EP0092649A2

EP0092649A2 - Verfahren zur Aufbringung eines Graphit und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen Materials auf eine mit einem metallischen Überzug versehene Kohlenstoffelektrode, insbesondere Graphitelektrode

Info

Publication number: EP0092649A2
Application number: EP83101342A
Authority: EP
Inventors: Franz Schieber
Original assignee: C Conradty Nuernberg GmbH and Co KG
Current assignee: C Conradty Nuernberg GmbH and Co KG
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1983-11-02
Also published as: DE3215831A1; EP0092649A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung eines Graphit und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen Materials auf eine mit einem metallischen Überzug versehene Kohlenstoff-, insbesondere Graphitelektrode, bei dem die Aufbringung des pulverförmigen Materials zur Einsparung von Energie und Produktionskosten nicht aus einer wässrigen Suspension auf eine kalte Elektrodenoberfläche unter Bemischung eines wasserlöslichen Klebers zwecks Haftung des Überzugs auf der Elektrodenoberfläche erfolgt, sondern durch Aufbringen des trockenen Pulvergemisches ohne besonderen Klebstoff auf die wenigstens auf die Schmelztemperatur des Kunstharzes erwärmte Elektrodenoberfläche. Aus dieser erwärmten Oberfläche schmilzt das Kunstharz und wirkt dadurch als Klebstoff für das Graphitpulver, härtet aus und bildet somit eine fest haftende, graphithaltige Schutzschicht, die die Verwendung von metallischen Kontaktbacken zur Stromübertragung auf die Elektrode im Lichtbogenofen bei der Strahlerzeugung ermöglicht, ohne daß die Kontaktbacken mit der Elektrodenoberfläche verschweißen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung eines Graphit und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen Materials auf eine mit einem metallischen überzug versehene Kohlenstoffelektrode, insbesondere Graphitelektrode.
Zur Verringerung der Oberflächenoxidation von Graphitelektroden und damit zur Herabsetzung des Seitenverbrauches des heißen Elektrodenstranges sind metallhaltige Schutzüberzüge entwickelt worden, die beispielsweise aus Karbiden, Siliziden, Oxiden, Metallen oder Kombinationen solcher Stoffe bestehen und auf die Elektrodenoberfläche durch Aufspritzen und nachfolgendes Einbrennen mit elektrischen Lichtbogen aufgebracht werden, wodurch sie mit der Elektrodenoberfläche fest verbunden werden. Um zu vermeiden, daß die metallhaltige Beschichtung der Elektrodenoberfläche mit den metallischen Kontaktbacken im Betriebszustand verschweißt und diese dadurch zur Nachführung des Elektrodenstrangs nicht ohne weiteres mehr von der Elektrodenoberfläche gelöst werden können, ist bekannt (DE-OS 30 28 348) die Elektrodenoberfläche mit einem graphithaltigen Material zu bedecken, das auf der metallhaltigen Oberfläche fest haftet und jegliches Verschweißen oder Verschmelzen zwischen den Backen und der Elektrodenoberfläche verhindert. Das Auftragen des im Wasser suspendierten bzw. gelösten pulverförmigen Materialgemisches in Form einer streich- oder spritzfähigen Paste geschieht gewöhnlich in mehreren Stufen, bis die gewünschte Beschichtungsdicke des graphithaltigen Materials erreicht ist, die beispielsweise zwischen 0,1 bis 1,0 mm beträgt, wobei zwischen jedem Bestreichungsvorgang das aufgetragene Material luftgetrocknet wird. Danach wird die luftgetrocknete, graphithaltige gesamte Materialschicht kurzzeitig auf 150 bis 180°C erhitzt, um das Kunstharz zu kondensieren.
Dieses bekannte Herstellungsverfahren ist insofern zeit-und kostenaufwendig, als zunächst eine wässrige Suspension des graphithaltigen Materials hergestellt werden muß, die bevorzugt schichten- bzw. stufenweise auf die Elektrodenoberfläche aufgetragen wird und deren einzelne Schichten jeweils getrocknet werden müssen, bevor der nächste Materialauftrag stattfinden kann. Das Trocknen der einzelnen Materialschichten dient dabei im wesentlichen' zur Verdampfung des Suspensionsmittels, also des Wassers, und erfordert entsprechende Wärmeenergien.
Darüberhinaus geht die Lufttrocknung relativ langsam vor sich, wodurch dieses Beschichtungsverfahren mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden ist, der die Fertigungsgeschwindigkeit einer solchen Produktionsanlage ziemlich niedrig hält. Schließlich erfordert die Tatsache, daß die luftgetrocknete graphithaltige gesamte Materialschicht nach ihrer Herstellung auf Aushärtungstemperatur des Kunstharzes erhitzt werden muß,einen weiteren Energie-und Zeitaufwand.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die bekannte Verfahrensweise zur Aufbringung eines Graphit und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen Materials auf eine mit einem metallischen überzug versehene Kohlenstoffelektrode, insbesondere Graphitelektrode, zu vereinfachen und in diesem Zusammenhang erheblich kostensparender und weniger zeitaufwendig zu gestalten, um dadurch höhere Fertigungsgeschwindigkeiten bei niedrigeren Fertigungskosten zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrodenoberfläche mindestens auf die Schmelztemperatur des Kunstharzes erwärmt wird, worauf das pulverförmige Material im nicht suspendierten Zustand auf die erwärmte Elektrodenoberfläche aufgebracht wird und dort unter der Einwirkung der von der Elektrodenoberfläche übertragenen Wärme durch Aufschmelzen und Aushärten zu einer fest haftenden Schutzschicht ausgebildet wird.
