Графит МУИ-99

Графит МУИ-99 — углеродосодержащий измельченный материал с массовой долей углерода не менее 99 %. Аббревиатура «МУИ» расшифровывается как «материал углеродосодержащий (углеродный) измельченный», а число «99» указывает на минимальное процентное содержание углерода. Материал относится к классу искусственных графитов, получаемых из вторичного графитового сырья путём измельчения и классификации. Благодаря высокой чистоте и стабильному химическому составу МУИ-99 востребован в металлургии, химической промышленности и других отраслях.

Общая характеристика углеродосодержащего материала МУИ-99

Материал углеродосодержащий измельченный МУИ-99 представляет собой порошкообразный (либо гранулированный, либо кусковой) продукт тёмно-серого или чёрного цвета с характерным металлическим блеском. Исходным сырьём для него служат отходы графитового производства: огарки и бой графитированных электродов, доменных блоков, стружка от механической обработки графитовых изделий и другие вторичные графитовые материалы.

По своему назначению МУИ-99 является аналогом марок ГИИ-А (графит измельченный искусственный, категория А). Обозначение марки у разных производителей может отличаться: МУ-99, МУИ-99 — по сути это один и тот же тип продукции с содержанием углерода не менее 99 %.

Ключевое свойство этого материала — высокая степень графитации исходного сырья. Графитированные электроды и изделия, из которых получают МУИ-99, прошли термическую обработку при температурах 2400–3000 °С. В процессе графитации происходит структурная перестройка атомов углерода с формированием трёхмерной упорядоченной гексагональной решётки. Это обеспечивает низкое содержание примесей, хорошую смачиваемость расплавами металлов и высокую скорость растворения углерода в жидком чугуне и стали.

Химический состав графита МУИ-99

Химический состав является определяющей характеристикой при выборе углеродосодержащего материала для конкретного технологического процесса. Для марки МУИ-99 нормируются следующие показатели:

Показатель	Норма
Массовая доля углерода (С)	Не менее 99 %
Зольность (сухой зольный остаток)	Не более 1 %
Массовая доля влаги	Не более 1 %
Массовая доля серы (S)	Не более 0,05 %

Наличие в готовом продукте видимых невооружённым глазом инородных включений не допускается.

Значение зольности для металлургического процесса

Зольность — один из ключевых параметров качества углеродосодержащего материала. Зольные примеси (оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, магния и др.) негативно влияют на процесс науглероживания: они замедляют начало растворения углерода в расплаве, вступая в реакцию первыми. Чем ниже зольность, тем быстрее и полнее усваивается углерод, тем меньше нежелательных включений попадает в металл.

Для марки МУИ-99 зольность составляет не более 1 %, что соответствует высокому классу чистоты среди искусственных измельченных графитов.

Содержание серы и его влияние на качество металла

Сера является вредной примесью в стали и чугуне: она ухудшает пластичность, вызывает красноломкость (хрупкость при горячей обработке давлением), снижает свариваемость и коррозионную стойкость. Поэтому содержание серы в науглероживателе строго нормируется. У МУИ-99 массовая доля серы не превышает 0,05 %, что позволяет использовать его для выплавки ответственных марок стали и чугуна без риска загрязнения расплава серой.

Физические свойства графита МУИ-99

Физические свойства МУИ-99 определяются, в первую очередь, свойствами графита как аллотропной модификации углерода. Ниже приведены основные характеристики.

Плотность и структура

Плотность графита составляет 2,08–2,23 г/см³ (в зависимости от степени кристалличности и пористости). Кристаллическая структура — слоистая, гексагональная. Слои (графеновые плоскости) связаны между собой слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, что обусловливает лёгкость расслаивания, мягкость и жирность на ощупь. Это же свойство обеспечивает хорошую текучесть порошка при дозировании и подаче в расплав.

Термические свойства

Графит обладает исключительной термической стойкостью. В инертной среде или в вакууме он сохраняет стабильность вплоть до температур сублимации. Основные термические параметры:

Параметр	Значение	Условия
Температура плавления	3845–3890 °С	При высоком давлении (порядка 10 МПа)
Начало кипения (сублимации)	~4200 °С	Атмосферное давление
Начало заметного окисления на воздухе	400–500 °С	В атмосфере воздуха
Воспламенение в струе кислорода	700–730 °С	Кристаллический графит

При нормальном атмосферном давлении графит не плавится, а сублимирует — переходит из твёрдого состояния непосредственно в газообразное. Температура начала окисления зависит от степени кристалличности графита: чем совершеннее кристаллическая структура, тем выше порог начала окисления. Для высокографитизированных материалов (к которым относится МУИ-99) интенсивное окисление в воздушной среде начинается при 600–700 °С.

В инертной среде (аргон, азот) или в вакууме графит устойчив при значительно более высоких температурах и может эксплуатироваться вплоть до 2500–3000 °С.

Химическая стойкость

Графит отличается высокой химической инертностью при нормальных условиях. Он не растворяется в большинстве неорганических и органических кислот, растворах щелочей и солей. Не взаимодействует с водой. Химические реакции с участием графита протекают только при высоких температурах (взаимодействие с расплавленными металлами с образованием карбидов, реакции с сильными окислителями при нагреве). Такая инертность делает графит МУИ-99 стабильным при хранении и транспортировке.

Применение графита МУИ-99 в промышленности

Основная область применения МУИ-99 — металлургическое производство. Кроме того, материал используется в химической промышленности и ряде других отраслей.

