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Verfahren zur Herstellung von Elektroden Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Elektroden.
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Man hat schon Kohlenstoffelektroden hergestellt, indem man Koks verschiedenartiger
Herkunft ein Bindemittel beigab, welches imstande ist, die Oberfläche der Teilchen
zu überziehen, wodurch bei Verarbeitung in der Strangpresse oder der Preßform und
darauffolgendem langsamem Erhitzen auf etwa r=oo° C dem Elektrodenkörper eine harte,
dichte Struktur verliehen wird. Solche Elektroden können bei Temperaturen oberhalb
2500°C behandelt werden, wobei sie in Graphit übergehen, jedoch wurde e$ als wesentlich
angesehen, daß die kohlenstoffhaltige Substanz vor dem Mischen kalziniert wird.
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Andere kohlenstoffhaltige Substanzen, wie Ruß, Graphit u. dgl., welche
zur Herstellung von Elektroden vorgeschlagen worden sind, sind frei von flüchtigen
Anteilen ; ihnen ist ein Bindemittel hinzugemischt worden, bevor man die ungebrannte
Elektrode formte. Ein solches Bindemittel benetzt die Oberfläche der Kohlenstoffteilchen
und überzieht sie mit einem Film, der an den Berührungsstellen mit benachbarten
Filmen den Zusammenhalt schafft. Das nachfolgende Erhitzen verwandelt das Bindemittel
in Koks, und die so gebildete Bettschicht hält das Ganze zusammen.
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Obwohl die Elektrodenherstellung bereits hoch entwickelt ist, sind
doch noch Verbesserungen bei den Herstellungsmethoden mit Rücksicht auf den Kostenaufwand
erforderlich, weil eine verhältnismäßig hohe Menge an Kohlenstoff bei der Metallherstellung
nach elektrothermischen Verfahren verbraucht wird. Auch werden große Kraftmengen
verbraucht, so daß bereits geringe Verbesserungen der elektrischen Leitfähigkeit
der Elektroden entweder mit oder ohne Graphitierung stark ins Gewicht fallen. Dichte,
relativ wenig poröse Elektroden, welche widerstandsfähig sind, nicht leicht zerbrechen
und dem Anfressen wiederstehen, sind ferner sehr erwünscht, um Unter-
Brechungen
infolge Bruchs und Auswechselung von Elektroden zu vermeiden, ganz abgesehen davon,
daß der verringerte Kohlenstoff- und Kraftverbrauch anzustreben ist. Diese Faktoren
müssen gegeneinander abgewogen werden, d. h. die Kosten der verbrauchten Elektroden,
verglichen mit der Kraft und der Zeit, die man einspart.
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Man hat auch schon Kohlenstoffelektroden hergestellt, indem man Petrol-
oder Pechkoks oder auch Halbkoks, also einen Koks mit einem Gehalt an flüchtigen
Bestandteilen, als Ausgangsprodukt verwendete. Noch flüchtige Bestandteile enthaltender
Koks wurde schon vor seiner Verarbeitung mit plastischen Bindemitteln, wie Pech,
Teer, kalziniert, um ein Aufblähen beim Brennen zu vermeiden, während nicht kalzinierter
Koks meist ohne plastizierende Bindemittel zu Elektroden verarbeitet wurde, die
nach Formgebung beim ersten Ofengang gebrannt wurden, oder nach vorheriger Mischung
mit organischen oder anorganischen, das Aufblähen verhindernden Magerungsmitteln,
wie z. B. Graphit, oder Siliziumdioxyd, nach Formung in einer nicht oxydierenden
Atmosphäre gebrannt wurden.
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Das vorliegende Verfahren schließt an den ursprünglichen Vorschlag
an, nach welchem unter Verwendung von reinstem, aus Erdöl, Teer, Pech oder Harz
hergestelltem Koks in Mischung mit Teer geformt und gebrannt wurde. Erfindungsgemäß
wird nun der Gehalt des Kokses an flüchtigen Bestandteilen, außer an Wasser, auf
8 bis 2o °/o festgelegt und ein Temperaturbereich benutzt, innerhalb dessen das
Gemisch aus dem zerkleinerten Koks und dem Bindemittel in eine weiche homogene Masse
umgewandelt wird, die unter Druck geformt werden kann und nach Formung innerhalb
eines bestimmten Temperaturbereiches allmählich gebrannt wird, wobei durch vorsichtige
Verkokung des verwendeten Bindemittels das Aufblähen desselben vermieden wird.
