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Österreichische PATENTSCHRIFT Nr 10737
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iN NTAGARA FALLS (V. ST. V. A.). Verfahren zum Graphitieren von Kohle.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein neues Verfahren, um Elektroden und andere im Wesen aus kohlenstoffhaltigen Materialien bestehende Artikel zu
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des elektrischen Stromes durch den Ofen. Ferner hat es sich als wichtig herausgestellt, die für die Graphitierung erforderliche Hitze oder einen grossen Teil derselben in einem
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diesen Zweck geeigneten Ofens veranschaulicht und zeigt Fig. 1 einen vertikalen Längs- schnitt, Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt des Ofens mit einer Anordnung der Artikel
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1 : 30 cm hetragen.
Die Sohle (I des Ofens besteht ans gegen Hitze widerstandsfähigem Material und ebenso die Endwände ; in diese Enden sind die aus amorpher Kohle gebildeten Pole c der elektrischen Leitung eingebaut, welche bei einem Ofen von dieser Grosse ungefähr
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Stromquelle d'. Die zu graphitierenden Artikel aus amorpher Kohle sind mit e bezeichnet ; sie sind in eine Packung g von halbleitendem Material, z. B. Grundkoks, eingebettet. Die innere Bodenfläche des Ofens wird mit einer Schicht (von sehr feuerfestem Material, z. B. Siliciumkarbid, bedeckt und eine Decke oder ein Mantel ! von feuerfestem Material, @ z, B. einer Mischung von Grundkoks und Sand, umgibt und bedeckt die Füllung.
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Die Beschickung und der Betrieb des Ofens geschieht, wie folgt :
Nachdem die Ofenwände, die Elektroden und die in der praktischen Ausführung, z. B. 25 cm dicke Schicht von Siliciumkarbid gehörig vorgerichtet sind, wird eine Lage gl von körniger Kohle, wie Grundkoks, in einer Dicke von etwa 5 cm auf dem Fussboden li ausgebreitet und auf dieser Lage werden die zu graphitierenden Artikel autgeschichtet ;
wenn dieselben, wie in dem vorliegenden Beispiele (Fig. 1 und 2) aus Barren oder Platten von vielleicht 12 cm Breite, 25 gm Dicke und 60 cm Länge bestehen, werden sie in einer Anzahl von Stössen aufgeschichtet, indem die, die einzelnen Stösse bildenden Platten ohne irgend eine trennende Zwischenlage aufeinander gelegt werden, während jeder einzelne Stoss von dem benachbarten durch einen Zwischenraum von 21/2 cm getrennt bleibt.
Die Stösse werden in einer der Spannung des zu verwendenden Stromes entsprechenden Höhe aufgebaut und zwar in dem vorliegenden Falle 421/2 cm hoch, was eine Gesamtfläche von 2550 cm2 im Längsschnitt ergeben würde. Nachdem das Aufbauen der Stösse vollendet ist, werden die äusseren, aus losen Ziegelsteinen zusammengesetzten Wände b bis zu einer die Kobleartikel um weniges überragenden Höhe aufgebaut und werden nun, den Seitenwänden des Ofens entlang laufend, in einem Abstande von circa 37 mm von den Enden der Kohlepfeiler breite und dünne Eisenplatten hochkantig aufgestellt.
Der Raum zwischen diesen Eisenplatten und den Ofenwinden wird mit der Mischung i aus Sand und Kohle ausgefüllt und in den die Kohleartikel umgebenden Raum zwischen den Eisenplatten wird körnige Kohle gepackt, wozu Grundkolis mit einem Korn von durchschnittlich 1-2 mm Dicke bevorzugt wird. Mit dieser körnigen Kohle werden alle noch freien Räume zwischen den Pfeilern und den Kopfenden des Ofens um die Pole c c herum und zwischen den einzelnen Pfeilern der Kohleplatten und zwischen diesen und den Eisenplatten ausgefüllt und wird auch über den Pfeilern eine Schicht von circa 37 mm Dicke ausgebreitet, so dass dieselben vollständig bedeckt sind. Die Eisentafeln werden dann herausgezogen und eine weitere Menge der Mischung t wird über den ganzen Ofen ausgebreitet.
