DE887940C

DE887940C - Verfahren zur Herstellung von Kunstkohlenkoerpern

Info

Publication number: DE887940C
Application number: DEP9579D
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Mueller
Original assignee: Aluminium Industrie AG
Current assignee: Aluminium Industrie AG
Priority date: 1945-12-28
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1953-08-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Kunstkohlenkörpern Die Herstellung von Kunstkohlenkörperrn besteht im wesentlichen darin, daß man einen hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehenden Rohstoff, z. B. zerkleinerten Koks, mit einem Biindemittel, z. B. Steinkohlenteer, vermischt, meist auch noch knetet un(d, gegebenenfalls nach Pressung, bei hoher Temperatur bäckt. Im allgemeinen wird die Mischung im warmen Zustand, etwa zwischen 6o und 2oo', durch Pressen, Stampfen oder Gielfien in die gewünschte Gestalt gebracht, worauf das Brennen erfolgt. Während des Brennens verkokt das Bindemittel, und der amorphe Kohlenstoff kann :ich, wenn genügend hohe Temperaturen angewarndt werden, nach und nach in Graphit verwandeln. Wenn die Formgebung durch Gießen erfolgt, kann es zweckmäßig sein, die Mischung vor dem Brennen mechanischen .Schwingungen einer Frequenz von mehreren tausend pro Minute nach der schweizerischen Patentschrift 221 732 zu unterwerfen.
Nach einem bekannten Verfahren werden die Formstücke durch Pressen erzeugt, aus der Form herausgenommen und in noch heißem Zustand in einen Brennofen gebracht. Bei diesem Verfahren. ist es zweckmäßig, die warmen Formkörper vor dem Einbringen in den Brennofen oberflächig zu verkoken, indem man sie auf glühende Eisenplatten legt, wobei s,ie in Papier eingeschlagen werden, um eine unmittelbare Berührung mit dem glühenden Metall zu verhindern.
ach einem anderen Verfahren schüttet man zerkleinerte, noch backfähige, d. h. noch gar nicht oder nur univollkommen verkokte Mineralkohle in einen Behälter, in welchem sie bis zur vollständigen Verkokung erhitzt wird.
Nach einem weiteren Verfahren werden die Kohlenkörper in einer Form unter Druck und bei dunkler Rotglut gebildet, worauf man sie aus der Form auspackt und einer weiteren Erhitzung bis zur Graphitierung unterwirft.
Vielfach verwendet man für das ,Brennen der geformten K "ohlenkörper gasbeheizte Ringöfen, man kann aber auch elektrische Widerstandsöfen benutzen, die, wie die gasbeheizten öfen, ein Ffi_illpulver enthalten, in welches die fertig geformten Kunstkohlenkörper eingebettet. werden; im Füllpulver können metallische Leiter angeordnet sein, die als Heizleiter dienen.
Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunstkohdenkörpern, das gegenüber den bekannten Verfahren wesentliche Vereinfachungen,' aufweist. Erfindungsgemäß wird die hauptsächlich aus Kohlenstoff, z. B. zerkleiniertem Koks, und einem .Bindemittel, z. B. Steinkohlenteer, bestehende . Kunstkohlenmischung, zweckmäßig im warmen und breiigen Zustand, in den Brennofen so eingebracht, daß- sie erst dort die gewünschte Form der herzustellenden Kunstkohlenkörper erhält und daß sie nach dem Einbringen von Füllpulver umgeben ist und hierauf ohne Lageveränderung gegebenenfalls bis zur praktisch Völligen Graphitierung fertig gebrannt wird. Bei Verwendung von elektrischen Widerstandsbrennöfen müssen, die entstehenden Kunstkohlen#körper, da sie einenHeizwiderstand vorstellen, miteinander leitend zusammenhängen.
Wenn, die noch ungebrannten J-unstkohlenikörper im Ofen eine genügende Höhe einnehmenc, was z. B. bei großen Elektroden der Fall ist, kann man beim elektrischen Brennen mit Wärmeerzeugung im Innern beobachten, daß die unteren Lagen der Beschickung wesentlich wärmer sind als die oberen, weil die oberen weniger zusammengepreßt sind und daher dem Stromdurchgang einen größeren Widerstand entgegensetzen als die unterenLagen und weil die Wärmeverluste oben größer sind, wenn man nicht einen besonders gut gegen Wärmedurchgang isolierten Deckel aufsetzt. Infolgedessen tritt ein fortschreitendes Backen von unten nach oben ein, und es finidet ein Setzen der Masse während des Backvorganges statt, was sich in einer größeren Dichte des gebrannten I<örl)#ers sehr günstig auswirkt. Bei geringer Höhe der Kunstkohlenkörper tritt diese Erscheinung nicht ein, weil ,die Wärmeunterschiede in lotrechter Richtung zu klein sind. Bei gasbeheizten Ofen, wo die Wärme von außen zugeführt, wird, kann. das günstige ;Setzen nicht vor sich gehen, denn das Backen schreitet dort vielmehr allseitig von außen nach innen fort. Nach einer besonders zweckmäßigen Ausführungsart der Erfindung wird daher das Brennen in einem elektrischen Widerstandsofen durchgeführt und -die Höhe der Kunstkohlenkörper oder Kunstkohlenkörperstapel im Ofen so gewählt, daß derartige Temperaturunterschiede zwischen dem unteren und dem oberen Teil der Körper entstehen, daß das Backen von unten nach oben fortschreitet.
