EP0216978A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Kohlenstoffmassen, insbesondere von Kohlenstoffelektroden - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Kohlenstoffmassen, insbesondere von Kohlenstoffelektroden Download PDF

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EP0216978A1
EP0216978A1 EP19850890266 EP85890266A EP0216978A1 EP 0216978 A1 EP0216978 A1 EP 0216978A1 EP 19850890266 EP19850890266 EP 19850890266 EP 85890266 A EP85890266 A EP 85890266A EP 0216978 A1 EP0216978 A1 EP 0216978A1
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pressure
cylinder
strand
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
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    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/224—Extrusion chambers

Definitions

  • the invention relates to a method for extruding carbon masses, in particular carbon electrodes, wherein the carbon mass introduced into a press cylinder with a closable mouthpiece is first compressed by means of a press ram with the mouthpiece closed and then pressed out of the press cylinder with the mouthpiece open, and to a device to carry out the procedure.
  • the carbon mass Before carbon electrodes can be burned, the carbon mass must be shaped and compressed accordingly.
  • the carbon mass is introduced into a press cylinder with a closable mouthpiece and pre-compressed in this press cylinder with the mouthpiece closed with the aid of a press ram before the actual molding and compression process can take place by squeezing the carbon mass through the mouthpiece.
  • the quality of the later electrodes depends, among other things, on a uniform grain orientation of the mass particles in the press strand and on a sufficient compression of the press strand. As has been shown, one of the conditions for uniform grain alignment can be seen in an at least approximately constant exit speed of the press strand from the die of the press cylinder.
  • this exit speed of the press strand from the mouthpiece of the press cylinder depends on the press pressure exerted on the carbon mass via the press ram, so that an advantageous exit speed is achieved range only a certain pressure can be applied.
  • a desired grain orientation in the press strand can therefore only be ensured if a certain pressing force and, depending on it, a certain compression are maintained.
  • this compression is generally not sufficient, so that in such cases vibration compression in closed molds is adopted, although grain orientation cannot be achieved.
  • the invention is therefore based on the object of avoiding these deficiencies and of specifying a method for extruding carbon masses in which, in spite of good grain orientation, any desired compression of the extruded strand can be ensured.
  • the invention solves this problem in that a counterpressure to the pressing pressure is exerted on the strand of carbon mass emerging from the mouthpiece.
  • the exit speed when using a back pressure depends on the difference between the pressure and the back pressure and this pressure difference can be easily adapted to the desired exit speed of the press strand from the mouthpiece, a compression pressure independent of the exit speed can be exerted on the carbon mass.
  • the increase in the exit speed which is otherwise caused by an increase in the pressing pressure, is prevented by the correspondingly selected counter pressure, so that the press strand can emerge from the die of the press cylinder at a speed which is advantageous for the desired orientation.
  • the press die in the die increases with a constant press ram loading effective ejection pressure with increasing ram stroke, which results in an increasing exit speed.
  • the application pressure of the press ram would therefore have to be controlled as a function of the press ram stroke. If it is not the action of the press ram but the counterforce that is controlled, namely in the sense of an increase in the counterpressure with increasing length of the press run, a constant exit speed for the press run can be achieved even with a constant action on the press ram.
  • a known device (DE-OS 28 55 899) provides a guide sleeve arranged at a distance from the mouthpiece of the press cylinder for the press strand emerging from a vertically arranged press cylinder, in order to avoid deformations of the press strand during its removal .
  • the press strand received by the guide sleeve is namely conveyed along with the guide sleeve.
  • the guide sleeve of such a device is designed as an axially displaceable pressure cylinder which can be tightly connected to the mouthpiece of the press cylinder and has a pressure stamp guided therein, a desired counterpressure to the pressure can be exerted on the press strand emerging from the mouthpiece of the press cylinder be because the jacket of the impression cylinder is a radial Evasion of the press strand effectively prevented.
