NO118876B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av en formet kullstoffartikkel.

Foreliggende fremgangsmåte vedrører fremstilling av formede kullstoff- og grafittartikler og mer spesielt slike artikler, som er i besittelse av ønsket tetthet, elektrisk ledningsevne og mekaniske styrkeegenskaper, som f. eks. kullstoffelektroder.

Forskjellige fremgangsmåter er tidligere blitt foreslått og anvendt for fremstilling av formete kullstoff- og grafittartikler. Slike fremgangsmåter har gitt nyttige artikler, men de er beheftet med visse ulemper som resulterer i økte omkostninger. F. eks. har fremgangsmåter av den tidligere kjente art krevet en langsom opphetning av artiklene opp til den nødvendige bakningstemperatur for å unngå misform-ning, for sterk porøsitet og brudd. Endog med slike forsiktighetsregler har avfalls-mengden vært en betydelig faktor, og dette i forbindelse med det ineffektive forbruk av energi og utstyr som forårsakes av bak-ningskretsløpet som normalt krever man-

ge dager, har representert betydelige om-kostningsfaktorer. Enkelte modifiserte fremgangsmåter er blitt foreslått, som tillater en noe hurtigere bakning, men selv disse har krevet bakningshastigheter som er lave i forhold til produktenes størrelse.

Et eksempel på en slik fremgangsmåte er beskrevet i U.S. patent nr. 2 594 226, som angir en hastighet av 10—20° C pr. minutt for en liten elektrode med en diameter av 2,5—4 cm.

En typisk vanlig fremgangsmåte for fremstilling av kullstoffelektroder omfatter først fremstillingen av en «grønn» eller uferdig elektrode. Typiske råmaterialer er kullstoff av høy renhetsgrad, som f. eks.

petroleumskoks, og et høyaromatisk bindemiddel, som f. eks. kulltjærebek. En rå materialblanding kan bestå av 4 deler sik-tede petroleumkokspartikler, 6 deler fint petroleumkoksmel og ca. 3 deler kulltjærebek som bindemiddel. Petroleumkoks kalsi-neres før den findeles. Foruten disse råmaterialer tilsettes ofte små mengder av en olje på petroleumbasis til Tåblandingen. Rå-blandingen kan opphetes til ca. 150° C, mens den blandes omhyggelig. Blandingen kan derpå avkjøles til ca. 100° C og utpres-ses derpå så at der dannes «grønne» elektroder. De «grønne» elektroder anbringes i en gassopphetet ovn og opphetes til en indre temperatur av ca. 750—950° C, hvor-etter elektrodene gis anledning til å av-kjøle seg inne i ovnen. Denne bakningspro-sess kan kreve ca. 15 til 50 dager, idet den størstedelen av tiden kreves for opphetningen og resten for avkjølingen. Etter at elektrodene er preparert for bruk ved hjelp av visse maskinelle prosesser, er elektrodene ferdig til bruk, hvor der ikke er nødvendig eller ønskes en meget lav elektrisk motstand. Disse kullstoffelektroder er relativt hårde og forholdsvis sterke. I mange tilfeller fåes en noe lavere motstand ved å innføre en del grafitt eller halvgrafitisk materiale, som f. eks. elektrisk kalsinert an-tracitkull, grafitisert støpekoks eller av-fallselektroder i blandingen. Når det er nødvendig å ha en meget lav elektrisk motstand eller mostand like overfor termisk sjokk, eller når de ekstra omkostninger for grafitiserte elektroder med lav motstand kan forsvares, så grafitiseres kullstoffelek-trodene før bruk. De avkjølte bakte elek-

troder anbringes derpå i en elektrisk motstandsovn, hvor selve elektrodene utgjør det prinsipielle opphetningselement. Elektrodene i den elektriske motstandsovn opphetes til en temperatur av ca. 2 800° C, hvilket tar fra 2 til 4 dager. Etter at opphetningen er fullbragt, lar man avkjøle elektrodene i ca. 10 dager. Sluttproduktene er elektroder, som har en relativt lav motstand, men som er ganske bløte.

For mange øyemed, f. eks. ved fremstilling av elektroder, børster og lignende, er det ofte ønskelig å fremstille en artikkel som oppviser en så lav motstand og så høy mekanisk styrke som mulig. Grafitiserte elektroder oppviser en lavere motstand enn ugrafitiserte, bakte kullstoffelektroder, og anvendes vanligvis når en slik lav motstand er ønskelig. Som følge av deres lave motstand er den elektrodestør-relse som kreves for en bestemt strømbær-ende kapasitet, mindre enn når der anvendes ugrafitisert kullstoff. Bløtheten og mangelen på en høy mekanisk styrke av de grafitiserte elektroder i forening med den relativt lille diameter, skaper proble-mer ved deres anvendelse for mange øyemed. I tilfelle av grafittovnselektroder er det f. eks. vanlig å angi en minimumsak-septerbar bøyefasthet av 105 kg pr. cm<2> og elektrodene må behandles omhyggelig for å unngå brudd. Økede mekaniske styrkeegenskaper vil være ønskelig i elektrode-materialene og særlig for mange øyemed ved grafittelektroder. Der er visse spesielle kullstoff- og grafittprodukter som er i besittelse av fremragende mekaniske styrkeegenskaper, men disse produkter er meget kostbare sammenlignet med vanlig elek-trodemateriale, og kommer derfor ikke i betraktning som erstatninger. En god, liten grafittelektrode kan ha en spesifikk motstand av 3,5 x IO-<4> ohm pr. kubikk tomme (1 kubikk tomme er 16,4 cm<3>), mens en lignende amorf kullstoffelektrode kan ha en spesifikk motstand av 13 x 10—<4> ohm pr. kubikk tomme.

For enkelte øyemed er spesielle kvaliteter av kullstoff eller grafitt eller grafitt-kullstoff nyttige på grunn av spesielle fysikalske egenskaper. En høy styrke, hardhet, finkornethet og smøreevne er blant de vik-tige faktorer, som kommer i betraktning ved valg av slike spesielle kvaliteter. Generelt er fremstillingen av et typisk spesial-kvalitetsprodukt en kostbar fremgangsmåte. Det fremstilles ofte fra meget fint kullstoff eller kullstoff og grafittmel i forbindelse med en passende hård bek. Før bakingen komprimeres der vanligvis under høye trykk for å få den nødvendige styrke eller andre egenskaper i sluttproduktet. Trykket oppheves derpå og det grønne kull-stoffprodukt bakes på omtrentlig samme måte som kullstoffelektroder. Skjønt sluttproduktene er små, er en meget langsom baking nødvendig for å unngå dannelsen av porer, sprekker, indre svekkelse og mis-formning. Slike spesialkvaliteter maskin-behandles vanligvis til spesielle former passende til deres anvendelsesøyemed.

For enkelte øyemed er det ønskelig å tilveiebringe en formet kullstoffartikkel som har en meget høy tilsynelatende tetthet eller evenvekt, f. eks. som er høyere enn ca. 1,94 g/cm<3>. En høy tetthet er av særlig interesse for alle øyemed, hvor det er ønskelig at produktet ikke oppviser noen porø-sitet eller gjennom trengelighet. Vanlig kullstoff eller grafitt som er fremstilt ved de fremgangsmåter som anvendes for elektroder, vil vanligvis ha en tilsynelatende tetthet av størrelsesordenen 1,55 g/cm<3>. Spesielle kvaliteter fremstilt fra fint mel vil ha en tilsynelatende tetthet av opp til ca. 1,80 g/cm3. For enkelte øyemed impregne-res kullstoff- eller grafittartiklene med harpikser for å gjøre dem ugjennomtrenge-lige og slike harpiksimpregnerte artikler vil ha en tilsynelatende tetthet av opp til ca. 1,91 g/cm<3>. De harpiksimpregnerte artikler har en begrenset brukbarhet som følge av den begrensete motstand av harpiksene like overfor høye temperaturer og like overfor kjemisk angrep. De kan ikke anvendes hvor der kreves en fullstendig kullstoff eller grafittartikkel. Det er mulig å øke tettheten av de fullstendig kullstoffholdige artikler ved såkalt gassbehandling eller ved impregnering med bek, etterfulgt av pånybaking. Slike behandlinger øker produktets pris. Enn videre er brukbarheten av slike behandlinger begrenset som følge av vanskeligheten med å oppnå en gjennom - trengning til det indre av større stykker. Hver behandling har en tendens til å lukke de ytre porer slik at de påfølgende behandlinger blir mindre effektive. Vanlige, fullstendig kullstoffholdige produkter har en tilsynelatende tetthet av opp til 1,89 g/cm<3>, og det er kjent at der er blitt fremstilt produkter med tilsynelatende tetthet av opp til 1,92 g/cm<3>. De høye omkostninger for fremstillingen av slike produkter begrenser imidertid i en vesentlig grad deres anvendbarhet.

Det er et prinsipielt formål for foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en formet artikkel, fremstilt fra et kullstoffholdig materiale eller fra en blanding av kullstoffholdige materialer, og som oppviser en på forhånd bestemt tilsynelatende tetthet, hårdhet, elektrisk motstand og mekaniske styrkeegenskaper.

Et annet viktig trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en ny og forbedret fremgangsmåte for fremstilling av formete artikler fra kullstoffholdige materialer.

Mer spesielt er et formål for oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte av den ovenfor angitte art, som tillater et vidt spillerom med hensyn til valget av på forhånd bestemte fysikalske egenskaper av de formete artikler, og som kan utføres for oppnåelse av ønskelige og usedvanlige kombinasjoner av fysikalske egenskaper, og som videre kan anvendes ved fremstillingen av alle typer av kullstoffholdige materialer, som f. eks. elektrolytiske anoder, termiske elektroder, varmeutvekslingselementer, pakningsringer, elektriske børster og kon-takter, lagre, ildfaste materialer for indu-strielle ovner osv.

Et annet formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte av den ovenfor angitte art, som vil gi de formete artikler i løpet av en kort tid med herav følgende nedsettelse av energibehovene og den maksimale utnyttelse av det nødven-dige utstyr.

Et videre formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en en-trinns prosess for fremstilling av formete artikler fra kullstoffholdige materialer, hvorved forformnings-prosessen som vanligvis anvendes, kan unn-gåes.

Et annet formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fullstendig kullstoffholdig formet artikkel med en betydelig styrke, en tetthet som er høyere enn ca. 1,8 g/cm<3> og en motstand som er lavere enn 2,2 x IO-<4 >ohm-tommer.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fullstendig kullstoffholdig, formet og bundet artikkel med en tilsynelatende tetthet høyere enn ca. 2,0 <g>/cm3.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte som vil gi formete, fullstendig kullstoffholdige artikler av en slik på forhånd bestemt form og dimensjon at de maskinelle prosesser som kreves før artiklenes bruk, nedsettes til et minimum.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av formete artikler fra kullstoffholdige materialer, hvor materialene kan utsettes for en voldsom og hurtig temperaturøkning med temperaturøknin-ger av opptil 1000° C pr. minutt eller høy-ere.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av formete artikler fra kullstoffholdige materialer, hvor materialene holdes under et vesentlig mekanisk trykk under opphetningsperioden.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av formete artikler fra kullstoffholdige materialer under anvendelse bare av en blanding av tørre pulvere.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte av den

ovenfor angitte art, hvor der kan anvendes

et eneste apparat til å forme og bake artiklene og om ønskes for å grafitisere artiklene i en eneste prosess.

Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå mer fullstendig av den følgende beskrivelse av oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er rettet på fremstilling av formete kull-stoffartikler fra kullstoffholdig materiale, inneholdende i det minste en vesentlig del

av en substans som inneholder flyktige

brennbare stoffer av en type som er mot-tagelig for en progressiv termisk krakking. Materialet inneholder vanligvis også en vesentlig del av en substans, som inneholder et meget lite innhold av flyktige brennbare bestanddeler eller ikke flyktige brennbare bestanddeler. Materialet består fortrinnsvis av substanser som er tørre pulvere

ved romstemperatur, skjønt fremgangsmåten også kan utføres med en blanding inneholdende en bløt eller flytende substans, som f. eks. bløt bek eller brennstoff olje. Når der anvendes tørt materiale, er det å foretrekke at dette er findelt. Materialet skal blandes omhyggelig og intimt, slik at alle substanser fordeles i massen. Fremgangsmåten omfatter at det findelte kullstoffholdige materiale anbringes i en form, og materialet utsettes i formen for et høyt mekanisk trykk for å komprimere det og materialet opphetes i formen slik at der frembringes en temperaturøkning i materialet, inntil det er i alt vesentlig omdan-net til en fast kullstoffholdig artikkel med mekaniske styrkeegenskaper, som i det vesentlige er uavhengig av ytterligere temperaturøkning, og hastigheten av temperaturøkningen er tilstrekkelig stor til å frembringe en hurtig spaltning av innholdet av flyktige bestanddeler, og det anvendte trykk er tilstrekkelig stort i forhold til temperaturøkningshastigheten til å undertrykke tapet av flyktige brennbare bestanddeler av formen og til å bevirke at blandingen komprimeres kontinuerlig og fyl-

ler ut formhulrommet etter som spaltnin-gen skrider frem, hvorved en maksimal i mengde av kullstoff innholdet i det opp- 1 rinnelige materiale omdannes til fast fik- 1 sert kullstoff, og partiklene bindes sam- i men til en fast masse, som er fri for sprekker slik at der fåes en artikkel med relativt høy tilsynelatende tetthet og høy mekanisk styrke og ønsket hårdhet og elektriske motstandsegenskaper.

