DE3215831A1 - Verfahren zur aufbringung eines graphit und kunstharz enthaltenden pulverfoermigen materials auf eine mit einem metallischen ueberzug versehene kohlenstoffelektrode, insbesondere graphitelektrode - Google Patents
Verfahren zur aufbringung eines graphit und kunstharz enthaltenden pulverfoermigen materials auf eine mit einem metallischen ueberzug versehene kohlenstoffelektrode, insbesondere graphitelektrodeInfo
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Description
* Λ -■*
-3-
Verfahren zur Aufbringung eines Graphit und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen Materials auf eine mit einem
metallischen überzug versehene Kohlenstoffelektrode,
Insbesondere Graphitelektrode
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung eines Graphit und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen
Materials auf eine mit einem metallischen überzug versehene Kohlenstoffelektrode, insbesondere Graphitelektrode.
Zur Verringerung der Oberflächenoxidation von Graphitelektroden
und damit zur Herabsetzung des Seitenverbrauches des heißen Elektrodenstranges sind metallhaltige
SchutzüberzUge entwickelt worden, die beispielsweise aus Karbiden, Suiziden, Oxiden, Metallen oder
Kombinationen solcher Stoffe bestehen und auf die Elektrodenoberfläche durch Aufspritzen und nachfolgendes
Einbrennen mit elektrischen Lichtbogen aufgebracht werden, wodurch sie mit der Elektrodenoberfläche fest verbunden
werden. Um zu vermeiden, daß die metallhaltige Beschichtung der Elektrodenoberfläche mit den metallischen
Kontaktbacken im Betriebszustand verschweißt und diese dadurch zur Nachführung des Elektrodenstrangs
nicht ohne weiteres mehr von der Elektrodenoberfläche ge-
löst werden können, ist bekannt (DE-OS 30 28 348) die
Elektrodenoberfläche mit einem graphithaltigen Material
B zu bedecken, das auf der metallhaltigen Oberfläche fest
haftet und jegliches Verschweißen oder Verschmelzen zwischen
den Backen und der Elektrodenoberflache verhindert. Das
Auftragen des im Wasser suspendierten bzw. gelösten pulverförmigen
Materialgemisches in Form einer streich- oder spri tzfä'higen Paste geschieht gewöhnlich in mehreren Stufen,
bis die gewünschte Beschichtungsdicke des graphithaltigen
Materials erreicht ist, die beispielsweise zwischen 0,1 bis 1,0 mm beträgt, wobei zwischen jedem Bestreichungsvorgang das aufgetragene Material luftgetrocknet wird.
Danach wird die luftgetrocknete, graphithaltige gesamte
Materialschicht kurzzeitig auf 150 bis 18O0C erhitzt, um
das Kunstharz zu kondensieren.
Dieses bekannte Herstellungsverfahren ist insofern zeit-
und kostenaufwendig, als zunächst eine wässrige Suspension des graphithaltigen Materials hergestellt werden muß, die. bevorzugt
schichten- bzw. stufenweise auf die Elektrodenoberfläche
aufgetragen wird und deren einzelne Schichten jeweils getrocknet werden müssen, bevor der nächste Materialauftrag
stattfinden kann. Das Trocknen der einzelnen Material schichten dient dabei im wesentlichen zur Verdampfung
des Suspensionsmittels, also des Wassers, und
erfordert entsprechende Wärmeenergien.
