DE3601014C2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Stranggrafitierung von Kohlenstoff-Formkörpern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Stranggrafitierung von Kohlenstoff-FormkörpernInfo
- Publication number
- DE3601014C2 DE3601014C2 DE3601014A DE3601014A DE3601014C2 DE 3601014 C2 DE3601014 C2 DE 3601014C2 DE 3601014 A DE3601014 A DE 3601014A DE 3601014 A DE3601014 A DE 3601014A DE 3601014 C2 DE3601014 C2 DE 3601014C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- strand
- carbon
- graphitization
- furnace
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 47
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 title claims description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 8
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 241001235534 Graphis <ascomycete fungus> Species 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
- F27B9/062—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated electrically heated
- F27B9/063—Resistor heating, e.g. with resistors also emitting IR rays
- F27B9/065—Resistor heating, e.g. with resistors also emitting IR rays the resistance being transported by the conveyor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
- F27B9/142—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving along a vertical axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
- F27B9/36—Arrangements of heating devices
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/60—Heating arrangements wherein the heating current flows through granular powdered or fluid material, e.g. for salt-bath furnace, electrolytic heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Grafi
tierung von Kohlenstoff-Formkörpern durch elektrische Wider
standserhitzung, bei dem die von einem körnigen Kohlenstoffmate
rial umgebenen Kohlenstoff-Formkörper in Form eines Stranges in
vertikaler Richtung durch einen Grafitierungsofen geführt werden
und der elektrische Strom über Elektroden durch das körnige
Kohlenstoffmaterial hindurch den Kohlenstoff-Formkörpern zuge
führt und über diese abgeleitet wird sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DD 90 56
bekannt. Dabei wird ein Kohlenstoffkörper in Strangform in ver
tikaler Richtung von unten nach oben durch einen Grafitierofen
geführt, wobei der Kohlenstoffkörper von körnigem Kohlenstoff
material umgeben ist, das sich im Gegenstrom von oben nach unten
bewegt. Dieses Verfahren ist hinsichtlich der Stromzuführung
noch verbesserungsfähig.
Nach der DE 23 11 462 C3 wird bei einem Verfahren zur kontinuierli
chen Grafitierung von Kunstkohlekörpern der elektrische Strom
über den Außenmantel einer Hohlelektrode in die Kokskornpackung
eingeleitet und gelangt über eine relativ breite Zone in den
Strang aus zylindrischen Kunstkohlekörpern. Die Koksfüllung
bewegt sich dabei synchron mit der Absenkung des Kunstkohle
stranges durch den Grafitierungsofen nach unten. Das Halten und
Absenken des Kunstkohlestranges wird durch fahrbare, wasserge
kühlte Kontakte bewerkstelligt, die gleichzeitig zur Ableitung
des Stromes aus dem grafitierten Zylinderkörper dienen. Hierzu
ist ein erheblicher mechanischer Aufwand erforderlich.
Gemäß der DE 14 71 182 B2 wird die Stromzuführung auf einen Elek
trodenstrang über feste Gleitkontakte vorgenommen. Die Abkühlung
des Stranges erfolgt dabei durch indirekte Wasserkühlung, so daß
hier erhebliche Wärmeverluste auftreten. In der Aufheizzone
werden axiale Kräfte zur Hemmung des Vorschubs auf den Elektro
denstrang ausgeübt. Hierzu ist eine besondere Steuerung für den
mechanischen Antrieb erforderlich und dadurch ein erhöhter Ver
schleiß bei der Aufbringung der axialen Kräfte zu erwarten.
Ferner ist aus der DE-PS 4 87 373 ein Verfahren zum Grafitieren
von Kohlekörpern durch elektrische Widerstandserhitzung bekannt,
bei dem die zu grafitierenden plattenförmigen Kohlenstoffteile
in Form einer vertikalen Säule von oben nach unten durch den
Grafitierungsofen hindurchgeführt werden. Die plattenförmigen
Formkörper sind dabei von stationär gelagertem Kohlenstoffmate
rial umgeben. Diese stationäre Lagerung hat zur Folge, daß es zu
einer baldigen Schädigung der Ofenwandung kommt und der Ofen
dadurch schnell unbrauchbar wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art einen nahezu konstanten elektrischen
Energieverbrauch bei gleichzeitiger Einsparung elektrischer
Energie zu erzielen und eine erhebliche Steigerung des Durch
satzes bei gleichzeitig deutlicher Verbesserung des Grafitie
rungsgrades zu erreichen, wobei die Grafitierungsabgase erfaßt
und der Anfall von Staub vermieden wird. Eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens soll eine weitgehende Mechanisierung
und Automatisierung des Grafitierungsverfahrens ermöglichen,
wobei die aus der Abkühlung anfallenden Wärmemengen verwertet
werden.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Pa
tentanspruch 1 genannten Merkmale und hinsichtlich der Vorrich
tung durch die im Anspruch 2 genannten Merkmale gelöst.