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Es wurde gefunden, daß der Gehalt des verwendeten Kokses an flüchtigen
Bestandteilen einen zwischen 8 und 2o °/o liegenden Anteil nicht unter- und nicht
überschreiten darf, da im letzteren Fall beim Erhitzen das nachteilige Aufblähen
eintritt, wodurch das Endprodukt zu porös wird und einen erhöhten elektrischen Widerstand
bei verminderter mechanischer Festigkeit aufweisen würde. Es ist besonders wesentlich,
daß bei der gewählten Arbeitsweise nicht ein Teil des Kokses unzulässig weitgehend
von flüchtigen Anteilen befreit wird und dem übrigen Teil des Kokses nur ungenügend
flüchtige Anteile entzogen werden. Der Gehalt an flüchtigen Anteilen innerhalb des
vorgeschriebenen Bereiches ist nicht lediglich als Durchschnittswert anzusehen,
d. h., er darf auch nicht teilweise unter oder über dem Grenzwert liegen. Überdies
können die gewünschten Eigenschaften des Kokses nicht etwa dadurch wiederhergestellt
werden, daß man ihm nachträglich wieder Öl zumischt, und auch nicht dadurch, daß
man mehr Plastifizierungsmittel zusetzt. Kokse, welche aus ummantelten Koksöfen
erhalten werden, sollen so ausgewählt werden, daß sie den geringstmöglichen Anteil
an überhitztem Koks enthalten. Die Gleichmäßigkeit des Gehaltes an flüchtigen Anteilen
ist wichtig. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Aufblähen in regelbaren
Grenzen gehalten, die im voraus bestimmt werden können. Ein Rohkoks mit weniger
als 8 °/o Flüchtigem läßt sich nicht ausreichend binden. Bei der erfindungsgemäß
richtigen Auswahl des Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen wird ein Produkt mit
verbesserten mechanischen Eigenschaften erzielt.
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Eine spezifische Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
man rohen Koks, welcher durch Kracken eines flüssigen Koblenwasserstofföles in der
Wärme erhalten wurde und einen Gehalt an flüchtigen Anteilen, ausschließlich Wasser,
von 8 bis 2o °/o, vorzugsweise 8 bis 160/" aufweist, zerkleinert und mit einem Plastifizierungsmittel
mischt, welches zweckmäßig vorwiegend aromatischen Charakter hat, dann diese Stoffe
unter Vermischen auf etwa 38 bis 200°C, vorzugsweise 65 bis z6o°C, erhitzt, um mindestens
ein teilweises »Legieren« des Plastifizierungsmittels mit dem Koks zu bewirken,
wobei das Mischen und Erhitzen zweckmäßig in einer nicht oxydierenden Atmosphäre
ausgeführt wird, und daß man dann durch Anwendung von mechanischem Druck, wie durch
Formpressen, Ziehen auf der Strangpresse oder Gießen, die rohe Elektrode bildet,
diese trocken erhitzt, um sie in Kohlenstoff zu überführen, und die so hergestellte
Elektrode gegebenenfalls danach noch in Graphit überführt.
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Erfindungsgemäß werden Rohpetroleumkokse verwendet, die einen Gehalt
an flüchtigen Bestandteilen innerhalb des Bereiches von 8 bis 2o °/o, vorzugsweise
ungefähr 8 bis 16 °/o, aufweisen. Kokse mit einem höheren Gehalt an flüchtigen Bestandteilen
(Wasser ist in diesen Zahlen nicht eingerechnet) müssen nachträglich auf den angegebenen
Gehalt gebracht werden, denn sie neigen dazu, sich aufzublähen und große Mengen
Gas abzugeben, wenn die daraus hergestellte Elektrode trocken erhitzt wird, wodurch
die Porosität der fertigen Elektrode wie auch ihr Ohmscher Widerstand vergrößert
und ihre Festigkeit vermindert wird. Solche hohen Gehalte an flüchtigen Stoffen
bewirken ein unkontrollierbares Schrumpfen der Elektrode während des Brennens und
verursachen oft Risse, Spalten und Blasen und können außerdem die Elektrode während
des Brennens deformieren. Die ungebrannten Elektroden, die nach dem vorliegenden
Verfahren hergestellt werden, schrumpfen zwar auch, aber in einem regelbaren Ausmaß,
das im voraus bestimmt werden kann. Für das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich
besonders schwefelarmer Rohpetroleumkoks.
