DE317690C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Elektroden, deren hauptsächlicher Bestandteil Kohlenstoff ist, wie sie für elektrische öfen und auch für Anoden und Kathoden für verschiedene elektolytische Zwecke gebraucht werden.

Das Verfahren besteht im allgemeinen darin, derartige Elektroden aus kohlenstoffhaltigem Material unter Benutzung der Hitze, die in den Elektroden selbst durch den elektrischen Strom erzeugt wird, herzustellen.

Im allgemeinen werden Elektroden für die genannten Zwecke aus Anthrazit, Retoftengraphit, Petroleumkoks oder ähnlichem Kohlematerial hergestellt, indem man das Material mit einem Bindemittel, wie z. B. Teer, allein oder in Verbindung mit Pech in Formen stampft oder preßt' und dann in einem mit Kohle gefeuerten Ofen backt, bis das Bindemittel verkokt ist.

Man hat auch das Backen in elektrisch geheizten öfen versucht, indes gefunden, daß diese Art zu backen für die meisten Zwecke zu teuer ist.

Es wurde nun gefunden, daß man den elektrischen Strom in einer sehr einfachen Anordnung benutzen kann, um auf billige Weise derartige Elektroden herzustellen.

Die Rohmaterialmischung für die Elektroden ist für den elektrischen Strom ein schlechter Leiter, da das Bindemittel, das die kleinen Körner des Kohlenmaterials voneinander trennt, nicht stromleitend ist. Sobald die öligen Bestandteile des Bindemittels aber verflüchtigt sind, wird die Elektrode ein besserer Leiter. Die Leitfähigkeit der ungebackenen Elektrode hängt natürlich von der Art des Kohlematerials ab, das benutzt wird. Eine Elektrode aus ungleichmäßigen Körnern eines guten Leiters, wie Graphit, wird im rohen Zustande den elektrischen Strom weit besser leiten, als eine solche aus einem anderen Kohlematerial. Meist wird die Leitfähigkeit zehntausendmal schlechter sein als im fertigen Zustande. '

Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Schwierigkeit durch das Einschalten eines Leiters, der durch den elektrischen Strom erhitzt wird, neben oder innerhalb d;er zu backenden Elektrode überwunden und die durch den Widerstand erzeugte Hitze zum Backen benutzt. Dieser Leiter kann aus einem metallenen dünnen Stab oder einer fertiggebacken en Elektrode bestehen \ vorteilhaft aus einem oder mehreren eisernen Stäben, die in die Elektrode eingelassen sind.

Im Patent 248082 sind zwar Kohleelektroden mit Metalleinlagen beschrieben worden. Sie sollen bei verbesserter Leitfähigkeit die Metalleinlage im elektrischen Ofen bei ihrem

Verzehren an andere Metalle abgeben und damit Legierungen bilden. Über die Herstellung derselben wird nichts mitgeteilt, da sie offenbar nach dem bisher gebräuchlichen Verfahren hergestellt werden sollen und darin eine Neuerung nicht erblickt werden konnte. Bei dem neuen Verfahren dient die Metalleinlage nur zur Einleitung des Backprozesses durch die darin und in dem Rohmaterial

ίο durch den Strom erzeugte Wärme. Sie kann durch irgend einen anderen Leiter, wie z. B. eine dünne Kohleelektrode ersetzt und nach Beendigung oder während des Backprozesses ausgeschmolzen werden.

Wie aus den beifolgenden Beispielen zu ersehen ist, kann das Verfahren auf sehr verschiedene Art ausgeführt werden.

Man kann die Elektroden in einem besonderen elektrischen Ofen backen oder auch das Backen in dem elektrischen Ofen selbst, in dem sie arbeiten sollen und als Übertrager des Stromes für einen Schmelzprozeß o. dgl. dienen, vornehmen.

Zunächst soll die Herstellung der gebrauchliehen Elektroden nach dem neuen Verfahren beschrieben werden.