Aus dem für das Grafitieren erfindungsgemäß angewendeten
Gegenstromprinzip in kontinuierlicher Arbeitsweise er
geben sich erhebliche Vorteile im Vergleich zu den be
kannten Verfahren nach Acheson, Castner und auch nach
der DE-PS 23 11 467. Es läßt sich ein spezifischer
Energieverbrauch von weniger als 2 kWh pro kg der im
Strang grafitierten Formkörper erzielen, wobei dieser
günstige Energieverbrauch gleichzeitig die Erzeugung
eines hochkalzinierten körnigen Kohlenstoffmaterials
beinhaltet. Neben einer Minimierung der Wärmeverluste
zeichnet sich das erfindungsgemäße Vorgehen durch eine
überzeugende Umweltfreundlichkeit ohne Sondermaßnahmen
aus.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Grafi
tierungsverfahrens beruht darin, daß es den Einsatz
von Grafitierungsgut erlaubt, der zu unerwartet weit
reichenden energie- und verfahrenstechnischen Vorteilen
führt. Diese Vorteile beziehen sich zwar auf die der
Grafitierung vorgelagerten Verfahrensstufe des Brennens
(Carbonisierens) und ggf. Imprägnierens der Kohlenstoff-
Formkörper, sind aber nur möglich durch das im Ver
fahrensanspruch 1 beschriebene Gegenstromverfahren.
Für die bekannten Grafitierungsverfahren, z. B. nach
Acheson und Castner, werden allgemein vorgebrannte Kohlen
stoff-Formkörper verwendet, die in Brenn- oder Carboni
sierungsöfen eine sich über 14 bis 21 Tage erstreckende
Temperaturvorbehandlung bis ca. 900-1000°C erfahren
haben. In den bekannten Grafitierungsverfahren werden die
im kalten Zustand mit großem Aufwand sorgfältig in die
Öfen eingebauten Kohlenstoff-Formkörper von Anbeginn des
Erhitzungsvorganges mit Strom beaufschlagt. Diese sofortige
Strombeaufschlagung setzt voraus, daß die Kohlenstoff-
Formkörper weitgehend entgast sind, eine ausreichende
elektrische Leitfähigkeit besitzen und nur noch eine
unbedeutende Nachschwindung aufweisen. Solche Voraus
setzungen werden erfahrungsgemäß durch das Brennen bis
mindestens 900°C geschaffen.
Demgegenüber sieht das erfindungsgemäße Grafitierungs
verfahren vor, daß die unten eingesetzten Kohlenstoff-
Formkörper in der Wärmeaustauschzone III durch den hoch
erhitzen Koks oder Anthrazit bis auf 1200 bis 1600°C
indirekt aufgeheizt werden, bevor sie in die Zone IV₂ der
direkten elektrischen Widerstandserhitzung gelangen. Die
Vorwärmphase in Zone III erlaubt, daß beim erfindungs
gemäßen Grafitierungsverfahren Kohlenstoff-Formkörper
verwendet werden können, die nur bis maximal zwischen
etwa 550 und 650°°, vorzugsweise bis 600°C vorgebrannt
wurden und somit noch einen um ungefähr eine Zehnerpotenz
höheren spezifischen elektrischen Widerstand haben als
solche, die einem Vorbrand bis 900°C und darüber unter
worfen wurden. Aus der Einsatzmöglichkeit von thermisch
nur bis etwa 550 bis 650°C vorbehandelten Kohlenstoff-
Vorbrandkörpern ergeben sich für die Vorstufe des Brennens
oder Carbonisierens Einsparungen an Zeit und Brennstoffen
von mindestens 25%. Die Verkürzung der Brenn- und Abkühl
zeit in der Vorbrandstufe führt zu einer entsprechenden
Kapazitätserweiterung von ebenfalls mindestens 25%. In
Anbetracht der beabsichtigten vollautomatischen Handhabung -
der Kohlenstoff-Formkörper beim erfindungsgemäßen Grafi
tierungsverfahren eröffnet sich auch die Möglichkeit,
diese bei abgestimmtem Verfahrensablauf im noch warmen
Zustand, z. B. bei 300-400°C, aus dein Vorbrandofen zu
übernehmen und dem Grafitierungsofen ohne Zwischenabkühlung
zuzuführen.
