Графит ГОЗ-92

Что такое графит ГОЗ-92: природный обогащённый графит и его место среди огнеупорных материалов

Графит ГОЗ-92 — природный кристаллический (чешуйчатый) графит, прошедший обогащение из графитсодержащей руды до содержания углерода не менее 92%. Аббревиатура ГОЗ обозначает обогащённый графит завод­ского производства, цифра — минимальную массовую долю углерода в процентах. По этой классификации выпускаются и другие марки: ГОЗ-96, ГОЗ-95, ГОЗ-94.

В отличие от искусственного графита, природный кристаллический графит не требует высокотемпературной графитации и сохраняет развитую слоистую структуру кристаллов — чешуйки с выраженным металлическим блеском. Именно эта структура определяет высокую огнеупорность, теплопроводность, химическую инертность к расплавам металлов и антифрикционные свойства материала.

Визуально ГОЗ-92 — рыхлый рассыпчатый порошок серо-чёрного цвета с металлическим блеском, однородный, без крупных включений и посторонних примесей.

Химический состав ГОЗ-92

Состав нормируется по следующим показателям (данные — из технических условий на поставку):

Показатель	Норма
Массовая доля углерода (C)	не менее 92 %
Зольность (сухой зольный остаток)	не более 7 %
Выход летучих веществ	не более 1 %
Массовая доля влаги	не более 1 %
Содержание серы (в пересчёте на элементарную)	не более 550 мг/кг (0,055 %)

Зола природного графита состоит преимущественно из минеральных примесей, не полностью удалённых при флотационном обогащении руды: оксидов кремния, алюминия, железа, магния. Нормируемое содержание серы важно для применений в прямом контакте с расплавами цветных металлов: избыток серы может вызвать газовую пористость отливок.

Физические характеристики

Свойства природного кристаллического графита как класса материалов:

Характеристика	Значение	Примечание
Плотность истинная	2,09–2,23 г/см³	Для ГОЗ-92 по ТУ — 2,19 г/см³; теоретическая кристаллическая плотность графита — 2,265 г/см³
Температура возгонки при атмосферном давлении	≈ 3630 °С (≈ 3900 K)	При атм. давлении графит не плавится, а сублимирует напрямую из твёрдого состояния в газообразное. Жидкий углерод образуется только при давлении выше ~10,8 МПа и температуре выше ~4330 °С
Температура начала окисления в воздухе	~560 °С	Зависит от крупности частиц и степени кристалличности; интенсивное окисление — выше 650 °С. В защитной атмосфере или вакууме изделия из графита применимы вплоть до 3000 °С
КТР линейный (при 20 °С)	~6 · 10⁻⁶ К⁻¹	Для поликристаллического порошкового материала; монокристаллический графит сильно анизотропен: вдоль базисной плоскости ~1 · 10⁻⁶ К⁻¹, поперёк ~28 · 10⁻⁶ К⁻¹

Гранулометрический состав

В стандартной поставке ГОЗ-92 как сырья для огнеупорных изделий нормируется минимальное содержание крупной фракции: остаток на сите с ячеёй 0,16 мм — не менее 80 %. Это означает, что не менее 80 % материала по массе представлено частицами крупнее 0,16 мм — размер, необходимый для формирования плотной кристаллической матрицы при прессовании огнеупорных смесей.

Для литейных красок, паст и порошкового припыла требуется более тонкий помол. В этом случае ГОЗ-92 поставляется в виде мелкодисперсного порошка с иными гранулометрическими характеристиками — уточняйте при заказе.

Применение графита ГОЗ-92 в производстве

Огнеупорные изделия для литейного и плавильного производства

ГОЗ-92 — традиционное сырьё для изготовления графитосодержащих огнеупорных изделий, работающих в прямом контакте с расплавами металлов. Из него производят:

• тигли для плавки цветных и чёрных металлов — от малых ювелирных до крупных промышленных;
• литейные ковши, стаканы, черпаки, поддоны и крышки;
• форсунки, разделительные элементы, сальники, пробки, муфты.

Для сравнения: графито-корундовые тигли изготавливаются из смеси природного чешуйчатого графита с корундовым наполнителем и имеют улучшенную механическую прочность при высоких температурах.

Природный графит в составе огнеупорной шихты обеспечивает высокую теплопроводность изделия (быстрый и равномерный прогрев), химическую инертность к большинству расплавов цветных металлов и шлаков, а также низкий КТР, снижающий термические напряжения при цикличном нагреве и охлаждении.

Литейные краски, пасты и порошковый припыл

В мелкодисперсном виде ГОЗ-92 применяется в литейном производстве для обработки поверхностей форм и стержней. Графитовый порошок используется как самостоятельный припыл (подсыпка) и как активный компонент противопригарных красок и паст на водной или органической основе. Слой графита препятствует адгезии отливки к форме, снижает пригар и улучшает качество поверхности готовой детали.

Механизм действия: при заливке расплавом графитовый слой выступает как термический барьер и химически инертный разделитель. Для стального литья при высоких температурах важно контролировать содержание серы в графите — при контакте с жидкой сталью сера способна переходить в металл.

Антифрикционные составы и производство окисленного графита

Природный чешуйчатый графит ГОЗ-92 — исходное сырьё для производства окисленного (вспученного) и функционализированного графита. Его развитая кристаллическая решётка хорошо поддаётся химической интеркаляции при окислении. Кроме этого, графит входит в состав твердосмазочных антифрикционных паст и покрытий, в которых используется его слоистая структура и низкий межслоевой коэффициент трения.

Формы поставки и варианты

ГОЗ-92 поставляется в виде:

• рыхлого порошка различной крупности в мешках (стандартная масса мешка — по согласованию);
• готовых прессованных или формованных огнеупорных изделий (тигли, пробки, вкладыши и др.) — размеры и конфигурация по чертежу заказчика.

Для применений, требующих более высокой чистоты углерода (снижение золы и серы при прямом контакте с чистыми расплавами), предназначена марка ГОЗ-96 с содержанием углерода не менее 96 %.