размера и характера распределения пор угольно-графитных и металлографитных изделий и материалов. Изучая микроструктуру образцов, удается выяснить тип композиции и примерный ее состав.
Микроструктуру полуфабриката и готовых изделий определяют путем просмотра под микроскопом МИМ-7 или МИМ-8 специально прнготовленннх шлифов. При необходимости эти шлифы фотографируют и сравнивают с эталонным образцом (рис. 124). 、
Подготовка шлифов для контроля микроструктуры состоит из операции разрезки изделий или блоков, шлифовки образцов сначала .более грубой шкуркой, а затем более тонкой с последующей тщательной полировкой их поверхности.
Микротвердость. Определение микротвердости на приборе ПМТ основано на вдавливании алмазной четырехгранной пирамидки в испытуемый материал.
Коллекторные характеристики электрических щеток. К коллекторным характеристикам электрических щеток отнЪсят величину переходного падения напряжения между двумя щетками и коллектором (2AU), износ и коэффициент трения.
Испытания проводят на короткозамкнутых коллекторах БК 0175—275 мм и СК 090—100 мм.
Короткозамкнутый коллектор БК представляет собой обычный коллектор, но с закороченными с двух сторон при помощи напрессованных бандажей пластинами. Коллектор напрессован на изоли- рованный вал.
Коллектор СК (рис. 125) состоит из двух цилиндрических колец из кадмиевой меди, напрессованных на изолированный вал. Между
Рис. 124. Микроструктура электрощеток и контактов марок: а — Ml, б —ЭГ-74, 8 — МГ
Рис. 125. Коллекторная установка типа СК для испытания электрощеток:
/ — короткозамкнутый коллектор, 2 — привод, 3 — пружинные динамометры, 4 — качающаяся траверса, 5 ——тахометр, 6 — стойки коллектора с подшипникам и
кольцами проложена изоляция, а поверхность имеет профрезерован- ные канавки. Коллектор вращается в подшипниках, установленных в стойках 6; на подшипник насажена качающаяся траверса 4 с указательной стрелкой, на которой крепятся четыре щеткодержателя с пружинными динамометрами 3. В качестве привода коллектора используется электродвигатель МП постоянного тока.
Через щетки пропускается ток 20 А/см2 6——9 В. Сила тока поддерживается на постоянном уровне с помощью стабилизатороа. Электрическая схема установки скоростного коллектора СК приведена на рис. 126.
Испытание щеток состоит из трех операций: 1) подготовки установки к испытанию； 2) притирки щеток к коллектору； 3) основного периода испытаний.
Рис. 126. Электрическая схема установки СК для испытания электрощеток；
/ — электродвигатель постоянного , тока, 2—генератор 6/12 В; 3 — вольтметр класса, 1, 5, 4 — щетка, 5 — угольные реостаты, 6' — генератор, 7 — пусковой реостат, 8 — шунтовой реостат, 9 — коллектор
В течение третьего периода измеряют величину переходного падения напряжения, коэффициент трения щеток и величину износа щеток.
Величину переходного падения напряжения на пару щеток измеряют по показателям вольтметра.
Коэффициент трения между щетками и коллектором определяют по способу качающей траверсы. При вращении коллектора траверса со щетками отклоняется от своего исходного положения в сторону вращения на определенный угол, величина которого зависит от силы трения щеток о поверхность коллектора. Прилагая к плечу траверсы во время вращения коллектора усилие, ее возвращают в исходное положение.
Зная давление на щетки, радиус коллектора и момент трения, вычисляют коэффициент трения по формуле
М
где |Лск — коэффициент трения щеток о коллектор; М — момент трения, отсчитываемый по шкале, кГ-см; г ——радиус коллектора, см; Q — суммарное нормальное давление на испытываемые щетки, кГ.
Износ щеток определяют по разности их высот до и после испытания.
Испытания на коллекторах СК проводят в течение 20 ч при удельном давлении на щетку 800 Г/см2, окружной скорости 25 м/с и плотности тока 20 А/см2.