Kohlenstoff-Vorbrandelektroden, insbesondere solche, die
später als hochbelastbare Grafitelektroden in Elektrostahl-
Lichtbogenöfen Verwendung finden, werden häufig zur Steigerung
von Festigkeit und Leitfähigkeit mit Pech imprägniert. Die
pechgetränkten Elektroden durchlaufen in der Regel einen
Glühofen mit Temperaturen bis 800°C, um das in den offenen
Porenräumen der Elektroden eingelagerte Imprägnierpech zu
verkoken. Das erfindungsgemäße Grafitierungsverfahren
erlaubt nun infolge seiner geschlossenen, umweltgerechten
Bauweise und seiner günstigen Vorwärmzone III den energie-
und materialträchtigen Glühofenprozeß zu vermeiden. Die
flüchtigen Pyrolyseprodukte des Imprägnierpechs werden im
Grafitierungsofen teilweise gecrackt und dann aus diesem mit
den übrigen anfallenden Grafitierungsgasen als energie
reiches, nutzbares Heizgas abgesaugt.
Wie sich aus vorstehendem ergibt, hat das erfindungsgemäße
Verfahren des Grafitierens ohne Zusatzmaßnahmen investitions-,
zeit- und vor allem energiesparende Auswirkungen auf die
vorgeschalteten Verfahrensschritte der Fabrikation von
Grafiterzeugnissen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbei
spielen gezeigt und wird anhand dieser nachstehend be
schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in einem Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel
für den Grafitierungsofen und dessen Betriebs
weise,
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1,
Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel für den Grafitierungs
ofen.
In Fig. 1 weist der vertikale schachtförmige Grafitie
rungsofen die drei verhältnismäßig langen wärmetechnischen
Verfahrenszonen I, II und III und zwischen diesen die ver
hältnismäßig kurzen Stromzuführungszonen IV₁ und IV₂ auf.
Die obere und die untere Zone I bzw. III dienen dem Wärme
austausch, während in dem zwischen den Stromzuführungs
zonen IV₁ und IV₂ liegenden mittleren Abschnitt II Wärme
durch elektrische Widerstandserhitzung erzeugt wird.
Die Zonen I und III weisen einen verhältnismäßig engen
Schachtquerschnitt auf und gehen mittels hier kegeliger
Erweiterungen in den weiteren Schachtquerschnitt der Zo
nen IV₁ und IV₂ und auch der Zone II über. In den Strom
zuführungszonen IV₁ und IV₂ sind rechtwinklig zur Wande
rungsrichtung der Formkörper 1, 2 die Elektroden 6 und 7
angeordnet und mittels der Stromanschlüsse 8 an eine nicht
gezeigte Stromquelle angeschlossen. Wie in Verbindung mit
Fig. 2 ersichtlich, sind über den Querschnitt gleichmäßig
verteilt vier einander paarweise gegenüberliegend ange
ordnete Elektroden 6 und 7 rechteckigen Querschnitts vor
gesehen. Anstelle dessen könnte aber auch eine andere An
zahl von Elektroden und auch Elektroden anderen Quer
schnitts vorgesehen werden. Beispielsweise genügen oft
nur zwei sich in ihren Stromzuführungsabschnitten gegen
überstehende Elektroden 6 bzw. 7.
Die Anordnung und Ausbildung der Elektroden kann in viel
fältiger Art und Weise erfolgen. So kann beispielsweise
vorgesehen werden, die Zuführung und Abführung des Stroms
in ein und derselben Querschnittsebene vorzunehmen. Dies
kann in einer einzigen Querschnittsebene vorgesehen sein
oder aber auch in einer mehr oder weniger großen Anzahl von
in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Querschnittsebenen.
Bei mehreren Querschnittsebenen können die Abstände zwischen
denselben gleich oder auch verschieden sein. Ebenso kann
die Höhe der Elektroden in axialer Richtung mehr oder weni
ger groß und in den verschiedenen Ebenen auch unterschied
lich gewählt werden.
Vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Strom in einer der bei
den Stromzuführungszonen IV₁ oder IV₂ zu- und nach Durch
gang durch den Formkörperstrang in der anderen dieser bei
den Zonen abgeführt wird. Die Querschnitte der Elektroden
können auch in diesem Fall je nach den Erfordernissen aus
gebildet werden, insbesondere kann die Höhe der Elektroden
in axialer Richtung mehr oder weniger groß gewählt werden.