Materialet ifølge oppfinnelsen som fremstilles ved den ovenfor angitte fremgangsmåte er karakterisert ved at det er fritt for sprekker og oppviser en i alt vesentlig på forhånd bestemt form og dimensjon. Som det vil fremgå av den følg-ende beskrivelse, kan sammensetningen av blandingen hvorfra det kullstoffholdige materiale i følge oppfinnelsen formes, og forholdene hvorunder prosessen utføres, varieres for å tilveiebringe varierende tilsynelatende tettheter, motstand, elektriske og termiske ledningsevner, hårdhet og mekaniske styrkeegenskaper. Ved passende valg av de kullstoffholdige materialer og fremgangsmåtebetingelsene kan imidlertid materialet ifølge oppfinnelsen fremstilles i henhold til den foran beskrevne måte på en slik måte at det vil utmerke seg ved usedvanlige egenskaper eller kombinasjoner av egenskaper, som en usedvanlig høy-tetthet eller høy styrke og lav elektrisk motstand eller høy hårdhet.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives mer detaljert i forbindelse med hos-føyede tegninger. Fig. 1 er et grunnriss av en hensiktsmessig ovn og form for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et frontoppriss av ovnen og formen på fig. 1. Fig. 3 er et snitt tatt etter linjen 3—3 på fig. 1. Fig. 4 er et snitt tatt etter lm] en 4—4 på fig. 1. Fig. 5 viser skjematisk trykk og strøm-retningen gjennom blandingen i ovnen på fig. 1—4. Fig. 6 viser skjematisk de steder hvorfra prøvestykkene ble utskåret fra store formete blokker. Fig. 7 er et sett kurver for produkter med høy tetthet og viser en typisk varia-sjon av den tilsynelatende tetthet med forandringer i prosentinnholdet av flyktige brennbare bestanddeler (F.B.B.) i en av blandingsbestanddelene. Fig. 8 er et lignende sett kurver, som viser variasjoner i den tilsynelatende tetthet under forandringer av bakingstryk-ket. Fig. 9 er et lignende sett kurver som /iser variasjoner av den tilsynelatende jetthet med forandringer i den prosentuelLe sammensetning av en av blandingsbestanddelene.

Passende materialer for utførelse av Dppfinnelsen er bituminøst kull og elektrisk ovnsgrafitt i mengder av 20—30 % kull og 70—80 % grafitt. Ved denne kombinasjon av materialer vil fremgangsmåten lett kunne utføres og der er et betydelig spillerom med hensyn til valget av fremgangsmåtebetingelsene for å fremstille brukbare produkter som er godt sammenbundet og som har en høy tetthet, hårdhet og andre fysikalske egenskaper, så vel som en høy ledningsevne. F. eks. strekker prosessens arbeidsområde seg over et betydelig område med hensyn til materialenes partikkelstørrelse, såvel som med hensyn til bakingshastigheten og graden av det anvendte trykk, og der kan fåes en stor va-riasjon av produktegenskaper ved å endre disse betingelser såvel som blandingens prosentuelle sammensetning. Dette betyr dog ikke at fremgangsmåten ikke er kritisk eller at de beste produkter kan oppnåes uten at der tas tilstrekkelig hensyn til den riktige regulering av de variable størrelser. De forskjellige variable prosessfaktorer har således vist seg å være innbyrdes avhengig av hinannen i mange tilfeller, slik at en forandring av en variabel faktor vil kreve en tilsvarende forandring i en eller flere av de andre variable faktorer for at fremgangsmåten skal virke på en tilfredsstillende måte. Generelt er de fysikalske styrkeegenskaper og den elektriske ledningsevne maksimal ved den høyeste hastighet. For en bestemt bakingshastighet og bestemte utgangsmaterialer vil der foreligge et mi-nimumstrykk, under hvilket fremgangsmåten ikke kan utføres på en tilfredsstillende måte og produktet vil ikke være fritt for porer og sprekker. En økning av trykket vil videre ha en tendens til å øke tettheten, ledningsevnen og styrken i det minste opp til en grense for hver prosentuell blanding og finhetsgrad av bestanddelenes partikkelstørrelse. En nedsettelse av par-tikkelstørrelsen av en av bestanddelene vil medføre en tendens til å øke styrken og hardheten, men virkningen på tettheten og den elektriske ledningsevne vil være avhengig av det tilsvarende nivå av de andre variable faktorer. Generelt vil den tilsynelatende tetthet ligge ved et maksimum ved et optimalt forhold av de to bestanddeler for hver partikkelstørrelsesammensetning av grafittbestanddelen. Med en reduksjon av partikkelstørrelsen vil den optimale mengde av grafitt forsåvidt angår den tilsynelatende tetthet avta. Den elektriske motstand vil være et minimum med den største størrelse av grafittpartiklene og den maksimale tilsynelatende tetthet med slik partikkelstørrelse. Der foreligger lignende avhengighetsforhold mellom de andre variable størrelser og andre egenskaper. En-hver forandring som øker smøreevnen av blandingen uten å øke det totale innhold av flyktige brennbare stoffer vil generelt ha en tendens til å forbedre fremgangsmåtens utførelse ved lave trykk, og vil særlig ha en tendens til å gi tettere artikler ved lave trykk. En erstatning av et naturlig smørende grafitt av flaktypen med elektrisk ovnsgrafitt vil således gi en høyere tilsynelatende tetthet og det trykk som kreves for å få den maksimale tetthet, er lavere. Forskjellen mellom tettheten av produktene som fåes med de to typer av grafitt når der bakes under lave trykk, er større enn det kan gis en forklaring på ut fra de virkelige tettheter av de to gra-fittyper. I tilfelle av at der foreligger slike godt smurte blandinger, foreligger der imidlertid under tiden en tendens til at blandingen skal bli så flytende under bak-ingskretsløpet at den vil lekke ut fra formen. I slike tilfeller kan det være nødven-dig å redusere mengden av bestanddelen som inneholder flyktige brennbare stoffer eller å anvende reduksjon av trykket eller ved begge disse forholdsregler. Dette er vanligvis ikke skadelig, fordi der fåes optimale egenskaper med en mindre mengde av flyktige brennbare bestanddeler i slike godt smurte blandinger, og det er generelt riktig at der også kan fåes optimale egenskaper ved lave anvendte trykk. Skjønt det har vist seg ønskelig å utføre fremgangsmåten under slike forhold at gassers og dampers unnvikning undertrykkes og slik at den maksimale prosentmengde av kull-stoffinnholdet i den opprinnelige blanding omdannes til fast kullstoff, så har man ikke desto mindre erkjent at en del unnvikning av gasser og damper, særlig vann-stoff, vanndamp og lavmolekylare kull-vannstoffer, må finne sted. Med godt smurte blandinger eller med meget små partikkelstørrelser vil de unnvikende gasser undertiden rive med partikler fra blandingen, som passerer ut fra ovnen. I slike tilfeller, og når der foreligger en særlig stor tilsynelatende fluiditet i blandingen, er det under tiden nødvendig å bake ved en noe lavere hastighet enn det ellers ville være mulig. Endog i slike tilfeller er imidlertid bakingshastigheten overordentlig stor sammenlignet med de tidligere kjente fremgangsmåter. Med de godt smurte blandinger foreligger der ikke desto mindre uten hensyn til muligheten for å arbeide ved lave trykk for å fremstille ønskelige produkter eller til behovet for å endre forholdene i overensstemmelse med blandingens tendens til å lekke ut fra formen under kokingen, et avhengighetsforhold mellom den tillatelige bakingshastigheten og

det anvendte trykk og mellom de optimale

mekaniske styrkeegenskaper og bakingshastigheten. Formegenskapene av partiklene som utgjør blandingen og som vil være

avhengig ikke bare av typen av materialet,

men av maleprosessen, vil også innvirke både på fremgangsmåtens utførelse og produktets egenskaper. Partikler som er malt på en slik måte at de har skarpe og rue overflater, vil f. eks. ha en mindre smøre-evne og vil også oppvise dårligere paknings-egenskaper enn partikler som er malt på en slik måte at de er glatte. Den optimale sammensetning av en blanding vil således være en funksjon ikke bare av material-typen og partikkelstørrelsen, men også av partikkelf ormen.

Hvis kalsinert petroleumkoks brukes i stedenfor elektrisk ovnsgrafitt, er virkningen den motsatte av den som fåes ved erstatning av smørende flakgrafitt. Med den kalsinerte petroleumkoks og særlig av koks med relativt grov partikkelstørrelse, smø-res blandingen dårlig. Petroleumkoksen har en større varmeutvidelseskoeffisient og en større elektrisk motstand enn grafitt. Ut-førelsen av fremgangsmåten er mer kritisk med ikke-grafitiske materialer som f. eks. kalsinert petroleumkoks, enn den er med grafitt. Det antas at dette for en stor del skyldes den lavere smøreevne av partiklene av kalsinerte petroleumkoks. Det er generelt ønskelig å anvende høyere trykk når kalsinerte petroleumkoks anvendes i stedenfor elektrisk ovnsgrafitt. En økt mengde av den bituminøse koks kan anvendes for å gi blandingen en økt smøreevne under den tidlige del av bakingskretsløpet, men dette resulterer i en større krympning under bakingen med herav følgende behov for et økt trykk, slik at trykket kan holde blandingen i en fullstendig komprimert til-stand hele tiden. For utførelse av fremgangsmåten med kalsinert petroleumkoks er konstruksjonen og forholdene i ovnen med hensyn til dens evne til å motstå høye trykk uten at veggene gir etter, av stor betydning. Det høyere trykk som kreves for å oppnå en tilfredsstillende komprimering av massen under bakingen, kan være større enn produktmassens kompresjons-styrke under de senere trinn av bakingen når den er fast, men ennå ikke har utvik-let sin fulle styrke og på et slikt tidspunkt kan en ettergivning av ovnsveggene resultere i at produktet går i tu. Når der anvendes kalsinert petroleumkoks er jevn-heten ved opphetningen av produktmassen også mer kritisk enn ved anvendelse av grafitt, som følge av den større utvidelseskoeffisient for petroleumkoks og det herav fremstilte produkt. Når opphetningen ut-føres i en ovn av den elektriske motstandstype og i hvilken den komprimerte pro-duktmasse selv utgjør opphetningselemen-tet, er de elektriske egenskaper av ovnen også av mer kritisk betydning når der anvendes kalsinert petroleumkoks enn når der anvendes grafitt. Den større elektriske motstand av koksen krever en høyere spenning og følgelig er utviklingen av lysbuer inne i ovnsveggene eller mellom seksjoner av veggene og med herav følgelig lokal opphetning mer sannsynlig, og virkningen av en slik overopphetning økes ved den relativt høye utvidelseskoeffisient og den stør-re følsomhet som petroleumkoksprodukter oppviser like overfor termisk sjokk. Man støter ikke på vanskeligheter ved utførelse av fremgangsmåten med blandinger som inneholder kalsinert petroleumkoks hvis ovnen er skikket og hvis fremgangsmåten utføres med en hensiktsmessig regulering av prosessbetingelsene, som f. eks. den prosentuelle sammensetning av blandingen, bakingshastigheten og trykket. Artiklene som fremstilles med kalsinert petroleumkoks er hårdere og har lavere elektrisk ledningsevne og de har generelt en høyere trykkstyrke enn slike artikler som er fremstillet av grafitt.

Andre kullstoffholdige materialer som har lavt innhold av flyktige brennbare bestanddeler, kan også anvendes i stedenfor grafitt.

Skjønt det som tidligere nevnt, er mulig å opphete produktene til grafitiserings-temperatur ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen, så er det dog mer ønskelig å utføre grafitiseringen når dette er nød-vendig, i en særskilt prosess. Produktene i følge oppfinnelsen kan grafitiseres på en hvilken som helst av de i teknikken kjente måter for grafitisering av vanlige kullstoff-produkter. En slik grafitisering kan utføres for å forbedre den elektriske ledningsevnen, for å redusere den termiske utvidelseskoeffisient, for å fjerne forurensninger eller av andre årsaker.

Mengden av kull som anvendes i blandingen, er avhengig av de ønskede egenskaper i sluttproduktet, men de må også velges i overensstemmelse med typen og par-tikkelstørrelsen av den ønskede bestanddel i blandingen, trykket som anvendes under bakingen og temperaturhastigheten under bakingen. Det er klart at mengden av kull som kreves, i noen utstrekning er avhengig av sammensetningen av kullet. Det foran nevnte område av 20—30 % kull som et passende område i en blanding fremstillet fra kull og elektrisk ovnsgrafitt, representerer ikke det hele mulige området for disse materialer ved fremgangsmåtens utførelse. Brukbare produkter er blitt fremstilt med mindre enn 20 % og mer enn 30 % kull i kombinasjon med elektrisk ovnsgrafitt. Fremgangsmåten ansees ikke begrenset til et spesielt område for sammensetningen med unntagelse av at den er begrenset til det tilfredsstillende område for sammensetning for en spesiell gruppe av verdier for de andre fremgangsmåtefaktorer.