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Der bei diesem Verfahren verwendete Rohkoks kann je nach der Größe
der herzustellenden Elektroden Teilchen in der Größe von 0,3 bis 18 mm enthalten.
Ausgezeichnete Ergebnisse wurden bei Korngrößen von 3,75 bis 0,75 mm erhalten.
Die Verwendung von Koksstaub mit der sonst üblichen Korngröße von 0,o74 mm wird
somit vermieden oder doch in den meisten Fällen auf ein Mindestmaß beschränkt. Das
kostspielige Vermahlen des Kokses zu Koksstaub kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
völlig unterbleiben oder kann auf geringe Mengen beschränkt werden. Das Vermahlen
des Kokses ist kostspielig, und die Erfindung bedingt somit eine Ersparnis, indem
sie
die Verwendung des Koksstaubes entweder ganz ausschaltet oder mengenmäßig reduziert.
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Die Wahl des während des Brennens in Kohlenstoff übergehenden Plastifizierungs-
oder Bindemittels, das keine wesentlichen Mengen oxydierend wirkender Stoffe enthalten
sollte, hängt von der Art der zu erzeugenden Elektrode ab. Jedes möglichst nicht
unter 26o' C verdampfende Plastifizierungsmittel, welches sich zum Teil mit dem
rohen Koks verbindet, kann für die Herstellung von gebrannten oder amorphen Kohlenelektroden
Verwendung finden. Sie sind jedoch nicht gleichwertig, wie aus den angeführten Beispielen
zu ersehen ist. Für Graphitelektroden sind gewisse Plastifizierungsmittel wünschenswerter
als andere, und einige kann man als ungeeignet ansehen. Aromatische Kohlenwasserstoffe
zieht man besonders für die Herstellung von Graphitelektroden vor. Die Sauerstoff-oder
Stickstoffderivate aromatischer Kohlenwasserstoffe sind für die Herstellung amorpher
Elektroden brauchbar, sind aber für Graphitelektroden weniger wünschenswert als
die Kohlenwasserstoffe. Cyclo-Paraffin-Kohlenwasserstoffe oder deren Derivate können
Verwendung finden, z. B. der Furfurolextrakt aus schweren Schmierölen. Mischungen
von Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten können in vielen Fällen in vorteilhafter
Weise verwendet werden.
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Substanzen, die für Plastifizierungsmittel in Frage kommen, umfassen
Kohlenteeröle, Kohlenteerpeche, Holzteerpech, Anthrazenöl, schwere Holzteeröle und
-peche, schwere Braunkohlenteeröle und -peche, Phenanthren, Diphenyl, Anthrazen
u. ä. Die Mischung der gepulverten bzw. körnigen Koksmasse kann in verschiedenster
an sich bekannter Weise durchgeführt werden, auch bei erhöhter Temperatur, meist
unter der Temperatur, bei der die Bindewirkung eintritt.