Ebenso ist es aber auch möglich, anstelle einer geradzahli
gen Anzahl von Elektroden eine ungerade Anzahl von Elektroden
in den beiden Querschnittsebenen vorzusehen. Es kann aber
auch vorgesehen werden, die Zu- und Abführung des Stroms
in zwei aufeinanderfolgenden Ebenen ein- oder mehrmals zu
wiederholen, wobei in den verschiedenen Ebenen mit unter
schiedlichen elektrischen Verhältnissen gearbeitet werden
kann. Denkbar ist es auch, Drehstrom einzusetzen, sofern
der Sternpunkt in dem Kohlenstoff-Formkörper-Strang liegt.
Der Grafitierungsofen weist die von oben bis unten durch
gehende Auskleidung 11 aus einem feuerfesten Material, bei
spielsweise mit hohem Al₂O₃-Gehalt auf. Der zylindrische
Teil der Feuerfestauskleidung 11 der Zone I ist mit dem
Stahlmantel 9 ummantelt, der übrige Teil der Feuerfestaus
kleidung 11 mit dem für den Durchfluß eines Kühlmediums,
vorzugsweise Kühlwasser, eingerichteten Doppelmantel 10.
Der Doppelmantel 10 könnte selbstverständlich auch schon am
oberen Ende des Ofens beginnen, wie er andererseits auch
nicht erst am unteren Ende des Ofens enden müßte. Ggfs.
könnte auf ihn aber auch verzichtet werden.
Selbstverständlich muß der Grafitierungsofen nicht notwen
digerweise zylindrischen Querschnitt aufweisen. Denkbar ist
ebenso ein rechteckiger oder quadratischer Querschnitt, ins
besondere, wenn es sich darum handeln sollte, Kohlenstoff
blöcke für Kathodenböden für Aluminium-Schmelzfußelektroyse
zellen zu grafitieren. Entsprechend dem Querschnitt des Grab
fitierungsgutes sind aber auch andere Querschnittsformen
denkbar. Vorteilhaft kann vorgesehen werden, den Querschnitt
des Ofens an den Querschnitt des Grafitierungsgutes anzupassen.
Mittels geeigneter nicht gezeigter Einrichtungen für das
automatische Heranfahren und Nachsetzen sowie das kontinu
ierliche Anheben werden - wie durch die Pfeile angedeutet -
der Wärmeaustauschzone III am unteren Ende die zu grafitie
renden Formkörper 1 zugeführt und der Wärmeaustauschzone I
am oberen Ende die bereits in Grafit umgewandelten Formkörper 2
entnommen, wobei der aus den Formteilen 1 und 2 gebildete
Strang in Pfeilrichtung von unten nach oben mit einer den
Verhältnissen entsprechenden Geschwindigkeit weiterbewegt wird.
Ebenso wird mittels geeigneter aber nicht gezeigter
Einrichtungen, beispielsweise aus einem Silo, wie eben
falls durch die Pfeile angedeutet, das körnige Kohlen
stoffmaterial 3 der Wärmeaustauschzone I am oberen Ende 4
zugeführt und der Wärmeaustauschzone III am unteren
Ende über die Auslaufrohre 5 entnommen.
Die am unteren Ende des Ofens in kühlem Zustand zugeführ
ten Kohlenstoff-Formkörper und auch das am oberen Ende
des Ofens zugeführte körnige Kohlenstoffmaterial, bei
spielsweise Koks oder Anthrazit, erfahren auf ihrem, ein
ander entgegengesetzten Wanderungsweg zunächst eine Vor
wärmung in den Zonen III bzw. I, danach in den Zonen II
sowie IV₁ und IV₂ eine hohe Erhitzung und danach in den
Zonen I bzw. III wieder eine Abkühlung.
Wie sich aus Fig. 1 ersehen läßt, werden die dem Ofen im
kühlen Zustand unten zugeführten Formkörper 1 auf ihrem
Weg durch die verhältnismäßig langgezogene Zone III durch
das außenseitig in entgegengesetzter Richtung an ihnen
vorbeigleitende körnige Kohlenstoffmaterial 3, das in den
Zonen IV₁, II und IV₂ hocherhitzt und weitgehend grafi
tiert wurde, auf eine Temperatur von etwa 1200-1600°C
vorgewärmt, bevor sie in den unteren Stromzuführungsbe
reich IV₂ gelangen. Dabei wird dem körnigen Kohlenstoff
material gleichzeitig eine entsprechende Wärmemenge ent
zogen, die dieses also entsprechend abkühlt.
