Общие сведения о графите и требования металлургической промышленности к его качеству

09.06.2018
Графит как минерал представляет собой одну из модификаций углерода, имеющую определенную структуру кристаллов. В зависимости от величины, формы и взаимоотношения кристаллов графит подразделяется на явнокристаллический (средняя величина кристаллов более 1 мкм) и скрытокристаллический, или аморфный (величина кристаллов от 0,01 до 1 мкм). Графит кристаллизуется в гексагональной сингонии, нередко встречается в виде скорлуповатых или пластичных масс. Пластинки графита гибкие, но не упругие. Цвет его изменяется от стально-серого до железно-черного, блеск металлический, иногда тусклый. Твердость 1—2, плотность 2,09—2,23. На ощупь жирный, температура плавления 3845°С, обладает хорошей теплопроводностью, не растворяется в кислотах.

Природный графит всегда содержит примеси — водород, кислород и другие элементы. Технологические свойства графита зависят от его дисперсной структуры: наиболее ценны графиты с тонкими кристаллами, ориентированными в одной плоскости, что придает им пластичность и «жирность».

В литейном деле используется как явно-, так и скрытокристаллический графит. Он применяется для производства противопригарных красок, паст и припыла, которыми покрываются рабочие поверхности литейных форм и стержни. Графитовые противопригарные покрытия приготавливаются и наносятся по-разному: во влажных формах тонкий слой графитового порошка наносится припылом; сухие формы и стержни обмазываются кистью или опрыскиваются из пульверизатора водной суспензией графита; постоянные металлические формы (кокили и изложницы) и полу-постоянные керамические формы обмазываются изнутри особо приготовляемой суспензией из очень тонко размолотого графита. Требования к графиту для разного рода и размера отливок, а также способы приготовления и нанесения покрытий различны: для припыливания влажных форм могут быть использованы как явнокристаллические, так и скрытокристаллические графиты, причем для крупных отливок пригодны главным образом скрытокристаллические графиты, а для мелких — явнокристаллические; для покрытия сухих форм изготавливается специальная графитовая краска, в состав которой, кроме графита, входят уголь и глина, а также различные органические добавки (мука, патока, растительное масло, клей и др.). Скрытокристаллические графиты для этих целей лучше, так как тонкость кристаллов повышает неоседаемость и укрывистость краски. Технические требования на литейный графит определяются ГОСТ 5279-74 и ГОСТ 5420-74. Согласно ГОСТ 5279-74 кристаллический графит, используемый в литейном производстве, подразделяется по величине зольности на 3 марки: ГЛ-1 с зольностью не более 13%, ГЛ-2 — 18% и ГЛ-3 — 25%, а скрытокристаллический графит на 4 марки: ГЛС-1 с зольностью не более 13%, ГЛС-2 — 17%, ГЛС-3 — 22% и ГЛС-4 — 25%, причем графит марки ГЛС-4 может поставляться потребителю только с его согласия.

Качество литейного аморфного графита Ногинского месторождения регламентируется техническими условиями ТУ 21—25—160—75. По величине зольности графит этого месторождения подразделяется на 3 марки с зольностью соответственно 13,17 и 22%, причем в графите марки ГРН-13, кроме золы, ограничивается содержание железа (не более 1,9%), серы (не более 1,0%) и летучих веществ (не более 2%).

В производстве огнеупоров графит используется для изготовления плавильных тиглей, в которых осуществляется выплавка специальных сталей и разных ценных сплавов.

Применение графита в производстве огнеупорных изделий обуславливается его весьма высокой температурой плавления, значительной шлакоустойчивостью, высокой тепло- и электропроводностью и низким коэффициентом линейного расширения.

Глинисто-графитовые огнеупорные изделия изготавливаются из огнеупорной пластичной глины и графита с добавкой шамота и без него.

Введение графита в керамическую массу, вследствие того что он является неплавким и химически инертным наполнителем и в меньшей степени, чем другие наполнители отощает ее, значительно улучшает качество изделий. Графит-керамический тигель выдерживает до 60 плавок меди или до 10—16 плавок стали и вследствие большой теплопроводности позволяет давать 10 плавок за 12 ч, тогда как шамотный тигель в тех же условиях выдерживает в пять раз меньше плавок и дает 3—4 плавки за те же 12 ч. Однако способность графита к окислению кислородом воздуха при температуре около 700°С является его основным недостатком, но добавление к керамической массе огнеупорной глины создает в процессе обжига защитную пленку, которая предохраняет графит от выгорания.

Для производства графит-керамических огнеупоров применяют кристаллический графит чешуйчатого строения, как менее выгорающий. Важное значение имеет и состав глины: она должна быть высокопластичной и низкоспекающейся, что способствует соединению частиц шамота и графита, а следовательно, и лучшей защите графита от окисления в процессе службы.

Требования на тигельный графит определяются ГОСТ 4596-75. Согласно указанному стандарту, в зависимости от величины зольности графит подразделяется на три марки: ГТ-1 с зольностью не более 7,0%, ГТ-2 — до 8,5% и ГТ-3 — до 10,0% (в графите марки ГТ-3 Кыштымского месторождения зольность по соглашению с потребителем может достигать 11,0%). В тигельном графите независимо от его марки содержание железа в пересчете на Fe2O3 не должно превышать 1,6%, а выход летучих веществ 1,5%.