Man kann das Füllpulver so zurichten, daß. man darin die notwendigen Räume zur Aufnahme der Kunstikohlenmasse ausspart.; in diesem Fall spielt es die Rolle des Sandes: beim Gießen von. Metallen. in Sandformen.
Eine sehr praktische und vorteilhafte Arbeitsw-:ise besteht darin, daß. man auf die Ofensohle, die mit einer Schicht von Füllpulver bedeckt ist, Blechformen ohne BK)den, also nur mit ,Seitenwänden versehen, stellt und die entstehenden Zwischenräume um die Blechformen mit Füllpulver ausfüllt. Hierauf gießt man die Kunstkohlenmasse in die Blechform, zieht. diese nach oben heraus und bedeckt das ganze noch mit einer Schichte Füllpulver. Die Blechformen stehen sofort zum Wiedergebrauch bereit. Zur Verhinderung eines Zusammenbackens der einzelnen Kunstkohlenkörper aneinander sowie mit dem Füllpulver kann man die B!lechlformen vor der Beschickung mit der Kunstkohlenmasse innen oder außen mit Papier bedecken. Beim Herausziehen der Blechformen, bleibt das Papier zurück und bildet eine Trennschicht, die beim nachherigen Brennen verkohlt, ein Zusammenkleben der Kunstkohlenkörper verhindert und außerdem an der Oberfläche derselben eine harte Schicht zurückläßt, welche bewirkt, daß sich das Füllpulver von den gebrannten Kohlenkörpern sehr leicht lösen läßt. Die Blechformen bestehen z-,veckmäßigerweise aus Eisen, können selbstverständlich auch aus anderem Metall bestehen.
Die Zeichnung zeigt teilweise im Schnitt einen länglichen elektrischen Widerstandsofen, wie er zur Ausführung des neuen Verfahrens benutzt werden kann. Dieser Ofen hat, was aus der Zeichnung nicht ersichtslich ist, einen nahezu quadratischen Querschnitt. Seine Länge beträgt beispielsweise 2o m, seine B.reitie 1,5 m und seine Höhe 1,7 m. Mit i ist die aus Schamottesteinen aufgebaute Ofenwand bezeichnet. 2 sind Eisenrahmen, welche die Ofenwandungen stützen, 3 elektrische-Verbindungen und 4. die Enden der stromzuführenden elektrischen Kabel. 5 ist aus gemahleneim Koks bestehendes Füllpulver. Mit 6, 7 und ß sind Blechkaisten ohne Boden und ohne Deckel bezeichnet, die mit Papier umhüllt oder ausgekleidet und auf eine Bodenschicht vorn Füllpulver gestellt sind. Diese Kasten haben beispielsweise rechteckigen Querschnitt. 9 und io sind aus einer Mischung von g,mahlenem. Isola und Steinkohlenteer bereits geformte und miti einer Füllpulversch.icht bedeckte Körper. Sie sind vom gemahlenen, Füllpulver vollkommen umgeben mit Ausnahme ihrer mit den benachbarten, gegossenen Körpern in Kontakt stehenden Wände. Der Körper i i ist soeben gegossen worden, und der Blechkasten 6 ist noch nicht herausgezogen. Außerdem ist der Körper noch nicht mit einer Füllpulverschicht bedeckt. Die Blechform 7 wird soeben gefüllt. Die warme und breiige, rohe Kunstkohlenmas,se 12 wird aus der kippbamn Pfanne 13 eingegoIssen. Die Blechform 8 ist noch leer. Sobald die Form 7 gefüllt ist,, kann man die Form 6 herausziehen und sie rechts von der Form 8 stellen, bevor man letztere füllt. Diese Arbeitsgänge werden so lange wiederholt, bis die Beschickung des Ofens ": ollständig ist. Hierauf wird der elektrische Strom eingeschaltet, und die Kohlenkörper werden, nicht mehr berührt, bis sie vollkommen gebacken oder sogar vollkommen graphitiert sind.
Am zweckmäßigsten ist es, die Kunstkohlenmasse, die schon für das Mischen und Kneten z. B. auf 14.o bis 2oo'° erhitzt wird, unter möglichst geringem Wärmeverluet zum Brennofen zu bringen Lind in die Form zu gießen. Dadurch wird Wärme clespart und die Brenndauer verkürzt.
