КПГ графит

Графит любой марки по вашему запросу

Что такое графит КПГ

Графит КПГ — марка среднезернистого искусственного графита высокой плотности, разработанная в конце 1970-х годов в НИИграфите. Материал получают экструзионным методом формования из непрокалённого нефтяного кокса. Марка входит в группу реакторных графитов и предназначалась для применения в графитовых кладках ядерных реакторов.

По ряду причин промышленного масштабирования производства КПГ для энергетических реакторов не произошло — марка осталась на уровне опытных разработок НИИграфита. Тем не менее заготовки с характеристиками данной марки доступны для промышленных применений, где требуется плотный среднезернистый графит с высокой теплопроводностью и удовлетворительной механической прочностью.

Особенность сырья: непрокалённый нефтяной кокс

В стандартной технологии производства конструкционного графита нефтяной кокс предварительно прокаливают при 1250–1300 °С. Прокалка удаляет летучие вещества, стабилизирует структуру кокса, повышает его плотность и электропроводность. Для марки КПГ от этой стадии намеренно отказались: в качестве наполнителя применяется кокс без предварительной прокалки.

Использование непрокалённого кокса изменяет поведение заготовки при обжиге: летучие вещества, выделяясь в ходе карбонизации, участвуют в формировании структуры — дополнительный углерод осаждается в межзёренном пространстве, способствуя образованию более монолитной связки между частицами наполнителя. Это позволяет получить высокую плотность заготовки при меньшем числе циклов пропитки пеком по сравнению с традиционными технологиями.

Технология производства графита КПГ

Производство включает следующие основные этапы:

1. Приготовление пресс-массы. Непрокалённый нефтяной кокс смешивают с каменноугольным пеком при 90–130 °С до получения однородной вязкой массы.
2. Экструзионное формование. Пресс-масса продавливается через мундштук прошивного пресса. Зёрна наполнителя ориентируются преимущественно перпендикулярно направлению выдавливания, что обусловливает анизотропию физических свойств в продольном и поперечном направлениях — это общая закономерность для всех экструзионных графитов.
3. Обжиг. Заготовки обжигают при 800–1200 °С для карбонизации связующего. Нагрев ведут медленно; полный цикл с учётом охлаждения занимает несколько недель.
4. Пропитка пеком. Обожжённые заготовки пропитывают каменноугольным пеком в автоклаве. Цикл «пропитка — повторный обжиг» повторяется неоднократно для достижения целевой плотности.
5. Графитация. Окончательная термообработка при температуре выше 2500 °С в печах сопротивления. Завершается упорядочение кристаллической решётки, остаточные примеси улетучиваются, формируется зрелая графитовая структура с высокой степенью кристалличности.

Физические и механические свойства графита КПГ

Приведённые значения характеризуют материал в целом. Поскольку КПГ является экструзионным графитом, его физические свойства (теплопроводность, электросопротивление, прочность) в направлении вдоль оси экструзии и поперёк неё различаются. При проектировании нагруженных или теплонагруженных деталей необходимо уточнять анизотропию конкретной партии.

Значение ТКЛР = 6,8·10⁻⁶ К⁻¹ характерно для отечественных среднезернистых реакторных графитов экструзионного класса и несколько выше, чем у ряда зарубежных аналогов с многократной пековой пропиткой.

Степень графитации и кристаллическая структура

Графитация при температурах выше 2500 °С обеспечивает формирование развитой трёхмерной кристаллической решётки: параметр решётки по оси c находится в диапазоне 0,6716–0,6754 нм. Степень графитации g = 0,8–0,9 отн. ед. — это высокий показатель, свидетельствующий о близкой к теоретической упорядоченности структуры. Высокая кристалличность обеспечивает хорошую теплопроводность и электропроводность материала и является необходимым условием для реакторных применений.

Применение графита КПГ

Марка разрабатывалась для реакторного графита в кладках атомных установок: замедление и отражение нейтронов, конструкционные элементы активной зоны. Реакторный графит для кладок требует пониженной степени анизотропии, высокой чистоты (содержание примесей менее 100 ppm), коррозионной и радиационной стойкости — требования, которые КПГ частично удовлетворяет, однако промышленного внедрения в атомную энергетику не получил.

Благодаря сочетанию высокой плотности, достаточной механической прочности и хорошей теплопроводности конструкционный графит марки КПГ применяется в следующих областях:

• нагреватели и тепловые экраны вакуумных и высокочастотных печей;
• тигли и лодочки для плавки металлов и сплавов в защитной атмосфере или вакууме;
• конструкционные детали высокотемпературных установок, работающих в нейтральной или восстановительной среде;
• элементы исследовательских реакторных установок и испытательного оборудования;
• заготовки для механической обработки по чертежу там, где требуется плотный среднезернистый материал с высокой теплопроводностью.

Формы поставки

Графит КПГ поставляется в виде блоков, плит, пластин, цилиндрических и прямоугольных заготовок. Возможна поставка изделий, обработанных по чертежу заказчика. Объём и сроки поставки — по договорённости. Для уточнения наличия и условий заполните заявку.