DE4036133A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung selbstbackender langgestreckter kohlekoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung langgestreckter, selbstbackender Kohlekörper beliebigen gleichbleibenden Querschnitts, so Kohleelektroden für elektrothermische Schmelzöfen, Futterblöcke, Kathoden- und Anodenelemente für Elektrolysezellen für die Aluminiumherstellung, wobei der Kohlekörper innerhalb eines metallischen Mantels ausgehend von einer Kohlenstoff und ein kohlenstoffhaltiges Bindemittel enthaltenden plastischen Masse mittels Erhitzung zufolge Durchgangs von elektrischem Strom hartgebrannt wird. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist geeignet, Kohleelektroden entweder auf Vorrat oder unmittelbar in den sie verbrauchenden Schmelzofen hinein zu erzeugen.

Zur kontinuierlichen Herstellung selbstbackender Kohleelektroden ist bekannt, die plastische Kohlemasse entweder mittels eines eigenen Backofens oder unter der Einwirkung der Hitze eines Schmelzofens in Verbindung mit der Hitzeentwicklung beim elektrischen Betrieb der Elektrode hartzubacken. Ferner kennt man mit diesen konventionellen Verfahren zusammenwirkende Elektrodenfassungen bzw. Elektrodenhalte- und -nachführ- bzw. -nachsetzvorrichtungen. Einen Überblick gibt der nachfolgend skizzierte Stand der Technik.

Nach der NO-PS 1 49 451 werden Kohleelektroden für elektrothermische Schmelzöfen unmittelbar in den Schmelzofen hinein in der Weise erzeugt, daß man einen Elektrodenmantel aus eisenhaltigem Werkstoff mit der plastischen Kohle- oder Elektrodenmasse füllt und den gefüllten Elektrodenmantel kontinuierlich oder im wesentlichen kontinuierlich durch einen den Elektrodenmantel umgebenden Brennofen hindurch abwärts führt. Der hartgebackene, langgestreckte Elektrodenkohlekörper wird vor dem Eintritt in den Schmelzofen wahlweise vom metallischen Elektrodenmantel befreit, sofern die Elektrode zur Herstellung solcher Erzeugnisse eingesetzt wird, die durch Eisen verunreinigt würden, beispielsweise Silicium.

Da sich im elektrothermischen Schmelzofen jede Elektrode verzehrt, muß sie für die kontinuierliche Herstellung oben immer wieder neu nachgebildet werden, was durch Ansatzen neuer Elektrodenmantelstücke und deren Füllung mit neuer plastischer Elektrodenmasse und deren Brennen oder Backen im Brennofen beim Abwärtsgehen des Elektrodenmantels erfolgt.

Zur Heizung der Brennöfen läßt sich gemäß der NO-PS 1 49 451 jede Energiequelle einsetzen; der Brennofen kann daher ein Elektro-, Induktions-, Flamm- oder Konvektionsofen oder ein auf andere Weise geheizter Ofen sein, wobei die Hitze von einer ringförmig den Elektrodenmantel umgebenden Heizkammer auf den Elektrodenmantel übertragen wird.

Allerdings findet sich in der NO-PS 1 49 451 für den Fall eines elektrisch zu betreibenden Brennofens nicht explizit angegeben, wie die elektrische Energie zugeführt und in Heizenergie umgesetzt wird. Ein wesentliches technisches Merkmal gemäß dieser Publikation liegt darin, daß die Energieversorgung für einerseits den Brennofen und andererseits für den elektrischen Betrieb des Schmelzofens getrennt voneinander vorzunehmen ist. Bei elektrisch zu heizender Brennkammer des Brennofens und kontinuierlich in den Schmelzofen hinein erzeugter Elektrode sind daher zwei Stromvesorgungsquellen und zwei Stromkreisläufe erforderlich.

Ein grundsätzlicher Nachteil des Verfahrens gemäß der NO-PS 1 49 451 liegt darin, daß sich die Elektroden nicht in beliebig großem Durchmesser herstellen lassen, da die zum Brennen der Kohleelektrode benötigte Energie dem Elektrodenmantel von außen her zugeführt werden und dann die Elektrodenmasse bis zu deren Kern durchhitzen muß, und daß durch thermische und Konsistenzeffekte die Gefahr von Rißbildungen während des Backvorgangs mit steigendem Elektrodendurchmesser ansteigt. Eine weitere praktische Beschränkung beruht darauf, daß man die Durchsatzgeschwindigkeit der Elektrode durch den Brennofen mit steigendem Elektrodendurchmesser verringern, den Backvorgang also verlängern muß, um auch den Kern der Elektrode hartzubacken. Praktischerweise wird man davon ausgehen müssen, daß sich bei Anwendung des Verfahrens gemäß der NO-PS 1 49 451 nur Elektroden in noch brauchbarer Qualität herstellen lassen, deren Durchmesser nicht mehr als 140 cm beträgt.