Испытания на коллекторах БК проводят в течение 80 ч при окружной скорости 15 м/с, удельном давлении 150——300 Г/см2 и плотности тока 6—20 А/см?.
Пропуская через щетки разный по величине ток и записывая величину переходного падения напряжения на них, получают кривые зависимости, называемые статическими вольтамперньши характеристиками электрощеток (см. рис. 101).
Магнитные свойства. Магнитные свойства, коэрцитивную силу и остаточную индукцию определяют при контрольных испытаниях каждой партии магнитов на установке типа У-341 завода «Точ- электроприбор)>. По согласованию с заказчиком допускается проверять магнитные свойства по магнитному потоку, магнитному моменту, а также грузоподъемности.
Контрольные вопросы j
Какова система контроля производства электроугольных изделий? '
Назовите основные параметры входного контроля сырья.号
Расскажите о контроле технологического процесса производства электро- j угольных изделий.；
Как контролируют полуфабрикат и качество готовых изделий?-?
Какие существуют виды контроля?
Охарактеризуйте методы определения пористости и содержания зольных " примесей в электроугольных изделиях.。
Как определяют газопроницаемость электроугольных изделий?
В чем заключается контроль твердости и удельного электрического сопротивления?:；
Какие применяют методы контроля механических свойств электроугольных w изделий?；
Расскажите об определении переходного электрического сопротивления ； между телом электрощетки и токоведущим проводом.
Для чего используют микроскопический анализ?$
Как определяют коллекторные характеристики электрощеточного полу- фабриката?；
Какие магнитные свойства изделий проверяют и какими способами? Т
ОСНОВЫ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
Существует пять ступеней механизации и автоматизации производственных процессов
механизированное ручное производство;
механизированное производство;
комплексно-механизированное производство;
автоматизированное производство;
комплексно-автоматизированное производство.
При механизированном ручном производстве для облегчения выполнения ручных операций применяют простейшие приспособления, механизмы, а также механизированный инструмент.
При механизированном производстве основные операции производственного процесса осуществляют машины и механизмы. Однако в этом случае еще значительна доля ручного труда, так как вспомогательные операции выполняются частично вручную.
При комплексной механизации все основные и вспомогательные операции технологического процесса увязаны друг с другом по производительности и по темпу. Труд человека используется только для управления и обслуживания машин и механизмов. Комплексная механизация является переходной к более высшей форме ——автоматизированному производству.
При автоматизированном производстве человек-оператор 'осуществляет наладку, наблюдение и управление ходом производственного процесса. Основные и вспомогательные операции^ а также регулирование процесса совершаются автоматически.
При комплексной автоматизации основные и вспомогательные процессы и операции осуществляются машинами, механизмами и другим оборудованием.
Таким образом, отличие механизации от автоматизации производства заключается в том, что при механизации человек управляет машинами, а при автоматизации основные функции управления выполняют спёциальные устройства.
В зависимости от степени передачи функций человека специальным автоматическим устройством различают следующие виды автоматизации:
автоматический контроль;
автоматическое управление;
автоматическое регулирование.
Автоматический контроль. При автоматическом контроле с помощью различных приборов и механизмов без участия человека
* В. Г. Зубов. Основы механизации и автоматизации производства, М., «Высшая школа》，1964.
измеряются различные параметры процесса, в том числе температура, время, давление, скорость, уровень, напряжение, ток, расход электрической энергии, а также другие величины.
При достижении заданных или предельных параметров процесса срабатывает звуковая или световая сигнализация.
Кроме того, автоматический контроль предусматривает учет количества израсходованного сырья и выпускаемых изделий.
Автоматическое управление. Под автоматическим понимают такое управление технологическим процессом, при котором с помощью автоматических устройств обеспечивается необходимая последовательность технологических операций, как-то: пуск и остановка, реверсирование двигателей, открывание и закрывание клапанов, вентилей или других устройств.