Darüberhinaus geht die Lufttrocknung relativ langsam vor
sich, wodurch dieses Beschichtungsverfahren mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden ist, der die Fertigungsgeschwindigkeit einer solchen Produktionsanlage ziemlich
niedrig hält. Schließlich erfordert die Tatsache, daß die Tuftgetrocknete graphithaltige gesamte Material schicht
nach ihrer Herstellung auf Aushärtungstemperatur des Kunstharzes erhitzt werden muß,einen weiteren Energie-
und Zeitaufwand.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die bekannte Verfahrensweise zur Aufbringung eines Graphit
und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen Materials auf
eine mit einem metallischen überzug versehene Kohlenstoffelektrode,
insbesondere Graphitelektrode, zu vereinfachen und in diesem Zusammenhang erheblich kostensparender
und weniger zeitaufwendig zu gestalten, um dadurch höhere Fertigungsgeschwindigkeiten bei niedrigeren
Fertigungskosten zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Elektrodenoberfläche mindestens auf die Schmelztemperatur des Kunstharzes erwärmt wird, worauf das
pulverförmige Material im nicht suspendierten Zustand
auf die erwärmte Elektrodenoberfläche aufgebracht wird
und dort unter der Einwirkung der von der Elektrodenoberfläche übertragenen Wärme durch Aufschmelzen und
Aushärten zu einer fest haftenden Schutzschicht ausgebildet wird.
Durch diese Verfahrensweise wird nicht nur vermieden, daß das pulverförmige Material zunächst in einer
wässrigen Lösung suspendiert werden muß, bevor es auf die Elektrodenoberfläche aufgestrichen, aufgepinselt
oder aufgespritzt werden kann, sondern es entfällt auch die Notwendigkeit, dem Materialgemisch aus Graphit und
Kunstharz einen Kleber zuzusetzen, der die Aufgabe hat, für eine feste Haftung des pulverförmigen Materials auf
der Elektrodenoberfläche 2u sorgen,bevor das Kunstharz
durch nachfolgende Erwärmung aufgeschmolzen wird und
aushärtet.
Erfindungsgemäß wird somit das pulverförmige Material im
"trockenen" Zustand auf die erhitzte Elektrodenoberfläche
aufgebracht, und zwar gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung
des Verfahrens durch Aufstreuen, Aufblasen, Aufsprühen o.dgl. Zu diesem Zweck wird die Elektrodenoberfläche
gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags, auf eine Temperatur erwärmt,
die der Aushärtungstemperatur des Kunstharzes entspricht, bevor das pulverförmige Material auf sie aufgebracht wird.
Durch diese relativ hohe Oberflächentemperatur der Elektrode, die auch durch eine noch höhere Temperatur
ersetzt werden könnte, wird das Kunstharz geschmolzen und ausgehärtet, wobei durch die aus der Schmelze rasch
entweichenden Gase eine Schutzschicht hoher Porosität
entsteht.
wird, gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des
Erfindungsvorschlags, die Elektrodenoberfläche vor dem
Auftragen des pulverförmigen Materials auf eine Temperatur
erwärmt, die unter der Aushärtungstemperatur des Kunstharzes liegt, dann wird ein weniger intensives Entweichen
3^ von Gasen aus der Kunstharzschmelze bewirkt, wodurch die
Schutzschicht eine geringere Porosität erhält. Um die Aushärtungstemperatur des Kunstharzes zu erreichen, mußdann
die Schutzschicht nachfolgend entsprechend erwärmt werden. Diese Erwärmung führt jedoch gewöhnlich nicht zu einer
weiteren Steigerung der Porosität über das zunächst erzielte
Maß hinaus.
Erfindungsgemäß dient somit auch bei den im obigen erläuterten
vorteilhaften Verfahrensvarianten das Kunstharz
selbst als Klebemittel für das Graphitpulver, welches
verhindert, daß das Pulver noch vor dem Aushärten des Kunstharzes von der Elektrodenoberfläche wieder herabfällt.
