DE1771738A1

DE1771738A1 - Verfahren zur Herstellung von Graphit- und Kunstkohlekoerpern

Info

Publication number: DE1771738A1
Application number: DE19661771738
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Elettrocarbonium SpA
Current assignee: Elettrocarbonium SpA
Priority date: 1966-08-09
Filing date: 1966-08-09
Publication date: 1972-04-06
Also published as: DE1771738B2; DE1771738C3

Description

Verfahren zur Herstellung von Graphit- und Kunstkohlekörpern Die-nrliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Graphit- und Kunstkohlekörpern, bei dem die grünen Formkörper in einen Schüttpulver enthaltenden Verkokungsofen, z.B. der Kammer eines Ringofens verkokt werden. Bei der Formgebung der grünen Körper können sich Fließstrukturen bilden, die beim Verkoken zur Ausbildung von inhomogenen Stellen (Lunker und Risse) Anlaß geben. Besonders brennempfindlich ist feinkörniges Material, bei dem infolge der dichten Struktur durch die freiwerdenden flüchtigen Anteile vielfach Risse entstehen. Werden solche Körper in der üblichen Weise verkokt, d.h. eingebettet in eine Kokspulverschüttung, so können in den Körpern während des Verkokungsverfahrens Längsrisse entstehen. Wird die Verkokung in einem Brennbehälter durchgeführt und bettet man die grünen Fomakörper hierbei in ein Schüttpulver aus Koksgranulat, das den Zwischenraum zwischen der Brennform und den grünen KörIJ.ern ausfüllt, so ergeben sich nun zwar keine Längsrisse mehr, jedoch können in ,den Körpern Querrisse entstehen. Ähnliches ergibt sich, wenn man als Füllpulver Aluminiumoxydpulver verwendet. Die genannten Querrisse ergeben sich, weil bei dem Verkokungsprozeß der zu verkokende Körper eich zunächst bei niederen Temperaturen im Bereich von 100 bis 200°C ausdehnt und sodann bei höheren Temperaturen im Bereich zwischen 400 und 600°C wieder schwindet. Die Ausdehnung des zu verkokenden Körpers bei niederen Temperaturen kann bei Verkokung in einer Kokspulverschüttung ohne Brennbehälter die Ursache für die Bildung von Iäugsrissen sein, während bei Verkokung in einem Brennbehälter die Kontraktion des grünen Körpers bei höheren Temperaturen zu den erwähnten Querrissen führen kann. Dies liegt daran, daß hier das Schüttpulver den zu verkokenden Körper so fest hält, daß er nicht mehr ausreichend kontrahieren kann.
Hiervon ausgehend schlägt die Erfindung weiter vor, die Verkokung von Graphit- und gunstkohlekörpern in einem Schüttpulver durchzuführen, das wes erfindungsgemäß schwellende oder blähende Substanzen enthält, die auf denlzu brennenden Körper während der Verkokung einen Druck ausüben.
Bei der Durchführung des Verkokungsverfahrens nach dem Vorschlag der Erfindung wird der zu verkokende Körper in dem unteren Temperaturbereich bis zu etwa 500°C durch die blähende bzw. schwellende Wirkung den Schüttpulvers zusamengepre$t und das Raumgewicht erhöht. Beim Durchlaufen dieses Temperaturbereiches wird die Plastizität so stark erhöht, daß durch ' einen relativ geringen Druck nicht nur Gefügefehler ausgeglichen werden, sondern sogar der Körper komprimiert und sein Raumgewicht erhöht wird. Bei den höheren Temperaturen über 400°C, bei denen bereits die Kontraktion der zu verkokenden Körper eintritt, soll die blähende bzw. schwellende Wirkung des Schüttpulvers bereits durch den vorhergehenden Teil des Brennprozesses abgebaut sein, so daß der Druck des Schüttpulvers auf den zu brennenden Körper stark vermindert ist. Dieser kann somit ungehindert kontrahieren. Aus diesem Grund sind solche blähende oder schwellende Substanzen besonders gut geeignet, die ihre blähende bzw. schwellende Wirkung im Temperaturbereich zwischen 100 und 500°C entfalten.
Geeignete schwellende oder blähende Substanzen sind Graphitderivate, wie insbesondere GraphitdZre, Graphitoayde, Halogenderivate des Graphits, Additionsprodukte der Graphitsäure mit Metallen, die die gewünschten schwellenden bzw. blähenden Eigenschaften aufweisen. Diese Graphitderivate haben noch den Vorteil, daB sie eine schmierende Wirkung ausüben und dadurch vor allem die Längskontraktion des zu brennenden Körpers erleichtern. Neben diesen Substanzen kann das Schüttpulver Kokspulver, Aluminiumoxydpulver, Magnetit, Quarzsand (Si02) oder auch eine Sand-Gipsmischung enthäten.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung können die Figuren dienen. Die Figur 1 zeigt einen Brennbehälter 1, der zylindrische Form aufweist und vorzugsweise aus Stahl besteht, in den unter Zwiwchenlage von Schüttpulver 2 mit einem Bestandteil an schwel-lenden oder blähenden Substanzen die zu verkokenden grünen Formkörper 3 eingebettet sind. Der Brennbehälter kann aber auch in dem Sinne konisch sein, daß der obere Durchmesser größer ist als der des Bodens.
In Figur 2 ist ein Brennbehälter 4 dargestellt, der ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist, jedoch im Gegensatz au dem Brennbehälter 1 in Figur 1 nur zur Aufnahme eines einzelnen zu brennenden grünen Formkörpers 5 bestimmt ist. Dieser ist in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 in Schüttpulver 6 gebettet. Selbstverständlich ist es möglich, die Permeabilität der so hergestellten Kunstkohle- oder Graphitkörper durch ein oder mehrere Imprägnierschritte noch zu vermindern.
Ausführungsbeispiel I Elektroden vom Durchmesser 80 mm und der hänge 1500 mm wurden aus einer Mischung, bestehend aus 100 Teilen Petrolkoksataub ( <90/u) und 28 Teilen Teerpech (Erweichungspunkt 75°KS), gefertigt.