Nach den auf der NO-PS 1 49 451 aufbauenden NO-Patentschriften 1 59 860 und 1 57 078 setzt man Brennöfen mit gasgeheizter Brennkammer ein. Auftretende Nachteile sind ein erhöhter Raumbedarf für den Brennofen und das Erfordernis von Einrichtungen zum vollständigen Auffangen der entstehenden beträchtlichen Abgasmengen. Die Verwendung von Gas als Heizmedium begrenzt überdies den möglichen Durchmesser des Elektrodenquerschnitts ähnlich wie oben schon erläutert, da die Durchhitzung der Elektrodenmasse ebenfalls von der Peripherie zum Kern hin durch Wärmeleitung erfolgt. Wiederum nimmt mit steigendem Elektrodendurchmesser die Backrate ab und die Tendenz zu Rißbildungen im Elektrodenkern zu.

Nach der NO-PS 1 47 168 ist eine Vorrichtung zum Halten und zum bedarfsweisen Nachsetzen kontinuierlich erzeugter, selbstbackender Elektroden in den elektrischen Schmelzofen bekannt, wobei der Elektrodenmantel mit radial nach außen stehenden Längsrippen versehen ist und die Vorrichtung eine Mehrzahl von Klemmvorrichtungen aufweist, die die Funktion haben, die Rippen des Elektrodenmantels zum Halten der gesamten Elektrode zwischen sich einzuklemmen, zum Nachsetzen der Elektrode die Rippen zwischen sich durchgleiten zu lassen und bei beiden Funktionen außerdem als Kontakteinrichtung zur Einleitung des Arbeitsstromes in die Elektrode zu dienen. Bei dieser Technik des Haltens, Nachsetzens und der Stromversorgung der Elektrode wirken auf den Elektrodenmantel keine radialen (deformierenden), sondern lediglich tangentiale Kräfte ein.

Nach der NO-PS 1 49 485 werden eine Elektrodenzuführ- bzw. -nachsetzvorrichtung und ein Verfahren zum Nachsetzen der Elektrode in den elektrothermischen Schmelzofen beschrieben, wobei die Nachsetzvorrichtung aus einer Mehrzahl von Nachsetzeinheiten besteht, die rings um die Elektrode angeordnet sind und jeweils eine Klemmeinrichtung zur lösbaren Festlegung an einer Rippe des Elektrodenmantels aufweisen. Vorrichtung und Verfahren gemäß der NO-PS 1 49 485 sind geeignet, zusammen mit einer Elektrodenhaltevorrichtung gemäß der NO-PS 1 47 168 Anwendung zu finden.

Die Verfahren und Vorrichtungen gemäß der NO-Patentschriften 1 47 168 und 1 49 485 sind bislang lediglich bei Söderberg-Elektroden eingesetzt worden, deren Elektrodenmantel in den Schmelzofen miteingeführt und dort verbraucht wird. Bei diesem Elektrodentyp ist der Elektrodenmantel mit radial tief nach innen ragenden Längsrippen versehen, um die hartgebackene Elektrode zu verstärken. Rißbildungen im Kohlekörper sind von geringerer Bedeutung, da dieser von dem Elektrodenmantel und dessen Innenrippen zusammengehalten wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die zum Stand der Technik erläuterten Nachteile, insbesondere die hinsichtlich des praktisch möglichen Durchmessers von kontinuierlich herstellbaren, selbstbackenden, langgestreckten Kohlekörpern herrschenden Begrenzungen zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen sich Kohlekörper, insbesondere Kohleelektroden, mit Durchmessern von 2 Metern und mehr kontinuierlich erzeugen lassen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs beschriebenen Technik des Brennens selbstbackender Elektroden mittels des elektrischen Stromes bezüglich des Verfahrens gemäß der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtungen gemäß der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung und in den Unteransprüchen 8 bis 14 vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung angegeben.

Die Erfindung wird zunächst allgemein und dann anhand von Figuren näher beschrieben, wobei die im folgenden verwendeten Begriffe "Elektrodenmantel", "plastische Elektrodenmasse", "Kohleelektrode" und dergleichen synonym gesetzt sind für "Metallmantel", "Kohlenstoff und kohlenstoffhaltiges Bindemittel enthaltende zu brennende Masse", "langgestreckter Kohlekörper" und dergleichen.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird die im Elektrodenmantel enthaltene plastische Elektrodenmasse durch die Widerstandserwärmung beim Gleichstromdurchgang durch die gesamte Elektrode bzw. einen Teil der Längserstreckung der Elektrode erhitzt und gebrannt, wobei der Elektrodenmantel sich radial nach außen erstreckende Längsrippen aus elektrisch leitendem Material aufweist, der eine Pol der Gleichstromquelle an den Außenrippen des Elektrodenmantels und der andere Pol der Gleichstromquelle unmittelbar oder mittelbar mit dem hartgebrannten Kohlekörper in leitender Verbindung steht, ferner die elektrische Verbindung zwischen dem an den Außenrippen angeschlossenen Pol durch Klemmverbindungen, die bei Aufrechterhaltung des elektrischen Kontakts die Längsrippen zwischen sich durchgleiten lassen können, erfolgt, und außerdem eine am Elektrodenmantel ansetzende Halte- und Nachsetzvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer sich die Elektrode in axialer Richtung (nach unten, gegebenenfalls auch nach oben) bewegen läßt.