Kullet kan erstattes av andre kullstoffholdige materialer, som inneholder merk-bare flyktige brennbare bestanddeler, og som vil utsettes for termisk spaltning så at der blir tilbake et residuum av fast kullstoff. Eksempler på slike materialer omfatter tre, sukker, hård bek, rå petroleumskoks og også bløt bek og det flytende residuum fra petroleumdestillasjonen, som er kjent i handelen under navnet «Bunker C»

(nr. 6) brennstoff olje. Fremgangsmåten kan utføres lettest med tørre materialer på grunn av at det er lett å blande slike materialer med enkelt utstyr og med enkle fremgangsmåter, og slike tørre materialer foretrekkes derfor. Fremgangsmåten kan imidlertid også utføres med bløte eller flytende materialer, som f. eks. bløt bek og brennstoff olje, og det vil forstås at slike materialer er særlig nyttige, hvis det er ønskelig å bruke en pelletisert råmateriale-tilmatning. Selv når bakingen utføres ved fremstillingen av den produktdannende blanding, har motstandselementet i en elektrisk motstandsovn, blandingene som inneholder de relativt små mengder av bløt bek eller flytende brennstoff olje som kreves, en tilstrekkelig elektrisk ledningsevne til å la den strøm passere som kreves for å bevirke bakingen og gi et produkt. Egenskapene av produktene vil imidlertid bero på typen av materialet som inneholder de flyktige brennbare bestanddeler. Generelt er de fysikalske styrkeegenskaper som oppnåes ved anvendelse av materiale som f. eks. sukker eller bløt bek eller brennstoff olj er, dårligere enn de som fåes ved

materialer som bituminøst kull eller rå

petroleumskoks. Når der anvendes kull, skal ikke dette kalsineres.Petroleumskoksen skal også anvendes rå og ikke kalsinert og

petroleumskoks som inneholder en større mengde av flyktige brennbare bestanddeler enn de generelt tilgjengelige rå petrole-umskokstyper oppviser, har vist seg å være bedre i de fleste tilfeller. Kalsinering av kullet eller den rå petroleumskoks har en tendens til å innvirke uheldig på alle egenskapene av sluttproduktet, med en mulig unntagelse av hårdheten. Jo høyere kalsi-neringstemperaturen er, jo større er den skadelige virkning. Anvendelse av kull som er kalsinert ved 450° C i kombinasjon med elektrisk ovnsgrafitt, gir produkter som er sprø og hårde, men meget svake. Anvendelse av kull som er kalsinert ved 600° C gir ikke en sammenbundet artikkel, selv når innholdet av flyktige brennbare bestanddeler etter kalsineringen er så høyt som 11 %. I motsetning hertil gir en rå petroleumskoks som inneholder 11 % flyktige brennbare bestanddeler, en sammenbundet artikkel med betydelig styrke, skjønt den ikke er så god som det produkt som fåes med rå petroleumskoks som inneholder et høyere innhold av flyktige brennbare bestanddeler, som inneholder 18, 40 eller endog 60 % flyktige brennbare bestanddeler.

Alle egenskapene av produktet forbe-dres med en finere findelingstilstand av komponenten som inneholder de flyktige brennbare bestanddeler.

Selv om der foran bare er nevnt to komponentblandinger, er det klart at der kan kombineres tre eller flere komponenter. F. eks. kan blandinger av elektrisk ovnsgrafitt og kalsinert petroleumskoks kombineres med rå petroleumskoks så at man får en blanding av tre komponenter. Forskjellige kombinasjoner av egenskaper kan oppnåes ved å kombinere passende materialer i forskjellige mengder og under forskjellige forhold.

Oppnåelsen av meget høye tettheter er lettest med en blanding som har en høy smøringsgrad. F. eks. fåes der tettheter over 2,0 g/cm'<1> med relativt lavt trykk ved å anvende naturlig smørende flakgrafitt med store partikkelstørrelser i kombinasjon med passende materiale, som inneholder flyktige brennbare bestanddeler i en fin oppdelingstilstand og ved baking under hensiktsmessige betingelser. Slike tettheter kan også oppnåes ved anvendelse av et tilstrekkelig høyt trykk og andre passende forhold, når blandingens smøreevne reduseres, f. eks. ved en finere findelingstilstand av de smørende flak eller ved å bruke en annen type av grafitt. Spaltet silisiumkarbid har vist seg å nærme seg smøre-evnen for smørende flak og er å foretrekke likeoverfor normalt elektrisk ovns (elektrode) -grafitt for de spesielt høye tett-hetsøyemed, fordi det krever lavere trykk. Hvor renhetsgraden er av viktighet, kan grafitten hensiktsmessig behandles for å fjerne forurensninger før den innføres i blandingen. Likeledes kan petroleumskoks renses på lignende måte eller det kan fremstilles spesielt fra rensete oljer.

Selv om utførelsen av fremgangsmåten er avhengig av anvendelse av findelte partikler, er det ikke nødvendig at hele den produktdannende blanding består av slike findelte partikler. I tilfelle der anvendes større partikler, kan der innføres en betydelig mengde av slike. Slike større partikler skal fortrinnsvis være av den type som har et meget lavt innhold av flyktige bestanddeler.

Ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan de kullstoffholdige materialer, fortrinnsvis grafitt og bitumi-nøst kull, reduseres til en liten partikkel-størrelse og blandes sammen før opphetningen. Partikkelstørrelsene er fortrinnsvis meget små og særlig når der fremstilles små stykker skal de være findelte, hvilket skal forklares mer detaljert i det følgende. For oppnåelse av meget høye tettheter foretrekkes imidlertid større partikler. Blandingen anbringes i en ovn som var konstruert slik at der tilveiebringes en hurtig temperaturøkning med en i det vesentlige jevn baketemperatur gjennom hele massen. Ovnen er fortrinnsvis en elektrisk motstandstype og skal konstrueres slik at det er mulig å føre en relativ stor elektrisk strømmengde gjennom massen av blandingen. Der må også sørges for at der opprettholdes et betydelig mekanisk trykk på blandingen under opphetningsintervallet.

Det har vist seg ønskelig å bevirke at den elektriske strøm strømmer gjennom blandingen med en tilstrekkelig høy strøm-tetthet, slik at blandingens temperatur stiger meget hurtig til en relativt høy verdi. En for lav temperaturøkning, dvs. en for lav temperaturstigning og en for lav slutt-temperatur, eller et for lavt anvendt trykk kan på en alvorlig måte innvirke uheldig på de elektriske, mekaniske og tetthets-egenskapene av sluttproduktet og særlig i tilfelle av at små formete artikler kan dette eventuelt resultere i at materialene ikke danner en fast artikkel eller også kan det resultere i en artikkel som er så bløt at den faktisk er ubrukbar. Temperaturøkningen behøver ikke være jevn med hensyn til tiden. I mange tilfeller kan blandingen gis anledning til å ha en i det vesentlige konstant temperatur i en kort tid. Når temperaturen bringes til å øke fra tid til annen, skal imidlertid økningen finne sted med stor hastighet. Det har vist seg at en generell lav temperaturøkning ikke vil gi et ønsket produkt og ofte ikke vil gi et produkt i en artikkelform. Temperaturøkningen kan være hurtig under bakningsinter-vallet. I tilfelle av at der fremstilles mindre artikler som har mål svarende til en 6 x 6 x 3,8 mm, har en temperaturøkning av 540° C i løpet av det første minutt og 540° C i løpet av de neste to minutter vist seg å medføre en tilfredsstillende bakning. Endog større hastigheter er blitt anvendt og vist seg å være fordelaktig for fremstilling av det beste produkt. I tilfelle av at der fremstilles større artikler, er temperatur-økningshastigheten begrenset på grunn av praktiske vanskeligheter. Ved enkelte ut-førelsesformer av fremgangsmåten vil produktene vise elektrisk ledningsevne som er lik den for vanlige grafittelektroder, mens de på samme tid oppviser betydelig bedre trykkstyrker og bøyefasthet. Ved passende valg av materialene og forholdene kan der fremstilles produkter med høyere ledningsevne, skjønt generelt idet man herved gir avkall på de mekaniske egenskaper. Om ønskes kan der oppnåes et produkt med en lavere ledningsevne og høyere mekaniske styrkeegenskaper.

I det følgende skal der henvises til figurene 1 til 4 på tegningene, hvor der er vist en elektrisk motstandsovn, som er ut-merket skikket for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Det må imidlertid forståes at der kan anvendes et stort antall andre slags ovner, hvis de tilveiebringer midler for en hurtig opphetning under trykk og opprettholder en i det vesentlige jevn temperatur i hele produktmassen i ethvert gitt øyeblikk. Den vesentlig jevne temperatur i hele produktet på et hvilket som helst tidspunkt under bak-ningsprosessen antas å være av vesentlig betydning for å gi jevne produktegenskaper i hele massen og for å unngå at der utvikles sprekker og lignende under bakningspro-sessen.

Ovnen omfatter en ramme 10 av generell rektangulær form. Rammen 10 kan fremstilles av et hvilket som helst sterkt materiale, men det er dog å foretrekke å fremstille den av smijern eller lignende. Rammen 10 er utstyrt med gjengete huller : på hver side av den, som er innrettet til å oppta bærebolter 11, 12, 13 og 14. Endene på boltene 11—14 som er anbrakt inne i elementet 10, er skikket til å gripe inn i plater 15—18. Platene 15—18 som hensiktsmessig er fremstillet av smijern eller lignende, er fortrinnsvis utstyrt med fordyp-ninger, som er utført for å oppta boltenes ender. Bakningskammeret 19 er avgrenset mot to sider av blokker 20 resp. 21. Blokkene 20 og 21 er fortrinnsvis fremstillet av varmemotstandsdyktig elektrisk ledende material, som f. eks. amorft kullstoff eller grafitt. Disse blokker kan hensiktsmessig fremstilles av et ildfast kullstoffholdig materiale, som er fremstillet i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fortrinnsvis skal materialet ha en så lav varmeledningsevne som mulig i overensstemmelse med de øvrige krav til materialet. Den ytre overflate på hver av blokkene 20 og 21 ligger an mot en del av en gren på hver av de L-formete elektroder 22 og 23. Den motstående overflate på hver av elektrodene 22 og 23 er atskilt fra de tilsvarende smij ernsplater 15 og 17 ved hjelp av isolerende plater 24 og 25, som kan fremstilles av glimmer, asbest eller et annet skikket varmemotstandsdyktig elektrisk isolerende material.

To andre vegger på bakningskammeret 19 er fremstillet av relativt små blokker 26 og 27, som er vist best på figurene 1 og 3. Blokkene 26 og 27 kan være fremstillet av det samme materiale, som anvendes for blokkene 20 og 21. Motstående vertikale overflater på blokken 26 er atskilt fra de tilgrensende overflater på blokkene 20 og 21 ved hjelp av glimmer eller andre isolerende plater 28 og 29. Blokken 27 er på lignende måte atskilt fra blokkene 20 og 21 ved hjelp av plater 30 og 31.

En blokk 32 som kan være fremstilt av det samme materiale som blokkene 20 og 21, er atskilt fra blokkene 20 og 21 og 26 ved hjelp av en glimmerplate eller en annen passende isolerende plate 33, og fra platen 16 ved hjelp av en lignende plate 34. En lignende blokk 35 er atskilt fra blokkene 20, 21 og 27 ved hjelp av en isolerende plate 36 og fra platen 18 ved hjelp av en isolerende plate 37.

De forskjellige ovennevnte blokker og plater holdes i en riktig stilling i forhold til hinannen ved en passende regulering av boltene 11—14. Det er ønskelig at struk-turen gjøres så fast og sterk som mulig slik at bakekammerveggene ikke vil gi etter eller deformeres av det trykk som utøves på det pulverformete materiale, anbrakt i kammeret.

Produktmassens tendens til å bli mis-formet, dvs. endre sin form på en eller annen måte under en bevegelse av ovnsveggene, kan medføre at produktet ødeleg-ges under prosessen. Produktblandinger som er i besittelse av en høy smøringsgrad oppfører seg sannsynligvis mer i likhet av væsker, og trykket som utøves på stemplene overføres nesten uforandret på ovnsveggene. Med blandinger som har en lav smøringsgrad eller flyteevne, er trykkover-føringen mindre effektiv, men slike blandinger krever vanligvis et høyere trykk på stemplene for å komprimere massen og for å holde den komprimert og fri for revner eller sprekker, og det høye trykk som utøves på stemplene, kan resultere i at trykket mot veggene blir så stort at ovnens form endres. Med en hvilken som helst blandingstype kan der således oppstå vanskeligheter ved at produktet går i tu eller beskadiges, hvis ovnen ikke er tilstrekkelig fast.

Som det best vil sees fra figurene 3 og 4, er de øvre og nedre vegger til bakningskammeret dannet av bevegbare blokker eller stempler 38 og 39, som er anordnet slik at de kan beveges i vertikal retning inne i det rom som dannes mellom blokkene 20 og 21 og blokkene 26 og 27. Stemplet 38 er elektrisk isolert fra blokkene 20 og 21 ved hjelp av plater av glimmer eller annet passende isolerende materiale 40 og 41. Stemplet 39 er på lignende måte isolert ved hjelp av platen 42 resp. 43. Stemplene 38 og 39 er anordnet slik at de kan presses mot hverandre under innvirkningen av en eller annen passende mekanisme, som f. eks. en donkraft, et vekt- og armsystem, hydrauliske stempler eller lignende. Disse midler er antydet skjematisk ved 44 og 45 på figur 4.

Materialene som ovnen fremstilles av, behøver ikke å være kullstoffholdige, så fremt de er i besittelse av tilstrekkelig styrke- og elektriske og kjemiske egenskaper ved de temperaturer og under de forhold som kommer i betraktning. F. eks. kan de ikke-strømførende vegger hensiktsmessig fremstilles fra et eller annet sterkt og i det vesentlige elektrisk ikke-ledende ildfast materiale.

