Графит ГИ-1

Графит измельченный: назначение и общая характеристика

Графит измельченный (искусственный) — углеродный материал, получаемый дроблением и рассевом отходов графитового производства: боя и огарков графитированных электродов, доменных и подовых блоков, фасонных изделий, графитовой стружки. Основное назначение — науглероживание (карбонизация) стали и чугуна при корректировке расплавов по содержанию углерода. Помимо металлургии, измельченный графит применяется при изготовлении углеграфитовых изделий и в качестве наполнителя графитопластов.

Искусственный графит отличается от природного более высоким содержанием углерода и меньшей зольностью, что делает его предпочтительным для науглероживания ответственных марок стали и высокопрочного чугуна. Материал выпускается по нескольким техническим условиям, основные из которых — ТУ 1916-109-71-2000 (марки ГИИ-А, ГИИ-Б) и ТУ 48-20-54-84 (высший и первый сорт).

Марки измельченного графита и их физико-химические показатели

В промышленной практике наиболее распространены две марки искусственного измельченного графита — ГИИ-А и ГИИ-Б, регламентированные ТУ 1916-109-71-2000. Марка А предъявляет повышенные требования к чистоте и предназначена для науглероживания ответственных сталей. Марка Б допускает бо́льшую зольность и содержание серы, что снижает стоимость материала при сохранении приемлемого качества карбонизации.

Физико-химические показатели графита ГИИ-А и ГИИ-Б

Гранулометрический состав может быть изготовлен по запросу потребителя. Типичные фракции: 0–0,5 мм, 0–1 мм, 0–2 мм, 1–4 мм, 1–5 мм. Размер зёрен стандартной продукции — от 0,1 до 5,0 мм; при этом массовая доля зёрен крупнее 5,0 мм, как правило, не превышает 10%, а доля зёрен мельче 0,1 мм — не более 15%. Форма гранул — сферическая либо шарообразная.

Помимо марок ГИИ, на рынке присутствуют углеродные науглероживатели серии МУ (МУ-99, МУ-95, МУ-90, МУ-80), отличающиеся допустимым содержанием углерода, указанным в обозначении. Также для науглероживания синтетического чугуна применяется гранулированный синтетический графит зернистой структуры.

Науглероживание стали и чугуна графитом

Науглероживание — процесс повышения содержания углерода в металлическом расплаве путём введения в него углеродсодержащих материалов. При выплавке стали с пониженной долей чугуна в шихте содержание углерода может оказаться ниже требуемого, и для корректировки используют графитовые науглероживатели.

Измельченный графит вводят непосредственно на зеркало расплава или в ковш. Гексагональная кристаллическая структура графита обеспечивает хорошую смачиваемость жидким металлом, что ускоряет растворение углерода. Мелкие фракции (до 2 мм) растворяются быстрее и равномернее, крупные (3–5 мм) — медленнее, но удерживаются на поверхности расплава дольше, что снижает потери от уноса конвективными потоками.

Процесс применяется в электросталеплавильных, кислородно-конвертерных и индукционных печах, а также в агрегатах «печь–ковш» при доводке стали. Для науглероживания чугуна в индукционных печах требования к чистоте графита (зольности и содержанию серы) особенно высоки, поэтому предпочтительно использование марки ГИИ-А.

Выбор фракции науглероживателя

Подбор фракции определяется типом плавильного агрегата и способом ввода. Для электродуговых печей обычно применяют фракцию 1–5 мм — гранулы этого размера не уносятся газовым потоком и при этом растворяются за приемлемое время. Для индукционных печей малого объёма используют более мелкую фракцию 0–2 мм, обеспечивающую быстрое усвоение углерода. Порошковые фракции (менее 0,5 мм) находят применение в специализированных процессах, однако требуют защиты от пылеуноса.

Применение измельченного графита в промышленности

Помимо науглероживания, измельченный графит используется в ряде технологических процессов, где востребованы высокая температурная стабильность и электропроводность углеродного материала.

Вспенивание шлаков

В электросталеплавильном процессе вспененный шлак экранирует дуги, снижает тепловые потери и расход электродов. Для создания пенистого шлака на его поверхность подают измельченный графит, который, реагируя с оксидами железа шлака, выделяет CO — пузырьки газа вспенивают слой. Для этого обычно используют фракцию 0–1 мм.

Углеграфитовые изделия и графитопласты

Измельченный графит является компонентом шихтовых составов для производства углеграфитовых изделий — электрощёток, контактных вставок электротранспорта, антифрикционных деталей. В качестве наполнителя графитопластов (композитов на полимерной матрице с графитовым наполнителем) обеспечивает антифрикционные свойства, электропроводность и теплостойкость готовых изделий.

Огнеупорные материалы и литейное производство

Графитовый порошок входит в состав графитосодержащих огнеупоров — магнезиально-графитовых и алюмо-графитовых кирпичей, футеровочных масс. В литейном производстве применяется как компонент противопригарных покрытий.

Сырьё и принцип получения

Сырьём для искусственного измельченного графита служат отходы графитового и электродного производства: бой и огарки графитированных электродов, доменных блоков, нагревателей и других изделий из графита. Эти отходы уже прошли стадию графитации при температуре 2400–3000 °C, поэтому обладают развитой кристаллической структурой и высоким содержанием углерода.

Вторичное сырьё дробят на щёковых и валковых дробилках, затем рассеивают на вибросистах для получения заданного фракционного состава. Качество конечного продукта определяется чистотой исходных отходов — графит из электродных огарков, как правило, чище, чем из доменных блоков, которые могут содержать повышенное количество золы.

Формы поставки и упаковка

Измельченный графит поставляется в мягких контейнерах типа «биг-бэг» (МКР) массой 500–1000 кг или в бумажных мешках по 25–30 кг. Упаковка должна быть влагонепроницаемой, поскольку при увлажнении ухудшается сыпучесть материала и может возрасти содержание влаги сверх нормативного. Фракционный состав формируется по заявке потребителя.

Требования к качеству науглероживателя при закупке

При выборе графитового науглероживателя для конкретного металлургического процесса следует учитывать несколько ключевых параметров. Массовая доля углерода — основной показатель: чем она выше, тем меньше расход материала и ниже количество вносимых примесей. Зольность характеризует содержание негорючих включений; при науглероживании стали ответственного назначения зольность не должна превышать 1%. Содержание серы критично для марок стали с ограничениями по сере — в таких случаях необходим графит ГИИ-А с долей серы не более 0,05%. Влажность не должна превышать 1%, так как вода при контакте с расплавом может вызвать аварийный выброс металла.

Вся поставляемая продукция сопровождается сертификатом качества с указанием химического и гранулометрического состава конкретной партии.