Im Falle des unmittelbaren Anschlusses des anderen Pols der Gleichstromquelle am Kohlekörper erfolgt dies beispielsweise mittels ring- bzw. kranzförmig am Kohlekörper anliegender Kontaktelemente; im Falle des mittelbaren Anschlusses ist der andere Pol der Gleichstromquelle mit einem Bodenkontakt des Schmelzofens, in den die Elektrode unmittelbar hineinerzeugt wird, verbunden. Bei beiden Varianten hat nach einer gewissen Produktionsstrecke eine Abtrennung des Elektrodenmantels unterhalb der mit den Rippen des Elektrodenmantels in elektrischem Kontakt stehenden, mit dem ersten Pol verbundenen Stromversorgungseinrichtung zu erfolgen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kommt ein mit radial sich erstreckenden Längsinnenrippen aus elektrisch leitfähigem Material versehener Elektrodenmantel zur Anwendung, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem strombeaufschlagten Elektrodenmantel und der plastischen Elektrodenmasse sicherzustellen. Diese Innenrippen reichen dabei zwischen 1 und 10 cm, vorzugsweise zwischen 2 und 6 cm Tiefe in die Elektrodenmasse hinein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verwendet man einen perforierten, das heißt mit Durchbrüchen oder Löchern versehenen Elektrodenmantel und verbrennt die beim Backvorgang austretenden brennbaren Gase im Bereich der elektrisch bewirkten Brennzone zur Unterstützung der Brennhitzeerzeugung. Hierfür ist die Anordnung einer den Elektrodenmantel umgebenden Gasauffangvorrichtung, in der unter Lufteintritt die aus dem Elektrodenmantel austretenden Gase verbrannt werden, erforderlich, der Vorteil der Maßnahme, den Heizwert der austretenden Gase zu nutzen, ist nicht nur ein ökonomischer, sondern beruht insbesondere auf einer schnelleren Ausbildung einer Schale hartgebrannten Elektrodenmaterials, deren elektrische Leitfähigkeit wesentlich besser ist als die des nichtgebrannten Elektrodenmaterials und für eine erhöhte und vergleichmäßigte Stromeinleitung in die Kohlemasse bzw. Elektrode sorgt.

Die kombinierte Brennhitzeerzeugung, nämlich einerseits durch Verbrennung der flüchtigen Komponenten der plastischen Elektrodenmasse in einer Vorerhitzungszone und andererseits durch die Gleichstromdurchleitung, bewirkt ein optimales Temperatur- und Backprofil in der Backzone, gekoppelt mit einer erhöhten Back- bzw. Durchsatzgeschwindigkeit und einer verminderten Neigung zu Rißbildung im hartgebackenen Kohlekörper. Im Ergebnis resultieren so vorzügliche Backbedingungen, daß sich qualitativ hochwertige "dicke" Elektroden in einer Geschwindigkeit erzeugen lassen, die jederzeit mindestens ebenso groß ist wie der Elektrodenverbrauch im Schmelzofen.

Die Verwendung von Gleichstrom zur Erhitzung der plastischen Elektrodenmasse führt zu einem besonders leistungsfähigen Brennverfahren, da sich der Stromdurchgang über den gesamten Querschnitt der Kohlemasse unter gleichmäßiger Erhitzung und gleichmäßigem Brennen der Masse verteilt. Elektroden mit sehr großem Durchmesser, d. h. mit Durchmessern von mehr als 2 Metern, sind daher kontinuierlich herstellbar.

Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung führen zu einem Backprozeß, der langgestreckte Kohlekörper mit optimaler Qualität bei maximaler Produktivität herstellen läßt. Eine hohe Produktionsgeschwindigkeit setzt eine hohe Backgeschwindigkeit voraus, wobei die Backgeschwindigkeit wiederum von der Zeit abhängt, die die in der Elektrodenmasse entstandenen Gase zu ihrer Verflüchtigung benötigen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kommt ein Verfahren zur Anwendung, bei dem sich die Gase durch die entstandene äußere Schale an gebackener Elektrodenmasse verflüchtigen können, und bei dem im wesentlichen erst anschließend der innere Teil der Elektrodenmasse mittels der Gleichstromdurchleitung bis zum Kern durchgebacken wird.

Bei Anwendung von elektrischen Kontakten mit großer bzw. großflächiger Längserstreckung am Elektrodenmantel wird der elektrische Gleichstrom über einen weiten Mantelbereich zugeführt (bzw. abgeführt). Die Verbrennung der aus der Elektrodenmasse stammenden brennbaren Gase trägt in diesem Fall dann auch bei, daß die plastische Elektrodenmasse erweicht und daß sich über den Bereich der zugeführten elektrisch erzeugten Hitze die Schale an gebrannter Elektrodenmasse ausbildet.

Nach einer bevorzugten weiteren Ausführungsform wird ein Teil der beim Verbrennen der aus der Elektrodenmasse stammenden Gase entstehenden heißen Verbrennungsabgase zur Unterstützung der Erweichungsgeschwindigkeit der plastischen Elektrodenmasse von oben her in den Elektrodenmantel eingeleitet.