Unter Umständen kann es zweckmäßiig sein, die warme, gut durchgemischte Kunstkohlenmasse zunächst in Brikettformen zu gießen und die erstarrten Briketts, gegebenenfalls nach erneuüer Aufhetzung, erfindungsgemäß in den Ofen einzubringen, etwa wie man es bei Söderbergelektroden tut. Diese Briketts werden vor dem Backen im Ofen wieder breiig, und dann nimmt die Kunstkohlenmasise die Form der herzustellenden iKörper an. In. .diesem Fall können z. B. an. Stelle der Blechformen Formen us dünnem Holz oder aus Pappe verwendet! werden. Man kann das Brennen z., B. in gasbeheizten Ringöfen, b:sser aber, wie bereits erwähnt, in elektrischen Widerstandsöfen durchführen, wobei der Heizwiderstand durch die zu backende Kohle gebildet wird. Da die frisch eingefüllte Kunstkoh.lenznas@se den elektrischen. Strom anfänglich nur schlecht leitet, kann zu Beginn: des Brennens die Wärme in besonderen Heizleitern erzeugt werden wozu man zweckmäßigerweise das Füllpulver benutzt. In diesem Fall spielt das Füllpulver eine dreifache Rolle: es hält die Kunstkohlen in der gewünschten Form,-nimmt die austretenden flüchtigen Bestandteile der backenden Kohle auf oder läßt sie entweichen und leidet den elektrischen Strom. Für diesen Zweck besteht es vorteilhafterweise aus Koks. Als Füllpulver kommen sonst noch Mischungen von I#,o#lcsgrießund Bauxitpul.ver, Graphit, Anthrazit, Tonerde in,B.etracht. Nach dem )'>,rennen, ist ,das Füllpulver meistens zusammengebacken und muß, gebrochen werden; man kann es von der Kunstlohle leicht loslösen.
.Die Kunstkohlenmasse kann vor oder nach dem Gießen in bekannter Weise Schwingungen hoher Frequenz unterworfen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren empfiehlt sich Lesonders zur gleichzeitigen Herstellung von mehreren Elektroden in ein und demselben Ofen, man kann selbstverständlich aber auch Kunst, kohlenkörper einzeln brennen. Das Verfahren eignet sich ganz besonders für die Herstellung von großen I@lelztiroden beliebigen Formats. Selbst Rillen oder Zapfenlöcher lassen sich, z. B. durch Einlegen von Holzstücken, deren verkohlte Überreste nach dem Brennen entfernt werden könnten, herstellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Kunstkohlenkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die hauptsächlich aus Kohlenstoff, wie z. B. zerkleinertem Koks, und einem Bindemittel, wie: beispielsweise Steinkohlenteer, bestehende Kunstlcohlenmischung in den Brennofen so eingebracht wird, daß sie erst dort die gewünschte Form der herzustellenden Kunstkohlenkörper erhält und daß sie nach dem Einbringen von Füllpulver umgeben ist und hierauf ohne Lageveränderung fertig gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, ,dadurch gekennzeichnet, daß, die Kunstkohlenmischung im warmen und breiigen Zustand in den Brennofen eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schon warme Kunstkohlenmasse unmittelbar von den Misch-. und Knetmaschinen unter geringstem Wärmeverlust in, den Birennofen eingebracht wird. .a., Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kunistkohlenmischung in Blechformen ohne ,Boden, die auf die Ofensohle gestellt sind, einbringt., wobei die freien Räume um die Außenwandung der Blechformen mit Füllpulver gefüllt. sind, und hierauf die Blechformen herauszieht, so daß die Kohlenformkörper von der Pulverhinterfüllung gehalten wer@dem 5. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen der Kunstl,#ohlenmischung die Blechformen mit Papier bedeckt werden. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß, die l#,'-unstkohl,en:masse zunächsu in Brikettform: gegoo@sen wird, daß die so erhaltenen Briketts in den Ofeneingebracht und dort vor dem Backen erneut breiig werden und daß- die Kunstkohlenmasse dann die Form der herzustellenden Körper annimmt. 7. Verfahren nach einem: der Ansprüche i bis 6 durch Brennen in einem waagerechten elektrischen Widerstandsofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Kunstkohlenkörper oder Kunsukohlenkörperstapel im Ofen so gewählt wird, daß Temperaturunterschiede zwischen dem unteren und dem oberen Teil der Körper entstehen, wodurch das Fortschreiten des Backens von. untern nach ob zn bewirkt wird. B. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß; die Kunstkohlenkörper bis zur Graphitierung gebrannt werden:. g. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichncti, da,ß das Füllpulver einen kohlenhaltigen,Stoff enthält.