Nachdem der Ofen so vorgerichtet ist, lässt man einen Strom von circa 210 Volt und 1400 Ampere hindurchfliessen. Es tritt eine mehr oder weniger schnelle Steigerung der Stromstärke ein, bis nach etwa fünf Stunden 3600 Ampère bei unveränderter Spannung angezeigt werden, worauf die Spannung mit Hilfe eines Reglers allmählich herabgesetzt wird, während die Ampere fortgesetzt steigen, bis am Schlusse des Verfahrens (normal
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genügenden Zwischenzeit, während der eine angemessene Abkühlung der Ladung des Ofens und der darin enthaltenen Artikel stattgefunden hat, worden die äusseren Decken entfernt und die Artikel aus dem Ofen genommen, wobei man sie mehr oder weniger vollkommen in weichen Graphit ühergcführt finden wird.
Die Menge des Packmateriales von körnigem Kohlenstoff kann je nach der Eigenart der Artikel verändert und die Feinheit desselben den Verhältnissen der Ofenladung etc. entsprechend angepasst werden und ist durch Versuche gefunden worden, dass die erfolgreiche und wirtschaftliche Herstellung von Graphitartikeln durch die Menge und die Beschaffenheit des Packmateriales wesentlich beeinflusst wird. Als Regel für die Wirtschaft- lichkeit gilt, dass die zu behandelnden Artikel soweit voneinander getrennt werden, dass
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genommen wird.
Die Menge von Packmaterial, welche auf den Boden, oben auf die Pfeiler und auf die Enden derselben gelegt wird, soll so gering als möglich und nur hinreichend sein, um die Artikel vor der Einwirkung der Dämpfe zu schützen, die während des Ver- fahrens von der Mischung on Sand und Kohle erzeugt werden.
Wenn Kohleartikel von unregelmässigen Formen behandelt werden sollen, ist es natürlich nicht immer möglich, dieselben so zu lagern, dass ihre grössten Längen genau rechtwinklig zu der Länge des Ofens liegen, auch kommt es bisweilen vor, dass ein Gegen- stand eine zu grosse Länge hat, um rechtwinklig quer in den Ofen gelegt worden zu können : in solchen Fällen empfiehlt es sich, denselben eine derartige Lage zu geben, dass sie in den Ofen hineinpassen und dabei so annähernd als möglich im rechten Winkel zu der Durchgangsrichtung des elektrischen Stromes liegen.
Durch dieses Behandlungsverfahren ist es möglich, eine grosse Menge von Kohle auf einmal zu graphitieren und unter Benützung von elektrischen Strömen von solchen Volt- und Ampèrezahlen, die sich bei elektro-metallurgischen Prozessen als am geeignetsten er- wiesen haben. So kann eine Masse von Kohleartikeln, deren Fläche im Querschnitt des
Ofens, wie oben gezeigt, grösser ist als der Querschnitt der Polenden, im Ofen durch- I greifend grnphitiert werden. Dies wird nur dadurch ermöglicht, dass der grössere Tei. l der von dem Strom erzeugten und zur Umwandlung der Kohleartikel verwendeten Hitze nicht in den Kohleartikeln selbst, sondern in und durch das körnige Packmaterial erzeugt und von diesem den Kohleartikeln mitgeteilt wird.
Um die höchste Wirkung zu erzielen. sollten
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die Artikel, wie oben festgestellt, mit ihrer grössten Ausdehnung so nahe als aöglich im rechten Winkel zu der Stromrichtung liegen, weil sie infolge ihrer Dichte eine verhältnis-
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prozesses infolge der erhöhten Leitungsfähigkeit des Graphits der Fall.
Wenn Rohlenstäbe oder Cylinder graphitiert werden sollen, so kann dies, wie Fig. 3 zeigt, geschehen, indem man sie so in dem Ofen anordnet, dass die Stäbe einander in ihrer ganzen Länge berühren, ohne dass man irgendwelches Packungs-oder anderes Trennungs- material dazwischen bringt. Die erforderliche Temperatur wird unter diesen Umständen durch die schmalen Berührungskanten der Stäbe erreicht und, um in dieser Weise erfolgreich zu verfahren, sollten die Artikel so gelegt sein, dass der Strom beim Durchgang durch den Ofen die Artikel quer zu ihrer Länge durchströmt.
Wenn Stäbe oder Cylinder in dieser Weise graphitiert werden, wird im übrigen der Ofen in derselben Weise, wie oben beschrieben, vorgerichtet und werden die Artikel und die körnige Kohle von einer Mischung von Sand und Kohle umgeben, wie dies oben beschrieben wurde. Sämtliche oben angegebenen Masse dienen nur als Anhaltspunkte und sind in keiner Weise binden.