In Kombination einerseits der Hitzezufuhr von ober- und innerhalb des Elektrodenmantels unter Vorheizen und Erweichen der plastischen Elektrodenmasse, andererseits des Vorbackens zufolge der bei der Verbrennung der aus der Kohlemasse durch einen perforierten Elektrodenmantel entweichenden Gase entwickelten Hitze und schließlich der durch den Durchgang des elektrischen Gleichstroms erzeugten Hitzeentwicklung, die den gesamten Kohlekörper wirksam durchdringt, gelangt man zu einem sehr wirkungsvollen und raschen Elektrodenbrenn- oder -backvorgang. Bei sachgerechter Nutzung der obenerwähnten Hitzequellen lassen sich die räumliche Ausdehnung und das Profil der Backzone dergestalt beeinflussen, daß sich, so die gemachten Erfahrungen, langgestreckte, dicke Kohlekörper maxialer Festigkeit und minimaler Rißbildung erhalten lassen.

Die ein Durchgleiten der Außenrippen durch sich gestattende, mit dem einen Pol der Gleichstromquelle verbundene Stromversorgungseinrichtung für den Elektrodenmantel ist vorzugsweise gemäß der NO-PS 1 47 168 ausgebildet. In dieser Patentschrift findet sich eine Stromversorgungseinrichtung für Söderberg-Elektroden beschrieben, die je Kontaktstelle zwei längliche Kontaktteile aufweist, die eine Längsaußenrippe des Elektrodenmantels umgreifen und mittels einer die beiden Kontaktteile zusammenhaltenden Druckeinrichtung mit einstellbarem Druck an der Rippe angelegt sind.

Als Vorrichtung zum Halten und Nachführen oder Nachsetzen der ummantelten Kohleelektrode bzw. allgemein des ummantelten, langgestreckten Kohlekörpers dient im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Anordnung, wie sie in der NO-PS 1 49 485 beschrieben ist. Diese Halte- und Nachsetzvorrichtung umfaßt eine Mehrzahl von Klemmgliedern, deren jedes eine Elektrodenmantelaußenrippe zwischen sich einklemmen und deren Klemmdruck bedarfsweise aufgehoben werden kann.

Falls der langgestreckte Kohlekörper nicht unmittelbar als Elektrode in einen Schmelzofen hinein erzeugt werden soll, in dem er sich verzehrt, bestehen mehrere unterschiedliche Möglichkeiten, den zweiten Pol der Gleichstromquelle mit dem gebackenen Kohlekörper zu verbinden.

Ein erster Weg der Verbindung mit dem zweiten Pol der Gleichstromquelle besteht darin, das gebackene Kohlematerial mit am Gebäude oder sonstwo aufgehängten Kontaktelementen ringförmig zu umschließen, wobei der Kontaktschluß mit der Kohleoberfläche mittels eines konventionellen Preßrings hergestellt wird. In diesem Fall muß der Metallmantel des Kohlekörpers oberhalb der Kontaktelemente entfernt worden sein, und der Kohlekörper wird bei seiner Abwärtsbewegung im Verlauf des kontinuierlichen Backvorganges durch die von den Kontaktelementen gebildete Fassung hindurchgepreßt. Unterhalb der Kontaktelemente wird der langgestreckte Kohlekörper dann zum Erhalten von separaten Kohlekörpern vorgesehener Länge durchtrennt.

Eine zweite Möglichkeit der elektrischen Verbindung des zweiten Pols der Gleichstromquelle mit dem gebrannten Kohlekörper liegt darin, den Kontakt vermittels in das untere Ende des Kohlekörpers eingelassener Kontaktstäbe herzustellen.

Gemäß einer dritten Lösung wird der zweite Pol der Gleichstromquelle an einem in einer vertikal-zentralen Höhlung im Kohlekörper eingelassenen Kontaktglied angeschlossen. Diese zentrale, bohrlochartige Höhlung läßt sich in konventioneller Weise z. B. so erhalten, daß man dabei der kontinuierlichen Elektrodenherstellung Holzstäbe zentral übereinander in der plastischen Elektrodenmasse einordnet und beim Backen des Kohlekörpers wegbrennen läßt.

Eine vierte Lösung, den zweiten Pol der Gleichstromquelle mit dem gebrannten Kohlekörper zu verbinden, besteht darin, daß man den Kohlekörper mit einer Kontakteinrichtung ohne Schlupf umschließt, so daß die Kontakteinrichtung mit dem abwandernden Kohlekörper mitbewegt wird, und daß man, nachdem eine entsprechend lange Strecke des ummantelten Kohlekörpers die Brennzone verlassen hat, den Metallmantel entfernt, die Kontakteinrichtung lockert, nach oben bewegt und dort wieder festmacht, bei welcher Gelegenheit sich dann auch der Kohlekörper unter der Kontakteinrichtung abtrennen läßt.