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Bei der bevorzugten Arbeitsweise, bei der die besten Ergebnisse erhalten
werden, muß man dafür sorgen, daß man das Fortschreiten des .,>Legieren.-"< jederzeit
beherrscht, so daß sie nicht zu schnell vor sich geht. Dies kann gewöhnlich durch
Regeln der angewendeten Temperatur kontrolliert werden, doch kommt der Behandlungsdauer
ebenfalls eine wesentliche Wirkung zu. Wenn ein Gemisch eines Plastifizierungsmittels
mit Koks während des Mischens auf eine Temperatur erhitzt wird, die über dem angegebenen
Bereich liegt, durchläuft es zuerst eine teigige Form, worauf sich die Mischung
im Charakter verändert und derart trocken wird, daß man sie nicht mehr auf der Strangpresse
ziehen und nur schwer in Preßformen verarbeiten kann. Der plastifizierte Koks soll
in der Preßform sein eigenes Schmiermittel bilden. Bei gewissen Plastifizierungsmitteln
kann bei übermäßig langer Behandlung, beispielsweise über 6o Minuten, selbst schon
innerhalb des als zulässig bezeichneten Temperaturbereiches die oben angeführte
Folge des Überhitzens eintreten. Das Ausmaß, in welchem die Abstimmung von Behandlungsdauer
und -temperatur aufeinander ausschlaggebend wirkt, hängt von der Menge und der Art
des angewendeten Plastifizierungsmittels ab, ferner von dem Gehalt an flüchtigen
Anteilen und der Teilchengröße des rohen Kokses. Bei geringerer Korngröße des Kokses
geht das Abbinden infolge der relativ vergrößerten Koksoberfläche schneller vor
sich. Wenn der Abbinde- oder »Legierungsa-Vorgang zu weit fortgeschritten ist, so
läßt sich die Masse nicht nur schlecht auf der Strangpresse ziehen bzw. in der Preßform
verarbeiten, sondern ergibt auch Elektroden, die danach Materialfehler zeitigen
und unerwünscht geringe scheinbare Dichte sowie zu hohen elektrischen Widerstand
aufweisen. Wenn die Masse zu weitgehend -legiert« ist, ist es in gewissen Fällen
möglich, durch Zusatz einer kleinen Menge Plastifizierungsmittel die Ziehbarkeit
wiederherzustellen; wenn aber zuviel zugesetzt wird, so kann die gebrannte oder
Graphitelektrode eine zu hohe Porosität aufweisen, welche der vermehrten Menge an
Dämpfen zuzuschreiben ist, die ausgetrieben werden müssen. Das Schrumpfen der gebrannten
Elektrode wird dann ebenfalls erhöht. Auf jeden Fall muß die Legiertemperatur unter
derjenigen liegen, bei welcher das Material anfängt, sich zu zersetzen oder merklich
aus der Mischung herauszudestillieren oder so flüssig wird, däß es zu tief in den
rohen Koks eindringt.
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Die eigentliche Formung der Elektrode kann mit jedem passenden Gerät
ausgeführt werden, wie mit herkömmlichen Strangpressen und Preßformmaschinen. Anders
geformte Gegenstände, wie Blöcke, können auch unter Druck gegossen werden.
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Die Brenndauer nach sorgfältig kontrolliertem, nicht zu schnellem
Erhitzen auf etwa 75o bis iioo°C kann erfindungsgemäß viel kürzer gehalten werden
als bei den gebräuchlichen Verfahren der Elektrodenherstellung.
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Ein großer Vorteil des Verfahrens liegt auch darin, daß die Elektroden
beim Brennen eine geringere Neigung zur Deformation zeigen als die herkömmlichen
Elektroden.
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Bei der noch nicht erhitzten Elektrode, welche nach dem vorliegenden
Verfahren hergestellt ist, sind der Koks und das Plastifizierungsmittel so innig
vermischt und gut verteilt, daß sich während der Erhitzung keine flüssige Phase
bildet. Die Elektrode besteht im wesentlichen aus einem einzigen Kohlenstoffstück
und nicht, wie bei den bekannten Elektroden, aus einzelnen harten Feststoffteilchen,
die lediglich an den Berührungsstellen durch filmartige Überzüge aus Kohlenstoff
zusammengehalten werden, wodurch Fabrikationsausschuß infolge Deformierung beim
Erhitzen weitgehend ausgeschaltet ist.
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Der Ausdruck #,Koks,c, wie er hier benutzt wird, bezieht sich auf
feste Rückstände, die man beim Überführen von flüssigen oder schmelzbaren Kohlenwasserstoffen
in Kohlenstoff erhält, besonders auf solche, deren Ursprung Petroleum ist, gleichgültig,
ob sie durch direktes Verkoken der Kohlenwasserstoffe oder durch Heißkracken von
Ölen erzeugt werden. Beispiel i Die Mischungen wurden durch inniges Vermischen von
ioo Gewichtsteilen rohem Petroleumkoks, der den angegebenen Gehalt an flüchtigen
Anteilen hatte, mit dem angegebenen Gewicht des Plastifizierungsmittels bereitet.
Die Mischung wurde dann durch 30 Minuten langes Erhitzen auf 150°C plastifiziert
und während dieser Zeit weitergemischt. Dann wurde die Mischung bei ungefähr 95°C
in eine Form gebracht und einem
Druck von 1q.o kg/cm2 unterworfen,
wozu man eine hydraulische Presse benutzte. Als Vergleichsbasis für die angegebenen
Daten wurden die Werte einer handelsüblichen, aus kalziniertem Koks mit einem Pechbindemittel
hergestellten Elektrode herangezogen.
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Nach dem Pressen wurde das Muster in einem mit Gas beheizten Ofen
gebrannt, wobei die Temperatur im Verlauf von 8 Tagen um etwa 2,8°C je Stunde erhöht
wurde. Die Endtemperatur betrug 950'C, wonach das Muster abgekühlt und sodann
in einen Graphitierungsofen gebracht wurde, in dem es bei 28oo° C der Graphitierung
unterworfen wurde.
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Die scheinbare Dichte (AD) und der spezifische Widerstand in Ohm je
cm2 Querschnitt und cm Länge wurde bestimmt und die erhaltenen Werte in den Tabellen
zusammengestellt, wobei Tafel I tatsächliche Werte, Tafel II dagegen prozentuale
Vergleichswerte gegenüber ioo für die Kontrollelektrode angibt.
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Das verwendete Kohlenteerpech ist das gewöhnlich als Elektrodenbindemittel
verwendete und hat die folgenden Eigenschaften: Schmelzpunkt 84'C bei Untersuchung
in Heißluft, wobei das Pech Würfelform und 25 °/o benzolunlösliche Anteile hatte.
Der Asphalt war ein gekrackter Petroleumasphalt, der einen Ring-und Kugel-Erweichungspunkt
von 57 bis 6o°C besaß.
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Das Kohlenteerharz war ein festes Kohlenteerderivat mit einem Erweichungspunkt
von 54 bis 66°C und einem spezifischen Gewicht von 1,22 bis 1,32.
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Das mit »BRVcc bezeichnete Öl ist ein spezielles Kohlenteeröl mit
einem hohen Siedebereich und einem spezifischen Gewicht von I,I3 bis 1,17. Es, destilliert
über 295°C.
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Der Furfurolextrakt wurde durch Lösungsmittelextraktion eines Schmieröles
erhalten und bestand weitgehend aus cyclopaiaffinischen Kohlenwasserstoffen. Die
Daten in Tabelle I erläutern die Wirkung verschiedener Plastifizierungsmittel bei
rohem Koks, der vom Kracken eines Rohöles aus Texas stammte. Zum Vergleich sind
in der ersten Zeile die Werte einer herkömmlichen Elektrode aus kalziniertem Koks
angegeben. Es wurden Verbesserungen sowohl bei der scheinbaren Dichte wie der Leitfähigkeit
in jedem einzelnen Falle erreicht. Der Rohkoks enthielt 12,3 °/o flüchtige Anteile
und der kalzinierte Koks weniger als 10/,.
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Tabelle II enthält diejenigen Werte, welche man nach dem Graphitieren
der Elektroden der Tabelle I erhält. Für die Vergleichselektrode aus kalziniertem
Koks ist für die Dichte und den Widerstand der Wert ioo eingesetzt. Die Werte für
die verschiedenen Plastifizierungsmittel stellen Prozente der entsprechenden Werte
der Vergleichselektrode dar.
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Mit Ausnahme des Furfurolextraktes wurden die scheinbaren Dichten
(AD) sämtlich verbessert, und zwar auf zog bis i2o °/o. Die Plastifizierungsmittel
aromatischer Art zeigen besonders verbesserte Dichten.
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Die Leitfähigkeit wurde gleichfalls verbessert, wie es der verringerte
Widerstand zeigt. Diese Werte liegen in einem Bereich von 45,5 bis 95,2 °/o.
Auch hier wieder erweisen sich die aromatischen Plastifizierungsmittel, und zwar
besonders die Kohlenteerprodukte, als vorteilhaft.