Andererseits wird das dem Ofen oben in kühlem Zustand zu
geführte körnige Kohlenstoffmaterial 3 auf seinem Weg durch
die verhältnismäßig langgezogene Zone I durch die innen
seitig in entgegengesetzter Richtung vorbeigleitenden
Formkörper 2, die in den Zonen VI₂, II und VI₁ hocher
hitzt und völlig grafitiert wurden, in entsprechender
Weise vorgewärmt, bevor es in den oberen Stromzuführungs
bereich VI₁ gelangt. Den Formkörpern 2 wird dabei gleich
zeitig eine entsprechende Wärmemenge entzogen, diese werden
also wesentlich abgekühlt.
Um günstige Wärmetauschverhältnisse zu erzielen, müßten
im Idealfall die Gewichtsmengen des durch den Ofen hin
durchgefahrenen Strangs und des durchgesetzten Koks- bzw.
Anthrazitmaterials etwa gleich groß sein. Da Wärmever
luste praktisch aber nicht völlig zu vermeiden
sind, muß die Gewichtsmenge des Koks- bzw. Anthrazit
materials etwas größer gehalten werden als die Gewichts
menge der zu grafitierenden Kohlenstoffkörper.
Die mit mäßigem, schonendem Temperaturgradienten erfol
gende Aufheizung des Stranges 1, 2 wird aber nicht allein
durch die Wärmeübertragung aus dem bis auf Grafitie
rungstemperatur erhitzten Carbonmaterial 3 bewirkt,
vielmehr trägt auch die Wärmeleitung innerhalb des
Stranges 1, 2 zu seiner günstigen langgestreckten Vor
wärmung bei. Durch entsprechende Bemessung der Länge der
Zone III und auch durch die Vorschubgeschwindigkeit der Form
körper 1, 2 sowie des Carbonmaterials 3 hat man es dabei
in der Hand, dafür zu sorgen, daß bis zum Einsetzen des
Grafitierens bei ca. 2000°C die Aufheizrate in der Regel
1500°C/h nicht übersteigt.
Im Stromzuführungsabschnitt IV₂ bildet das überwiegend
grafitierte Carbonmaterial 3 die elektrisch leitende
Brücke zwischen den Elektroden 6 bzw. 7 und zwischen dem
Strang 1, 2. Das ständige Fließen des Carbonmaterials 3
gewährleistet sehr konstante Stromübergangsverhältnisse
mit guter Stromverteilung. Vergleichbare Verhältnisse
gelten auch für die Stromübergangszone IV₁. Bei gleicher
Distanz zwischen den Stromzuführungselektroden 6 bzw. 7
und dem Strang 1, 2 sind etwa gleich große Spannungsab
fälle zu beobachten. In den Stromübergängen von den
Stromzuführungselektroden 6 bzw. 7 auf den Strang 1, 2
können bis zu 50% der dem Grafitierungsofen zugeführ
ten elektrischen Energie in Wärme umgesetzt werden.
In der mit erweitertem Querschnitt ausgebildeten Zone II
wird der Strang 1, 2 auf die gewünschte und erforderliche
Grafitierungstemperatur von ca. 2500-3000°C gebracht,
wobei der elektrische Strom hauptsächlich durch den zu
grafitierenden Strang 1, 2 fließt und in diesem die benö
tigte Aufheiz- und Umwandlungswärme erzeugt. Die Strom
dichten richten sich nach dem Querschnitt und der Kohlen
stoffqualität der zylindrischen oder prismatischen Form
körper des Strangs und liegen gewöhnlich zwischen etwa
30 und 90 A/cm². Die Verweilzeit des Strangs 1, 2 in der
strombeaufschlagten Grafitierungszone II ergibt sich aus
dem Verhältnis des Abstandes zwischen den Stromzuführungs
ebenen IV₁ und IV₂ und der Wanderungsgeschwindigkeit des
Strangs und wird durch entsprechende Festlegung dieser
Größen den jeweiligen Verhältnissen angepaßt. So ist
es beispielsweise möglich, bei Verwendung leicht grafi
tierbarer Kohlenstoffprodukte die Verweilzeiten in der
Grafitierungszone 11 bis auf weniger als eine Stunde herab
zusetzen, woraus eine hohe Durchsatzmenge und ein niedri
ger spezifischer Energieverbrauch resultiert.