Wird der kontinuierlich hergestellte, langgestreckte, gebrannte Kohlekörper als Elektrode direkt in den Schmelzofen hineinproduziert, ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, dieselbe Gleichstromquelle sowohl für den Ofenbetrieb als auch für das Brennen oder Backen der Elektrode zu nutzen mit dem weiteren Vorteil, daß sich eine unmittelbare Kontaktherstellung zwischen dem anderen Pol der Gleichstromquelle und dem Kohlematerial erübrigt, da der Stromfluß von der Elektrode zu dem am Boden des Ofens angeschlossenen anderen Pol der Gleichstromquelle über den elektrisch leitenden Schmelzofeninhalt erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von beispielhaften Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Vertikalschnitt eine (von einem elektrothermischen Schmelzofen unabhängige) Betriebsanordnung gemäß der Erfindung zur kontinuierlichen Herstellung selbstbackender, langgestreckter Kohlekörper innerhalb eines metallischen Mantels und mittels Gleichstroms, wobei der eine Pol A der Gleichstromquelle am Metallmantel und der andere Pol B am vom Metallmantel befreiten, gebrannten Kohlekörper mittels einer ersten Ausführungsform für die Kontaktherstellung zwischen dem Pol B und dem Kohlekörper anliegt;

Fig. 2 eine Vertikalansicht einer zweiten Ausführungsform zur Verbindung des Pols B der Gleichstromquelle mit dem Kohlekörper;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt einer dritten Ausführungsform zur Verbindung des Pols B der Gleichstromquelle mit dem Kohlekörper;

Fig. 4 eine Vertikalansicht einer vierten Ausführungsform zur Verbindung des Pols B der Gleichstromquelle mit dem Kohlekörper;

Fig. 5 eine Betriebsanordnung vom Prinzip gemäß Fig. 1, jedoch bei einer in einen elektrothermischen Schmelzofen unmittelbar hineinproduzierten Kohleelektrode.

In Fig. 1 ist ein Mantel 1 gezeigt, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des herzustellenden gebrannten Kohlekörpers 2 entspricht. Der obere Teil des Mantels 1 enthält eine ungebackene plastische kohlenstoffhaltige Masse 3, die sich aus einem besonderen kohlehaltigen Material und einem Kohlenstoff enthaltenden Bindemittel zusammensetzt. Der Mantel 1 ist mit einer Mehrzahl radial nach außen gerichteter, längsverlaufender Rippen 4 ausgestattet. Weiterhin ist der Mantel 1 mit einer Mehrzahl radial nach innen gerichteter, längsverlaufender Rippen 5 ausgestattet. Während des Verlaufs des Backvorgangs wird ungebackene plastische Kohlemasse 3 von oben her in den Mantel 1 eingegeben.

Der Mantel 1 ist an einer Halte- und Nachsetzvorrichtung 6 aufgehängt, die vorzugsweise von derselben Art wie die in der NO-PS 1 49 485 für Söderberg-Elektroden beschrieben ist. Diese Halte- und Nachsetzvorrichtung 6 umfaßt eine Mehrzahl von Greifelementen 7, die jeweils an einer Außenrippe 4 angreifen und deren Klemmdruck auf die Außenrippe 4 einstellbar und zeitweilig aufhebbar ist. Die Halte- und Nachsetzvorrichtung 6 enthält außerdem einen hydraulischen Zylinder 8 für jedes Greifelement 7, mit dem sich das Greifelement 7 vertikal bewegen läßt. Die Zylinder 8 sind an einer Tragekonstruktion 9 aufgehängt. Mit Hilfe der Halte- und Nachsetzvorrichtung 6 läßt sich der Mantel 1 in kleinen Schritten und mit vorgegebener Geschwindigkeit nach unten bewegen.

Von einer Gleichstromquelle 10 ist deren einer Pol (A) mit einer Reihe von Stromversorgungseinrichtungen 12 verbunden. Die Stromversorgungseinrichtungen 12 sind vorzugsweise von der gleichen Art, wie sie in der NO-PS 1 47 168 beschrieben sind. Jede einzelne dieser Stromversorgungseinrichtungen 12 enthält zwei längliche Kontaktglieder, welche, einander gegenüberliegend, an eine Außenrippe 4 des Mantels 1 gepreßt und von einer Druckeinrichtung mit einstellbarer Klemmkraft zusammengehalten werden. Die Klemmkraft auf die Außenrippe 4 ist so eingestellt, daß während des mit Hilfe der Halte- und Nachsetzvorrichtung 6 erfolgenden Abwärtspressens des Mantels 1 durch die Stromversorgungseinrichtungen 12 hindurch ein guter elektrischer Kontakt aufrecht erhalten bleibt. Um die Stromversorgungseinrichtungen 12 ortsfest zu halten, sind sie mit Haltestangen 13 an der Tragekonstruktion 9 aufgehängt.

Infolge der obenbeschriebenen Stromversorgungseinrichtungen 12 erfolgt die Gleichstromeinleitung in die plastische Kohlemasse 3 über eine recht weit über den Längsverlauf des Mantels 1 ausgedehnte Kontaktstrecke. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Stromversorgungseinrichtungen 12 der Anzahl an Außenrippen 4 des Mantels 1.

Der andere Pol (B) der Gleichstromquelle 10 ist über ein Verbindungsstück 14 mit einer Reihe von rings um den hartgebackenen Teil des Kohlekörpers 2 angeordneten Kontaktelementen 15 verbunden. Die Kontaktelemente 15 sind konventioneller Bauart und an einer Tragekonstruktion 16 befestigt. Der Mantel 1 wird im Bereich zwischen den Stromversorgungseinrichtungen 12 und der Tragekonstruktion 16 vom hartgebrannten Teil des Kohlekörpers 2 entfernt.

