Прессованный графит
- от объёма, заполните заявку
Прессованный графит: свойства, технология производства и области применения
Прессованный графит — промышленный искусственный материал на основе углерода, получаемый из коксо-пековых композиций методом прессования с последующей термической обработкой. В отличие от природного графита, искусственный материал обладает более однородной структурой и контролируемыми физико-механическими характеристиками. Содержание углерода в конструкционных марках составляет 97–99%, а в высокочистых марках (ОСЧ) достигает 99,9% и выше.
Сырьё и компоненты для производства
Основу прессованного графита составляют два компонента: наполнитель и связующее.
Наполнитель — нефтяной или каменноугольный кокс, получаемый при переработке нефтепродуктов или каменного угля. Кокс проходит стадию прокаливания при температуре около 1200°C для удаления летучих веществ и повышения плотности. Размер частиц наполнителя определяет зернистость конечного материала: для мелкозернистых марок (МПГ) используют фракции 0,03–0,15 мм.
Связующее — каменноугольный пек (остаток перегонки каменноугольного дёгтя) с температурой размягчения 50–250°C в зависимости от технологических требований. При нагреве пек коксуется и связывает частицы наполнителя в монолитную структуру.
Технология производства прессованного графита
Изготовление искусственного графита включает несколько последовательных этапов:
Подготовка сырья и формование
Прокалённый кокс измельчают, рассеивают по фракциям и смешивают со связующим в нагретых смесителях. Полученную пресс-массу формуют одним из методов:
Изостатическое прессование — порошок помещают в эластичную форму и подвергают всестороннему давлению (более 150 МПа) в гидростате. Частицы углерода располагаются хаотично, что обеспечивает изотропность свойств (одинаковые характеристики во всех направлениях). Коэффициент анизотропии изостатического графита не превышает 1,1.
Экструзия — пресс-массу продавливают через мундштук прошивного пресса или в глухую матрицу. При этом частицы ориентируются вдоль направления прессования, что приводит к анизотропии свойств: прочность и электропроводность различаются в продольном и поперечном направлениях.
Обжиг и графитация
Сформованные заготовки проходят термическую обработку:
Обжиг (карбонизация) — нагрев до 800–1000°C без доступа воздуха. Связующее коксуется, образуя прочную углеродную матрицу. Цикл обжига длительный — до 2–3 месяцев для крупных заготовок.
Пропитка — для повышения плотности заготовки пропитывают в автоклавах пеком или синтетическими смолами (фенолформальдегидными, фурановыми) с последующим повторным обжигом. Цикл пропитка–обжиг может повторяться несколько раз.
Графитация — высокотемпературная обработка при 2500–3000°C в электрических печах. На этом этапе аморфный углерод превращается в кристаллический графит с характерной слоистой структурой. Для получения высокочистых марок графитацию проводят в атмосфере хлора или фтора для удаления примесей.
Физико-механические свойства
Характеристики прессованного графита определяются способом формования, размером зерна и числом циклов пропитки.
| Параметр | Изостатический графит | Экструдированный графит |
|---|---|---|
| Объёмная плотность, г/см³ | 1,75–1,90 | 1,65–1,80 |
| Пористость, % | 10–15 | 15–25 |
| Предел прочности при сжатии, МПа | 80–130 | 35–80 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 40–60 | 15–40 |
| Удельное электросопротивление, мкОм·м | 10–16 | 14–20 |
| Анизотропия свойств | Отсутствует | Выражена |
Изостатический графит отличается более высокой плотностью, меньшей пористостью и гладкой поверхностью. Материал хорошо обрабатывается на металлорежущих станках и позволяет изготавливать детали сложной конфигурации с высокой точностью размеров.
Марки конструкционного прессованного графита
Промышленность выпускает несколько групп прессованного графита, различающихся зернистостью и областью применения:
Мелкозернистый плотный графит (МПГ)
Марки МПГ-6, МПГ-7, МПГ-8 производят по ТУ 48-20-51-84 и ГОСТ 26132-84. Размер зерна — 0,03–0,15 мм, плотность — 1,65–1,85 г/см³. Материал выдерживает температуру до 2000°C в вакууме и до 2500°C в защитной атмосфере. Применяется для изготовления тиглей для индукционных печей, электродов для электроэрозионной обработки, пресс-форм и фильер.
Среднезернистый графит
Марки ГМЗ, ГМЗ-А, 3ОПГ, ППГ имеют размер зерна 0,5–2 мм. Используются для производства труб, нагревателей вакуумных печей, экранов и теплоизоляции.
Крупнозернистый графит
Марки ЭГ, ЭГП, ГЭ с размером зерна более 2 мм. Применяются в электродном производстве, гальванике, электролизе.
Применение прессованного графита в промышленности
Прессованный графит востребован в отраслях, где требуются термостойкие и химически инертные материалы:
Металлургия — тигли для плавки цветных и драгоценных металлов, изложницы для непрерывного литья, пресс-формы для горячего прессования, футеровочные блоки.
Химическая промышленность — аноды для электролиза, теплообменники, реакторы для работы с агрессивными средами.
Машиностроение — электроды для электроэрозионной обработки, нагреватели вакуумных печей, подшипники скольжения, уплотнительные кольца.
Атомная энергетика — замедлители и отражатели нейтронов (реакторный графит специальных марок).
Стекольная промышленность — оснастка для формования стеклоизделий, экраны и футеровка печей.
Ювелирное производство — изостатический графит для тиглей при плавке золота, серебра и платины.
Формы поставки
Прессованный графит поставляется в виде заготовок стандартных и нестандартных размеров:
Блоки — прямоугольные заготовки для последующей механической обработки.
Цилиндры (кругляк) — для изготовления тиглей, втулок, колец.
Плиты — для футеровки и теплоизоляции.
Готовые изделия — тигли, электроды, пресс-формы по чертежам заказчика.
Компания RusskijMetall.ru осуществляет поставки прессованного графита различных марок и форм для предприятий металлургии, машиностроения и химической промышленности. Условия поставки и технические характеристики материала согласовываются индивидуально.