Die Elektroden wurden in einem Ringofen gebrannt, wobei man sich metallischer Brennbehälter des Durchmessers 560 Verteilung der Elektroden, wie in Fig. 1 beschrieben, bediente. Das Schüttpulver im Brennbehälter besteht aus 15 Gewichtsteil len Graphitoxyd und 85 Teilen Zechenkoks 0 - 1 mm. Der Brenn- behälter ist außen durch Zeehenkoka gröberer Körnung gegen Oxydation geschützt. In der Tabelle 1 sind die physikalischen Eigenschaften der grünen, gebrannten und der graphitierten Elektroden angeführt.

Tabelle 1

Abmessung acheinb. gebrannt tts 1000°C, graphitiert bis 28000C

Dichte 16 Tage 50 Stunden

"grün" acheinb. Biegefe- scheinb. Biegefe-

3 Dich e stigkgit Dich e atigkait

0 80 x1500 1g/73 1g/62 25Ö cm g/72 2ÖÖCm

Die Struktur des graphitierten Materials wetat keine Risse auf und zeigt eine gute Abbindung des Füllmaterials. Dies bedeutet eine höhere Beständigkeit gegen Oxydation bei höherer Temperatur.

Im. Vergleich hierzu erreicht man beim Brennen gleicher grüner Körper ohne schwellende Zusätze eine Dichte im graphitierten Zustand von ca. 1,60 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 120 kg/em2. Ausführungabeispie,@ 1 II Elektroden vom Durchmesser 400 mm, länge 1400 mm wurden aus einer Mischung auf Basis Petrdkoks (30 Gewichtsteile 0,4 -0,7 mm, 30 Teile 0 - 0,4 mm und 40 Teile Staub <90/u) gefertigt. Das Bindemittel, 31 Teile, war Teerpech (Erweichungspunkt 750 KS).

Der metallische Brennbehälter hatte einen inneren Durchmesser von 450 mm, und das Schüttpulver bestand aus 20 Gewichtsteilen vor Graphitoxyd und 80 Teilen Zechenkoks 0 - 1mm. Der Brand wurde in einem Ringofen, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt. In der Tabelle 2 sind die physikalischen werte der grünen, gebrannten und graphitierten Elektroden angeführt.

Tabelle 2

800°C

Abmessugg Dichte b. gebran16 nt Tage 1000°C, graphitierstunden

Tage 50 "grün" scheinb. Biegefe- scheinb. Biegefe-

Dich#ie stigk2it Dich #@e stigkit

mm g/em g/em kg/cm g/em kg/cm'

400x1400 1,72 1,63 230 1,68 180

Auch für diesen Durchmesser war die Struktur des Materials sehr homogen und frei von Rissen. Die bessere Bindung zwischen Bindemittelkoks und Füllmaterial, im Hinblick auf die übliche Technologie, bewirkt außer besseren mikkoskopischen Ergebnissen auch wesentlich höhere Werte der Biegefestigkeit.

Im Vergleich hierzu erreicht man beim Brennen gleicher grüner Körper ohne schwellende Zusätze eine Dichte im graphitierten Zustmd von ca. 1,58 g/c*3 und eine Biägefestigkeit von 80 kg/em2.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Zierstellung von Graphit- und Kunstkohleformkörpern, bei dem die grünen Formkörper in einen Schüttpulver enthaltenden Verkokungsofen, z.B. der Kammer eines Ringofens verkokt werden, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß da13 Schüttpulver schwellende oder blähende Substanzen enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e ich n e t , daß die schwellenden oder blähenden Substanzen im Temperaturbereich zwischen etwa 100 und 500°C schwellend oder blähend wirken und dabei auf den zu brennenden Körper einen Druck ausüben.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Schüttpulver schwellende bzw. blähende Graphitderivate enthält.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e ich n e t , daß das Schüttpulver Graphitsäure enthält.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e ich n e t , daß das Schüttpulver Graphitoxyde enthält.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n et , daß das Schüttpulver Halogenderivate des Graphits enthält.
7. Verfahren nach einem oder mehrerer: der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schüttpulver Additionsprodukte der Graphitsäure mit Metallen (Metallsalze) enthält. B.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schüttpulver außer den schwellenden bzw. den blähenden Substanzen Kokspulver enthält.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dafl das Schüttpulver außer den schwellenden bzw. den blähenden Substanzen Aluminiumoxydpulver enthält.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-bie 7, dadurch g e k e n n z e i e h n e t y de0 das Schüttpulver außer den schwellenden bzw. blähenden Substanzen Magnetitpulver enthält.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e ich n e t , daß Idas Schüttpulver außer den schwellenden bzw. blähenden Aubstanzen Quarzsand enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Schüttpulver noch Gips enthält.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verkokung der grünen Formkörper in einem Brennbehälter erfolgt, in dem die Fozmkörper in das Schüttpulver gebettet eingesetzt werden.