Wenn der hartgebrannte Kohlekörper 2 eine definierte Länge unterhalb der Kontaktelemente 15 erreicht hat, wird ein Stück abgetrennt, so daß sich Kohlekörper definierter Länge auf Vorrat herstellen lassen.

Zur Sammlung der während des Backvorgangs aus einem perforierten Mantel 1 entwichenen brennbaren Gase dient eine Gasauffangvorrichtung 17 mit Abgasabsaugvorrichtung 18. Die Gasauffangvorrichtung 17 ist unten offen, so daß sich Luft zum Verbrennen der gesammelten brennbaren Gase ansaugen läßt. Infolge der Gasverbrennung läßt sich zusätzliche Hitzeenergie für den Backvorgang gewinnen.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Kontaktschlusses zur Verbindung des Pols B der Gleichstromquelle 10 mit dem gebackenen Kohlenstoffkörper 2 dargestellt. Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind Kontaktstäbe 20 in den unteren Teil des gebackenen Kohlekörpers 2 eingelassen, und das Verbindungsstück 14 vom Pol B der Gleichstromquelle 10 ist mit den Kontaktstäben 20 über eine kontaktherstellende Verbindungseinrichtung 21 verbunden. Bewegt sich der hartgebrannte Kohlekörper 2 abwärts, folgt die Verbindungseinrichtung 21 der Abwärtsbewegung der Kontaktstäbe 20. Zur Vermeidung unkontrollierter Bewegungen des Kohlekörpers 2 sind die Kontaktstäbe 20 an eine Klemmvorrichtung 22 angeschlossen. Die Klemmvorrichtung 22 ist auf hydraulischen Zylindern 23 und 24 angeordnet, deren maximaler Hub auf die gewünschte Länge des herzustellenden Kohlekörpers eingestellt ist. Befinden sich die Kolben der Zylinder 23 und 24 an ihrem Tiefpunkt, wird der Kohlekörper unterhalb der Stromversorgungseinrichtungen 12 - wie mit 25 angedeutet - abgetrennt. Die Kontaktstäbe 20 werden hernach aus dem fertig gebackenen Kohlekörper herausgezogen und durch Einstecken in den unteren Teil des verbliebenen Kohlekörpers 2 wiederverwendet, wonach der Produktionsvorgang entsprechend fortgesetzt wird.

Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird ein mit einem axialen zylindrischen Hohlraum 30 versehener Kohlekörper hergestellt, beispielsweise zufolge Einlassens von Holzstäben in die noch ungebrannte plastische Kohlemasse 3. In diesem Falle ist das Verbindungsstück 14 vom Pol B der Gleichstromquelle 10 mit dem gebackenen Kohlenstoffkörper 2 mit einem Kontaktglied 31 ausgestattet, welches von unten her in die zentrale Öffung 30 des Kohlekörpers 2 gesteckt ist. Das Kontaktglied 31 weist vorzugsweise metallische Kontaktstücke 32 und 33 auf, die sich mit Hilfe eines Druckschlauchs 34 gegen die Wandung der zentralen Öffnung 30 pressen lassen. Der Druckschlauch 34 wird über eine Druckgasleitung 35 einer Druckgasquelle beispielsweise mit Druckluft versorgt. Nachdem der Kohlekörper 2 eine vorbestimmte Produktionslänge erreicht hat, wird die Stromversorgung ausgeschaltet und ein Stück vom Kohlestrang 2 abgetrennt. Danach wird das Kontaktglied 31 in die zentrale Öffnung 30 des Restkohlekörpers 2 zurückgesteckt.

Bei Anwendung der Ausführungsformen gemäß der Fig. 2 und 3 erübrigt sich ein Entfernen des Mantels 1 vom gebackenen Kohlekörper 2 vor dessen Zerlegung.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform dient zum Anschluß des Pols B der Gleichstromquelle 10 über ein Verbindungsstück 14 an den Kohlekörper 2 eine den Kohlekörper 2 peripher umgebende Kontakteinrichtung 40. Die Kontakteinrichtung 40 bewegt sich während des Backvorgangs gemeinsam mit dem Kohlekörper 2 abwärts. Die Kontakteinrichtung 40 ist an einer Hubvorrichtung 41, 42 aufgehängt, die zugleich eine unkontrollierte Abwärtsbewegung des Kohlekörpers 2 verhindert. Wenn der Kohlekörper 2 seine tiefstmögliche Position erreicht hat, wird der Mantel 1 entfernt. Dann wird die Kontaktvorrichtung 40 mit Hilfe der Hubvorrichtung 41, 42 nach oben bewegt und der Kohlekörper 2 auf die vorgesehene Länge gekürzt.