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Die Plastifizierungsmittel auf Asphaltbasis ergaben bei Graphitelektroden
nur geringfügige Verbesserungen der scheinbaren Dichte und des Widerstands. Diese
Plastifizierungsmittel sind bei gebrannten Elektroden brauchbarer als bei den graphitierten,
wie aus der Tabelle I zu ersehen ist.
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Die Werte zeigen ebenfalls, daß es ein optimales Verhältnis zwischen
Plastifizierungsmittel und rohem Koks gibt. Dieses verändert sich sowohl in Abhängigkeit
von dem Gehalt an flüchtigen Stoffen und der Teilchengröße des Kokses als auch von
dem verwendeten Plastifizierungsmittel. Wenn entweder der Gehalt an flüchtigen Stoffen
oder der Anteil an Plastiflzierungsmittel zu gering ist, so verringert sich die
Verbesserung der scheinbaren Dichte und der Leitfähigkeit. Im allgemeinen werden
weniger als q.o Gewichtsprozent an Plastifizierungsmitteln verwendet. Der bevorzugte
Bereich liegt zwischen ungefähr io und ungefähr 2o0/, an Plastifizierungsmitteln.
Ein Zuviel an Plastifizierungsmittel hat mangelhafte Elektroden zur Folge.
| Tabelle I |
| Eigenschaften der gebrannten Elektroden |
| Zusammensetzung Gebrannte Elektroden |
| Rohkoks Plastifizierungsmittel scheinbare Widerstand |
| Teile Teile Art Dichte X 10-4 |
| ioo*) 38 Kohlenteerpech ................ 43 ioi,5 |
| ioo 26 o-Cyclohexylphenol.............. 1,55 68,5 |
| ioo 26 Kohlenteerharz ................. 1,65 66,o |
| ioo 26 »BRVa (s. oben) ............... 1,70 50,8 |
| WO 26 a-Nitronaphthalin .............. 1,63 66,o |
| ioo 26 Furfurolextrakt ................ 1,38 - |
| ioo 26 Kohlenteerpech ................ 1,56 61,o |
| 100 10 a-Nitronaphthalin . . .. .......... 457 68,5 |
| ioo io Asphalt ....................... 1,51 72,5 |
| ioo io Kohlenteerharz ................ 1,57 66,o |
| ioo io Kohlenteerpech ................ 1,59 65,0 |
| *) Der kalzinierte Koks wurde durch Kalzinieren von Roh-Petrolkoks
mit 10,7 % flüchtigen Bestandteilen auf 1260°C bis zur |
| Herabsetzung auf weniger als 1 % Flüchtiges gewonnen. |
| Tabelle II |
| Plastifizierungsmittel Graphitierte Elektrode |
| Art Teile AD Widerstand äußeres Aussehen |
| Kohlenteerpech ................. 38 ioo*) ioo gut |
| Kohlenteerpech ................. 26 110 49,2 blasig |
| Kohlenteerpech ................. io 113 54,9 gut |
| Anthrazenöl .................... 26 120 45,5 gut |
| Kohlenteerharz (C) ............. 26 Iig 5115 gut |
| Kohlenteerharz (c) ... . .......... 10 112 72,7 gut |
| »BRV« (s. oben) ............... 26 120 45,5 gut |
| Furfurolextrakt ................. 26 ioo 70,5 gut |
| o-Cyclohexylphenol ............. 26 112 83,3 gut |
| a-Nitronaphtlialin ............... 26 Iig - schlecht, |
| gesprungen |
| a-Nitronaphthalin ............... io Iio I - schlecht, |
| gesprungen |
| Asphalt ........................ io iog 95,2 gut |
| Kohlenteerpech ................. io 110 70,0 gut |
| *) Kalzinierter Koks wurde gemäß den Angaben am Schluß der
Tabelle I gewonnen. Alle übrigen Kokse waren Petrol-Roh- |
| kokse (Texas-Erzeugnis) mit 12,30'. Flüchtigem. |
o-Cyclohexylphenol und Nitronaphthalin sind in Kombination mit anderen Plastifizierungsmitteln
besonders brauchbar. Es wurde eine Mischung von i Teil einer dieser Verbindungen
mit 3 Teilen Kohlenteerpech hergestellt, dann wurde roher Koks mit 2o Teilen des
kombinierten Plastifizierungsmittels gemischt und aus der Mischung eine Elektrode
gebildet. Die scheinbare Dichte und die Leitfähigkeit dieser Elektrode waren im
Vergleich zu denjenigen, welche man mit den entsprechenden einzelnen Plastifizierungsmitteln
erhielt, verbessert. Des weiteren war das Aussehen der Elektroden gut; es hatten
sich keine Risse, Blasen oder andere Defekte entwickelt.