В системе автоматического управления предусматривается строго заданная последовательность операций, причем последующая операция не начинается до тех пор, пока не закончится предыдущая. &
Системе автоматического управления не свойственны функции контроля.
Автоматическое регулирование. В систему автоматического регулирования входят установка и поддержание без участия человека на заданном уровне всех параметров (давления, температуры, напряжения, тока, скорости, выдержки и др.) технологического процесса с помощь^ автоматических регуляторов.
Система автоматического регулирования объединяет функции контроля и управления; она осуществляет в наиболее полном объеме автоматизацию технологического процесса.
Система автоматического регулирования выполняет следующие задачи: измеряет регулируемую величину, сравнивает ее с заданным параметром и устанавливает величину отклонения, воздействует на регулируемый процесс с целью устранения отклонения процесса от заданного параметра.
Для обеспечения выполнения указанных функций система автоматического регулирования оснащена системой связанных друг с другом устройств: датчиком, механизмом сравнения, исполнительными органами, задатчиками и усилителями.
§ 62. ПРИМЕРЫ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОУГОЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Опыт работы по механизации и автоматизации электроугольно- го производства, а также смежных отраслей промышленности учит, что прежде чем автоматизировать процесс, необходимо его механизировать, а также заменить аппараты периодического действия непрерывными.
При использовании аппаратов периодического действия усложняется решение задачи; ее часто ограничивают только организацией автоматического контроля параметров процесса. Поэтому механи-
зация и автоматизация производства электроугольных изделий проводится в направлении:
разработки и создания непрерывно действующих машин полуавтоматов и автоматов; i
создания на отдельных этапах производственного процесса поточных и поточно-механизированных и автоматизированных линий.
〃/2 /J /夕 /С 1619 18 /7 20 21
Рис. 127. Поточно-технологическая линия производства электроугольно- го полуфабриката:
/ — приемная воронка, 2 — приемный бункер, 3 — смеситель, 4, 12, /7 — бункера, 5 — автоматический весодозатор, 6——распределительный бункер, 7, /3, 16, /5 — шнекн, 8 — вибромельница М-400, 9, 15 — промежуточные бункера, /0 — вальцы, 〃 一ломатель, 14 — мельница, 18 — весодозатор, 20 — бункер роторного пресса, 21 — роторный пресс
Примером механизации на заготовительном участке является создание поточно-механизированной линии приготовления полуфабриката марки ЭГ74 (рис. 127). На этой линии исходные сырьевые материалы — сажа и пек ——усредняются в смесовых барабанах» а затем поступают в приемные бункеры, установленные над порционным весодозатором.
Дозаторы отвешивают отдельно сажу и пек, а также другие добавки в передаточную тележку, откуда шихта загружается в вибрационные мельницы.
Размолотая шихта с помощью пневмотранспорта передается в бункер-приемник, находящийся над вальцами с электрообогревом. После трех-четырехкратного вальцевания массу охлаждают, а за- те.м размалывают. Полученный пресс-порошок смешивают с порообразующей добавкой, а затем прессуют в блоки на прессе роторного типа. Управление работой линии производится с пульта управления.
В более совершенной схеме применяют смесители барабанного типа, автоматические дозаторы, вибрационные двухбарабанные мельницы, вальцы непрерывного действия. В настоящее время на базе такого оборудования создаются поточно-технологические линии производства пресс-композиций для сажевых электрощеток.
Использование шнековых смесителей, в которых совмещаются процессы смешения и вальцевания, является дальнейшим этапом механизации и автоматизации технологического процесса. Замена кольцевых печей туннельными длиной 75 м и более позволяет* механизировать и автоматизировать процесс обжига изделий.
Рис. 128. Поточная линия по обработке заготовок для щеток, применяемых на железнодорожном транспорте н автомобильных генераторах
Также перспективным является применение печей непрерывной графитации.
' На участках механической обработки и сборки созданы механизированные поточные линии по обработке заготовок наиболее массовых типов щеток для железнодорожного транспорта, а также для автомобильных генераторов (рис. 128).