Materialet som skal bakes, anbringes i bakningskammeret ved at et av stemplene 38 og 39 fjernes, og materialet anbringes i kontakt med overflaten av det annet stempel. Det fjernete stempel anbringes derpå på plass igjen og den mekanisme som er antydet ved 44 og 45, påvirkes for å komprimere blandingen i bakningskammeret til et trykk som er bestemt på forhånd, og som f. eks. kan andra til 250 kg/cm<2>. En elektrisk energikilde, som tilveiebringer en meget høy strømstyrke ved en meget lav spenning, forbindes til elektrodene 22 og 23, slik at strømmen vil passere gjennom en bane, som omfatter disse elektroder, blokkene 20 og 21 og blandingen som er anbrakt i bakningskammeret 19. Ikke ønskede strømbaner elimineres ved hjelp av de forskjellige foran beskrevne isolerende plater. Det vil forståes at disse isolerende endeplater for en stor del kan erstattes med luftmellomrom for på en lignende måte å tilveiebringe den ønskede isolerende effekt. I større ovner kan stemplene og endeveggene utstyres med lag som er atskilt fra hinannen ved hjelp av isolerende plater eller luftmellomrom for å redusere lekasjestrømmer, som eventuelt vil kunne passere fra produktmassen og inn i disse elementer og tilbake igjen.

Retningen av trykkutøvelsen og strøm-gjennomgangen er vist skjematisk på figur 5, hvor der på en blokk av et material 50 utøves et trykk som er i motsatt retning til de motstående overflater, mens strøm-gjennomgangen passerer gjennom de to andre motstående flater. Konstruksjonen av ovnen er slik at alle deler av blandingen i bakningskammeret 19 utsettes for et jevnt trykk og for en jevn strømgjennomgang. Denne konstruksjonen resulterer i et produkt som har i det vesentlige jevne egenskaper i hele massen. Det har videre vist seg at hvis man ikke utøver trykket jevnt, eller oppheter massen jevnt, slik at man får i det vesentlige en jevn temperatur i hele massen på et hvilket som helst tidspunkt, vil dette medføre at produktet går i tu og hindrer en sikker og gjentatt pro-duksjon av tilfredsstillende artikler, som er fri for sprekker og revner og som oppviser jevne produktegenskaper. Dette begrenser fremgangsmåten til metoder for opphetning, hvorved der utvikles varme inne i produktmassen og eliminerer muligheten av å overføre varme fra ovnsveggene og inn til produktmassen, bortsett muligens fra tilfeller hvor der fremstilles ganske små artikler. En viss temperatur-forskjell må der foreligge mellom den sen-trale del og de deler som er like i nærheten av ovnsveggene, alt etter typen av materialet i ovnsveggene og temperatur-økningshastigheten, selv når varmen utvikles primært i selve produktmassen. Dette forringer imidlertid ikke fremgangsmåtens utførelse og innvirker ikke mer enn på en liten del av produktmassen, hvis ovnskonstruksjonen og fremgangsmåtens utførelse er tilfredsstillende.

Selv om trykket og strømgjennomgan-gen forløper i forskjellige retninger, som

vist på de skjematiske tegninger, og selv om denne arbeidsmåte er å foretrekke, er det ikke desto mindre mulig å utføre pro-

sessen med trykk og strømgjennomgang som går i samme retning.

Som det skal forklares mer fullstendig i det følgende, er en relativt høy strøm-tetthet gjennom blandingen ønskelig for å opphete materialet på en riktig måte. Således er en høy strømgjennomgang ønskelig for å tilveiebringe den fortrinnsvis anvendte store innledende temperaturøk-ningshastighet, som vil bero på ovnens størrelse, men som i ethvert tilfelle skal være større enn 2° C pr. minutt, selv i store ovner, og som kan gå opp til 1000° C pr. minutt eller endog høyere i små ovner. Både vekselstrøm kan anvendes for å tilveiebringe opphetningseffekten. Man vil iaktta at en viss mengde energi vil bli for-brukt ved likestrømopphetning av ovnen og der oppstår varmetap til selve ovnen i motsetning til den varme som faktisk for-brukes til å øke materialets temperatur i selve bakningskammeret. Jo større massen av materialet i bakningskammeret er, jo mindre vil den kraftmengde som anvendes for opphetning av ovnen være både som følge av det meget gunstige forhold mellom ! det varmestrømmende overflateareal av produktmassen og volumet av produktmassen og til mer gunstige forhold mellom produktmassen og massen av hele ovnen. E Prosessen er følgelig mer effektiv for fremstilling av større artikler enn for fremstil- c ling av mindre artikler. i

En kort tid etter at opphetningen er i <1 >gangsatt (beroende på strømtettheten som t anvendes for opphetningen og i enkelte til- <1 >feller i meget mindre enn ett minutt) vil r materialets volum i opphetningskammeret begynne å avta. Denne synkning av vol- t umet vil fortsette inntil et sluttelig redu- <* >sert volum er oppstått og på dette tids- å punkt vil fortsettelsen av opphetningen r ikke frembringe noen ytterligere vesentlig <1 >forandring av produktstørrelsen, skjønt g enkelte forandringer i egenskapene av pro- n duktet fortsatt vil finne sted under den vi- a dere opphetning. Etter at den formete ar- n tikkel er fjernet fra ovnen eller etter at n trykket er opphevet, vil ytterligereopphet- <11 >ning ha liten effekt på de mekaniske styr- g keegenskaper, skjønt der kan frembringes e: en forbedring i den elektriske ledningsevne 11 ved en slik ytterligere opphetning. <f>|

De faktiske fysikalske og kjemiske for- <tj >andringer som finner sted under opphet- if ningsprosessen, er ikke tilstrekkelig klar- e; gjort, men det antas at forandringene som n finner sted, kan forklares på en riktig måte n ved hjelp av følgende teori. Den etterfølg- <k< >ende diskusjon går ut fra at blandingen o; for en stor del er fremstillet av findelte of partikler (ca. 80 %) av elektrisk ovnsgrafitt, mens resten (ca. 20 %) består av findelte partikler av bituminøst kull, og at opphetningen finner sted i en elektrisk motstandsovn av den foran beskrevne art. Når temperaturen i blandingen er økt ved passering av en stor elektrisk strømmengde gjennom den, blir kullet bløtt og har en tendens til å flyte. Damper med lavt koke-punkt har en tendens til å bli dannet, men det indre trykk som frembringes av det tilførte ytre trykk, og den produktdannende masses kompakte natur, vil undertrykke en virkelig fordampning og tapet fra ovnen og materialene vil på denne måten forbli som kondenserte væsker som flyter mellom partiklene. Andre kullstoffholdige masser og høytkokende damper dannes også, særlig etter som temperaturen stiger ytterligere, og disse gasser hindres fra å passere ut av den bakende blanding som følge av den tette pakning av de findelte partikler. Gassene beveges inne i den produktdannende blanding og trenger inn i hulrom. Etter som bakningen fortsetter med en hurtig økning av temperaturen, utsettes væskene, dampene og gassene, for temperatur som er høyere enn den temperatur ved hvilken de opprinnelig ble dannet. Før de kan passere ut av produktmassen, vil de som følge herav bli utsatt for termisk krakking og der utfelles faste residuer i hulrommene og mellom partiklene som danner bindinger mellom partiklene. Under de relativt lave temperaturfaser for bakningen nåes et punkt hvor den elektriske ledningsevne av massen avtar hurtig under den opprinnelige ledningsevne. Dette finner sted ved en temperatur som er noe over den temperatur, ved hvilken blandingen først begynner å krympe merkbart. Det er mulig at denne reduksjon i ledningsevnen bevirkes, av en tendens til væsken til å strømme mellom grafittpartiklene og hindrer at disse kommer i kontakt med hinannen. Imidlertid antas det at kullstoffutfellingene som dannes rundt partiklene som følge av den termiske krakkingsprosess ikke i noen vesentlig grad hemmer kontakten mellom tilgrensende partikler i sluttproduktet, og det jr dette fenomen som er årsaken til den neget høye elektriske ledningsevne, som "åes i sammenbundne grafitt-kullstoffar-;ikler, som fremtilles ved fremgangsmåten følge oppfinnelsen. Den sammenbindende :ffekt oppnåes bare når temperaturøk-lingshastigheten er tilstrekkelig høy og lår trykket også er tilstrekkelig høyt. Trykket er nødvendig for å komprimere massen ig for å hindre at gassene skal unnvike, ig den hurtige temperaturøkning er nød-vendig for å bevirke at gassene krakker eller spaltes før de kan unnvike. Med en alt for lav temperaturøkning og et for lavt trykk vil gassene passere ut av produktmassen, før de forandres og der finner ikke sted noen sammenbinding fra denne gass-krakkingsvirkning. Slike produkter som dannes med lavt trykk, eller med lav temperaturøkning kan sammenbindes ved hjelp av andre former for en sammenbindende virkning, men de oppviser ikke de gode egenskaper som er karakteristiske når der anvendes riktig forhold med hensyn til en hurtig temperaturøkning og et riktig trykk og de er bløte og svake.

Når temperaturen økes og kullet har en tendens til å bli bløtt og danne tjærer og damper, vil kullet nødvendigvis få en tendens til å strømme inn i hulrommene og krympe i volum. Under disse omstendigheter bevirkes det anvendte trykk at partiklene omordnes. Produktmassen krym-per. Det anvendte trykk må være tilstrekkelig høyt til ikke alene å komprimere massen og undertrykke tap av flyktige bestanddeler, men også tilstrekkelig til å komprimere massen slik at hele formhulrommet fylles fullstendig. All effektiv krympning må således være begrenset til retningen av det anvendte trykk og trykket må være tilstrekkelig høyt til å slite av en del av de allerede dannete bindinger og bevirke den nødvendige omordning av partiklene. Hvis trykket ikke er tilstrekkelig høyt, vil massens tendens til å krympe i alle retninger bli virksom og der utvikles indre sprekker og revner. Under disse omstendigheter kan produktmassen trekke seg bort fra ovnsveggene slik at massen ikke lenger understøttes av veggene og kompri-meringsbrudd kan da finne sted som følge av det anvendte trykk, hvis kompresjonsstyrken blir mindre enn kraften av det anvendte trykk. Det er viktig at produktmassen understøttes på en riktig måte av ovnsveggene og at ovnen er tilstrekkelig fast slik at der ikke kan finne sted noen svikt i understøttelsen som følge av ovnsvegge-nes formendring. Dette er særlig tilfelle når fremgangsmåten anvendes for å fremstille hårde, sterke produkter fra blandinger som inneholder lite eller ikke noe grafitt. Når grafitt er til stede utøver den en indre smørende effekt, som medvirker til at det anvendte trykk vil bevirke en riktig kom-presjon av massen. Blandinger som inneholder grafitt, kan således overføres til tette, sprekkfrie produkter med lavere trykk enn slike blandinger som ikke inneholder grafitt. Grafitt som har en god smø-reevne, er mest effektiv i denne henseende.

Finhetsgraden og formegenskapene av partiklene 1 blandingen innvirker også på

trykkets virkning, slik som man kunne vente.

En annen virkning av krympningen av produktmassen er at de faste partikler

bringes nærmere hinannen slik at tap av flyktige bestanddeler hemmes ytterligere, og dannelsen av sammenbindingsmaterial ved krakking av flyktige bestandeler økes deretter.

Ettersom opphetningen fortsetter med en hurtig temperaturstigningshastighet og når det høye trykk opprettholdes på massen, fortsetter fordampningsprosessen og krakkingen og utfelling av sammenbindingsmaterial. Likeledes fortsetter bløt-gjørelsen og krympningen av kullet og dannelsen av kulltjære og derpå følgende termisk spaltning av kulltjæren og omordning av partiklene med påfølgende avslitning av bindingene og krympning av produktmassen. Ved en bestemt temperatur foreligger der en tendens til at der nåes en likevekt, men den hurtige temperaturøkning endrer kontinuerlig denne likevekt, etter som de foran nevnte virkninger fortsetter, vil kullet og kulltjæren og det sammenbindende material som dannes som resultat av krakkingen av disse stoffer og de mer lettflyk-tige materialer, litt etter litt nærme seg det faste kullstoffs sammensetning. Sluttelig blir bindingene så sterke at de ikke kan brytes i tu og der finner ikke sted noen ytterligere krympning. Idet temperaturen fortsetter å stige, vil de gjenværende kullstoffholdige gasser som avgis av kullpartik-lene, fortsette å danne bindinger inntil artiklene er ferdig fremstillet.

Når der anvendes et materiale som hårdt tre, antas det at et slikt materiale ikke blir bløtt i nevneverdig grad og ikke danner noen nevneverdig mengde av tjæ-reaktig stoffer ved den innledende termiske spaltning og til tross for dette oppnåes der en krympningseffekt som er i det vesentlige den samme som den som fåes under anvendelse av kull. Særlig i slike tilfeller antas det at en del av de forbigåen-de bindematerialer som dannes ved den bermiske krakking av de først dannete gasser og damper, vil forbli plastiske i en viss tid og at de deformeres og smører de faste partikler, slik at en omordning av partiklene og krympningen av massen kan finne sted.

