Графит А-99

Графит А-99 — искусственный гранулированный графит с массовой долей углерода не менее 99 %. Материал получают из вторичного графитового сырья — боя электродов, огарков, фасонных изделий и других отходов графитового и металлургического производства. Готовый продукт представляет собой гранулы цилиндрической, сферической или произвольной формы. Благодаря высокому содержанию углерода и низкой зольности искусственный графит марки А-99 востребован в металлургии как науглероживатель (карбюризатор) при выплавке чугуна и стали, а также в качестве наполнителя при производстве углеграфитовых изделий и графитопластов.

Химический состав гранулированного графита А-99

Основным показателем качества гранулированного графита является содержание углерода. Для марки А-99 этот показатель составляет не менее 99 %, что определяет низкую зольность и минимальное содержание летучих веществ. Ниже приведены основные параметры химического состава.

Содержание серы ≤0,05 % — критически важный параметр для сталеплавильных и чугунолитейных производств: повышенная сера в науглероживателе приводит к красноломкости стали и снижению механических свойств чугуна. Именно низкосернистый состав графита А-99 позволяет использовать его при выплавке ответственных марок.

Физические свойства графита

Графит А-99, как и другие искусственные графиты, обладает набором свойств, обусловленных слоистой гексагональной кристаллической структурой углерода. Ниже перечислены ключевые физические характеристики, определяющие поведение материала в различных рабочих средах.

Термостойкость и устойчивость к окислению

В инертной атмосфере или вакууме графит устойчив до очень высоких температур. При нормальном атмосферном давлении углерод не плавится, а сублимирует (переходит из твёрдого состояния непосредственно в газообразное) при температуре около 3630 °C (≈3900 K). На воздухе окисление графита с заметной скоростью начинается при температуре около 480 °C (≈750 K). Конкретная температура начала окисления зависит от марки, дисперсности и содержания минеральных примесей: чем чище графит, тем выше порог.

Механические свойства при нагревании

Графит обладает уникальной особенностью — при нагревании его механическая прочность возрастает. У конструкционных марок графита предел прочности при сжатии, растяжении и изгибе достигает максимума при температуре около 2500–2800 K (примерно 2200–2500 °C) и может в 1,5–2 раза превышать значения при комнатной температуре. Это выгодно отличает графит от большинства других материалов, прочность которых при нагревании падает.

Электропроводность

Гранулированный графит марки А-99, как и прочие углеродные материалы, обладает хорошей электрической проводимостью. При этом температурный коэффициент электрического сопротивления отрицательный: при нагревании контакт между зёрнами улучшается и удельное электросопротивление снижается. Данное свойство значимо при использовании графитовых гранул в качестве токопроводящих наполнителей.

Химическая стойкость

Графит устойчив к воздействию большинства кислот (за исключением сильных окислителей при повышенных температурах), растворов щелочей и солей. Он не растворяется в органических и неорганических растворителях при комнатной температуре, не смачивается большинством расплавленных металлов. Эта химическая инертность позволяет использовать графит в агрессивных технологических средах.

Применение графита А-99 в промышленности

Основные области использования гранулированного графита А-99 определяются его высоким содержанием углерода и низким содержанием серы.

Науглероживание (карбюризация) чугуна и стали

Главное назначение графита А-99 — использование в качестве науглероживателя (карбюризатора) при выплавке чугуна и стали в индукционных, дуговых и ваграночных печах. Углеродсодержащий материал вводят в расплав для корректировки химического состава — повышения массовой доли углерода до заданного значения. Гранулированная форма обеспечивает равномерное распределение карбюризатора по поверхности расплава и быстрое растворение углерода.

При выборе науглероживателя для производства учитывают следующие факторы:

Графит А-99 с содержанием углерода 99 % и серы не более 0,05 % подходит для науглероживания как серого чугуна (СЧ), так и высокопрочного чугуна (ВЧ) с шаровидным графитом, а также углеродистых и легированных сталей.

Наполнитель для углеграфитовых изделий и графитопластов

Измельчённый гранулированный графит А-99 используется как наполнитель при производстве углеграфитовых материалов и гранулированного синтетического графита различных марок. Высокое содержание углерода обеспечивает стабильные характеристики конечных изделий — от антифрикционных втулок и уплотнений до токосъёмных щёток и электродов.

В составе графитопластов графит выполняет роль сухой смазки и проводящего компонента. Конечные изделия применяются в узлах, работающих без жидкой смазки при повышенных температурах: подшипники скольжения, уплотнительные кольца, направляющие втулки.

Другие направления использования

Помимо основных областей, графит А-99 находит применение:

Формы поставки гранулированного графита А-99

Гранулированный графит А-99 поставляется в нескольких вариантах, различающихся по фракционному составу и фасовке.

Фракционный состав

Стандартные гранулы имеют диаметр около 8–10 мм и длину от 2 до 15 мм (для цилиндрической формы). По согласованию возможна поставка гранул произвольной формы различных фракций. Размер фракции подбирается исходя из технологических требований конкретного производства: крупные гранулы удобны для подачи на зеркало расплава, мелкие фракции обеспечивают более быстрое растворение углерода.

Упаковка и фасовка

Графит А-99 фасуется в бумажные мешки по 25 кг или мягкие контейнеры (МКР, биг-бэг) до 1 тонны. Упаковка обеспечивает защиту от набора влаги при транспортировке и хранении. Условия хранения: сухое закрытое помещение, исключающее попадание влаги и масел.

Преимущества искусственного графита перед природным

Искусственный графит А-99, получаемый высокотемпературной обработкой углеродного сырья, имеет ряд объективных преимуществ перед природными графитовыми концентратами:

Более низкая зольность и содержание серы искусственного графита напрямую влияют на степень усвоения углерода расплавом: минеральные примеси первыми вступают в реакцию с расплавом, отвлекая энергию и откладывая процесс науглероживания. Чем чище карбюризатор, тем быстрее и полнее усваивается углерод.

Рекомендации по использованию в сталеплавильном и литейном производстве

Способы ввода карбюризатора в расплав

Графит А-99 вводят в плавильный агрегат одним из следующих способов:

Подачу карбюризатора на зеркало расплава при финальной обработке не рекомендуют из-за повышенного угара и уноса мелких частиц в атмосферу, что ведёт к перерасходу материала.

Практические рекомендации

При расчёте расхода карбюризатора учитывают степень усвоения углерода, которая зависит от типа плавильного агрегата, температуры расплава, интенсивности перемешивания и фракции карбюризатора. Для индукционных печей степень усвоения графитового карбюризатора обычно выше, чем для дуговых, благодаря интенсивному электродинамическому перемешиванию расплава.

Хранить гранулированный графит следует в сухих условиях: повышенная влажность увеличивает газотворность при вводе карбюризатора в расплав, что может привести к выплескам и ухудшению качества металла.