DD243333A1 - Verfahren zur herstellung von graphitformkoerpern durch widerstandsgraphitierung im acheson- ofen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Graphitformkoerpern durch Widerstandsgraphitierung im Acheson-Ofen. Es wird eine gleichmaessige Temperaturbelastung fuer das gesamte Einsatzgut angestrebt. Erreicht wird die gleichmaessige Temperaturverteilung durch eine veraenderte Packweise des Einsatzgutes mit dem Ziel, fuer die Anfahrphase des Ofens Zonen mit unterschiedlichem elektrischen Kaltwiderstand zu schaffen. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Herstellung von Graphitformkörpern, wie Graphitelektroden oder Graphitplatten zur Herstellung von Kleinkohleerzeugnissen, durch Widerstandsgraphitierung im Acheson-Ofen angewendet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -

DieGraphitierung von Kohleformkörpern verschiedenster Abmessungen und Formen erfolgt bekanntlich in Widerstandsgraphitierungsöfen. Bei dem weitgehend verwendeten Ofentyp Acheson werden die zur Graphitierung vorgesehenen Kohleformkörper mit in den Stromkreis einbezogen und wirken dabei als Heizelemente, die mit steigender Temperatur gleichzeitig graphitiert werden, wobei die Endtemperaturen in derartigen Öfen üblicherweise im Bereich von 2800 bis 3300K liegen.

Die zu graphitierenden Kohleform körper legt man übereinander senkrecht zur Ofenachse oder stellt sie, ebenfalls senkrecht zur Ofenachse, aufrecht in den Ofen. Die Zwischenräume zwischen den Form körpern werden mit leitfähigem Schüttmaterial ebenso gefüllt, wie die gesamte Umhüllung des Kerns zwischen den zu graphitierenden Materialien und der vorzugsweise aus Koks-Sand-Gemisch bestehenden Isolationsschicht (J. F.Tschalych, Herstellung von Kohle-und Graphitelektroden, Leipzig 1961). Die Aufheizung des Ofenkerns ist im wesentlichen abhängig von dem zwischen den Kohleformkörpern befindlichem Schüttmaterial oder vom Kontaktwiderstand der Kohleformkörper untereinander, wenn ohne Einsatz von Schüttmaterial an gewissen Stellen des Ofens gearbeitet wird (V. P. Sosedow u.a., Cvetnye Metally 1965,7, S. 67-70). Bei der üblichen Packweise, die sowohl für zylindrische als auch für plattenförmige Kohleformkörper angewendet wird, ist festzustellen, daß die oberste Lage der Formkörper oder Teile davon nicht anforderungsgerecht graphitiert wurden. An gewissen Erscheinungsbildern graphitierter Platten ist beispielsweise der bevorzugte Weg des Stromes durch den Ofenkern ersichtlich. Dieser Stromweg führt wiederum zu ungleichmäßigen Temperaturverteilungen im Ofenkern, wodurch „kältere" Zonen des Ofens verursacht werden. Die Entwicklung der Temperatur erfolgt in annähernd konzentrischen Kreisen von einer Achse zwischen den stirnseitig angeordneten Zuführungselektroden aus. Demzufolge ist im Inneren des Ofens die höchste Temperatur anzutreffen. Durch einen thermische Isolation des Ofens wird ein Abfließen von Wärme aus dem Ofeninnern weitgehend während der Phase des Ayfheizens desselben vermieden, wobei jedoch die Ofenoberseite eher Energie an die Umgebung abgibt als die Längsseiten oder die Unterseite des Graphitierungsofens. Aus dieser Besonderheit des Ofens ergibt sich, infolge des Abfließens von Energie aus dem Ofenkern, an dessen Oberseite eine geringere Temperatur als an anderen Stellen, die sich in gleicher Entfernung von der Ofenmittelachse, der Zone der höchsten Temperatur, befinden. Um diesen Zustand zu überwinden bzw. einzuschränken, der zu Qualitätsbeeinträchtigungen der zu graphitierenden Produkte führen kann, wird bekanntermaßen die Isolationsschicht auf der Ofenoberseite verstärkt. Diese Maßnahme führt teilweise zum gewünschten Erfolg, ist jedoch nach dem Trennen des Ofens vom elektrischen Stromkreis hinsichtlich der Abkühlung des Ofeninhaltes nachteilig.