Контрольные вопросы
Назовите пять ступеней механизации и автоматизации производства и в чем заключается их различие?
Какие существуют основные виды автоматизации и каково их различие?
Как работает поточная механизированная линия изготовления полуфабриката ЭГ74?
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА
§ 63. НЕОБХОДИМОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРАВИЛ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
Действующее в СССР трудовое законодательство предусматривает создание на промышленных предприятиях безопасных условий , труда и проведение мер по эффективной охране здоровья трудящихся.
Существующие правила техники безопасности и охраны труда, принятые для промышленных предприятий других отраслей промышленности, полностью распространяются на электроугольные заводы.
Если во время работы не принимать необходимых мер предосторожности, не соблюдать правила инструкций по технике безопасности и промсанитарии, то могут произойти острые и хронические отравления, возникнуть травмы и различные профессиональные заболевания.
На электроугольных предприятиях существуют службы, которые занимаются вопросами охраны труда, техники безопасности и пром- санитарии. Задача этих служб состоит в проведении мероприятий, способствующих созданию безопасных условий труда на производстве.
Лицам, работающим на электроугольных заводах, необходимо руководствоваться «Правилами техники безопасности и промсани- тарии в электроугольном производстве», утвержденными ЦК профсоюза рабочих электростанций и электропромышленности 22.XI.62 г.
Для изготовления электроугольных изделий применяют разнообразные сырьевые материалы в твердом, порошкообразном или жидком состоянии. Переработка этих материалов связана с выделениями паров и пыли, вредно влияющими на здоровье рабочих и обслуживающего персонала. Так, под влиянием углеродистой пыли пекового нефтяного кокса и графита может развиваться фиброз легких и снижение их емкости. Это заболевание называют антракозом. Свинец и его соединения, попадая через дыхательные пути в организм, могут вызвать отравление. Проникновение в организм даже незначительных количеств ртути вызывает хроническое отравление, выражающееся в заболевании нервной системы.
Каменноугольная смола, пек, пековая пыль на поверхности тела вызывают заболевание кожи ——дерматит, а также воспаление слизистой оболочки глаз. Выделяющиеся при переработке смолы ч пека летучие содержат вещество, которое называется 3,4-бензпи- реном, исключительно вредное для здоровья людей. Бензин и бензол вызывают поражение нервных клеток и кроветворных органов человека.
Попадая на незащищенную проводку или электрическую аппаратуру, углеродистая пыль коксов, графита и сажи образует токопроводящие мостики и может быть причиной замыкания и электротравмы.
Также вредно отражается на здоровье человека шум, возникаю- 「 щий при работе различного рода механизмов, тепловое выделение и световое излучение.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ, ОХРАНЕ ТРУДА И ПРОМСАНИТАРИИ
К выполнению любой работы, в том числе на станках, аппаратах, приспособлениях могут быть допущены только лица, прошедшие инструктаж, а также обучение правилам техники безопасности и приемам работы.
Дата проведения инструктажа должна быть записана в журнале. Лица, прошедшие обучение, сдают экзамен комиссии, которая проверяет их знания и выдает удостоверения. Инструктаж, а также обучение обслуживающего персонала безопасным методам работ периодически (раз в квартал) должен быть повторен. На рабочем месте, у станка, аппарата, механизма на видном месте должна вывешиваться подробная рабочая инструкция с указанием приемов работы и мер по технике безопасности, утвержденная главным инженером предприятия.
Все движущиеся части станков и аппаратов должны иметь надежное ограждение, исключающее свободный доступ к ним в процессе работы.
Рабочие и обслуживающий персонал, имеющие дело с веществами, вредно действующими на кожу, слизистую оболочку глаз, органы дыхания, должны быть обеспечены соответствующей спецодеждой, защитными очками» противогазами, респираторами и другими средствами индивидуальной защиты. Руки, шею, лицо при работе с пеком, каменноугольной- смолой, бакелитовым лаком необходимо смазывать нейтральной пастой《Хиот-6》，«Хиот», пастой профессора Шапиро и др.