Hvis opphetningen avbrytes, og produktet fjernes fra ovnen etter at den vesentlige del av krympningen har funnet sted, men før alle de gassdannende materialer er blitt forflyktiget og krakket, vil produktet være i besittelse av gode mekaniske egenskaper, men den elektriske motstand vil være for høy. Opphetningen skal fortrinnsvis fortsettes med en stor hastighet og under trykk inntil den elektriske motstand er blitt redusert i vesentlig grad. Denne fortsatte opphetning vil generelt forbedre de mekaniske styrkeegenskaper i noen grad, og vil stabilisere egenskapene slik at ytterligere opphetning fra ovnens utside ikke vil bevirke noen vesentlig svekkelse av de mekaniske styrkeegenskaper. Dette sluttprodukt med stabiliserte styrkeegenskaper vil ikke alltid ha en minimums elektrisk motstand, som kan oppnåes, men det vil ha en lav motstand sammenlignet med motstanden av den opprinnelige komprimerte, men ikke bakte produktdannende masse. Det har vist seg at fortsatt opphetning ved forhøyete temperaturer kan redusere motstanden til en ennå lavere verdi, men en slik opphetning kan utføres på forskjellige måter, uten noen skadelig virkning på de mekaniske styrkeegenskaper, hvis den opprinnelige bakning under trykk ble utført i tilstrekkelig grad.

Ved utførelsen av fremgangsmåten har anvendelsen av grafitt vist seg å være særlig fordelaktig. Det antas at flate flak av grafitt har en tendens til å lukke seg sammen og inneslutte gassene. Den smørende virkning av grafitten øker videre det anvendte trykks effektivitet med hensyn til å komprimere produktmassen slik at gassene innesluttes.

En stor temperaturøkningshastighet er nødvendig for å bevirke at gassene krakker før de kan unnvike. Høyere temperaturer øker imidlertid gasstrykket og har en tendens til å påskynne unnvikningen av gasser. Der oppstår derfor et visst forhold mellom den ønskelige temperaturøkningshas-tighet og det anvendte trykk, idet man kan anvende større hastigheter ved anvendelse av høyere trykk med en herav følgende forbedring av produktets egenskaper. Hvis der anvendes en for sterk temperaturøkning, vil der foreligge en viss tendens til at de kullstoffholdige gasser unnviker fra produktmassen og krakker eller spaltes når de kommer i kontakt med ovnsveggene. I slike tilfeller vil produktet kunne binde seg til ovnsveggene, hvilket ikke er ønskelig og under slike omstendigheter må temperaturøkningshastigheten reduseres.

Der foreligger et visst forhold mellom innholdet av flyktige bestanddeler i det produktdannende materiale og den ønskelige temperaturøkningshastighet. Generelt kreves en indre temperaturøkningshastig-het for en større mengde av flyktige bestanddeler.

Med meget små artikler er en ekstremt stor temperaturøkningshastighet av vesentlig betydning og en hastighet som i middel er større enn 370° C pr. minutt i løpet av de første tre minutter har vist seg å være ønskelig for artikler med et tverr-snitt av 6 x 6 mm. Med større artikler vil den større masse av partikler bevirke at det blir vanskeligere for gassene å unnvike fra det indre og der kan anvendes lavere temperaturøkningshastigheter, hvorunder ba-re de aller ytterste deler av produktmassen vil bli utsatt for de skadelige virkninger, som er nevnt i forbindelse med mindre produkter. Det er ikke desto mindre riktig at også de større artikler utsettes for virkningen av temperaturøkningshastigheten og at det beste produkt fåes med en stor slik hastighet. Temperaturøkningshastig-heten beregnes fra temperaturendringen dividert med tiden for den faktiske opphetning under trykk og det er foran forklart at perioder med en stor temperatur-økningshastighet kan etterfølges av intervaller med en liten forandring av temperaturen, så fremt temperaturøkningen som anvendes, er hurtig og voldsom. Ved mid-dels temperaturstigning menes den totale temperaturendring dividert med summen av tidsperiodene hvorunder en effektiv opphetning til en hurtig økende temperatur finner sted, eller dividert med den totale tid minus summen av hvileperiodene.

Ved et typisk forsøk hvor der ble fremstillet små artikler (6 mm x 6 mm x 38 mm) og hvor der anvendtes 80 % kunstig

(elektrisk ovns) grafitt og 20 % bituminøst

kull, kunne man ikke iaktta krympning av massen før ca. 20 sekunder etter at opphetningen var i gangsatt. Materialet krympet derpå i en utstrekning som var omtrentlig lik 30 % av den totale endelige krympning og materialet forble ved dette volum ennå i 20 sekunder og krympet derpå hurtig inn ytterligere ca. 30 % og fortsatte derpå å krympe gradvis inntil krympningen var fullstendig. Ved dannelsen av den endelige artikkel foreligger der med andre ord intervaller, hvorunder det anvendte trykk og den resulterende glidning av grafittpartiklene over kullstoffpartikle-ne og krakkingen av de kondenserte kullstoffholdige gasser, vil overvinne styrken

av de dannete bindinger, mens under andre intervaller vil bindingene være i stand til å motstå trykket. Sluttelig er de dannete bindinger av en tilstrekkelig styrke, slik at der ikke finner sted noen ytterligere vesentlig reduksjon av størrelsen. Når bin-

dingene har nådd deres endelige styrke, inneholder de et maksimum av fast eller elementært kullstoff og dette representerer den maksimale kullstoff gjenvinning fra innholdet av flyktige bestanddeler i råmaterialet.

Den nøyaktige sammensetning av den fremstilte artikkel er ikke kjent for tiden, men den er i besittelse av en elektrisk ledningsevne som i det minste er så stor som den for elektroder fremstilt av vanlige grafittsorter og høyere mekaniske styrkeegenskaper. Videre kan den tilsynelatende tetthet være meget høy, f. eks. 1,8 g/cm<:i>, 2,0 g/cm3 eller endog høyere. Den høye elektriske ledningsevnen av produktet antas å skyldes en intim kontakt av grafitt eller tilsvarende partikler med hinannen, og dette er en kontakt som ikke i vesentlig grad nedsettes ved dannelse av kullstoffbindinger. Kullstoffbindingene antas å holde grafittpartiklene eller andre faste kullstoffpartikler sammen under trykk når artiklene fjernes fra ovnen. Det antas også at motstanden som svarer til kontakten mellom grafittpartiklene og motstanden som svarer til kullstoffbindingen, er i alt vesentlig parallelt slik at den resulterende motstand av artiklen er i alt vesentlig den som svarer til de to motstander, i det minste i retning av den laveste motstand. Det har vist seg at ledningsevnen av artiklene fremstillet i overensstemmelse med oppfinnelsen, vil ha en tendens til å oppvise en høyere elektrisk ledningsevne ved for-høyede temperaturer.

De utmerkede styrkeegenskaper av produktet i følge oppfinnelsen antas å skyldes primært arten av det gassutviklende material, f. eks. bituminøst kull, som anvendes. Når kullet eller andre lignende partikler som befinner seg i nærheten av hinannen, krakkes eller spaltes termisk, og av-gir de flytige kullstoffholdige gasser, og disse går over til koks eller faste kullstoffpartikler, vil gassene trenge gjennom og kondenseres i de tilgrensende grafitt eller andre kullstoffpartikler, slik at der oppstår et vev av kullstoffbindinger som er festet til kokspartiklene. Disse bindinger som dannes under trykk (fortrinnsvis ikke mindre enn 70 kg/cm<2>) antas å gi produktet dets utmerkede mekaniske styrkeegenskaper.

Fremgangsmåten kan utføres alene med et utgangsmateriale som f. eks. en passende petroleumskoks i dens rå form og kalsinerte form, uten at noe annet bindemiddel, sammenlimingsmiddel, plastiseringsmiddel er tilstede i blandingen. Det er ikke i overensstemmelse med den teoretiske forklaring og det antas å være mulig at en passende rå petroleumskoks alene uten noe annet bindemiddel, sammenlimingsmiddel, plastiseringsmiddel eller hem-ningsmiddel er tilstede i bakningsproduk-tet under anvendelse av et tilstrekkelig høyt trykk, kan gi et produkt som er fritt for sprekker og som er godt sammenbundet.

Det har vist seg at materialer som sukker eller tre eller petroleum, som til å begynne med ikke inneholdt noe fast kullstoff eller bare meget lite av dette, kan anvendes som komponent som inneholder de flyktige brennbare bestanddeler. Slike materialer gir ikke produkter som er så sterke, som de som fåes med materialer som foruten et innhold av flyktige brennbare bestanddeler også inneholder betydelige mengder fast kullstoff, som f. eks. kull eller rå petroleumskoks. Det antas derfor at partiklene av fast kullstoff har en tendens til å danne kjernepunkter for kondenseringen av produktet fra den termiske spaltning og er ønskelig for fremstilling av de mest ønskede produkter.

En delvis kalsinert kull- eller petroleumkoks kan anvendes, men er ikke så effektiv som råmaterialet. Det er tydelig at opphetning av slike materialer ved atmo-sfærisk trykk bevirker tap av verdifulle bestanddeler endog ved relativt lave temperaturer. Det er derfor tydelig at de kullstoffholdige stoffer som vil bli flytende ved relativt lave temperaturer under baknings-eller opphetningskretsløpet, er særlig for-delaktige for en riktig utførelse av prosessen og for dannelse av de beste resultater. I tilfelle der anvendes kalsinerte materialer, vil den gassbindevirkning som kan finne sted som følge av tilstedeværelsen av stoffer som inneholder flyktige brennbare bestanddeler ved høye temperaturer ikke være tilstrekkelig til å tillate en effektiv utførelse av prosessen. Det antas at tilstedeværelsen av flytende eller tjæredan-nende kullstoffholdige materialer er nød-vendig for å tillate en tilfredsstillende komprimering av massen ved lave temperaturer før den virkelige gasskrakking blir effektiv for at denne senere krakking kan bli effektiv uten alt for stort tap ved at flyktige bestanddeler passerer ut fra produktmassen.

Det er ikke sikkert om den foran angitte teoretiske forklaring virkelig er en riktig forklaring av de iakttatte fenome-ner. En riktig forståelse av de teoretiske årsaker til de oppnådde resultater er imidlertid ikke av vesentlig betydning for den praktiske utførelse av oppfinnelsen.

Der skal nå i det følgende anføres typiske prøveresultater som er oppnådd ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i praksis i en ovn av den type som er vist på figurene 1—4 og ovnen var dimensjonert for fremstilling av blokker av den type som er vist på fig. 5, og som oppviste dimensjoner av 6 mm x 6 mm x 38 mm. Kullstoffblokkene 32 og 34 er identiske og har dimensjoner av 5,2 cm x 2,5 cm (fig. 1) x 6,8 cm (fig. 2). Kullstoffblokkene 20 og 21 er også identiske og har dimensjoner av 2,5 x 5,2 cm (fig. 1) x 6,8 cm (fig. 2). Kullstoffblokkene 26 og 27 har dimensjoner av 6 mm x 6 mm x 68 mm, mens stempel blokkene 38 og 39 hadde dimensjoner av 6 mm x 38 mm (fig. 1) x 35 mm (fig. 2). Det vil forståes at disse dimensjoner bare er anført for å klargjøre saken, idet oppfinnelsen ikke er begrenset til disse. I kommersiell drift vil der i de fleste tilfelle kreves langt større ovner.

Den tørre kullstoffholdige blanding som skal anbringes i ovnen, ble fremstillet ved maling av bestanddelene, f. eks. bitu-minøst kull eller petroleumskoks og grafitt, til den ønskede finhetsgrad, hvilket ble bestemt ved den maskestørrelse gjennom hvilke de malte bestanddeler passerte. De malte bestanddeler ble derpå omhyggelig blandet. Det nedre stempel 39 ble ført inn i ovnen, og den tørre, kullstoffholdige blanding helt inn i ovnen gjennom den åpning som dannes ved at det øvre stempel 38 ikke var ført på plass. Det ønskede trykk ble derpå utøvet på chargen i bakningskammeret 19 ved hjelp av de trykktilførende midler 44 og 45, som innvirker mot de tilgrensende overflater av stemplene 38 resp. 39. Det skal gjøres oppmerksom på at selv om chargen fremtilles av faste partikler, vil partiklene være tilstrekkelig mobile til at trykkfordelingen inne i bakningskammeret er av lignende art, som den trykkfordeling som vil foreligge, hvis chargen oppviste en flytende karakter, dvs. si-detrykket som partiklene utøver på ovnens sidevegger er omtrentlig lik det vertikale trykk som utøves av stemplene. En 60 pe-rioders vekselstrøm med ønsket strømstyr-ke og spenning ble ført gjennom chargen ved at elektrodene 22 og 23 ble forbun-det til en passende energikilde, som i dette tilfelle var en transformator. Det vil forståes at hvilken som helst energikilde kan anvendes og at likestrøm eller vekselstrøm med andre frekvenser kan gi tilfredsstillende resultater.

Bakningen kan utføres i ett trinn eller i mer enn ett trinn, så fremt at temperaturøkningen er tilstrekkelig hurtig. Fortrinnsvis utføres prosessen kontinuerlig og når der anvendes mer enn 1 trinn, skal forandringene i strømtettheten utføres umiddelbart, slik at der ikke finner sted noen avbrytelse av prosessen. Utførelse av prosessen med flere-trinnstemperaturøkninger er uønsket for mindre artikler, slik som de som er nevnt i forbindelse med de foran angitte ovnsdimensjoner. En fortrinnsvis anvendt fremgangsmåte for kontinuerlig bakning er å bake i to trinn, idet det første utføres med en strømtetthet som er vesentlig mindre enn den som anvendes i det annet trinn. Det har vist seg ønskelig å fortsette det første trinn i tilstrekkelig lang tid til at størsteparten av krympningen finner sted, og derpå umiddelbart å etter-følge det annet trinn med en høyere strøm-tetthet. Det vil forståes at den temperatur som oppnåes i bakningskammeret 19, vil være en funksjon både av strømtettheten og tiden for tilføringen av strøm, så vel som av ovnskonstruksjonen. Bakning ved

for lav hastighet, dvs. med en for lav

strømtetthet, innvirker generelt uheldig på produkter med liten størrelse i forhold til

bakningstiden under slike moderate forhold. Hvis strømtettheten er over en kritisk verdi for en spesiell ovn og en spesiell charge, vil der bare oppstå en liten uheldig virkning selv ved anvendelse av en lang bakning, da temperaturøkningshastigheten er tilstrekkelig stor under det intervall i hvilket den termiske spaltning eller krakking av chargen finner sted. Det har imidlertid vist seg at de beste produkter generelt oppnåes med den hurtigste bakning.

I de følgende eksempler vil det forståes at bakningen alltid er kontinuerlig, selv om der er nevnt mer enn ett trinn.

Eksempel 1:

I dette forsøk, som ble utført i den ovenfor beskrevne ovn, besto chargen av 80 % elektrisk ovnsgrafitt, som kunne passere en 200 maskers sikt, og 20 % bitumi-nøst kull, som kunne passere en 200 maskers sikt. Det bituminøse kull inneholdt omtrenlig 1/6 % aske og 26,4 % flyktige brennbare bestanddeler. Chargen veiet 3,5 g. Etter at chargen var plasert i ovnen, ble den utsatt for et mekanisk trykk av 232 kg/ cm<2>. Den følgende tabell angir prøveresul-tatene for en bakning, som varte 3% min. og som ble utført i to trinn, idet det første ble utført med en utgangsstrømstyrke av 560 amper, og det annet trinn med en ut-gangsstrømstyrke av 1040 ampere. I tabellen er oppført tiden i minutter, spenningen

(spenningsforskjellen mellom strømleder-ne til ovnselektrodene) i volt, det totale an-

tall av ampere og den stigende krympning

Det vil sees at krympningen var fullstendig etter iy3 min. Blokkenes motstand ble målt og den spesielle motstand anslått til 5,35 x 10—<1> ohm-tommer. Kompressjonsstyrken og bøyefastheten viste seg å være 667 kg/cm<2> resp. 539 kg/cm<2>. Fremgangsmåten for å bestemme kompressjonsstyrken og bøyestyrken skal beskrives mer detaljert senere. Artiklene viste seg å ha en tilsynelatende tetthet av 1,75 g/cm<3>.

Eksempel 2:

Med dette forsøk var chargen identisk med den i eksempel 1 anvendte charge og trykket som ble utøvet på chargen i ovnen, var det samme som ved eksempel 1. Den følgende tabell angir forsøksresultatene for en bakning som varte 7% min. og ble ut-ført i 2 trinn, idet der ved det første ble anvendt en utgangsstrømstyrke av 560 amp. og ved det annet en utgangsstrømstyrke av 1040 amp.

Blokkenes motstand tale målt og den spes. motstand anslått til 4,35 x 10—<4> ohm-tommer. Kompressjonsstyrken og bøyefast-heten viste seg å være 480 kg/cm<2> resp. 539 kg/cm<2>. Den ferdige artikkel viste seg å ha en tilsynelatende tetthet av 1,767 g/cm3.

For måling av kompressjonsstyrken ble en prøve med en lengde av ca. 1,3 og et tverrsnittsareal av ca. 40 mm<2> utsatt for en kompressjonskraft i lengdedimensjonen og kompressjonskraften i kg som var nødven-dig for å bryte i tu prøven, ble oppført. Fra denne kraft ble kompressjonsstyrken i kg/ cm<2> beregnet. Ved måling av bøyefastheten ble en lignende prøve understøttet av blokker som var anbrakt i en avstand fra hinannen av ca. 2,5 cm og der ble utøvet et trykk på en kniv, som var anbrakt perpen-dikulært på prøvens lengdeakse og anordnet ved et punkt midtveis mellom de un-derstøttende blokker.

For større artikler kunne der skjæres ut flere prøver fra den fremstilte blokk, slik som vist på fig. 6, hvor prøvene A, B og C var fra et hjørne, mens prøven D var fra midten av overflaten og prøvene E og F var fra blokkens midtparti. De store blokker som der er henvist til i de følgende eksempler 3 og 4 hadde et tverrsnittsareal av ca. 103 cm<2>.

Eksempel 3:

Det følgende forsøk ble utført i en ovn som generelt var konstruert som vist på figurene 1—4, men som var større enn den foran beskrevne. Materialene, dvs. kull og grafitt, vad de samme og i de samme forhold som i de tidligere eksempler. Der ble imidlertid anvendt 2720 g av blandingen og det anvendte trykk var 193 kg/cm<2>. Materialet ble opphetet til en sluttemperatur av ca. 1093° C. Den følgende tabell viser resultatene ved en 24 min. bakning.

Motstanden i ohm-tommer, tettheten i g/cm<3>, kompressjonsstyrken i kg/cm<2> og bøyefastheten i kg/cm<2> av prøvene A, B, C, D, E og F (de steder hvorfra disse prøver ble uttatt fra blokken, er vist på fig. 6) er anført i den følgende tabell.

Der kunne vært anvendt en større temperaturøkningshastighet og dette ville ha gitt enda bedre produktegenskaper.

Det har vist seg at den spes. motstand av materialet som fremstilles etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er forskjellig i de forskjellige retninger. Dette fremgår av den spes. motstandstabell i eksempel III, hvor den spes. motstand av prøvene A, B, D og E er omtrentlig like, mens den spes. motstand av prøvene C og F atskiller seg merkbart fra de andre. En undersøkelse av fig. 6, vil vise at prøvene | A, B, D og E er uttatt horisontalt, mens prøvene C og F er vertikale prøver. Forskjellen i spes. motstand i de forskjellige retninger forårsakes av retningen av trykket som utøves under opphetningen, idet en høyere spes. motstand viser, seg å være parallell til retningen av trykkutøvelsen.

Når der fremstilles større blokker, som f. eks. blokken i henhold til eksempel III, som er ca. 10,2 x 10,2 x 15,2 cm, har det vist seg at temperaturen hensiktsmessig kan holdes konstant i en betydelig tidspe-riode ved eller under den temperatur, ved hvilken krympningen begynner, og ved eller over det punkt hvor krympningen opphører så fremt der anvendes en hurtig temperaturøkning i temperaturområdet mellom disse to punkter.

Når der anvendes en blanding av den art som ble anvendt i dette eksempel, har det f. eks. vist seg at krympningen fant sted prinsipielt mellom temperaturen 232° C og 455° C. Ved en lignende bakning når temperaturen forut ble økt hurtig til 205° C og derpå holdt fast ved denne temperatur i 1 time, eller når temperaturen først ble økt hurtig til 465° C og derpå holdt ved denne temperatur i 1 time, oppviste produktene et mindre tap i kompress jonsstyr-ke. Når temperaturen imidlertid fikk anledning til å øke langsomt, idet der ble brukt en periode av 90 min. for å øke temperaturen fra romtemperatur til 455° C, og når bakningen deretter ble fullstendig-gjort med normal hurtig økning av temperaturen, så var produktene enda dårligere. Ved alle disse bakninger var blandingene og trykkene og sluttproduktene de samme. Kompresjonsprøver og prøver av den spes. motstand ved «B»-prøvene viste følgende resultater:

Det er således klart at den største temperaturøkningshastighet er ønskelig for utviklingen av en maksimal styrke, men at det vil være mulig å anvende en lav ut-gangstemperaturøkning opp til det punkt, hvor krympningen begynner, hvis der kan oppnåes noen fordeler ved en slik fremgangsmåte, som f. eks. medvirkning til fjernelse av luft og ikke-kondenserbare gasser for å oppnå en høyere tetthet. Med mindre blokker, slike som nevnt i eksemplene I og II, er det ønskelig å opprettholde en stor temperaturøkningshastighet under hele bakningen. Mens den minimumstem-peraturøkningshastighet som kreves for å frembringe et ønsket produkt, vil variere alt etter blandingens sammensetning, såvel som de øvrige prosessforhold, har det vist seg fordelaktig å anvende en minimums-temperaturøkningshastighet av ca. 2° C pr. min. og et trykk som ikke er mindre enn ca. 70 kg/cm2.

Eksempel 4:

Det følgende forsøk er av lignende art som forsøket i eksempel 3, idet der ble anvendt en blanding av 2720 g og det anvendte trykk var 193 kg/cm<2>. Blandingen var imidlertid sammensatt av 8 % hård bek, som kunne passere en 100 maskers sikt og 92 % kunstig grafitt, som kunne pas sere en 200 maskers sikt. Materialet ble opphetet til en sluttemperatur av ca. 1050° C, og krympningen begynte nesten umiddelbart etter at bakningen var igangsatt og var i alt vesentlig tilendebrakt ved slut-ten av 6 minutter. Den følgende tabell angir endringen av temperaturen under ba-ketiden, som tok 52 min.

Det vil sees at der ble anvendt en relativ langsom temperaturøkning; en større temperaturstigningshastighet vil forbedre både produktegenskapene og prosessens effektivitet.

Motstanden i ohm-tommer, tettheten, kompressjonsstyrken i kg/cm<2> og bøyefast-heten i kg/cm<2> av prøvene A, B, C og E for denne bakning er oppført i den følgende tabell:

Eksempel 5:

De foran anførte eksempler inneholdt grafitt av den samme type, men det er mulig å fremstille produkter fra material-blandinger som ikke inneholder grafitt. I det følgende eksempler var ovnens størrelse og type den samme som i eksempel 4, men blandingen inneholdt bare petroleumskoks. Blandingen utgjorde 1400 g og bestod av 25 % av handelsråpetroleums-koks, som inneholdt 14 % flyktige brennbare bestanddeler, og 75 % kalsinert petroleumskoks av den art som selges i handelen for fremstilling av elektroder. Begge materialer ble knust så at de passerte en 200 maskers sikt. Blandingen ble derpå utsatt for et trykk av 189 kg/cm<2> under hele bakningskretsløpet og de oppnådde resultater er som følger:

• Produktet hadde dimensjoner av 12,7

x 10,2 x 6,35 cm og var fri for porer og risser. Det hadde en tetthet av 1,55 g/cm<3 >og kompressjonsstyrke av 337 kg/cm<2> og en bøyefasthet av 130 kg/cm<2>.

Produktet ble utsatt for grafitisering på vanlig måte ved opphetning til 3000° C i en grafitiseringsovn. Før opphetningen hadde det en spes. motstand av 0,0026 ohm-tommer langs etter den lengste lengdeaksen. Etter opphetning til 3000° C, hadde det en spes. motstand av 0,00063 ohm-tommer langs den lange akse. Før opphetningen til 3000° C hadde det en termisk utvidelse-koeffisient pr. ° C i 0—250° C -området av 2,4 x 10-" langs den lengste akse. Etter opphetning til 3000° C var koeffisienten

1,6 x 10-° langs den lengste akse. Et produkt med slike egenskaper vil være skikket for de fleste elektrodeøyemed. Endog bedre egenskaper kan imidlertid oppnåes ved passende endring av bestanddelene og forholdene ved den innledende bakning.

Eksempel 6:

I det følgende eksempel inneholdt blandingen tre bestanddeler, som alle var pulverisert så at de passerte en 200 maskers sikt. Blandingen var 3,5 g og besto av 40 % av elektrisk ovnsgrafitt, 35 % kalsinert petroleumskoks og 25 % bituminøst kull. Blandingen ble utsatt for et trykk av 232 kg/cm<2> under hele bakningen og de oppnådde resultater var som følger:

Produktet var glatt, tett og hårdt.

Prøver viste følgende:

Tilsynelatende tetthet — 1,75 Kompressjonsstyrke — 1090 kg/cm<2 >Bøyefasthet — 566 kg/cm<2 >Elektrisk motstand 7,8 x 10—<1> ohm-tommer Eksempel 7: I det følgende eksempel ble der anvendt en ovn av lignende art som den som ble anvendt i eksempel I, men med endrete dimensjoner, slik at man fikk et produkt som målte 1,0 x 1,0 x 1,0 cm. Blandingen bestod av kalsinert petroleumskoks og bi-tuminøst kull, som begge var finmalt, slik at partiklenes størrelse varierte fra 1—50 mikron. Blandingen var 2,5 g og besto av 65 % kasinert petroleumskoks og 35 % kull. Blandingen ble utsatt for ett trykk av 773 kg/cm<2> under hele bakingen og resultatene var som følger:

Produktet var hårdt og glatt og fri for sprekker. Det hadde en tetthet av 1,725 og en kompressjonsstyrke av 1856 kg/cm<2>. Hårdheten var lik hårdheten til de hårdeste spesialkullstoffer, og prøvet ved 72 med et Sklerograf prøveapparat (levert av Kurt Orban Company, 205 E, 42nd Street, New York City).

Når den samme materialblanding og forhold ble anvendt, bortsett fra at trykket ble senket til 633 kg/cm<2>, oppviste produktet sprekker. Når de samme forhold ble anvendt, men når blandingen ble endret slik at den inneholdt 70 % istedenfor 65 % kalsinert koks og 30 % i stedenfor 75 % kull, var det mulig å redusere trykket til 517 kg/cm<2> og fremstille et tilfredsstillende produkt, mens et produkt med sprekker resulterte ved et trykk av 352 kg/cm<2>. Med denne samme blanding og med et trykk av 773 kg/cm<2> fikk man et sprukket produkt, når bakekretsløpet ble endret slik at det omfattet trinn 1 og 3, men man fikk et produkt som var fritt for sprekker når alle tre baketrinn ble anvendt. Disse forsøk viser betydningen av det riktige forhold mellom blandingens sammensetning, bake-hastigheten og trykket.

Under anvendelse av en ovn som var konstruert for å fremstille runde plater eller stenger med en diameter av ca. 7 cm, ble der fremstillet hårde, sterke produkter under ekstremt hurtige bakeprosesser og meget store temperaturøkningshastigheter under anvendelse av lignende komponenter for bakeprosessen. F. eks. ble der bakt en blanding bestående av 22 % butiminøst kull og 78 % petroleumskoks, som begge var siktet gjennom en 325 maskers sikt og bakingen ble utført under et trykk av 352 kg/cm<2> i 1 min. og temperaturen steg til ca. 982° C i løpet av denne tid ved hjelp av en strømtetthet som gikk opp til 1000 amp. pr. kvadrat tomme (6,45 cm<2>). Produktet hadde en elektrisk motstandsevne av 18,7 x 10^ ohm-tommer, en tilsynelatende tetthet av 1,78 g/cm3 og kompressjons- og bøyefasthet av 1181 kg/cm<2> og 605 kg/cm<2 >prøvet med en prøve som var uttatt langs etter den radielle retning. Diameteren av den runde plate ble idet den ble tatt ut av ovnen, målt på forskjellige steder og varierte mindre enn 0,025 mm. Produktets hårdhet var 62 målt med en Sklerograf prøver.

Eksempel 8:

Den følgende prøve var en lignende art som den som er beskrevet i eksempel 1, idet den samme ovn ble anvendt. Trykket på chargen var også det samme. Chargen bestod av 70 % elektrisk ovnsgrafitt som kunne passere en 200 maskers sikt og 30 % sagmugg fra hårdt tre, som i Cuba er kjent under navnet «Jucaro», og som passerte gjennom en 100 maskers sikt. Chargen veiet 3,6 g. Den følgende tabell angir prø-vedataene for en bakning som varte 7% min. og ble utført i to trinn, idet der i det første ble anvendt en utgangsstrøm av 544 amp. og i det annet en utgangsstrøm av 960 amp. I tabellen er angitt tiden i min., spenningen i volt og det totale antall amp.

Blandingens krympning var fullstendig etter y3 min. Blokkens motstand ble målt og motstandsevnen anslått til 5,0 x lO^<1> ohm-tommer. Kompresjonsstyrken og bøyefastheten viste seg å være 542 kg/cm<2 >resp. 319 kg/cm<2>. Den tilsynelatende tetthet ble beregnet til 1,62 g/cm<3>. Produktet var godt sammenbundet og hårdt.

Eksempel 9:

I dette eksempel besto chargen av 80 % elektrisk ovnsgrafitt, som var siktet så at det passerte en 200 maskers sikt og 20 % petroleumskoks med et høyt innhold av flyktige bestanddeler. Sistnevnte ble fremstillet ved å opphete «Bunker C» pe- troleumsolje under kontinuerlig omrøring, inntil oljen var sterk viskos og stivnet ved avkjøling. Det faste material som' man fikk, ble malt og siktet så at det passerte en 200 maskers sikt. En laboratorieanalyse under anvendelse av en analytisk fremgangsmåte, som vanligvis anvendes for kull, viste at det inneholdt 30 % flyktige brennbare bestanddeler. Ovnschargen veiet 3,5 g. Det anvendte trykk var 333 kg/cm<2. >Bakningen besto av et første trinn som varte 1% min. under anvendelse av en ut-gangsstrømstyrke av 560 amp. og et annet trinn av min. under anvendelse av en ut-gangsstrøm av 1080 amp. Den følgende tabell angir de dataer som man fikk under bakningen:

Den elektriske motstandsevne av blokken som man fikk ved forsøket, viste seg

å være 4,28 x 10—4 ohm-tommer. Den tilsynelatende tetthet var 1,72 g/cm3. Kom-

pressjonsstyrken og bøyefastheten ble bestemt til 481 kg/cm<2> resp. 496 kg/cm<2>.

Som forklart foran er det ønskelig for mange øyemed å fremstille produkter med meget høy tetthet, dvs. produkter som har en tilsynelatende tetthet av ca. eller høyere enn 2,0 g/cm<3>. De følgende eksempler som er prøveforsøk i små ovner av den type som ble anvendt i forbindelse med eksemplene 1 og 2, viser hvordan der kan oppnåes tettheter av over 1,90 og særlig over 1,94.

Eksempel 10:

I det følgende eksempel var ovnen av lignende art som den som er beskrevet i forbindelse med eksempel I, med unntag else av at tverrsnittsarealet i formhulrommet var redusert til 1 cm x 1 cm. Blandingen inneholdt pulverisert elektrisk ovnsgrafitt, som var gradert til 200/270 masker og en petroleumskoks, som var fremstillet ved å opphete nr. 6 brenselolje, inntil den var fast ved romtemperatur, og var blitt redusert til et innhold av 40 % av flyktige brennbare stoffer. Den spesielle koks ble knust så at den passerte en 200 maskers sikt. Blandingen var 2,5 g og bestod av 85 % grafitt og 15 % koks. Blandingen ble utsatt for et trykk av 773 kg/cm<2> under hele bake-kretsløpet og de oppnådde resultater var som følger:

Produktet var tett kornet og tett. Den tilsynelatende tetthet var 1,925 g/cm<3>. Sklerografhårdheten var 40.

Eksempel 11:

Der ble anvendt naturlig grafitt i stedenfor kunstig grafitt for å oppnå høyere tetthet og bedre elektrisk ledningevne, skjønt der generelt vil fåes dårligere mekaniske styrkeegenskaper. Det følgende forsøk ble utført i en liten ovn av den type og størrelse som ble anvendt i eksemplene 1 og 2. Chargen besto av 3,6 g innbefattet 92 % av renset, naturlige smørende flakgrafitt og 8 % rå petroleumskoks. Grafitten ble renset slik at den inneholdt mindre enn 0,1 % aske og den ble gradert slik at den passerte en 3 maskers sikt og ble holdt tilbake på en 40 maskers sikt. Råpetroleums-koksen var et handelsprodukt som inneholdt 14 % flyktige brennbare stoffer. Den ble knust og siktet så at den passerte en 200 maskers sikt. Trykket som ble anvendt under bakningen var 352 kg/cm<2> og de følgende resultater ble oppnådd under for-søket:

Produktet hadde dimensjoner av 0,64 cm x 3,8 cm x 0,64 cm. Den tilsynelatende tetthet var 2 087 g/cm<8>. Den elektriske motstandsevne som ble målt langs den lange akse, var 0,808 x 10-<4> ohm-tommer. Den transverse bruddstyrke med en belastning loddrett på den lange akse var 1061 kg/ cm2.

Ved en lignende bakning med det samme material unntatt at den prosentuelle sammensetning ble forandret til 85 % grafitt og 15 % koks, var den tilsynelatende tetthet 2,026, den elektriske motstandsevne var 0,863 x 10—<4> ohm-tommer og bøyefast-heten var 1058 kg/cm<2>.

En lignende bakning utført med 94 % grafitt og 6 % av nr. 6 brenselsolje gav en tilsynelatende tetthet av 2 068 og en bøye-fasthet av 527 kg/cm<2>.

Eksempel 12:

Der kan oppnåes en høyere styrke sam men med en god tetthet ved anvendelse av grafitt av mindre partikkelstørrelse og ved kombinasjon av dette med den riktige art og mengde av material, som inneholder flyktige brennbare stoffer, som fåes ved et passende valg av typen og mengden av materialet som inneholder flyktige brennbare stoffer. I det følgende forsøk var ovnen den samme som ble anvendt i eksempel 8. Blandingen var 3,7 g og besto av 90 % naturlig smørende flakgrafitt som var blitt renset til et askeinnhold under 0,1 % og 10 % av en spesiell rå petroleumskoks. Grafitten ble knust og gradert så at den passerte en 200 maskers sikt og ble holdt tilbake på en 270 maskers sikt. Petroleumskoksen ble fremstillet ved å opphete nr. 6 brenselolje inntil innholdet av brennbare flyktige bestanddeler var 61 %. Denne spesielle koks var fast ved romtemperatur. Koksen ble knust så at den passerte en 200 maskers sikt. Det anvendte trykk var 352 kg pr. cm<2> under hele forsøket. Den følgende tabell angir resultatene under forsøket.

Produktet hadde en tilsynelatende tetthet av 2,018 g/cm<3>, en elektrisk motstandsevne av 1,725 x 10-<4> ohm-tommer målt langs den lange akse, en kompressjonsstyrke av 115 kg/cm<2> i samme retning og en bøyefasthet av 223 kg/cm<2> med be-lastningen loddrett på lengdeaksen.

En annen bakning ble utført med 3,8 g av en lignende grafitt, som var malt så at den passerte en 200 maskers sikt og med like bakeforhold med hensyn til strøm-styrke og trykk, men der ble anvendt en standard handels råpetroleumskoks, og man fikk en lavere tetthet. Når der ble an-

vendt en 200 masker petroleumskoks, som

inneholdt 14 % flyktige brennbare bestanddeler, viste det seg at en blanding som inneholdt 85 % grafitt og 15 % koks, gav en høyere tilsynelatende tetthet enn en blanding som inneholdt enten et forhold av grafitt til koks av 90—10 eller 80—20 når der anvendtes et trykk av 352 kg/cm<2>. Den tilsynelatende tetthet var 1,93, den elektriske motstandsevne var 2,375 x 10—<4 >ohm-tommer og bøyefastheten var 186 kg/ cm<2> med malingen utført i samme retning som i det foregående eksempel.

En annen bakning ble utført under anvendelse av en spesial 200 masker petroleumskoks, som inneholdt 61 % flyktige brennbare stoffer, men hvor der ble anvendt grafitt som man fikk ved spaltning av silisiumkarbid i stedenfor den naturlige flakgrafitt. Partikkelstørrelsen av grafitten var mindre enn svarende til 200 og større enn svarende til 270 masker, og blandingen var 90 % grafitt og 10 % av den spesielle petroleumskoks. Baketrykket var 352 kg/ cm<2> og produktet hadde en tilsynelatende tetthet av 1,98 g/cm<3>, en elektrisk motstandsevne av 2,268 x 10—<*>, en kompres-sjonstyrke av 223 kg/cm<2> og en bøyefasthet av 259 kg/ cm<2>. Det spaltede silisiumkarbid er av en særlig interesse for dette øyemed på grunn av dets renhet. Ennå høyere tettheter kunne oppnåes med det fine grafitt, som svarende til 200/270 masker under anvendelse av høyere trykk under bakningen. De maksimale tettheter oppnåes imidlertid ikke bare ved anvendelsen av høyt trykk, men også på grunnlag av valget av typen og mengden av materialene, som inneholder flyktige brennbare stoffer, hvilket gir optimale verdier for den spesielle grafitt og trykk som anvendes.

Eksempel 13:

Det følgende eksempel viser fremstillingen av et materiale med høy tetthet i noen større ovn. Ovnen var av lignende art som den som er nevnt i eksempel 3 med et hulrom, som utgjorde 12,7 x 10,2 cm loddrett på retningen av det påførte trykk. Blandingen veiet 700 g og besto av 90 % naturlig flakgrafitt renset slik at askeinn-holdet var 0,05 %, og 10 % handels råpetroleumskoks, som inneholdt 14 % flyktige brennbare stoffer. Petroleumskoksen ble knust så at den passerte en 200 maskers sikt og flakgrafitten var en blanding av partikkelstørrelser omtrentlig som følger:

Det anvendte trykk under bakningen var 190 kg/cm<2>. I den følgende tabell er de erholdte resultater under forsøket opp-ført:

Den tilsynelatende tetthet for produktet var 2,005 g/cm<3>. Det var sammenbundet og oppviste en betydelig styrke.

Eksempel 14:

I dette eksempel var blandingen 3,8 g og besto av 92,5 % kjemisk renset naturlig smørende flakgrafitt, som var siktet så at den passerte gjennom en 30 maskers sikt og holdt tilbake på en 40 maskers sikt, og 7,5 % rå petroleumskoks, som var siktet så at den passerte gjennom en 200 maskers sikt. Rå petroleumskoksen inneholdt 41 % flyktige brennbare bestanddeler, og var fremstillet ved opphetning av «Bunker C» brenselolje, som var kontinuerlig omrørt under opphetningen. Blandingen ble utsatt for et trykk av 352 kg/cm<2> og prøveresul-tatene var som følger:

Eksempel 15:

I det følgende eksempel inneholdt blandingen både store og små graderte par-■ tikler av naturlig smørende flakgrafitt. Blandingen var 3,8 g og besto av 70 % naturlig smørende flakgrafitt, som var siktet så at den passerte en 30 maskers sikt og ble holdt tilbake på en 40 maskers sikt, 20 % naturlig smørende flakgrafitt, som var siktet så at den passerte en 200 maskers sikt, og 10 % bituminøst kull, som var siktet så at det passerte gjennom en 200 maskers sikt. Blandingen ble utsatt for et trykk av 352 kg cm<2> og forsøksresultatene var som følger:

Det resulterende produkt oppviste en mostand av 0,875 x 10-<*> ohm-tommer, en tilsynelatende tetthet av 2 055 g/cm<3>, og en transvers styrke av 268 kg/cm<2>. Kombinasjonen av maskestørrelse som ble anvendt i dette eksempel, gav et produkt med en tetthet som i det vesentlige var den som kunne forutsettes ved beregning ut fra tettheten av produkter, fremstillet ut fra begge de to grafittmaskestørrelser. Den transverse styrke er imidlertid meget høy-ere enn den som man ville kunne vente ut fra kombinasjonen, og er meget nærmere styrken av en artikkel fremstillet av partikler med en 200 maskers størrelse, enn en artikkel fremstillet av 30/40 maskers produkt.