Науглероживание стали и чугуна

Главное назначение графита МУИ-99 — использование в качестве науглероживателя (карбюризатора) при выплавке стали и чугуна. Науглероживание — технологический процесс повышения массовой доли углерода в расплаве металла до значений, заданных нормативной документацией на конкретную марку стали или чугуна.

Науглероживатель на основе искусственного графита вводят:

• непосредственно в печь (индукционную, электродуговую, мартеновскую) вместе с шихтой или на зеркало расплава;
• в ковш при внепечной обработке стали;
• при кислородно-конверторном производстве — для корректировки углерода.

Графитовый науглероживатель МУИ-99 допускается подавать в расплав в виде графитового порошка, гранул, кусков неправильной формы, а также в составе порошковой проволоки с графитовым наполнителем.

Преимущества искусственного графита МУИ-99 перед другими видами науглероживателей (коксовый, угольный, из природного графита):

• высокое содержание углерода (≥99 %) обеспечивает минимальный расход материала;
• низкая зольность (≤1 %) — меньше нежелательных примесей в расплаве;
• низкое содержание серы (≤0,05 %) — отсутствие загрязнения расплава;
• гексагональная структура графита способствует хорошей смачиваемости расплавом и быстрому растворению углерода;
• равномерное распределение углерода по объёму расплава;
• стабильность химического состава от партии к партии.

Химическая промышленность и другие отрасли

Помимо металлургии, графит МУИ-99 применяется:

• в качестве наполнителя для графитопластов — композиционных материалов на основе фторопласта или других полимеров с добавлением графитового порошка;
• как источник углерода в резинотехнической промышленности (производство токопроводящих резин, графитовых уплотнений);
• при изготовлении углеграфитовых материалов и изделий;
• в электротехнике — в составе токопроводящих покрытий, электроугольных масс.

Формы поставки углеродного материала МУИ-99

Графит МУИ-99 поставляется в нескольких формах в зависимости от требований потребителя и конкретного технологического процесса.

Фракционный состав

Гранулометрический (фракционный) состав материала определяется по согласованию между поставщиком и потребителем. Типичные фракции для науглероживания:

Форма поставки	Типичный размер частиц	Область применения
Мелкодисперсный порошок	0–1 мм	Внепечная обработка в ковше, производство графитопластов
Порошок средней фракции	1–5 мм	Загрузка в шихту индукционных и дуговых печей
Крупная фракция / куски	5–50 мм и более	Загрузка с шихтой в крупные печи

Выбор фракции зависит от типа плавильного агрегата, способа подачи науглероживателя и технологических требований. Мелкодисперсный порошок растворяется в расплаве быстрее, но при загрузке на зеркало металла имеет больший угар. Крупные куски дольше растворяются, однако потери при загрузке минимальны.

Упаковка и транспортировка

Стандартная фасовка графита МУИ-99:

• многослойные (не менее 3 слоёв) влагостойкие бумажные мешки — масса нетто не более 25 кг;
• мягкие контейнеры типа «биг-бэг» (МКР) — масса нетто не более 1000–1200 кг.

При транспортировке материал не требует особых мер предосторожности: он не взрывоопасен, химически устойчив, не гигроскопичен. Относится к 4 классу опасности (малоопасные вещества).

Рекомендации по применению науглероживателя МУИ-99

Подача в расплав

Оптимальный способ введения науглероживателя определяется типом плавильного агрегата:

• Индукционные печи: науглероживатель загружают вместе с шихтой или подают порциями на зеркало расплава при интенсивном перемешивании (электромагнитное перемешивание обеспечивается самой печью). Мелкая фракция (0–5 мм) обеспечивает быстрое и равномерное усвоение.
• Дуговые электропечи: допускается загрузка крупной фракцией вместе с металлической шихтой. Возможна также подача через отверстие в своде печи.
• Внепечная обработка (ковш): используют мелкодисперсный порошок, который вводят в струю металла при выпуске из печи, либо вдувают в расплав при помощи фурмы в потоке инертного газа.

Не рекомендуется добавлять науглероживатель на зеркало расплава при финальной обработке без перемешивания — это приводит к повышенному угару и неравномерному распределению углерода.

Расчёт количества науглероживателя

Расход МУИ-99 рассчитывается исходя из требуемого повышения содержания углерода в расплаве. Ориентировочно: для повышения содержания углерода на 0,1 % в 1 тонне расплава требуется около 1 кг науглероживателя с массовой долей углерода 99 % (с учётом степени усвоения 85–95 %, зависящей от типа печи и способа подачи). Точный расчёт выполняется технологом предприятия с учётом конкретных условий плавки.

Хранение углеродосодержащего материала

Графит МУИ-99 хранят в закрытых складских помещениях, защищённых от атмосферных осадков. Несмотря на то что материал не гигроскопичен, длительное воздействие влаги может увеличить содержание воды сверх нормированного 1 %. Мешки или биг-бэги складируют на поддонах или стеллажах, исключая прямой контакт с полом. При соблюдении условий хранения срок годности материала не ограничен — графит химически стабилен и не деградирует со временем.

Контроль качества при приёмке

При приёмке партии МУИ-99 проверяются:

• сопроводительная документация (паспорт качества с указанием массовой доли углерода, зольности, влаги и серы);
• отсутствие видимых инородных включений в пробе;
• соответствие фракционного состава согласованным требованиям;
• целостность упаковки.

При необходимости потребитель проводит входной контроль по методикам, предусмотренным соответствующей нормативной документацией на углеродные материалы.