Durch diese Verfahrensweise wird nicht nur vermieden, daß das pulverförmige Material zunächst in einer wässrigen Lösung suspendiert werden muß, bevor es auf die Elektrodenoberfläche aufgestrichen, aufgepinselt oder aufgespritzt werden kann, sondern es entfällt auch die Notwendigkeit, dem Materialgemisch aus Graphit und Kunstharz einen Kleber zuzusetzen, der die Aufgabe hat, für eine feste Haftung des pulverförmigen Materials auf der Elektrodenoberfläche zu sorgen,bevor das Kunstharz durch nachfolgende Erwärmung aufgeschmolzen wird und aushärtet.
Erfindungsgemäß wird somit das pulverförmige Material im . "trockenen" Zustand auf die erhitzte Elektrodenoberfläche aufgebracht, und zwar gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens durch Aufstreuen, Aufblasen, Aufsprühen o.dgl. Zu diesem Zweck wird die Elektrodenoberfläche gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags, auf eine Temperatur erwärmt, die der Aushärtungstemperatur des Kunstharzes entspricht, bevor das pulverförmige Material auf sie aufgebracht wird. Durch diese relativ hohe Oberflächentemperatur der Elektrode, die auch durch eine noch höhere Temperatur ersetzt werden könnte, wird das Kunstharz geschmolzen und ausgehärtet, wobei durch die aus der Schmelze rasch entweichenden Gase eine Schutzschicht hoher Porosität entsteht.
Wird, gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des' Erfindungsvorschlags, die Elektrodenoberfläche vor dem Auftragen des pulverförmigen Materials auf eine Temperatur erwärmt, die unter der Aushärtungstemperatur des Kunstharzes liegt, dann wird ein weniger intensives Entweichen von Gasen aus der Kunstharzschmelze bewirkt, wodurch die Schutzschicht eine geringere Porosität erhält. Um die Aushärtungstemperatur des Kunstharzes zu erreichen, mußdann die Schutzschicht nachfolgend entsprechend erwärmt werden. Diese Erwärmung führt jedoch gewöhnlich nicht zu einer weiteren Steigerung der Porosität Uber das zunächst erzielte Maß hinaus.
Erfindungsgemäß dient somit auch bei den im obigen erläuterten vorteilhaften Verfahrensvarianten das Kunstharz selbst als Klebemittel für das Graphitpulver, welches verhindert, daß das Pulver noch vor dem Aushärten des Kunstharzes von der Elektrodenoberfläche wieder herabfällt.
Durch Wahl der Oberflächentemperatur der Elektrode sowie der Auftragsgeschwindigkeit des pulverförmigen Materials läßt sich in vorteilhafter Weise nicht nur die Beschichtungsdicke einstellen, sondern auch die Beschaffenheit dieser Schutzschicht hinsichtlich ihrer Porosität. Die Porosität der Schutzschicht ist insofern für die Brauchbarkeit der Elektrode für aus Metall, insbesondere Kupfer, bestehende Kontaktbacken von wesentlicher Bedeutung, als sie mitbestimmt, inwieweit vom Schmelzprozeß im Elektrostahlofen, für den die Elektrode gerade verwendet wird, herrührende Schmutzteilchen auf dem Schutzüberzug im Bereich der Anpreßflächen der Kontaktbacken durch den Preßdruck in den Schutzüberzug hineingepreßt werden können und damit ein Verschweißen zwischen Backen und dem graphithaltigen Oberzugsmaterial verhindert wird. Eine Schutzschicht relativ hoher Porosität ist in der Regel duktiler und damit für das Hineinpressen solcher Schmutzteilchen geeigneter als eine solche geringerer Porosität, wobei mit Schutzüberzugdicken zwischen etwa 0,1 und 2,0 mm gearbeitet wird.
Für das Graphitpulver wird beispielsweise Ceylon-Graphit oder plättchenförmiger, feinteiliger Kunstgraphit oder Naturgraphit oder Gemische aus diesen Graphiten mit einer Teilchengröße kleiner als 1000 um und insbesondere kleiner als 63 um verwendet, das in trockenem Zustand mit dem pulverförmigen Kunstharz vermischt wird, wobei das Mischungsverhältnis 700 Teile Graphitpulver zu 100 bis 400, beispielsweise 150 Teile aushärtbares Kunstharz betragen kann. Dieses Kunstharz kann beispielsweise ein feingemahlenes Harz auf Phenol-Novolakhexamethylentetramin-Basis sein. Eine solchermaßen mit einer Schutzschicht versehene Graphitelektrode hat beispielsweise einen Durchmesser von 355 mm und eine Länge von 2000 mm und läßt sich direkt in die aus Kupfer bestehenden Kontaktbacken eines Lichtbogenschmelzofens zur Stahlerzeugung einsetzen, wobei keinerlei Verschweißen zwischen der Elektrodenoberfläche und den Kontaktbacken stattfindet.

Claims

1. Verfahren zur Aufbringung eines Graphit und Kunstharz enthaltenden pulverförmigen Materials auf eine mit einem metallischen Oberzug versehene Kohlenstoffelektrode, insbesondere Graphitelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenoberfläche mindestens auf die Schmelztemperatur des Kunstharzes erwärmt wird, worauf das pulverförmige Material im trockenen Zustand auf die erwärmte Elektrodenoberfläche aufgebracht wird und dort unter der Einwirkung der von der Elektrodenoberfläche übertragenen Wärme durch Aufschmelzen und Aushärten zu einer fest haftenden Schutzschicht ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenoberfläche auf eine Temperatur erwärmt wird, die der Aushärtungstemperatur des Kunstharzes entspricht, bevor das pulverförmige Material auf sie aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrodenoberfläche auf eine Temperatur erwärmt wird, die der durch Aufschmelzen und Aushärten des Kunstharzes entstehenden Schutzschicht eine hohe Porosität verleiht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß nach dem Aufbringen des pulverförmigen Materials auf die erwärmte Elektrodenoberfläche das Material auf die Aushärtungstemperatur des Kunstharzes erwärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß mittels Temperatur und Zeitdauer der Erwärmung des aufgebrachten pulverförmigen Materials die Größe der Porosität der entstehenden Schutzschicht eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Aufbringen des pulverförmigen Materials auf die erwärmte Elektrodenoberfläche durch Aufstreuen, Aufblasen, Aufsprühen oder dgl.. erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß als Kunstharz ein Harz auf Phenol-Novolakhexamethylentetramin-Basis verwendet wird.