Спецодежда (комбинезон, береты, обувь, перчатки) должны соответствовать характеру выполняемой работы, не должны стеснять движения.
Во избежание захвата движущимися частями машин рабочая одежда должна быть наглухо застегнута, концы косынок, платков должны быть подобраны, манжеты рукавов должны плотно охватывать руки около кистей. Запрещается подвязывать рукава тесемками или одежду поясками.
Рабочие места, подступы к станкам и аппаратам нельзя загромождать сырьем, вспомогательными материалами, отходами, ящиками и другими предметами.
Цеха, где по технологическому процессу происходит выделение тепла или образование пыли, газа и пара, должны иметь эффектив- 226
ную приточно-вытяжную вентиляцию как общего, так и местного назначения.
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
На каждом электроугольном производстве должны быть оборудованы гардеробные или пропускники с раздельными гардеробами Для домашней и рабочей одежды, душевые и умывальные.
В цехах должна быть кипяченая вода, температура которой 8—20° С.
Рабочие горячих цехов и горячих отделений должны быть обеспечены газированной подсоленной водой.
Во избежание отравления или попадания на кожу вредных веществ необходимо соблюдать правила личной гигиены:
перед едой тщательно мыть теплой водой с мылом руки и полоскать рот;
после работы со свинцом надо обмыть руки 1 %-ным раствором кальцинированной соды или 1 % -ным раствором уксусной кислоты, а затем промыть их теплой водой;
коротко стричь ногти;
после смены обязательно принимать душ.
Все работающие на электроугольных предприятиях должны периодически проходить медицинский осмотр.
Во всех цехах должны находиться аптечки с необходимым наборам лекарств.
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПОЖАРОВ
И ВЗРЫВОВ
Поражение электрическим током может произойти как от непосредственного соприкосновения с проводником, так и от соприкосновения с ним через элементы незаземленного оборудования.
Все проводники электрического тока должны иметь надежную изоляцию.
Оборудование, находящееся под напряжением, должно быть заземлено.
Не следует прикасаться к электрооборудованию, распределительным щиткам, арматуре, открывать дверцы электрораспределительных шкафов.
Нельзя самостоятельно производить ремонт электрооборудования, сгоревших плавких предохранителей, заменять сгоревшие электролампы.
Токоведущее оборудование и провода, находящиеся под напряжением, если вблизи них проводятся ремонтные работы, должны быть обесточены.
Ручные переносные светильники должны быть напряжением 12 или 36 В.
Питание светильников должно происходить от понижающего трансформатора, корпус и вторичная обмотка которого должны быть заземлены.
Во время работы с электрифицированным инструментом необходимо пользоваться резиновыми перчатками и резиновыми ковриками.
Запрещается обслуживать электрические устройства лицам, не обученным, не сдавшим соответствующий экзамен и не получившим удостоверения на право производства работ.
Пожары на предприятиях являются главным образом следствием небрежного отношения и неправильного обращения с горючими веществами и материалами.
Нельзя курить вблизи ацетиленового (газосварочного) аппарата и подходить к нему с огнем.
Нельзя допускать попадания жира или масла на кислородные баллоны.
При работе во взрывоопасной среде (наличие паров бензина, бензола и других горючих веществ) нельзя пользоваться открытым огнем.
Растворители и другие легковоспламеняющиеся вещества должны храниться в специальных кладовых и в плотно закрытой таре.
Нельзя складывать в кучу промасленные тряпки: их надо хранить в специальных металлических ящиках с крышками и в отведенных для этого местах.
Во избежание воспламенения не следует промывать нагретые поверхности легковоспламеняющимися составами.
Нерастворимые в воде жидкости (бензин, керосин, бензол) нельзя тушить водой, так как эти вещества легче воды и образуют под ней пленку, которая продолжает гореть.
Такие вещества тушат песком, огнетушителями, а также путем накрывания кошмой.