In Fig. 5 ist ein Schmelzofen 51 mit einer feuerfesten Auskleidung 52 und einer Bodenauskleidung 53 skizziert. Oberhalb des Schmelzofens 51 befindet sich ein Rauchfang 54 mit Abgaskanal 55 und einer zentralen Öffnung 56 zum Durchlaß eines Kohlekörpers 2 als Elektrode 57 zur Stromversorgung des Schmelzofens 51. Die Elektrode 57 ist konventionell in einem Elektrodenrahmen 58 aufgehängt, welcher seinerseits über hängende Regelzylinder 60 und 61 an der Gebäudekonstruktion 59 aufgehängt ist.

In dem Bereich unterhalb des Durchtritts der Elektrode 57 durch die zentrale Öffnung 57 des Rauchfangs 54 befindet sich ein Elektrodenhalte- und -abdichtelement 62 konventioneller Bauart, das mittels eines zylindrischen Rings 63 an dem Elektrodenrahmen 58 aufgehängt und das beispielsweise mit Druckplatten ausgerüstet ist, welche, um die Elektroden 57 herum angeordnet, mit Hilfe eines Preßrings an der Elektrode 57 angedrückt werden. Dabei ist der Preßring vorzugsweise durch Durchströmung innen liegender Kanäle mit einem Kühlmedium kühlbar.

Im folgenden werden die Maßnahmen zur kontinuierlichen Herstellung einer Elektrode 57 näher beschrieben.

Ein perforierter und im übrigen wie zu Fig. 1 beschriebener Elektrodenmantel 64 mit Außenrippen 65 und Innenrippen 66 wird von oben her mit ungebackener, plastischer Kohlemasse 67 gefüllt. Der Elektrodenmantel 64 ist in einer Halte- und Nachsetzvorrichtung 68 des zu Fig. 1 dargestellten Typs befestigt und setzt sich aus einer Mehrzahl von Elektrodennachführelementen 69 zusammen, von denen jedes mit einstellbarem und zeitweise aufhebbarem Klemmdruck an einer Außenrippe 65 des Elektrodenmantels 64 festlegbar ist. Jedem Klemm- oder Elektrodennachführelement 69 ist ein hydraulischer Zylinder 70 zur singulär möglichen Vertikalbewegung des Klemmelements 69 zugeordnet. Die hydraulischen Zylinder 70 sind am Elektrodenrahmen 58 angeordnet.

Von einer Gleichstromquelle 71 ist der eine Pol (A) über eine flexible Verbindung 73 und ein Anschlußstück 72 mit Stromversorgungseinrichtungen 74 vom zu Fig. 1 beschriebenen Typ verbunden, wobei jede Einrichtung 72 zwei im wesentlichen spiegelbildliche Teile aufweist, die dazu dienen, bei verschieblichem Klemmkontakt mit den Außenrippen 65 den elektrischen Gleichstrom in die Elektrodenmasse 67 zu leiten. Der Klemmdruck der beiden spiegelbildlichen Teile jeder Stromversorgungseinrichtung 74 auf die zugehörige Außenrippe 65 ist so eingestellt, daß jederzeit, also auch beim Nachsetzen der Elektrode 57 unter Hindurchdrücken einerseits des von der Halte- und Nachsetzvorrichtung 68 gehaltenen und bewegten Elektrodenmantels 64 durch die Stromversorgungseinrichtungen 74 und andererseits des Elektrodenkohlekörpers 57 durch das Elektrodenhalte- und -abdichtelement 62, ein guter elektrischer Kontakt aufrechterhalten bleibt. Um Vertikalbewegungen der Stromversorgungseinrichtungen 74 auszuschließen, sind diese an Stangen 75 am Elektrodenrahmen 58 aufgehängt. Der andere Pol (B) der Gleichstromquelle 71 ist über eine Verbindung 76 an einer in der Bodenauskleidung 53 des Schmelzofens 51 befindlichen Bodenelektrode 77 angeschlossen.

Im Gebiet um die Stromversorgungseinrichtungen 74 herum dient eine Gasauffangvorrichtung 78 zum Auffangen und Verbrennen der während des Backvorgangs aus der plastischen Elektrodenmasse 67 ausgeströmten Gase in derselben Weise wie in Fig. 1 beschrieben, wobei der für den Verbrennungslufteintritt sorgende Ringspalt mit 79 und der Verbrennungsabgasauslaß mit 80 bezeichnet sind.

Der über die Stromversorgungseinrichtungen 74 eingeleitete Gleichstrom dient sowohl zum Backen der Elektrodenmasse 67 als auch zur Stromversorgung des Schmelzofens 51. Ebenso wie zu Fig. 1 beschrieben, wird der elektrische Gleichstrom großflächig in die Elektrodenmasse 67 eingeleitet und diese über den gesamten Elektrodenquerschnitt gleichmäßig gebacken.

Der Elektrodenmantel 64 wird im Bereich unterhalb der Stromversorgungseinrichtungen 74 und oberhalb des Elektrodenhalte- und -abdichtelements 62 von der gebackenen Elektrode 57 entfernt. Hierzu geeignete Vorrichtungen sind bekannt, beispielsweise aus der NO-PS 1 56 230.

Damit sich der mit Innenrippen 66 versehene Elektrodenmantel 64 vom Kohlekörper 2 bzw. 57 entfernen läßt, empfehlen sich Innenrippen 5, 66 von weniger als 10 cm, vorzugsweise weniger als 6 cm, radialer Tiefe.