  • the pressure stamp must of course be able to be pushed back over the emerging press strand without changing the position of the pressure cylinder.
  • the pressure cylinder can be withdrawn axially from the mouthpiece in order to be able to sever the press strand.
  • the jacket of the pressure cylinder can have lubrication openings connected to at least one pressure line for a lubricant, through which the lubricant is pressed between the jacket of the pressure cylinder and the press line.
  • the press train In the case of a horizontal press cylinder arrangement, the press train must be supported appropriately when the pressure cylinder is pulled off.
  • adjustable support supports provided outside the printing cylinder can be arranged, which are pivoted or raised when the printing cylinder is pulled off the strand into the working position.
  • a particularly advantageous support of the press strand is obtained, however, if a part of the inner wall of the support beam for the press strand is guided axially displaceably in the jacket of the pressure cylinder, because in this case the press strand can remain on the support beam when the pressure cylinder is removed.
  • the support bracket is held stationary when the printing cylinder is removed and pulled out of the printing cylinder jacket.
  • the device shown for the extrusion of carbon electrodes consists essentially of a press cylinder 1 which has a mouthpiece 3 which can be closed with the aid of a cover 2 and which receives a press ram 4 in a displaceable manner.
  • a press cylinder 1 which has a mouthpiece 3 which can be closed with the aid of a cover 2 and which receives a press ram 4 in a displaceable manner.
  • an axially displaceable pressure cylinder 5 is provided, which can be connected tightly to the mouthpiece 3 of the press cylinder 1 and is provided with a pressure stamp 6.
  • the plunger 6 guided in the pressure cylinder 5 is acted upon accordingly and pressed against the carbon mass 7 in the region of the mouthpiece, as is indicated in FIG. 2. If the press ram 4 is now acted upon, the carbon mass 7 is pressed out of the mouthpiece 3 against the force of the pressure ram 6, the emerging extrusion strand 8 being guided through the pressure cylinder 5, so that a corresponding counter pressure to the press pressure can be exerted via the pressure ram 6 .
  • a compression pressure thus acts on the carbon mass 7 or the press strand 8, which depends on the size of the press pressure and the size of the counterpressure by the pressure stamp 6.
  • the exit speed of the press strand 8 from the mouthpiece 3 is, however, independent of this compression pressure, because for the exit speed only the pressure difference between the back pressure and the pressure in the area of the mouthpiece 3 is decisive. It is therefore possible to ensure a comparatively low exit speed at very high compression pressures, so that the press strand 8 not only has a high compression rate but also a desired grain orientation.
  • 5 lubrication openings 9 are provided in the jacket of the pressure cylinder, which are connected to a pressure line 10 for a lubricant, so that the lubricant is passed under the necessary pressure between the cylinder jacket and the press line 8 can be.
  • the plunger 6 is lifted off the press strand 8 and the pressure cylinder 5 is withdrawn from its working position according to FIG. 3 from the press strand 8 into the position according to FIG. 4 in order to be able to sever the press strand 8 with the knife 11.
  • lifting supports 12 are provided according to FIG. 4, which are placed on the press strand 8 as soon as it is released by the pressure cylinder 5.
  • a support bracket 13 can also be provided, which is guided axially displaceably in an axial groove 14 of the jacket of the printing cylinder 5 and forms part of the inner wall of the printing cylinder 5, as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the support bracket 13 therefore only needs to be held by means of a holder 15 when the printing cylinder 5 is withdrawn from the mouthpiece 3 of the press cylinder 1 in order to pull it out of the printing cylinder 5.
  • the press strand 8 consequently remains on the support bracket 13 without relative movement during the pulling off of the pressure cylinder 5, so that one uninterrupted support of the press strand 8 can be achieved.
  • the pressure cylinder 5 can be provided with an end recess 16 for the holder 15.
  • the arrangement must of course be such that the knives 11 can be used to cut through the press strand 8 without hindrance. For this purpose, it may be necessary to shift the holder 15 in certain areas.

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Abstract

Zum Strangpressen von Kohlenstoffelektroden wird die in einen Preßzylinder (1) mit verschließbarem Mundstück (3) eingebrachte Kohlenstoffmasse (7) mit Hilfe eines Preßstempels (d) zunächst bei verschlossenem Mundstück (3) angestaucht und dann bei geöffnetem Mundstück (3) aus dem Preßzylinder (1) herausgedrückt. Um bei einer gleicihbleibenden Austrittsgeschwindigkeit des Preßstranges (8) einen größeren Verdichtungsdruck aufbringen zu können, wird auf den aus dem Mundstück austretenden Strang (8) ein Gegendruck zum Preßdruck ausgeübt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Strangpressen von Kohlenstoffmassen, insbesondere von Kohlenstoffelektroden, wobei die in einen Preßzylinder mit verschließbarem Mundstück eingebrachte Kohlenstoffmasse mit Hilfe eines Preßstempels zunächst bei verschlossenem Mundstück angestaucht und dann bei geöffnetem Mundstück aus dem Preßzylinder herausgedrückt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bevor Kohlenstoffelektroden gebrannt werden können, muß die Kohlenstoffmasse entsprechend geformt und verdichtet werden. Zu diesem Zweck wird die Kohlenstoffmasse in einen Preßzylinder mit einem verschießbaren Mundstück eingebracht und in diesem Preßzylinder bei verschlossenem Mundstück mit Hilfe eines Preßstempels vorverdichtet, bevor der eigentliche Form- und Verdichtungsvorgang durch das Auspressen der Kohlenstoffmasse durch das Mundstück erfolgen kann. Die Qualität der späteren Elektroden hängt dabei unter anderem von einer gleichmäßigen Kornorientierung der Masseteilchen im Preßstrang und von einer ausreichenden Verdichtung des Preßstranges ab. Wie sich gezeigt hat, ist eine der Bedingungen für eine gleichmäßige Kornausrichtung in einer zumindest angenähert konstanten Austrittsgeschwindigkeit des Preßstranges aus dem Mundstück des Preßzylinders zu sehen. Diese Austrittsgeschwindigkeit des Preßstranges aus dem Mundstück des Preßzylinders hängt aber von dem über den Preßstempel auf die Kohlenstoffmasse ausgeübten Preßdruck ab, so daß für einen vorteilhaften Austrittsgeschwindigkeitsbereich nur ein bestimmter Preßdruck aufgebracht werden darf. Für einen bestimmten Elektrodenquerschnitt kann folglich nur dann eine erwünschte Kornorientierung im Preßstrang sichergestellt werden, wenn eine bestimmte Preßkraft und davon abhängig eine bestimmte Verdichtung eingehalten wird. Für hohe Ansprüche reicht diese Verdichtung jedoch im allgemeinen nicht aus, so daß man in solchen Fällen auf eine Vibrationsverdichtung in geschlossenen Formen übergeht, wobei allerdings keine Kornorientierung erreicht werden kann.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und ein Verfahren zum Strangpressen von Kohlenstoffmassen anzugeben, bei dem trotz einer guten Kornorientierung eine beliebig hohe Verdichtung des Preßstranges sichergestellt werden kann.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß auf den aus dem Mundstück austretenden Strang der Kohlenstoffmasse ein Gegendruck zum Preßdruck ausgeübt wird.
  • Da die Austrittsgeschwindigkeit bei der Anwendung eines Gegendruckes von der Differenz des Preßdruckes und des Gegendruckes abhängt und diese Druckdifferenz in einfacher Weise auf die gewünschte Austrittsgeschwindigkeit des Preßstranges aus dem Mundstück angepaßt werden kann, kann auf die Kohlenstoffmasse ein von der Austrittsgeschwindigkeit unabhängiger Verdichtungsdruck ausgeübt werden. Die sonst durch eine Vergrößerung des Preßdruckes bedingte Steigerung der Austrittsgeschwindigkeit wird ja durch den entsprechend gewählten Gegendruck unterbunden, so daß der Preßstrang mit einer für die gewünschte Orientierung vorteilhaften Geschwindigkeit aus dem Mundstück des Preßzylinders austreten kann.
  • Da sich der Reibungswiderstand zwischen der Kohlenstoffmasse und dem Preßzylinder mit zunehmendem Preßstempelhub, also mit wachsender Länge des aus dem Mundstück austretenden Preßstranges verringert, vergrößert sich bei einer gleichbleibenden Preßstempelbeaufschlagung der im Mundstückbereich wirksame Auspreßdruck mit wachsendem Preßstempelhub, was eine steigende Austrittsgeschwindigkeit zur Folge hat. Um eine gleichmäßige Austrittsgeschwindigkeit für den Preßstrang sicherzustellen, müßte daher der Beaufschlagungsdruck des Preßstempels in Abhängigkeit vom Preßstempelhub gesteuert werden. Wird nicht die Beaufschlagung des Preßstempels, sondern die Gegenkraft gesteuert, und zwar im Sinne einer Vergrößerung des Gegendruckes mit wachsender Länge des Preßstranges, so kann auch bei einer gleichbleibenden Beaufschlagung des Preßstempels eine konstante Austrittsgeschwindigkeit für den Preßstrang erreicht werden.
  • Aufgrund der sich bei einem Preßstempelhub ändernden Reibungskräfte innerhalb des Preßzylinders wird sich unter Wahrung einer konstanten Austrittsgeschwindigkeit für den Preßstrang eine Änderung des Verdichtungsdruckes ergeben. Diese Änderung hat aber auf die Qualität der Rohelektrode keinen wesentlichen Einfluß, weil ja im wesentlichen der gesamte Preßstrang dieser Änderung des Verdichtungsdruckes unterworfen ist.
  • Zur Durchführung des Verfahrens kann von einer bekannten Vorrichtung ausgegangen werden (DE-OS 28 55 899), die für den aus einem vertikal angeordneten Preßzylinder austretenden Preßstrang eine mit Abstand vom Mundstück des Preßzylinders angeordnete Führungshülse vorsieht, um Deformationen des Preßstranges bei seinem Abtransport zu vermeiden. Der von der Führungshülse aufgenommene Preßstrang wird nämlich zusammen mit der Führungshülse weitergefördert.
  • Wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Führungshülse einer solchen Vorrichtung als an das Mundstück des Preßzylinders dicht anschließbarer, axial verschiebbarer Druckzylinder mit einem darin geführten Druckstempel ausgebildet, so kann über diesen Druckstempel auf den aus dem Mundstück des Preßzylinders austretenden Preßstrang ein gewünschter Gegendruck zum Preßdruck ausgeübt werden, weil der Mantel des Druckzylinders ein radiales Ausweichen des Preßstranges wirksam verhindert. Der Druckstempel muß dabei selbstverständlich über den austretenden Preßstrang zurückgeschoben werden können, ohne die Lage des Druckzylinders zu verändern. Ist die gewünschte Länge des Preßstranges erreicht, so kann der Druckzylinder vom Mundstück axial zurückgezogen werden, um den Preßstrang durchtrennen zu können.
  • Um den Einfluß von Reibungskräften im Bereich des Druckzylinders weitgehend ausschließen zu können, kann der Mantel des Druckzylinders an wenigstens eine Druckleitung für ein Gleitmittel angeschlossene Schmieröffnungen aufweisen, durch die das Gleitmittel zwischen den Mantel des Druckzylinders und den Preßstrang gedrückt wird.
  • Bei einer horizontalen Preßzylinderanordnung muß der Preßstrang beim Abziehen des Druckzylinders entsprechend unterstützt werden. Hiefür können außerhalb des Druckzylinders vorgesehene, anstellbare Stützauflagen angeordnet werden, die beim Abziehen des Druckzylinders vom Strang in die Arbeitsstellung eingeschwenkt oder angehoben werden. Eine besonders vorteilhafte Unterstützung des Preßstranges erhält man jedoch, wenn im Mantel des Druckzylinders ein einen Teil der Innenwandung bildender Stützträger für den Preßstrang axial verschiebbar geführt ist, weil in diesem Falle der Preßstrang auf dem Stützträger beim Abziehen des Druckzylinders aufliegen bleiben kann. Der Stützträger wird beim Abziehen des Druckzylinders ortsfest gehalten und aus dem Druckzylindermantel ausgezogen.
  • An Hand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem schematischen Längsschnitt mit verschlossenem Mundstück des Preßzylinders,
    • Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit an das Mundstück des Preßzylinders angeschlossenem Druckzylinder,
    • Fig. 3 die Vorrichtung während des Auspressens eines Preßstranges gegen einen Gegendruck,
    • Fig. 4 die Vorrichtung nach der Beendigung des Preßvorganges vor dem Durchtrennen des Preßstranges,
    • Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante und
    • Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.
  • Die dargestellte Vorrichtung zum Strangpressen von Kohlenstoffelektroden besteht im wesentlichen aus einem Preßzylinder 1, der ein mit Hilfe eines Deckels 2 verschließbares Mundstück 3 aufweist und einen Preßstempel 4 verschiebbar aufnimmt. In axialer Verlängerung des Mundstückes 3 ist ein axial verschiebbarer Druckzylinder 5 vorgesehen, der dicht an das Mundstück 3 des Preßzylinders 1 angeschlossen werden kann und mit einem Druckstempel 6 versehen ist. Nach dem Anstauchen der in den Preßzylinder 1 eingebrachten Kohlenstoffmasse 7, was bei verschlossenem Mundstück 3 über den Preßstempel 4 gemäß Fig. 1 durchgeführt wird, wird der Deckel 2 vom Verschlußstück 3 abgenommen und der Druckzylinder 5 an das Mundstück 3 dicht angeschlossen. Vor dem eigentlichen Strangpressen wird der im Druckzylinder 5 geführte Druckstempel 6 entsprechend beaufschlagt und gegen die Kohlenstoffmasse 7 im Bereich des Mundstückes gedrückt, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Wird nun der Preßstempel 4 beaufschlagt, so wird die Kohlenstoffmasse 7 gegen die Kraft des Druckstempels 6 aus dem Mundstück 3 herausgedrückt, wobei der austretende Preßstrang 8 durch den Druckzylinder 5 geführt wird, so daß über den Druckstempel 6 ein entsprechender Gegendruck zum Preßdruck ausgeübt werden kann. Auf die Kohlenstoffmasse 7 bzw. den Preßstrang 8 wirkt somit ein Verdichtungsdruck, der von der Größe des Preßdruckes und der Größe des Gegendruckes durch den Druckstempel 6 abhängt. Die Austrittsgeschwindigkeit des Preßstranges 8 aus dem Mundstück 3 ist allerdings von diesem Verdichtungsdruck unabhängig, weil für die Austrittsgeschwindigkeit lediglich die Druckdifferenz zwischen dem Gegendruck und dem Druck im Bereich des Mundstückes 3 maßgebend ist. Es kann daher bei sehr hohen Verdichtungsdrücken eine vergleichsweise geringe Austrittsgeschwindigkeit sichergestellt werden, so daß der Preßstrang 8 nicht nur eine hohe Verdichtung, sondern auch eine erwünschte Kornorientierung aufweist. Durch eine Steuerung der Beaufschlagung des Druckstempels 6 und/oder des Preßstempels 4 können dabei sehr unterschiedliche Verhältnisse berücksichtigt werden.
  • Um die Reibungskräfte im Bereich des Druckzylinders 5 möglichst klein zu halten, sind im Mantel des Druckzylinders 5 Schmieröffnungen 9 vorgesehen, die an eine Druckleitung 10 für ein Gleitmittel angeschlossen sind, so daß das Gleitmittel unter dem nötigen Druck zwischen den Zylindermantel und den Preßstrang 8 geleitet werden kann.
  • Nach der Beendigung des Preßvorganges wird der Druckstempel 6 vom Preßstrang 8 abgehoben und der Druckzylinder 5 aus seiner Arbeitsstellung gemäß Fig. 3 vom Preßstrang 8 in die Stellung nach Fig. 4 zurückgezogen, um den Preßstrang 8 mit Hilfe der Messer 11 durchtrennen zu können. Beim Zurückziehen des Druckzylinders 5 vom Preßstrang 8 muß dieser entsprechend unterstützt werden. Zu diesem Zweck sind nach Fig. 4 anhebbare Stützauflagen 12 vorgesehen, die an den Preßstrang 8 angestellt werden, sobald dieser vom Druckzylinder 5 freigegeben wird.
  • An Stelle der Stützauflagen 12 kann auch ein Stützträger 13 vorgesehen werden, der in einer Axialnut 14 des Mantels des Druckzylinders 5 axial verschiebbar geführt ist und einen Teil der Innenwandung des Druckzylinders 5 bildet, wie dies in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Der Stützträger 13 braucht daher beim Zurückziehen des Druckzylinders 5 vom Mundstück 3 des Preßzylinders 1 lediglich mittels einer Halterung 15 festgehalten zu werden, um ihn aus dem Druckzylinder 5 herauszuziehen. Der Preßstrang 8 bleibt folglich ohne Relativbewegung während des Abziehens des Druckzylinders 5 auf dem Stützträger 13 liegen, so daß eine ununterbrochene Unterstützung des Preßstranges 8 erreicht werden kann. Um einen dichten Anschluß des Druckzylinders 5 an das Mundstück 3 des Preßzylinders sicherzustellen, ohne die Halterung 15 abnehmen zu müssen, kann der Druckzylinder 5 mit einer stirnseitigen Aufnahmeaussparung 16 für die Halterung 15 versehen werden. Die Anordnung muß dabei selbstverständlich so getroffen werden, daß die Messer 11 zum Durchtrennen des Preßstranges 8 unbehindert eingesetzt werden können. Zu diesem Zweck kann eine bereichsweise Verschiebung der Halterung 15 notwendig sein.

Claims (5)

1. Verfahren zum Strangpressen von Kohlenstoffmassen, insbesondere von Kohlenstoffelektroden, wobei die in einen Preßzylinder mit verschließbarem Mundstück eingebrachte Kohlenstoffmasse mit Hilfe eines Preßstempels zunächst bei verschlossenem Mundstück angestaucht und dann bei geöffnetem Mundstück aus dem Preßzylinder herausgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den aus dem Mundstück austretenden Strang der Kohlenstoffmasse ein Gegendruck zum Preßdruck ausgeübt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck mit wachsender Länge des Preßstranges vergrößert wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem einen Preßstempel aufnehmenden Preßzylinder, der ein verschließbares Mundstück aufweist und aus einer Führungshülse für den aus dem Mundstück austretenden Preßstrang, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse als an das Mundstück (3) des Preßzylinders (1) dicht anschließbarer, axial verschiebbarer Druckzylinder (5) mit einem darin geführten Druckstempel (6) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Druckzylinders (5) an wenigstens eine Druckleitung (10) für ein Gleitmittel angeschlossene Schmieröffnungen (9) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel des Druckzylinders (5) ein einen Teil der Innenwandung bildender Stützträger (13) für den Preßstrang (8) axial verschiebbar geführt ist.
EP19850890266 1985-01-04 1985-10-24 Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Kohlenstoffmassen, insbesondere von Kohlenstoffelektroden Expired EP0216978B1 (de)

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