Um das Temperaturgefälle im Graphitierungsofen von innen nach außen auszugleichen ist es auch üblich, durch zusätzliche Energiezufuhr den Ofenkern über die notwendige Temperatur hinaus zu erwärmen, um somit zu erreichen, daß die in den Randzonen befindlichen Materialien die erforderliche Graphitierungstemperatur erreichen.

Nach der DE-AS 1646914 werden zusätzliche Widerstandsplatten im Graphitierungsofen angeordnet, um das sich ausbildende Temperaturgefälle abzubauen.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß entweder ein sehr hoher Energiebedarf oder zusätzlicher Materialaufwand für * Widerstandseinbauten erforderlich ist. Auch kann eine einheitliche Qualität der Erzeugnisse, bedingt durch örtliche Überhitzungen, nicht in jedem Falle gewährleistet werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das Verfahren zur Graphitierung von Kohlenstofformkörpern so zu gestalten, daß bei möglichst geringem Aufwand an Elektroenergie und Graphitierungshilfsmitteln, im Ofen, die Qualität der Graphiterzeugnisse verbessert wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren zur Widerstandsgraphitierung von Kohlenstofformkörpern im Acheson-Ofen durch die Beschickung des Ofens mit zu graphitierenden Kohlenstofformkörpern und Schüttmaterialien so zu verändern, daß die Temperaturverteilung im Ofen vereinheitlicht wird.

Die Beschickung von Acheson-Widerstandsgraphitierungsöfen erfolgt derart, daß zwischen den stirnseitigen Stromzuführungselektroden das zu graphitierende Material, z. B. runde Formkörper, wie Elektroden oder plattenförmige Körper, wie Kohlebürstenplatten, aufgeschichtet wird. Der obere Abschluß erfolgt durch Beschichten mit Schüttmaterialien und wärmedämmenden Stoffen. Die zu graphitierenden Kohleform körper und das leitfähige Schüttmaterial bilden zusammen den sogenannten Ofenkern, wobei die Formkörper mit ihrer größten Abmessung senkrecht zur Ofenachse und damit zur Stromrichtung ausgerichtet sind.

Ungleichmäßigkeiten beim Packen des Ofenkerns oder bei der Verdichtung der leitfähigen Schüttmaterialien können Ursachen für bevorzugte Stromwege im Ofen sein. Da bei diesen sich bildenden Stromwegen die oberen Zonen des Ofenkerns und auch die oberen Bereiche an den Zuführungselektroden des öfteren in geringerem Maße einbezogen sind, treten an diesen Stellen niedrigere Temperaturen auf. Diese Erscheinung wird weiterhin negativ beeinflußt durch das Abfließen von Wärme in das Isolationsmaterial und damit in die Umgebung des Ofens.

Erfindungsgemäß wird nun diese Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Packen des Ofenkerns dieser so aufgebaut wird, daß horizontale Zonen mit unterschiedlichem elektrischen Kaltwiderstand geschaffen werden, derart, daß die obere Lage einen niedrigeren elektrischen Kaltwiderstand aufweist als die unteren Lagen der Beschickung des Ofenkerns. Dadurch wird erreicht, daß der Strom in der Anfahrphase bevorzugt in dem oberen Teil des Ofenkerns fließt, was dazu führt, daß sich dieser Bereich zunächst stärker aufheizt. Im Laufe des Prozesses tritt innerhalb des Ofens eine Angleichung der ursprünglich unterschiedlichen elektrischen Widerstände im Ofenkern ein, wodurch dann auch der Temperaturausgleich über den gesamten Querschnitt der Ofenpackung erfolgt.

Der geringere elektrische Kaltwiderstand in der oberen Lage des Ofenkerns wird dadurch erreicht, daß die zu graphitierenden Kohlenstofformkörper zumindest zu einem Teil, so angeordnet werden, daß deren größte Abmessung in Stromrichtung liegen.

Eine andere Möglichkeit den elektrischen Kaltwiderstand in der oberen Lage des Ofenkernes gegenüber der übrigen Ofenpackung niedriger zu halten besteht darin, daß die Formkörper der oberen Lage mit einem besser leitfähigen Schüttpulver umgeben werden.

Beispielsweise kann die obere Lage mit einer Graphitkörnung, die übrige Ofenpackung mit einer Kokskörnung geschüttet werden.

Eine weitere Möglichkeit den elektrischen Kaltwiderstand in dem oberen Bereich niedriger zu halten beteht darin, daß die oberen Lagen des Ofenkernes einen geringeren Abstand zu den Stromführungselektroden haben als die Formkörper der unteren Lagen.

