DEP0005015DA - Verfahren zur Herstellung von gesinterten Steinkohleformkörpern - Google Patents

Description

Auf Grund neuer, in die bekannte Technik noch nicht eingegangener Erkenntnisse lassen sich aus ein bestimmtes Backvermögen und Schmelzverhalten aufweisenden Feinkohlefeinstäuben von einer Korngröße von höchstens 60, zweckmäßig höchstens 40 Mikron, mit oder ohne Anwendung von Bindemitteln durch Pressen und Sintern graphitierte Formkörper, sogenannte Kohlefritten besonderer Feinstruktur und neuartiger Eigenschaften herstellen. Hierbei soll das Back- und Schmelzverhalten der Stäube gerade noch ausreichen, um die Presslinge während des Sinterns zu verfestigen, so dass die beim normalen Verkokungsprozess zur Ausbildung des Koksgefüges notwendigen und mit Porenbildungen verbundenen Schmelzflüssen sowie Treib- und Blähvorgänge unterbleiben. Das Verfahren lässt sich praktisch bei Steinkohlen jeden Inkohlungsgrades in der Weise durchführen, dass entweder Magerungs- oder Backmittel zugesetzt oder die Mischungen physikalischen oder chemischen Magerungsbehandlungen unterworfen werden. Die Hochzüchtung bestimmter Eigenschaften, z.B. einer besonders großen, elektrischen Leitfähigkeit, Härte, Druckfestigkeit oder eines bestimmten Feinporengefüges durch Auswahl besonderer Zusatzstoffe oder durch entsprechende Vorbehandlung bringt jedoch bisweilen eine so weitgehende Änderung des Back- und Schmelzverhaltens mit sich, dass die Mischungen unter den normalen Verfahrensbedingungen entweder zu schwach oder zu stark sintern, so dass entweder keine Verfestigung eintritt oder ein poriges Koksgefüge entsteht und Deformierungen auftreten. Diese Nachteile können jedoch auch bei presstechnisch ungünstiger Formgebung, die meistens größere Zusätze an Gleitmitteln erfordert, oder bei der Herstellung größerer Formkörper mit größeren Wandstärken eintreten. Vielfach kann auch eine Hochzüchtung bestimmter Eigenschaften nur auf Kosten anderer Eigenschaften erkauft werden.

Es wurde nun gefunden, dass sich auch in solchen Fällen das richtige Back-, Schmelz- und Graphitierungsverhalten dadurch einstellen lässt, dass entweder besonders hohe oder besonders niedrige Pressdrücke und/oder besonders hohe oder besonders niedrige Aufheizgeschwindigkeiten beim Sintern, gewählt, dass heißt, der Pressdruck und die Aufheizgeschwindigkeit beim Sintern so aufeinander abgestimmt werden, dass die Formkörper beim Sintern unter Vermeidung von Bläh- und Treiberscheinungen und Lunkerbildungen formhaltig schwinden. Je nach der Kombination von Press- und Sinterbedingungen mit dem jeweiligen Kohlegut lässt sich das Sinterverhalten der Pressmischungen weitgehend korrigieren und die Hochzüchtung bestimmter Eigenschaften der Formkörper erreichen. Auf diese Weise ist es möglich, an sich gegenläufige Eigenschaften gleichzeitig auf eine optimale Höhe zu bringen. Es ist aus der Kunstkohletechnik bekannt, dass eine besonders große elektrische Leitfähigkeit und besonders große Härte der Formkörper nicht gleichzeitig erzielt werden können, da einerseits die elektrische Leitfähigkeit vollständige Graphitierung bei etwa 2800°C erfordert, andererseits aber gerade dieser hohe Graphitierungsgrad zu einem Härteverlust führt. Dagegen konnten aus Steinkohlefeinstäuben mit Zusätzen von bis zu 70% gut backender Fettkohlen oder mit Zusätzen von etwa 15-20% Teer oder 10% Pech bereits bei einer Sintertemperatur von 1700°C Formkörper mit einem elastischen Widerstand von der Größenordnung von 20 bis 30 <Nicht lesbar>/mm(exp)2/m hergestellt werden, wobei gleichzeitig bei Anwendung der gebräuchlichen Pressdrücke von etwa 1000 bis 2000 kg/cm(exp)2 Härtegrade von etwa 5000 bis 8500 kg/cm(exp)2 erhalten werden.

Bei steigenden Pressdrücken, z.B. Drücken von 3000 bis 4000 kg/cm(exp)2, wie sie insbesondere bei teerhaltigen Mischungen anwendbar sind, steigt nicht nur die elektrische Leitfähigkeit, sondern auch die Härte weiter an. So wurden bei Anwendung solcher Drücke und einer Sintertemperatur von 1700°C elektrische Widerstände von 10 bis 15 <Nicht lesbar>/mm(exp)2/m und Härten von über 9000 bis 10000 kg/cm(exp)2 erzielt. Die zur Erreichung einer so guten elektrischen Leitfähigkeit notwendigen Zusätze an backenden Mitteln zu den Steinkohlefeinstäuben haben allerdings den Nachteil, dass das Schmelzbestreben bereits recht kräftig ist, was sich bei Formkörpern größerer Wandstärken (70 mm und darüber) beim Sintern durch das Auftreten von nachteiligen Einschnürungen und Lunkern auswirkt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich aus solchen Mischungen größere Formkörper mit größeren Wandstärken herstellen lassen, wenn in solchen Fällen bei der thermischen Behandlung während des Durchlaufens der plastischen Phase, das heißt bis zu Temperaturen von etwa 500 bis 600°C, die Aufheizgeschwindigkeit nicht mehr als 30°C pro Stunde beträgt gegenüber den sonst in diesem Temperaturgebiet üblichen Aufheizungsgeschwindigkeiten von etwa 70 bis 80°C pro Stunde.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von graphitierten Steinkohleformkörpern aus Steinkohlefeinstäuben mit oder ohne Zusatz von Bindemitteln durch Pressen und Sintern, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck und die Aufheizgeschwindigkeit beim Sintern so aufeinander abgestimmt werden, dass die Formkörper beim Sintern unter Vermeidung von Bläh- und Treiberscheinungen und Lunkerbildungen formhaltig schwinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck 1000 bis 2000 kg/cm(exp)2 und die Aufheizgeschwindigkeit bis zu der Temperatur von 600°C, 70 bis 80°C pro Stunde, beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck mehr als 3000 kg/cm(exp)2 und die Aufheizgeschwindigkeit bis zu der Temperatur 600°C, 70 bis 80°C pro Stunde, beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung starkwindiger Formkörper nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Aufheizgeschwindigkeit bis zu der Temperatur von 600°C, höchstens 30°C pro Stunde, beträgt.