Если загорелась одежда, бежать нельзя, а нужно как можно быстрее сбросить ее с себя.
< Все участки цехов с повышенной взрывоопасностью должны иметь кнопочную сигнализацию для вызова пожарной охраны.
Проезды в цехах нельзя загромождать тарой или другими материалами.
При использовании для нагрева печей природного или генераторного газа, а также различного рода защитных газов или углеводородов необходимо руководствоваться инструкцией по технике обращения с такими газами.
Следует уделять особое внимание герметизации газовых коммуникаций, своевременно ликвидировать утечку газа.
В печах, где применяется защитная атмосфера, в особенности водород, самым опасным является момент пуска водорода в печь и остановка.
Во избежание хлопков и взрыва необходимо перед пуском продувать каналы печи инертным газом — азотом.
228
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБРАЩЕНИИ С СОСУДАМИ И АППАРАТАМИ, РАБОТАЮЩИМИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Сосуды и аппараты, работающие под давлением, должны: снабжаться манометрами, на циферблате которых наносится красная черта, указывающая на величину предельно допустимого давления, которое не должно превышаться;
оснащаться исправной арматурой, контрольно-измерительными приборами, предохранительными клапанами и другими приспособлениями, обеспечивающими их безопасное обслуживание;
периодически подвергаться проверке, которая производится в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением》.
Во избежание взрыва запрещается производить ремонт сосуда, находящегося под давлением.
Нельзя подвергать перегреву от солнечных лучей радиаторы отопления печей, сосуды и аппараты, находящиеся под давлением.
Баллоны, содержащие различного рода газы: кислород, водород, азот, углекислый газ и другие легковоспламеняющиеся вещества, следует хранить и эксплуатировать в соответствии с указанными выше правилами./
Контрольные вопросы
Что вы знаете о технике безопасности и охране труда в электроугольном производстве?
Какие требования предъявляют по технике безопасности и промсани- тарии?
Назовите вредные вещества, типичные для производства электроугольных изделий.>
Какие правила личной гигиены необходимо соблюдать в производстве?
Что вы знаете об электробезопасности?
Как можно предупредить пожары и взрывы?
Расскажите о технике безопасности при обращении с аппаратами, работающими под давлением.
ЛИТЕРАТУРА
А. С. Ф и а л к о в. Технология и оборудование электроугольиого пронзвод* ства. М., Госэнергоиздат, 1958.
А. С. Ф и а л к о в. Формирование структуры н свойств углеграфитовых материалов. М., «Металлургия», 1965.
Е. Ф. Чалых. Технология углеграфитовых материалов. М., ГНТИ по черной и цветной метал^ргии, 1963.
П. С. Лившиц. Щетки Для электрических машин. М. — Л., Госэиерго- издат, 1961.
П. С. Лившиц. Характеристики и области применения электрощеток отечественного и зарубежного производства. М., Информстандартэлектро, 1967.
А. М. Бордаченков, О. В. Чикунов. Новые электрощетки для тяговых двигателей. М., ОНТИ стандартизации и нормализации по электротехнике, 1964.
М. А. Степаненко, Я. А. Брон, Н. К. Кулаков. Производство пекового кокса. Харьков, ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1961.
И. М. Федорченко, Р. А. Андриевский. Основы порошковой металлургии. Киев, АН УССР, 1961.
М. Ю. Б а л ь ш и н. Порошковая металлургия. М., Машгиз, 1948.
Б. Г. Зубов. Основы механизации и автоматизации производства. М., «Высшая школа», 1964.
Н. В. Никулин, В. В. Кортнев. Производство электрокерамических изделий. М., «Высшая шкрла», 1965.
Н. Г. Дроздов, Н. В. Никулин. Электроматериаловедение. М., «Высшая школа», 1968.
Н. 3. П о з д н я к, А. К- Крушинский. Проектирование и оборудование цехов порошковой металлургии. М., «Машиностроение», 1965.