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Es tritt ein beträchtliches Schrumpfen der Elektroden ein, und zwar
wegen des verhältnismäßig hohen Gehaltes an flüchtigen Stoffen und weil der Koks
vorher nicht kalziniert worden ist. Dieses Schrumpfen ist jedoch nach allen Richtungen
hin gleichmäßig und kann unter Kontrolle gehalten werden, so daß, wenn man eine
Elektrode gegebener Zusammensetzung derart auf der Strangpresse zieht, daß die ungebrannte
Elektrode überdimensioniert ist, durch Regeln der Schrumpfung die gewünschten Endmaße
bei der fertigen Elektrode erzielt werden können.
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Die Materialien können auch nach dem Brennen bearbeitet werden, um
z. B. Bolzen oder Dübel zum Verbinden von Elektroden herzustellen. Die hohe Festigkeit
und Leitfähigkeit macht die Stoffe für diesen Zweck besonders brauchbar. Beispiel
2 Es wurde ein roher Petrolkoks aus Texas verwendet, welcher io,7 °/o flüchtige
Anteile (ohne Wasser) enthielt, wobei das Mischungsverfahren dem oben Angegebenen
entsprach. Der kalzinierte Koks war von derselben Quelle. 52 °/o der Menge dieses
Kokses hatte eine Korngröße von 0,074 mm. 35 °/o der Menge des Rohkokses hatte die
gleiche Korngröße.
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Die Muster wurden nach dem üblichen Verfahren in einem handelsüblichen
Ofen bei 55o° C trocken erhitzt und dann bei 28oo° C graphitiert. Diese Bedingungen
wurden für die betriebsmäßige Herstellung als die besten gefunden, wenn man kalzinierten
Koks benutzt. Somit wurde die herkömmliche Elektrode unter den 9o für sie günstigsten
Bedingungen zum Vergleich herangezogen.
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Die Ergebnisse zeigten eine Verbesserung des elektrischen Widerstandes
und der scheinbaren Dichte. Die Verbesserung der Biegefestigkeit war bei den 9g
plastifizierten rohen Koksmustern gegenüber der herkömmlichen Art besonders bemerkenswert,
da die Elektrode der vorliegenden Erfindung mehr als zweimal so fest war.
| Kalzinierter Roher Koks -E- |
| Koks -f- Kohlen- Kohlenteerpech |
| teerpech |
| Widerstand ......... ioo 74,2 |
| Querbiegefestigkeit... ioo 218 |
| scheinbare Dichte .. ioo 113 |
| Gewichtsverlust beim |
| Brennen und |
| Graphitieren ...... 20j0/0 22,80/0 |
Beispiel 3 Es wurde ein Block mit einem Durchmesser von 18 cm dadurch hergestellt,
daß man Petrolkoks nach Beispiel e mit Kohlenteerpech plastifizierte und bei 148°
C in einer Form preßte, worauf der Block, wie oben beschrieben, erhitzt und graphitiert
wurde. Der Koks hatte Teilchen, die durch ein Sieb mit Lochgrößen von 3,75 mm hindurchgingen
und auf einem Sieb mit Lochgrößen von o,75 mm verblieben. Die Gewichtsverhältnisse
waren 84,6"/, Koks und 1.5,4"/, Plastifizierungsrnittel. Der graphitierte Block
hatte gegenüber den herkömmlichen Blöcken eine Verbesserung von 28 °/o an elektrischem
Widerstand und von 140/, an scheinbarer Dichte. Die Bruchfestigkeit war
mehr
als doppelt so groß wie diejenige eines herkömmlichen kalzinierten Koksblockes.