Als Rohmaterial benutzt man vorzugsweise eine Mischung von gemahlenem Graphit oder von Anthrazitkohle mit Teer und Pech. Die" Mischung wird in eine eiserne Form gestampft, um ihr die gewünschte Form zu geben. Diese Form kann etwa 300 χ 350 χ 2 ooo mm groß sein. Während des Stampfens der Elektrode in der Form wird ein dünner Eisenstab von etwa 10 mm Durchmesser und von der Länge der Elektrode am Boden der Form befestigt. Dieser Eisenstab wird dann die fertige Elektrode nach Beendigung des Einstampfens in voller Länge in der Mitte oder ungefähr in der Mitte durchziehen und eine Art Seele bilden. Die Elektroden sind dann zum Backen fertig. Der Backofen besteht einfach aus einer Kammer mit drei Steinwänden, während die vierte Wand aus einer eisernen Platte besteht, die leicht entfernt oder eingefügt werden kann. Es werden etwa zwanzig Elektroden zugleich in den Ofen eingesetzt, und so eingesetzt, daß der elektrische Strom der Reihe nach alle Elektroden durchfließen kann. Die erste Elektrode steht auf einem Kohlenblock, der mit dem einen Pol eines 400-Kilowatt-Transformators verbunden ist. Am oberen Ende derselben Elektrode wird ein kurzes Stück einer Graphit- oder Kohleelektrode mit guter Leitfähigkeit angebracht, das den Strom nach dem oberen Ende der zweiten Elektrode leitet. Das untere Ende der zweiten Elektrode ruht auf einem anderen Stück Kohleoder Graphitelektrode, auf dem auch die dritte Elekrode ruht und so in gleicher Weise weiter bis zur zwanzigsten Elektrode, die mit dem anderen Pol des Transformators, dessen Spannung zwischen 220 und 110 Volt reguliert werden kann, verbunden wird. Die Zwischenräume zwischen den Elektroden werden mit feinem Sand oder feiner Holzkohle ausgefüllt. Sobald der Strom mit 200 Volt eingeschaltet ist, zeigt das Amperemeter etwa 800 Amp. Während der ersten Minuten, wird der Stromdurchgang sich vermindern, weil der Widerstand der Eisenstäbe beim Erhitzen steigt, ' aber sich dann allmählich beim Fortschreiten des Backens der Elektroden während 24 bis 36 Stunden,· ausgehend vom Eisenkern durch die ganze Elektrode hindurch, auf 2500 oder 3000 Amp. steigern. Nach dieser Zeit ist das Backen beendigt und der Spannungsabfall be- : ,trägt etwa 6 Volt für jede Elektrode bei ! 3000 Amp. Durchgang. Man kann auch Trans- : formatoren ohne Spannungsregulierung anwenden, aber der Backprozeß geht dann langsam vor sich.

Die Elektroden läßt man dann im Ofen erkalten, was etwa 36 Stunden in Anspruch nimmt.

Bei Verwendung von Elektroden ohne Eisenkern würde der Stromdurchlaß unter den gleichen Bedingungen weniger als ein 1 Amp. betragen und ein Erhitzen der Elektroden würde nicht eintreten, selbst wenn der Stromdurchgang mehrere Wochen andauern würde. Wenn das Backen der Elektroden bei hoher Temperatur, z. B. bei 1500 bis 1600⁰, erforderlich ist, so schmilzt der Eisenkern aus und die Elektrode allein wird zum Leiter des Stromes während des letzten Teiles des Backprozesses. Im allgemeinen sind aber so hohe Temperaturen nicht erforderlich und der Eisenstab bleibt in den Elektroden erhalten. Bei anderer Arbeitsweise können fertig gebackene Elektroden benutzt werden, um den Backprozeß einzuleiten, während derselbe Ofen benutzt werden kann. . Die Anordnung der Elektroden im Ofen ist aber dann eine andere.

Die rohen Elektroden und die fertig gebackenen werden dann aneinandergereiht, so daß stets eine rohe und eine fertige, mit dem unteren und oberen Ende leitend verbunden, nebeneinander zu stehen kommt. Zunächst geht der Strom nur durch die fertigen Elektroden, durch die darin erzeugte Hitze wird aber die anliegende Seite der rohen Elektrode gebacken, allmählich leitend und nimmt an dem Stromdurchlaß teil. Zum Schluß geht der Strom mit der gleichen Zahl Amp. für den []cm durch die alten und neuen Elektroden.