Я. Б. Шор. Контроль качества продукции — в стандарты СССР. Ж. 《Стандарты и качество», № 6, 1967.
И. В. Темкин. Применение коксующихся углей в производстве углегра- > фитовых материалов. М., Информстандартэлектро, 1967.
Я. Г. Давидович. Новая методика испытаний электрощеток. Информационно-технический сборник ЦБТИ «Электропромышленность» № 6, 1958.
А. Б. Альтман и др. Серебро-никелевые электрические контакты с повышенной износостойкостью. «Новое в электрометаллокерамике», вып. 2, Информ- электро, 1971.
Б. Альтман, И. М. Гагарина, П. А. Гладышев. Металлокерамические магниты из сплавов на основе системы Fe — Ni — Al с повышенной ■ однородностью магнитного поля. «Новое в электрометаллокерамике», вып. 1, Ии- формэлектро, 1969.
Д. Е. Б о г а т и н. Производство металлокерамических деталей. М., «Ме-: таллургия», 1968.一;
Ё. Ф. Чалых. Технология и оборудование электродных н электроугольных ， предприятий. М.,《Металлургия》，1972.
М. Балакина и др. Новые металлокерамические антифрикционные и : конструкционные материалы в электропромышленности. М., Информэлектро, 1971, Металлокерамика в электротехнической промышленности. Под ред.
А. Б. Альтмана, В. С. Челнокова. ВНИИЭМ, 1964.
Введение ..
ОГШЙНИЕ
Стр.
Глава I. Классификация, свойства и принципиальная схема производства электроугольиых изделий . . • . . . ； • • ； •
Классификация электроуголньых изделий
Свойства электроугольиых изделий и материалов . . . . . ^ * л
Основные этапы и операции производства готовых изделий ..『
Глава II, Сырьевые материалы, применяемые для изготовления электроугольиых изделий •
Назначение сырьевых материалов
Углеродистые твердые материалы
Металлические и другие порошки
Связующие вещества и растворители
Контроль качества сырьевых материалов
Глава IIL Подготовка сырьевых материалов
*Фнзико-химические процессы, происходящие при прокаливании коксов
Прокалочные печи, конструкция и технология прокаливания ..
Основные понятия об измельчении материалов
Технология дробления, измельчения и применяемое оборудование
Классификация измельченных материалов /
、§ 14. Магнитная сепарация
Гранулирование материалов • — • •
Усреднение (гомогенизация) сырьевых материалов
Технология подготовки связующих -
Глава IV. Расчет рецептур и дозирование сырьевых материалов . • • •
Выбор композиции, расчет рецептур и загрузки смесителей . . •
Дозирование сырьевых материалов и применяемое оборудование
Глава V. Приготовление прессовочных смесей . . .
Смешение материалов и применяемое оборудование* i •
Вальцевание
Приготовление прессовочных порошков для прессования в пресс- форме
Контроль приготовления прессовочных смесей
Глава VI. Прессование электроугольиых изделий
Методы прессования
Понятие о некоторых закономерностях прессования
Пресс-инструмент для прессования электроугольиых изделий ...
Прессы для прессования электроугольиых изделий
Технология прессования
Контроль процесса прессования:
Глава VII. Термическая обработка •• … • 一… • •■
Обжиг электроугольиых изделий
. Защитные атмосферы и засыпки для обжига и спекания ....
5
5713
14141521263031
33344045555758606165s
727279
5 7
8 8
88
881559 2 25
8899o 1 11
11*11 11 11 1A
35393941^ ЭТ11 11 11 1± 1А 11 11 11 ^135393941^ ЭТ11 11 11 1± 1А 11 11 11 ^16,^^ет6,^^ет71^м ^ ^ 8 9 ^1А ^1 J li ^1 1А71^м ^ ^ 8 9 ^1А ^1 J li ^1 1А
35393941^ ЭТ
11 11 11 1± 1А 11 11 11 ^1
35393941^ ЭТ
11 11 11 1± 1А 11 11 11 ^1
6,^^ет
6,^^ет
71^м ^ ^ 8 9 ^
1А ^1 J li ^1 1А
71^м ^ ^ 8 9 ^
1А ^1 J li ^1 1А
Печйое оборудование и технология обжига
Графитация
Брак при термической обработке
Глава VIII. Механическая обработка и сборка электроугольных изделий
Общие сведения о конструкции электрощеток
Механическая обработка электрощеток
Оборудование для механической обработки полуфабриката электрощеток '
Арматура для электрощеток
Технология сборки электрощеток и применяемое оборудование .