Es zeigte sich kein Anzeichen der Verzerrung oder von Rissen, und sowohl der gebrannte
als auch der graphitierte Block hatten ein gutes Aussehen.
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Beispiel 4 Eine Elektrode, welche mit Braunkohlenteerpech als Plastifizierungsmittel
nach der Art und den Verhältnissen, wie sie für das Beispiel Z angegeben sind, hergestellt
wurde, hat eine scheinbare Dichte von 11o und einen Widerstand von 7o bei Vergleichswerten
von Zoo für die Kontrollelektrode. Beispiel 5 Die Elektroden wurden unter Verwendung
von Petrolkoks gemäß Erfindung und von Kohlenteer als Bindemittel auf der Strangpresse
hergestellt. Dieser Koks bestand aus einer Mischung von 50 °/o Teilchen, welche
durch ein Sieb mit Lochgrößen von 1,88 bis 3,75 mm, und aus 40 % Staub, dessen Teilchen
durch ein Sieb mit Lochgrößen von o,074 mm hindurchgingen. Der kalzinierte Koks
wurde mit 36 Teilen Bindemittel und der rohe Koks mit 2o Teilen Plastifizierungsmittel
gemischt. Tabelle III zeigt die Ergebnisse mit bemerkenswerter Verbesserung der
Leitfähigkeit und besonders der Festigkeit der Elektroden.
| Tabelle III |
| Elektrode aus Koks + Pech mit 28,5 mm Durchmesser |
| Graphitiert |
| Widerstand Festigkeit kg/qcm |
| Behandlung Quelle in Ohm je cm |
| AD Länge und |
| qcm Quer- Querlaufend Zusammen- |
| schnitt drückung |
| i |
| Kalziniert Pennsylvanien 1,57 85 98 175 |
| Roh Pennsylvanien 1,58 63 222 245 |
| Kalziniert Texas 451 99 126 - |
| Roh Texas 1,53 69 257 319 |
| Der kalzinierte Koks wurde aus Petrolkoks mit 12,3°/0 (Texas-Erzeugnis)
bzw. 10,7°/0 (Penn- |
| sylvania-Erzeugnis) Flüchtigem durch Erhitzen auf 1260°C bis
zur Herabsetzung des Gehalts |
| auf weniger als 10/0 Flüchtiges hergestellt. |
Beispiel 6 Ähnlich wie im Beispie15 wurden Elektroden mit 12,7 mm Durchmesser gezogen,
doch wurden Teilchen verwendet, welche durch Siebe mit Lochgrößen von 0,3 bis 0,15
mm hindurchgingen. Das Mehl stammte von einem Koks aus Texas. Es wurden 42 Teile
Kohlenteerpech bei dem kalzinierten Koks und 36 Teile bei dem rohen Koks verwendet.
Die Verbesserung der scheinbaren Dichte, der Leitfähigkeit und der Festigkeit ist
hervorragend, wie man aus der Tabelle IV ersieht. Dies gilt sowohl für die gebrannten
als auch für die graphitierten Elektroden. Die Ergebnisse zeigen auch, daß bei feinerem
rohem Koks größere Verhältnisse an Plastifizierungsmittel nötig sind.
| Tabelle IV |
| Gezogene Elektroden, 12,7 mm Durchmesser |
| Gebrannt Graphitiert |
| Widerstand Widerstand Festigkeit kg/qcm |
| Behandlung Quelle in Ohm je cm in Ohm je cm |
| AD Länge und AD Länge und |
| qcm Quer- qcm Quer- Querlaufend Zusammen- |
| schnitt schnitt drückung |
| KalziiZiert Pennsylvanien |
| 1,51 5o,8 1,58 88 335 467 |
| Roh Pennsylvanien 1 1,65 39,4 1:70 555 494 585 |
| Der kalzinierte Koks wurde aus Petrolkoks mit 12,3 °/o (Texas-Erzeugnis)
bzw. 10,7 °/o (Pennsylvania-Erzeugnis) Flüchtigem |
| durch Kalzinieren auf 1260°C bis zur Herabsetzung des Gehaltes
auf weniger als 1 °/o Flüchtiges hergestellt. |