An das obere Ende der Zone I schließt sich außer den nicht
gezeigten selbsttätig arbeitenden Einrichtungen für die
Abnahme und den Abtransport der grafitierten Formkörper 2
sowie für die Zufuhr des körnigen Carbonmaterials 3 für
die vollständige Erfassung und Absaugung der beim Grafi
tieren freiwerdenden Ofengase zweckmäßig eine beispiels
weise aus Stahlblech hergestellte ebenfalls nicht gezeigte
Kuppel an, wodurch der Forderung nach minimaler Umwelt-
und Arbeitsplatzbelastung in optimaler Weise entsprochen
werden kann.
Bei der in Fig. 3 ebenfalls in einem Axialschnitt gezeigten
Variante des Grafitierungsofens sind die Stromzuführungs
elektroden 12 und 13 im Bereich der kegeligen Erweiterungen
der Zonen I und III schräg in den Ofenraum hineingeführt.
Die Elektroden 12 und 13, die hier beispielsweise mit
kreisrundem Querschnitt versehen sein sollen, weisen je
einen grafitiergutseitigen Grafitteil 14 sowie einen aus
dem Ofen herausragenden wassergekühlten Metallschaft 15
mit an diesen angeschlossenen nicht gezeigten Strombändern
auf. Im übrigen entspricht die Bauart des Grafitierungs
ofens derjenigen der Fig. 1. Entsprechend gelten die im
Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 1 und 2
gemachten Angaben auch für die Ausführungsform der Fig. 3.
Der in den Fig. 1 und 3 gezeigte erweiterte Querschnitt
der Zone II ist vorteilhaft im Hinblick auf die Beanspru
chung der Ofenwand wegen der in diesem Bereich herrschenden
großen Hitze. Bei entsprechenden Verfahrensbedingungen ist
es aber auch vorstellbar, den Ofen von oben bis unten mit
ein und demselben Querschnitt auszubilden. Ebenso müssen
die einzelnen Zonen nicht notwendigerweise die in den
Figuren aufgezeigten Längenverhältnisse zueinander aufweisen,
vielmehr ist es denkbar, daß die einzelnen Zonen eine
unterschiedliche Länge haben, wobei deren Länge im wesent
lichen von der Gesamtbauhöhe des Ofens, der Fahrgeschwin
digkeit, des Grafitierungsgutes u. a. abhängt. In der Regel
erweist es sich als vorteilhaft, die Zonen I und III mit
annähernd gleicher axialer Länge auszubilden.
Für den Abstand der Elektroden vom Grafitierungsgut-Strang
ist der Übergangswiderstand maßgeblich, da dieser die
Wärmeerzeugung wesentlich beeinflußt. Dieser Abstand wird
von Fall zu Fall in der gewünschten bzw. erforderlichen
Weise festgelegt.
Claims (2)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Grafitierung von Kohlen
stoff-Formkörpern durch elektrische Widerstandserhitzung,
bei dem
- a) die von einem körnigen Kohlenstoffmaterial umgebenen Kohlenstoff-Formkörper in Form eines Stranges in ver tikaler Richtung durch einen Grafitierungsofen geführt werden und
- b) der elektrische Strom über Elektroden durch das körni
ge Kohlenstoffmaterial hindurch den Kohlenstoff-Form
körpern zugeführt und über diese abgeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß - c) die Kohlenstoff-Formkörper bei Temperaturen bis zu 650°C vorgebrannt werden,
- d) der aus den Kohlenstoff-Formkörpern (1, 2) gebildete Strang von unten nach oben und das den Strang umgeben de körnige Kohlenstoffmaterial (3) im Gegenstrom von oben nach unten durch einen Schachtofen geführt wird,
- e) die Kohlenstoff-Formkörper (1, 2) nach Durchlauf durch eine Wärmeaustauschzone III mit Temperaturen von 1200 bis 1600°C in eine Zone IV.1/2 gelangen, wo sie auf eine Temperatur von 2500 bis 3000 °C durch direkte Widerstandserhitzung gebracht werden,
- f) wobei über das den Strang umgebende körnige Kohlen stoffmaterial (3) eine elektrisch leitende Brücke zwischen den Elektroden (6 bzw. 7) und zwischen dem Strang (1, 2) gebildet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 bestehend aus einem Grafitierungsofen in Form eines ver
tikalen Schachtes,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Schacht einen erweiterten Mittelteil (II) und einen unteren und oberen Ofenteil (III) und (I) aufweist, die mittels kegeliger Erweiterungen in den erweiterten Mit telteil (II) übergehen, wobei