Durch Wahl der Oberflächentemperatur der Elektrode sowie
der Auftragsgeschwindigkeit des pulverförmigen Materials
läßt sich in vorteilhafter Weise nicht nur die Beschichtungsdicke
einstellen, sondern auch die Beschaffenheit
, j. dieser Schutzschicht hinsichtlich ihrer Porosität. Die
ίο
Porosität der Schutzschicht ist insofern für die Brauchbarkeit
der Elektrode für aus Metall, insbesondere Kupfer, bestehende Kontaktbacken von wesentlicher Bedeutung, als
sie mitbestimmt, inwieweit vom Schmelzprozeß im Elektro-
2Q Stahlofen, für den die Elektrode gerade verwendet wird,
herrührende Schmutzteilchen auf dem Schutzüberzug im Bereich der Anpreßflächen der Kontaktbacken durch den Preßdruck
in den Schutzüberzug hineingepreßt werden können und damit ein Verschweißen zwischen Backen und dem graphithaltigen
Überzugsmaterial verhindert wird. Eine Schutzschicht relativ hoher Porosität ist in der Regel duktiler
und damit für das Hineinpressen solcher Schmutzteilchen geeigneter
als eine solche geringerer Porosität, wobei mit SchutzUberzugdicken zwischen etwa 0,1 und 2,0 mm gearbeitet
wird.
Für das Graphitpulver wird beispielsweise Ceylon-Graphit
oder plättchenförmiger, feinteiliger Kunstgraphit oder
Naturgraphit oder Gemische aus diesen Graphiten mit einer Teilchengröße kleiner als 1000 pm und insbesondere
kleiner als 63 pm verwendet, das in trockenem
Zustand mit dem pulverförmigen Kunstharz vermischt wird,
wobei das Mischungsverhältnis 700 Teile Graphitpulver zu
100 bis 400, beispielsweise 150 Teile aushärtbares
Kunstharz betragen kann. Dieses Kunstharz kann beispielsweise ein feingemahlenes Harz auf Phenoft-Novolakhexamethylentetramin-Basis
sein. Eine solchermaßen mit einer Schutzschicht versehene Graphitelektrode hat
bei spiel sweise ,einen Durchmesser von 355 mm und eine .---^
Länge von 2000 mm und läßt sich direkt "TfPcife aus Kupfer
bestehenden Kontaktbacken eines Lichtbogenschmelzofens
zur Stahlerzeugung einsetzen, wobei keinerlei Verschweißen
zwischen der Elektrodenoberfläche und den Kontaktbacken
stattfindet.
Claims (7)
1.J) Verfahren zur Aufbringung eines Graphit und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen Materials auf eine mit einem
metallischen überzug versehene Kohlenstoffelektrode, insbesondere Graphitelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenoberfläche mindestens
auf die Schmelztemperatur des Kunstharzes erwärmt wird,
worauf das pulverförmige Material im trockenen Zustand auf die erwärmte Elektrodenoberfläche aufgebracht
wird und dort unter der Einwirkung der von der Elektrodenoberfläche übertragenen Wärme durch Aufschmelzen und Aushärten zu einer fest haftenden Schutzschicht ausgebildet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrodenoberfläche auf eine
Temperatur erwärmt wird, die der Aushärtungstemperatur des Kunstharzes entspricht, bevor das pulverförmige Material
auf sie aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrodenoberfläche auf eine
Temperatur erwärmt wird, die der durch Aufschmelzen und Aushärten des Kunstharzes entstehenden Schutzschicht eine
hohe Porosität verleiht.
4. Verfahren nach Anspruch 1,da durch gekennzeichnet,
daß nach dem Aufbringen des pulverförmigen
Materials auf die erwärmte Elektrodenoberfläche das Material
auf die Aushärtungstemperatur des Kunstharzes erwärmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels Temperatur und Zeitdauer der Erwärmung des aufgebrachten pulverförmigen Materials die
Größe der Porosität der entstehenden Schutzschicht eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d. a d u r c h
gekennzeichnet, daß das Aufbringen des pulverförmiger
Materials auf die erwärmte Elektrodenoberfläche
durch Aufstreuen, Aufblasen, Aufsprühen oder dgl. erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h
gekennzeichnet, daß als Kunstharz ein Harz auf Phenoi-Novolakhexamethylehtetramin-Basis verwendet wird.
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