Claims (14)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung langgestreckter, selbstbackender Kohlekörper beliebigen gleichbleibenden Querschnitts durch Hartbacken einer plastischen Kohlemasse innerhalb eines metallischen Mantels unter Erhitzen der plastischen Kohlemasse zufolge Durchgangs von elektrischem Strom, dadurch gekennzeichnet, daß man zur elektrischen Erhitzung der plastischen Kohlemasse (3; 67) Gleichstrom verwendet in der Weise, daß der eine Pol (A) der Gleichstromquelle (10; 71) an einer Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Längsrippen (4; 65) des metallischen Mantels (1; 64) angeschlossen und der andere Pol (B) der Gleichstromquelle (10; 71) mit dem hartgebrannten Kohlekörper (2; 57) entweder unmittelbar oder mittelbar über ein mechanisch ungeformtes, elektrisch leitendes Medium angeschlossen ist, wobei während des kontiniuerlich bzw. im wesentlichen kontinuierlich beim Backprozeß erfolgenden Nachrückens des Mantels (1; 64) die an dessen Außenrippen (4; 65) angeschlossenen Stromversorgungseinrichtungen (12; 74) die Außenrippen (4; 65) unter Aufrechterhaltung des elektrischen Kontakts zwischen sich durchgleiten lassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Verbesserung der Gleichstromeinleitung in die zu backende Kohlemasse (3; 67) einen metallischen Mantel (1; 64) mit sich radial nach innen erstreckenden Längsrippen (5; 66) aus elektrisch leitfähigem Material verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen metallischen Mantel (1; 64) verwendet, dessen Innenrippen (5; 66) eine Tiefenerstreckung zwischen 1 und 10 cm, vorzugsweise 2 bis 6 cm, besitzen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Backen der Kohlemasse (3; 67) einen perforierten metallischen Mantel (1; 64) verwendet, die beim Backvorgang aus der plastischen Kohlemasse (3; 67) entstehenden, durch den Mantel (1; 64) entwichenen brennbaren Gase verbrennt und deren Verbrennungswärme durch den Mantel (1; 64) hindurch der Kohlemasse (3; 67) zuführt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Gasverbrennung entstehenden heißen Abgase wenigstens teilweise der plastischen Kohlemasse (3; 67) durch den oben offenen Mantel (1; 64) zuführt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den langgestreckten Kohlekörper (2; 57) als Arbeitselektrode (57) unmittelbar in einen elektrothermischen Schmelzofen hineinerzeugt und zum Backen der plastischen Kohlemasse (67) zufolge des Stromdurchgangs und für den Ofenbetrieb dieselbe Gleichstromquelle (10; 71) verwendet.

7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend einerseits Halte- und Nachsetzvorrichtungen (6; 68) mit Klemmelementen (7; 69) zum Halten un Nachführen des metallischen Mantels (1; 64) an dessen Außenrippen (4; 65) und andererseits die Außenrippen (4; 65) mit einstellbarem Anpreßdruck umschließende, mit dem einen Pol (A) einer Stromquelle verbundene Stromversorgungseinrichtungen (12; 74), dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle eine Gleichstromquelle (10; 74) ist, deren anderer Pol (B) entweder mit dem gebrannten Kohlekörper (2) unmittelbar verbunden oder an einer Bodenelektrode (77) eines elektrothermischen Schmelzofens angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von mit dem anderen Pol (B) der Gleichspannungsquelle (10) in Verbindung stehender, den abwärts bewegten hartgebrannten Kohlekörper (2) umschließender ortsfester Kontaktelemente (15).

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine mit dem anderen Pol (B) der Gleichspannungsquelle (10) in Verbindung stehende Kontakteinrichtung (21) zur Festlegung an aus dem Boden des Kohlekörpers (2) herausragenden Kontaktstellen (20).

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine mit dem anderen Pol (B) der Gleichspannungsquelle (10) in Verbindung stehendes Kontaktglied (31) zur Einordnung in eine zentrale Höhlung (30) am Boden des Kohlekörpers (2).

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktglied (31) zwei Kontaktstücke (32, 33) aufweist, die mittels eines zwischengeordneten, expandierfähigen Elements (34) voneinander weg bewegbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine mit dem andeen Pol (B) der Gleichspannungsquelle (10) in Verbindung stehende Kontakteinrichtung (40) zur lösbaren umschließenden Festlegung am Kohlekörper (2), wobei die Kontakteinrichtung (40) mittels Hubvorrichtungen (41, 42) in der Erstreckungsrichtung des Kohlekörpers (2) bewegbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine um das Gebiet der mit dem einen Pol (A) der Gleichstromquelle (10; 71) verbundenen Stromversorgungseinrichtungen (12; 74) herum angeordnete, oben geschlossene und unten einen Ringspalt (79) ausbildende Vorrichtung (17; 78) zum Auffangen und Verbrennen der aus der plastischen Kohlemasse (3; 67) ausgetretenen Gase.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Verbrennungsabgasauslaß (80) mit angeschlossener, in den oben offenen Teil des metallischen Mantels (1; 64) führender Gaszuleitung.