- - am Ende der kegeligen Erweiterungen je ein Stromzufüh rungsabschnitt (IV₁, IV₂) angeordnet ist, der mit Elek troden (6, 7; 12, 13) versehen ist,
- - die mit ihren strangseitigen Enden kegelförmig zueinan derhinzeigend unter einem spitzen Winkel verlaufen.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3601014A DE3601014C2 (de) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Stranggrafitierung von Kohlenstoff-Formkörpern |
| NO864411A NO169383C (no) | 1986-01-16 | 1986-11-05 | Fremgangsmaate og innretning for kontinuerlig strenggrafittering av karbon-formlegemer |
| IT8767005A IT1206832B (it) | 1986-01-16 | 1987-01-08 | Procedimento e dispositivo per la grafitazione in continuo di pezzi di materiale carboniose |
| GB8700319A GB2185559B (en) | 1986-01-16 | 1987-01-08 | Process and apparatus for continuously graphitizing carbon bodies |
| BR8700147A BR8700147A (pt) | 1986-01-16 | 1987-01-15 | Processo e dispositivo para a gratificacao continua por extrusao de corpos moldados de carbono |
| FR8700383A FR2592875B1 (fr) | 1986-01-16 | 1987-01-15 | Procede et dispositif pour realiser le graphitage de pieces moulees en carbone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3601014A DE3601014C2 (de) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Stranggrafitierung von Kohlenstoff-Formkörpern |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3601014A1 DE3601014A1 (de) | 1987-07-23 |
| DE3601014C2 true DE3601014C2 (de) | 1995-09-07 |
Family
ID=6291898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3601014A Expired - Fee Related DE3601014C2 (de) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Stranggrafitierung von Kohlenstoff-Formkörpern |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BR8700147A (de) |
| DE (1) | DE3601014C2 (de) |
| FR (1) | FR2592875B1 (de) |
| GB (1) | GB2185559B (de) |
| IT (1) | IT1206832B (de) |
| NO (1) | NO169383C (de) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2621311B1 (fr) * | 1987-10-06 | 1992-01-10 | Savoie Electrodes Refract | Procede et dispositif de graphitisation continue simultanee de produits carbones longs et de grains carbones circulant a contre-courant |
| GB8802957D0 (en) * | 1988-02-09 | 1988-03-09 | Electricity Council | Heating apparatus |
| DE3824323A1 (de) * | 1988-07-18 | 1990-01-25 | Horst J Ing Grad Feist | Verfahren zum grafitieren von rohlingen aus kohlenstoff zu graphitelektroden |
| FR2662496B1 (fr) * | 1990-05-22 | 1992-09-04 | Tesoriere Jean Marc | Procede et four de graphitisation. |
| AT393382B (de) * | 1990-05-31 | 1991-10-10 | Voest Alpine Mach Const | Verfahren und vorrichtung zum graphitieren von kohlenstoffkoerpern |
| AT393499B (de) * | 1990-08-01 | 1991-10-25 | Voest Alpine Mach Const | Verfahren und vorrichtung zum graphitieren von kohlenstoffkoerpern |
| KR100348339B1 (ko) * | 1997-06-05 | 2002-12-06 | 이시가와지마 하리마 주고교(주) | 흑연화전기로 |
| NO315442B1 (no) * | 2001-09-28 | 2003-09-01 | Elkem Materials | Elektrisk kalsineringsovn |
| US6910882B2 (en) * | 2002-09-06 | 2005-06-28 | Harper International Corporation | Vertical conveyor apparatus for high temperature continuous processing of materials |
| CN1310833C (zh) * | 2004-11-15 | 2007-04-18 | 镇江焦化煤气集团有限公司 | 高纯石墨碳材连续生产工艺方法及设备 |
| ES2409739T3 (es) * | 2007-11-08 | 2013-06-27 | Sgl Carbon Se | Horno de cuba calentado eléctricamente |
| EP2373580B1 (de) | 2008-10-27 | 2018-08-08 | Imerys Graphite & Carbon Switzerland S.A. | Verfahren zur herstellung und behandlung von graphitpulvern |
| CN105236390A (zh) * | 2010-09-30 | 2016-01-13 | 株式会社Ihi | 石墨化炉及制造石墨的方法 |
| JP5654947B2 (ja) | 2011-05-31 | 2015-01-14 | 株式会社Ihi | 黒鉛化炉および黒鉛の生成方法 |
| CN104891486B (zh) * | 2015-06-10 | 2017-01-11 | 成都承新科技有限公司 | 一种具有高隔热性能的石墨化炉 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD9056A (de) * | ||||
| DE487373C (de) * | 1928-02-17 | 1929-12-12 | Ringsdorff Werke A G | Verfahren zum Graphitieren von Kohlekoerpern |