Für viele metallurgische Zwecke sind sehr lange Elektroden erforderlich. . Es ist aber schwierig, die bisherigen zwei Meter langen Elektroden mit ihren zerbrechlichen Anschlüs-I sen bei Schachtöfen in der Mitte des Schachtes

herunterzubringen. Das neue Verfahren, die ! Elektroden zu backen, macht es möglich, die ; Elektrode beständigoben auf dem Schachtofen herzustellen.

Die Zeichnung, (Fig. i,) zeigt einen einfachen elektrischen Schachtofen für Roheisen. Die sehr lange Elektrode hängt in der Mitte herunter, umgeben von dem Erz und dem Reduktionsmittel. Die Mischung von Teer, Koks

ίο und Anthrazit für die Elektrode wird in den Trichter ι gefüllt und um einen oder mehrere Eisenstäbe 2 gestampft. Der Strom wird dem Ofen durch einen oder mehrere der Eisenstäbe zugeführt. Die Eisenstäbe können gerauht oder mit kleinen Verdickungen versehen. sein, um das Abgleiten der Elektrode zu verhindern, da die rohe Elektrode ein so schlechter Leiter ist, wird der Eisenkern allein den Strom in dem kalten Teil derselben leiten.

Durch die in dem Eisenkern erzeugte Hitze und die Hitze des Herdes wird aber die Elektrode allmählich gebacken, leitend und nimmt an der Stromleitung teil. Nahe der Zone 3 ist die Temperatur der Elektrode so hoch, daß das Eisen daraus ausschmilzt und die Elektrode allein die Stromleitung übernimmt.

Der metallische Leiter braucht nicht aus Eisen zu sein. Irgendwelches Metall kann. gebraucht werden, das einen genügend hohen Schmelzpunkt über der Temperatur hat, bei der die Elektrodenmasse ein guter Leiter wird und genügende Festigkeit erlangt. Er wird je nach Art der auszuführenden Schmelze gewählt. '

Auf diese Weise können Elektroden . von irgendwelcher gewünschten Länge beständig in dem" Ofen, in dem sie benutzt werden, erzeugt werden.

In diesem Beispiel wird der Strom nur durch das Eisen dem Ofen zugeführt, und der Querschnitt des Eisens muß daher groß genug sein, um den ganzen Strom leiten zu können. Es ist auch möglich, die Elektrode nur mit einem Teil des Stromes, der für die Schmelzoperation nötig ist, zu backen. In dem Falle kann der Querschnitt des Eisenkerns kleiner sein. Diese Ausführungsform ist . in Fig. 2 dargestellt. Der untere Teil der Elektrode ist fertig gebacken und hängt am Elektrodenhalter 2. Durch den Halter wird ein Strom von z. B. 1800 Amp. zur Elektrode geschickt. Über dem Halter ist eine neue Abteilung der Elektrode gebildet, in welcher Elektrodenmasse um den Eisenkern gestampft wird. Etwa 2000 Amp. genügen, um den Eisenkern zu erhitzen und die Elektrode langsam zu backen. Wenn der Elektrodenteil 1 zu kurz wird, wird der Halter nach dem oberen Teil der Abteilung 3 hinaufgeschoben, und ein neuer Elektrodenteil wird über Abteilung 3 aufgebaut.

Die zum Backen des oberen Elektrodenteils erforderlichen 2000 Amp. werden von einem besonderen Transformator genommen, der niedrige Spannung gibt, die reguliert werden kann.

Claims (7)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zum Backen von Kohleelektroden mittels elektrischen Stromes, dadurch gekennzeichnet, daß die in.einem elektrischen Leiter, der neben oder in der rohen Elektrodenmasse angeordnet sein kann, erzeugte Hitze zur Einleitung des Backens und die Erhitzung der leitend gewordenen Teile der Elektrode selbst mit zur Beendigung des Backens benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiter Metalle verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als metallischer Leiter Eisen verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu backenden Elektroden, um Wärmeverluste zu vermeiden, nebeneinander angeordnet und der Strom von einer zur anderen geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu backende Elektrode die Elektrode eines elektrischen Ofens bildet und während des Betriebs nach Maßgabe des Verbrauchs, gegebenenfalls unter Benutzung der Ofenwärme, ergänzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze für den Ofenprozeß dienende Strom auch zum Backen der Elektrode benutzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein besonderer Stromteil für das Backen der Elektrode verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.