DE1962036A1

DE1962036A1 - Kohle- oder Grafitkoerper mit oxydationshemmender,metallischer Schutzschicht und Verfahren zur Herstellung dieser Koerper

Info

Publication number: DE1962036A1
Application number: DE19691962036
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl-Chem Reichelt; Franz Schieber
Original assignee: Fac Conradty
Current assignee: Fac Conradty
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1969-12-11
Publication date: 1971-06-16

Description

Kohle- oder Grafitkörper mit oxydationshemmender, metallischer Schutzschicht und Verfahren zur Herstellung dieser Körper.
Die Erfindung betrifft einen Kohle- oder Graiitkörper mit einer an der Oberfläche aufgebrachten metallischen Schutzschicht sowie das Verfahren zu.- Erzeugung dieser Schicht.
Es ist bekannt, daß Kohle- oder Grafitkörper bei Temperaturen über 6000 a an Luft einer starken oxidativen Verbrauch unterliegen. Besonders bei L i-cbogenelektroden, z. B. für die Verwendung im Elektrostahlofen, sind deshalb schon viele Versuche unternommen worden, den seitlichen Abbrand zu vermindern. Neben verschiedenen Imprägnierverfahren sind auch eine Reihe von Beschichtangaveriahren entwickelt worden. Zur Beschichtung werden verschiedene Stoffe, z. B. Metalle, Karbide, Boride, Silizide, Oxyde und Gemische dieser Stoffe verwendet. Die Erzeugung der Schutzschichten geschieht dabei meistens in mehreren Arbeitsgängen. Auch werden teilweise zusätzliche Erhitzungen der oxydationshemmenden Schicht durchgeführt, z. B. mit einem-kleinen Lichtbogen. Ziel dieser Erhitzungen ist ea, chemische Umsetzungen innerhalb der Schutzschichten oder zwischen der Schutzschicht und dem Kohle- oder Graiitmaterial zu erreichen. Dadurch soll z. B. der Kontakt zwischen der Schutzschicht und dem Kohle- oder Grafitmaterial verbessert werden.
Alle diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß sie relativ aufwendig sind, oder daß die Haltbarkeit und Schutzwirkung der Deckschicht unzureichend ist.
Ein besonders einfachee Verfahren zum Oxydationsschutz von Lichtbogenelektroden wird schon lange verwendet. Bei diesem bekannten Verfahren werden auf dem Kohle- oder Grafitmaterial galvanisch Metallschichten abgeschieden. Diese Metallschichten sind sehr dicht und bewirken bis nahe an den Schmelzpunkt des Metalls einen vollkommenen Gxydationsschutz. Es hat sich aber gezeigt, daß derartige Metall schichten nur bis zu relativ kleinen Durchmessern von Lichtbogenelektroden verwendet werden können. Bei größeren Dimensionen bewirken die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, daß es zur Ablösung der metallischen Schutzschicht kommt. Dadurch treten Kontaktstörungen auf, es gibt Schwierigkeiten beim Nachsetzen des Lichtbogenelektroden und der Oxydationsschutz wird vermindert.
Der Oxydationsschutz von Lichtbogenelektroden ist aber von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung. Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, wie auch große Lichtbogenelektroden mit gut haftenden, oxydationshemmend e n, metallischen Schutzschichten versehen werden können.
Folgende uberlegungen gingen den praktischen Entwicklungsarbeiten für die vorliegende Erfindung voraus: Wenn eine metallische Deckschicht auf Kohle- oder Grafitmaterlal auch bei verschiedenen Temperaturen haften soll, so ist es notwendig, daß das Metall etwa den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt wie das Kohle- oder Grafitgrundmaterial.
Es müssen also Metalle oder Legierungen verwendet werden, welche diese Bedingungen erfüllen. Außerdem sollte es günstig sein, wenn das Metall nicht in massiver Form auf das Kohle- oder Grafitmaterial aufgebracht wird, sondern in einer etwas weniger dichten Form. Auch sollte die metallische Schicht eine möglichst gute Oiydationsbeständigkeit besitzen und einen möglichst hohen Schmelzpunkt aufweisen.
Die unter Berücksichtigung dieser Überlegungen durchgeführten Versuche ergaben, daß aufgespritzte, metallische Schutzschichten aus Chrom-Nickel-Stählen einen hervorragenden Oxydationsschutz an Lichtbogenelektroden bewirken. Das Aufbringen der metallischen Schutzschichten geschieht dabei mit einer Handelsüblichen Metallspritzpistole. Es können auch mehrere Schichten übereinander gespritzt werden. Der Spritzabstand und damit die Dichte der Metall schicht kann bei den einzelnen Schichten variiert werden.
Das Verfahren ist äußerst einfach und auch leicht automatisch durchzuführen. Es ist keine Nachbehandlung der Schutzschicht erforderlich. Die Dicke der aufgespritzten Metallschicht kann verschieden sein. Im allgemeinen werden mit einer o,1 - 1 mm starken Schicht die besten Ergebnisse erzielt.
Das Schutzschichtmetall kann sowohl auf glatte, normal bearbeitete Elektroden gespritzt werden, als auch auf Elektroden, deren Oberflächen besonders gestaltet sind, z. B. längs- oder quergeriffelt.
Kohle- oder Grafit-Lichtbogenelektroden mit einer nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Schutzschicht hatten bei der praktischen Verwendung im Vergleich zu den ungeschützten Elektroden einen um 20 - 40 % verminderten Verbrauch. Bei Berücksichtigung der Kosten für die Erzeugung der erfindungsgemäßen Elektroden ergibt sich eine Wirtschaftlichkeiissteigerung von etwa 10 - 30 . Die erhöhte Wirtschaftlichkeit der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Elektroden ist von großer praktischer Bedeutung.
Wenn auch die vorliegende Erfindung vor allem bei Lichtbogenelektroden angewendet werden kann, so ist sie doch nicht darauf beschränkt. Es gibt auch andere Anwendungsmöglichkeiten für Kohle- oder Grafitkörper mit der erfindungsgemäßen Schutzschicht.

Claims

Patentansprüche:

41.I Kohle- oder Grafitkörper mit verbesserter Oxydationsbeständigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Kohle- oder Grafitkörpers eine metallische, nichtmassive, zunderfeste Deckschicht aufgespritzt ist und daß der thermische Ausdehnungskoeffizient der Deckschicht dem normalen OTE von Kohle- oder Grafitgrundmaterial angepaßt ist.
2. Kohle- oder Grafitkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Deckschicht aus einem zunderfesten Chrom-Nickel-Stahl besteht.
3. Kohle- oder Grafitkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Chrom-Nickel-Stähle verwendet werden, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten nahezu gleich oder kleiner sind als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Kohle- oder Grafitgrundmaterials, also Chrom-Nickel-Legierungen mit vornehmlich 10 - 40 % Ni und 15 - 30 %tor, wobei auch andere Zusammensetzungsverhältnisse anwendbar sind.
4. Kohle- oder Grafitkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbringung der metallischen Deckschicht in verschieden dichten Einzelschichten erfolgt, wobei bei einer Ausführungsweise vornehmlich die Grundschicht höhere Porosität aufweist als die darüber liegenden Deckschichten und dies z. B. durch Aufspritzen aus verschieden großen Abständen erfolgt.
5. Kohle- oder Grafitkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgespritzte Metallschicht eine Stärke von vornehmlich o,1 - 1 mm aufweist.
6. Kohle- oder Grafitkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu spritzende Oberfläche der Körper zur Verbesserung der Schichthaftung eine Längs- oder Querriffelung erhält.