| GB1047137A (en) * | 1963-04-09 | 1966-11-02 | Great Lakes Carbon Corp | Apparatus and process for continuously making baked and/or graphitized carbon bodies,or for applying electrothermal energy to conductive compositions |
| FR2534240A1 (fr) * | 1982-10-06 | 1984-04-13 | Savoie Electrodes Refract | Procede continu de graphitisation de produits carbones longs et four pour la mise en oeuvre de ce procede |
-
1986
- 1986-01-16 DE DE3601014A patent/DE3601014C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-11-05 NO NO864411A patent/NO169383C/no unknown
-
1987
- 1987-01-08 GB GB8700319A patent/GB2185559B/en not_active Expired
- 1987-01-08 IT IT8767005A patent/IT1206832B/it active
- 1987-01-15 BR BR8700147A patent/BR8700147A/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-01-15 FR FR8700383A patent/FR2592875B1/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1206832B (it) | 1989-05-11 |
| NO864411D0 (no) | 1986-11-05 |
| FR2592875A1 (fr) | 1987-07-17 |
| BR8700147A (pt) | 1987-12-01 |
| NO169383C (no) | 1992-06-17 |
| DE3601014A1 (de) | 1987-07-23 |
| NO864411L (no) | 1987-07-17 |
| IT8767005A0 (it) | 1987-01-08 |
| GB8700319D0 (en) | 1987-02-11 |
| FR2592875B1 (fr) | 1989-08-18 |
| GB2185559A (en) | 1987-07-22 |
| NO169383B (no) | 1992-03-09 |
| GB2185559B (en) | 1989-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3601014C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Stranggrafitierung von Kohlenstoff-Formkörpern | |
| DE2457923B2 (de) | Graphitierungsofen | |
| DE1034872B (de) | Verfahren zur Herstellung von praktisch einstueckigen, als Ofenboden benutzten Kathoden fuer die Schmelzflusselektrolyse | |
| DE2941709C2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohleelektroden für Elektroöfen während des laufenden Betriebes | |
| DE60010861T2 (de) | Graphit-kathode für die elektrolyse von aluminium | |
| DE1122714B (de) | Verfahren zum Betrieb eines Aluminiumelektrolyseofens mit selbstbackender, kontinuierlicher Anode | |
| DE1075321B (de) | Kon tinuierliche Elektroden fur Schmelzfluß elektrolysen | |
| DE3880952T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen und gleichzeitigen graphitierung von langen kunstkohlekoerpern und von koernigem kohlenstoffmaterial in gegenstrombewegung. | |
| DE4036133A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung selbstbackender langgestreckter kohlekoerper | |
| DE2316494B2 (de) | Hochstromwiderstandsofen | |
| DE638470C (de) | Selbstbackende Grosselektrode | |
| DE2731760A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung gebrannter kohleanoden, insbesondere zur verwendung fuer die aluminium- schmelzflusselektrolyse | |
| DE895380C (de) | Ofen fuer die Schmelzflusselektrolyse von Aluminium | |
| DE723448C (de) | Kohlenanode | |
| DE10164013C1 (de) | Verfahren zum Graphitieren von Kathodenblöcken | |
| DE324741C (de) | Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer elektrische OEfen | |
| DE2906678A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum brennen eines kunstkohlekoerpers, insbesondere einer anode fuer die aluminium-schmelzfluss-elektrolyse | |
| AT223827B (de) | Verfahren zum Zuführen des elektrischen Stromes zu einer selbstbackenden, kontinuierlichen Anode für Aluminiumelektrolyseöfen | |
| DE10003447A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Verringerung des spezifischen Anodenverbrauches und zur Verbesserung der Zellenleistung, bei der schmelzflusselektrolytischen Gewinnung von Aluminium | |
| DE431000C (de) | Aus zusammensetzbaren Laengsteilen bestehende kontinuierliche Elektrode | |
| EP1481115B1 (de) | Graphitierte kathodenblöcke | |
| DE2246281C3 (de) | Verfahren zum Brennen von Elektroden aus kohlenstoffhaltigen Materialien | |
| EP1499757B1 (de) | Verfahren zur herstellung von kathodenblöcken | |
| DE317690C (de) | ||
| EP1461298B1 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen graphitierung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VAW ALUMINIUM AG, 53117 BONN UND 1000 BERLIN, DE |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |