Разработка рецептуры огнеупорной футеровки и теплоизоляции печей электродного производства

Разработана новая рецептура углеродистых сыпучих материалов для футеровки и теплоизоляции высокотемпературного оборудования электродной промышленности. Обоснована необходимость замены многокомпонентной теплоизоляционной шихты на однокомпонентную на основе каменноугольного кокса. На основе теоретических и экспериментальных исследований выявлено количественное влияние материального и гранулометрического состава, влажности материала, условий монтажа футеровки и теплоизоляции на такие свойства материалов, как теплопроводность, электропроводность в интервале температур от 300 К до 1300 К, что дало возможность сформулировать основные требования к физических свойствам футеровочных и теплоизоляционных материалов электродного производства. Получены экспериментальные данные по температурной зависимости коэффициента теплопроводности смесей сырого и графитированной коксовой мелочи с разными процентными соотношениями и гранулометрическим составом. Получены зависимости коэффициента теплопроводности и удельного электрического сопротивления сырого кокса различного фракционного состава при давлении до 54 кПа и температуре до 1300 К. Определены корреляционные соотношения между теплопроводностью и электропроводностью в зависимости от температуры и фракционного состава кокса. С помощью численного анализа теплоэлектрического состояния печей Ачесона с использованием шихты разного фракционного и структурного состава разработано новую рецептуру углеродистых сыпучих материалов для футеровки и теплоизоляции. Проанализировано влияние разработанных материалов на выбросы оксида углерода, на качество электродной продукции, производительность и удельный расход электроэнергии графитировочных печей. Выполнено проверку разработанной рецептуры теплоизоляционной шихты с использованием экспериментальных данных и данных численного моделирования, в результате которой установлено увеличение максимума минимальной температуры керна на 3 % и уменьшение максимальной неоднородности температурного поля по заготовкам во время кампании более чем в 2 раза. Результаты работы внедрены в производство.