Um den elektrischen Kaltwiderstand im oberen Bereich des Ofenkernes niedrig zu halten, ist es auch möglich, die aufgezeigten Varianten miteinander zu kombinieren.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß der obere Bereich des Ofenkernes in der Anfahrphase stärker erwärmt wird als der untere Bereich. Durch die geringere Wärmeableitung des unteren Bereiches des Ofenkernes kommt es relativ schnell zu einer Temperaturangleichung und damit auch zur Widerstandsverringerung. Somit wird eine weitgehend einheitliche Temperaturverteilung im Ofen erreicht und das Einsatzmaterial gleichmäßig graphitiert.

Diese Qualitätsverbesserung wirkt sich positiv bei der Weiterverarbeitung des graphitierten Materials aus.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:.

Fig." 1: eiheri"Graphiti"erUngsöf en,' bei dem die obere Lage des zu graphitierenden Materiatetnit seiner größten Ausdehnungen Stromrichtung liegt

Fig.2: einen Graphitierungsofen, bei dem Schüttpulver unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit eingesetzt werden Fig.3: einen Graphitierungsofen, bei dem die Materialschichten unterschiedlichen Abstand zu den Elektroden aufweisen Fig. 4: einen Graphitierungsofen, nach Fig. 3 mit zylindrischem Material

Fig. 1 zeigt einen Graphitierungsofen 1 vom Typ Acheson mit den Stromanschlußelektroden 2. Als zu graphitierende Materialien sind Kohlenstoffplatten 3 dargestellt. Durch das Senkrechtstellen bzw. Legen der Platten 3 im oberen Bereich des Ofens werden unterschiedliche elektrische Widerstandszonen im Ofen erreicht. Die Kohlenstoff platten 3 sind mit einem Schüttpulver 5 umgeben.

Eine Zone mit geringerem elektrischen Kaltwiderstand kann, wie Fig. 2 zeigt, auch dadurch erhalten werden, indem Schüttpulver (5; 6) verwendet werden, die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen. Die obere Lage Kohlenstoff platten 3 ist mit einem Schüttpulver besserer elektrischer Leitfähigkeit 5, z. B. Graphit umgeben, während die unteren Lagen mit einem Schüttpulver 6, das einen höheren elektrischen Widerstand aufweist, z. B. Koks, umgeben.

Fig.3 zeigt eine Packweise des Ofens 1 bei derein einheitliches Schüttpulver 5 verwendet wird. Die bessere elektrische Leitfähigkeit im oberen Bereich des Ofenkerns wird dadurch erreicht, indem das zu graphitierende Plattenmaterial 3 in diesem Bereich sich näher an der Elektrode 2 befindet als die darunter liegenden Lagen. Das das körnige Schüttpulver 5 eine schlechtere elektrische Leitfähigkeit als das kompakte Einsatzgut 3 aufweist, fließt der Strom in der Anfahrphase des Ofens bevorzugt über die oberen Schichten.

Dasgleiche Prinzip istin der Fig.4dargestellt. Hier sind zylindrische Formkörper 4, z. B. Elektroden für die Elektrostahlerzeugung, dargestellt.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Herstellung von Graphitformkörpern durch Widerstandsgraphitierung im Acheson-Ofen, wobei durch die Beschickung des Ofens eine gleichmäßige Erwärmung des zu graphitierenden Gutes erreicht wird, gekennzeichnet dadurch, daß durch die Packung innerhalb des Ofens (1) horizontale Zonen mit unterschiedlichem elektrischen Kaltwiderstand geschaffen werden, derart, daß die obere Lage den geringsten elektrischen Kaltwiderstand aufweist.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von Graphitformkörpern nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der geringere elektrische Kaltwiderstand dadurch erreicht wird, daß die zu graphitierenden Formkörper (3) zu einem Teil so angeordnet werden, daß deren größte Abmessung in Stromrichtung liegt.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Graphitformkörpern nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der geringere elektrische Kaltwiderstand dadurch erreicht wird, daß die Formkörper (3) der oberen Lage mit einem besser leitfähigen Schüttpulver (5), beispielsweise Graphitgranulat, umgeben werden.
4. 4. Verfahren zur Herstellung von Graphitformkörpern nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der geringere elektrische Kaltwiderstand dadurch erreicht wird, daß die Formkörper (3; 4) der oberen Lagen einen geringeren Abstand zu den Stromzuführungselektroden (2) haben als die Formkörper (3; 4) darunterliegender Lagen.