Контроль качества механической обработки и сборки электроугольных изделий ••.
Механическая обработка электрических углей
Глава IX. Пропитка и омеднение электроугольных изделий
Назначение и методы пропитки
Технология пропитки
Омеднение электроугольных изделий
Глава X. Характеристика и технология изготовления электроугольных изделий
Характеристика электрических углей
Изготовление углей
Характеристика щеток для электрических машин
Изготовление полуфабриката для электрощеток
Характеристика угольных столбов сопротивления
Изготовление угольных столбов сопротивления'•.
Глава XI. Технология изготовления электрометаллокерамических угольно-графитных антифрикционных и конструкционных изделий . . 193
Характеристика и способы получения электрометаллокерамиче- „ ских, контактов,. .. .. 103
Электрометаллокерамичсские контакты, получаемые твердофазным спеканием194
Электрометаллокерамические контакты, получаемые пропиткой 198
Характеристика металлокерамических постоянных магнитов . . . 199
Изготовление металлокерамических антифрикционных изделий . . 203
Изготовление угольно-графитных антифрикционных изделий . . . 205
Изготовление металлокерамических конструкционных изделий . . 206, § 58. Особенности производства анодов, микрофонных порошков, гиб
ких нитей, шнуров и лент . . . .'*207
Глава XII. Контроль качества электроугольных изделий208
Система контроля качества208
Методы контроля некоторых свойств212
Глава XIII. Основы механизации и автоматизации производства электроугольных изделий 221
Основные понятия о механизации и автоматизации производства 221
Примеры механизации н автоматизации электроугольного производства 222
Глава XIV. Техника безопасности и охрана труда •• • • 225
Необходимость применения правил по технике безопасности . . . 225
Общие требования по технике безопасности, охране труда и промсанитарии226
Гигиенические мероприятия227
Электробезопасность. Предупреждение пожаров и взрывов .... 227
Техника безопасности при обращении с сосудами и аппаратами, работающими под давлением229
Литература230
* Седиментационный анализ основан на различной скорости оседания взвешенных в жидкости твердых частиц под действием силы тяжести. Скорость оседания зависит от размера и физических свойств частиц и жидкой среды.
6П7.3 T32
Все замечания и предложения по книге просим направлять по адрес^ Москва, К-51, Неглинная ул., д. 29/14, издательство ^Выс шая школа».
Темкин И. В.
Т32 Производство электроугольных изделий/ Учеб, пособие для подгот. рабочих на производстве. Изд. 2-е, пе- рераб. и доп, М., «Высш, школа》，1975.
232 с. с ил.
В книге излагаются основы технологии производства электроугольных * изделий, в том числе электрических щеток, осветительных и элементных уг- .лей, бронзо-графитных подшипников, втулок, уплотнительных материалов, электрических контактов, постоянных магнитов и конструкционных изделий.
Приводится описание основного технологического оборудования электро- угольного производства и приемов работы на нем.
6П7.36П7.3Во 2-м издании кинги по сравнению с 1-м более подробно рассматриваются основные свойства сырьевых материалов и электроугольных изделий, расширен материал, относящийся к оборудованию электроугольиого производства, введен иобый подраздел «Магнитная сепарация», заново капнсана глава «Технология изготовления электрокерамическнх угольно-графитных антифрикционных и конструкционных изделий.
6П7.3
6П7.3
Т*5
N 3,
Исаак Вульфович Темкин