Ved fremstilling av et produkt med høy tetthet synes trykket som anvendes under opphetningen, å utøve en vesentlig innvirkning på den oppnådde tilsynelatende tetthet. Dette fremgår av følgende tabell, som angir trykket i kg/cm<2>, den tilsynelatende tetthet i g/cm<3> og motstanden i ohm-tommer, for en serie av forsøk ved forskjellig trykk under anvendelse av en blanding av 15 % rå petroleumskoks og 85% kjemisk renset naturlig smørende flakgrafitt:

Det vil sees at motstandsevnen ikke synes å falle inn i et bestemt mønster. Generelt har det vist seg at motstanden avtar etter som tettheten øker, men reglene er ikke uten unntagelse. Der foreligger tegn på at blandinger som inneholder store gra-fittflak, oppfører seg etter noen regler som ikke fullt ut forståes. Med en bestemt art og størrelse av grafitt og et bestemt bake-trykk øker tettheten, og motstanden syn-ker, ettersom mengden av grafitt i blandingen øker opp til et optimum. Med en bestemt sammensetning øker imidlertid motstanden under tiden, skjønt også den tilsynelatende tetthet øker når baketrykket øker. Det vil sees at en maksimal tetthet for den spesielle blanding og trykk som er vist i den ovenfor anførte tabell, ble oppnådd ved et trykk av ca. 316 kg/cm<2>, mens en minimumsmotstand ble oppnådd med et trykk fra 211—281 kg/cm<2>. Ved disse for-søk ble grafitten malt så at den passerte en 30 maskers sikt og holdt tilbake av en 40 maskers sikt. Ved sammenligningsforsøk under anvendelse av de samme mengder rå petroleumskoks og naturlig smørende flakgrafitt, hvor grafitten ble siktet så at den passerte en 200 maskers sikt, viser det seg at et trykk som er høyere enn 633 kg/cm<2>, er nødvendig for å oppnå en maksimums tilsynelatende tetthet. Dette er vist i den følgende tabell:

Forsøket med 633 kg/cm<2> ble utført i en mindre ovn og under anvendelse av bare 2,5 g av blandingen. Strømstyrken ble regulert slik at man fikk en sammenlig-ningsprøve.

Fig. 8 viser grafisk typiske resultater angående forholdet mellom baketrykket og tilsynelatende tetthet. På denne tegning viser kurve 1 virkningen av trykk mellom 70 kg/cm<2> og 633 kg/cm<2> på den tilsynelatende tetthet av en blanding inneholdende 85 % av 200 maskers renset naturlig flakgrafitt og 15 % 200 maskers rå petroleumskoks. Kurve 2 viser resultatene for en lignende blanding inneholdende store grafitt-flak (30/40 masker), og kurve 3 viser resultatene for et høyere trykkområde og for en blanding som inneholdt 30/40 maskers flak og en noe mindre mengde av petroleumskoks, dvs. 92 % flakgrafitt og 8 % råpetroleumskoks.

Det har vist seg at en høyere tilsynelatende tetthet kan oppnåes når den anvendte grafitt inneholder et betydelig askeinnhold, skjønt det vil være klart at for mange øyemed er et minimums askeinnhold ønskelig. Med et kjemisk eller på annen måte renset grafitt vil der således kreves et høyere trykk for å oppnå en bestemt ønsket tetthet, enn når der anvendes uren-set grafitt. Som et eksempel skal nevnes at der ble utført forsøk under anvendelse av naturlig smørende flakgrafitt med ca. 4 % askeinnhold, og man fikk en tetthet av 1,97 g/cm<:!>, mens et sammenligningsforsøk, hvor der anvendtes kjemisk renset naturlig smørende flakgrafitt med et askeinnhold mindre enn ca. 0,5 %, gav et produkt med en tilsynelatende tetthet av 1,93 g/cm<8.>

Generelt vil den tilsynelatende tetthet av produktet være høyere for grafittråma-teriale som har en høyere virkelig tetthet. De virkelige tettheter for kalsinert petroleumskoks, elektrisk ovnsgrafitt og naturlig smørende flakgrafitt, som anvendes som råmateriale i enkelte av de foregående eksempler, var av størrelsesordenen 2,0 resp. 2,15 og 2,2.

Den tilsynelatende tetthet påvirkes av arten av materialet, som inneholder flyktige brennbare bestanddeler, som anvendes i blandingen. F. eks. har petroleumskoksens innhold av flyktige brennbare bestanddeler en vesentlig innvirkning på den tilsynelatende tetthet. Fig. 7 viser grafisk de erholdte resultater med en bestemt grafitt-sort, når typen av rå petroleumskoks ble variert med hensyn til innhold av flyktige brennbare bestanddeler. I denne figur viser kurve 1 tilsynelatende tetthet, oppført mot prosent flyktige brennbare bestanddeler i koksen for blandinger som inneholder 90 % grafitt og 10 % koks, og kurve 2 viser lignende resultater for blandinger som inneholder 85 % grafitt og 15 % koks.

Som angitt tidligere er den tilsynelatende tetthet et maksimum for et optimalt forhold mellom grafitt og komponenten i blandingen som inneholder flyktige brennbare bestanddeler. Denne optimale sammensetning påvirkes imidlertid av andre faktorer innbefattet prosentmengden av flyktige brennbare bestanddeler i materialet, som inneholder flyktige brennbare bestanddeler, partikkelstørrelsen av grafitten eller annet materiale med flyktige brennbare bestanddeler og trykket som anvendes under bakningen. Fig. 9 viser virkningen av blandingens sammensetning på den tilsynelatende tetthet. Alle dataer på denne figur ble oppnådd ved et trykk av 352 kg/ cm<2>. Kurve 1 ble oppnådd med et renset naturlig flakgrafitt, som ved siktning passerte en 30 maskers sikt og holdt tilbake på en 40 maskers sikt, kombinert med en rå petroleumskoks, som inneholdt 14 % flyktige brennbare bestanddeler. Kurve 2 er for det samme materiale med unntagelse av at grafitten var knust så at den passerte en 200 maskers sikt. Kurvene 3 og 4 er for grafitt som ble omhyggelig siktet, så at partiklene befant seg i det snevre området, idet de passerte gjennom en 200 maskers sikt og ble holdt tilbake på en 270 maskers sikt, kombinert med en spesiell petroleumskoks, som inneholdt 61 % flyktige brennbare bestanddeler. Kurve 3 er for renset naturlig flakgrafitt og kurve 4 er for grafitt, som fåes ved spaltning av silisiumkarbid. Det skal bemerkes at disse to grafittsorter er tilstrekkelig like til at det optimale forhold mellom grafitt og koks er det samme for begge, skjønt den tilsynelatende tetthet for produktet som fåes med naturlig grafitt, er noe høyere under de spesielt herskende forhold.

Grafittartikler er hittil blitt anvendt for forskjellige øyemed på grunn av deres ugjennomtrengelighet like overfor visse substanser. Det vil være klart at det foran beskrevne produkt med høy tetthet, vil være i besittelse av ugjennomtrengelighet som er langt bedre enn den for grafittprodukter som hittil er blitt fremstillet.

De forskjellige foran angitte eksempler skal tjene til å klargjøre fremgangsmåten i følge oppfinnelsen, og det er klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til de her angitte eksempler.

Variasjoner i partikkelstørreisen har en tendens til å innvirke på de elektriske og mekaniske egenskaper av det resulterende produkt, skjønt virkningen antas å ha mindre betydning, når der foreligger større partikler, dvs. slike som har et tverrsnittsareal som er større enn ca. 65 cm<2>. Ved fremstillingen av f. eks. en liten artikkel (0,64 x 0,64 x 3,8 cm) fra en blanding av 80 % kunstig grafitt og 20 % bitu-minøst kull, ble der ved å øke størrelsen av grafittpartiklene fra slike som passerte gjennom en 325 maskers sikt til slike som passerte gjennom en 70 maskers sikt, men som ville bli holdt tilbake på en 100 maskers sikt, bevirket en nedsettelse av den spes. motstand av fra 5,8 x 10-<*> til 4,3 x 10^ ohm-tommer. Forsøket som har disse tall, ble utført med et trykk av 232 kg/cm<2>, mens en strøm av ca. 560 amp. ble ført gjennom materialet 11% min. etterfulgt av en strøm av 1100 amp. i 2 minutter. Det samme forsøk resulterte i en nedsettelse av kompresjonsstyrken av fra 682 kg/cm<2> til 464 kg/cm<2> og en økning i den transverse styrke av fra 408 kg/cm<2> til 323 kg/cm<2>.

Anvendelsen av mindre partikler av komponenten som inneholder de lett flyktige brennbare bestanddeler, har vist seg å nedsette motstandsevnen, skjønt denne virkning ikke er særlig utpreget. Anvendelsen av mindre partikler har en tendens til å øke tettheten, hårdheten og kompressjonsstyrken og den transverse styrke. Med en blanding av 80 % kunstig grafitt (200 masker) og 20 % bituminøst kull under et trykk av 232 kg/cm<2>, en maskestørrelse av 30 til 40 for kullet, gav således en motstand av 6,58 x 10—<4> ohm-tommer en tetthet av 1,71, en kompressjonsstyrke av 344 kg/cm<2 >og en bøyefasthet av 272 kg/cm<2>, mens en maskestørrelse av 325 gav en motstand av

5,35 x 10—<4> ohm-tommer, en tetthet av 1,76, en kompressjonsstyrke av 777 kg/cm<2>, og en bøyefasthet av 503 kg/cm<2>.

Som angitt foran kan sukker anvendes i stedenfor bituminøst kull ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen. Ved bak-ningsforsøk under anvendelse av et trykk av 232 kg/cm<2> og en strømstyrke av 560 amp. i 1% min. og 1100 amp. i 2 min. i en ovn av den type og størrelse som ble anvendt i forbindelse med eksemplene 1 og 2, gav en blanding av 20% rørsukker og 80 % og 200 maskers elektrisk ovnsgrafitt, et produkt med en motstand av 4,37 x 10-^ ohm-tommer, en tetthet av 1,62, en kompressjonsstyrke av 219 kg/cm<2> og en bøye-fasthet av 175 kg/cm<2>. Andre erstatnings-stoffer for bituminøst kull er bek, pulverisert tre, cellulose (som f. eks. cellulose av kunstsilkekvalitet) og rå petroleumskoks. Forskjellige materialer vil kreve forskjellige bakeforhold for oppnåelse av de beste resultater. Produktets egenskaper vil variere alt etter de anvendte materialer.

Nyttige produkter kan fremstilles fra blandinger bestående av kombinasjoner av grafitt og bituminøst kull eller fra andre bestanddeler, slik som beskrevet ovenfor. Når fremgangsmåten utføres på en riktig måte og med visse kombinasjoner av materialer, kan de resulterende produkter oppvise en elektrisk ledningsevne som er lik eller bedre enn vanlig handelselektrodegrafitt, mens samtidig produktene oppviser kompressjonsstyrke og transverse styrker som er bedre enn for vanlig handelselektrodegrafitt. Slike produkter kan ha en hårdhet som er større enn for handelsgra-fittelektroder. Disse produkter er generelt karakterisert ved en tetthet som er større enn den for handelselektrodegrafitt, skjønt der kan fremstilles nyttige produkter med lavere tetthet, når man gir avkall på andre gunstige egenskaper. Det fortrinnsvis fremstilte produkt, som både er mekanisk sterkt og godt elektrisk ledende, ifølge fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, vil oppvise en motstand som er lavere enn 10 x 10—<4> ohm-tommer, og transverse og kompresjonsstyrker som begge er større enn ca. 350 kg/cm<2>. Det fortrinnsvis lave motstandsprodukt som fremstilles i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, vil oppvise en motstand som er lavere enn ca. 3 x 10—<4> ohm-tommer.

Som beskrevet tidligere kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes for å fremstille et produkt med meget høy tetthet, dvs. et produkt som har en tilsynelatende tetthet, som er større enn ca. 1,8 g/cm3 og som fortrinnsvis er høyere enn 2,0 g/cm<3>.

Fremgangsmåten kan også anvendes for å fremstille hårde og sterke produkter som er skikket for pakningsringer og lignende, og det kan anvendes for å fremstille produkter med interessante kombinasjoner med hensyn til styrke, hårdhet og frik-sjonsegenskaper ved passende valg av materialene og forholdene. En meget fin par-tikkelstørrelse og en omhyggelig blanding av bestanddelene har vist seg å være særlig gunstig for fremstilling av hårde, sterke artikler ved fremgangsmåten. Ved anvendelse av slike meget fine materialer i en partikkelstørrelse av fra 1 til 5 mikron, er det mulig å fremstille hårde, sterke produkter uten anvendelse av ekstreme trykk. Således er trykk av 211 kg/cm<2> blitt anvendt med godt resultat for å fremstille et produkt med en hårdhet som kan sam-menlignes med de hårdeste vanlige sorter for spesialkullstoff for pakningsringer og lignende.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også utføres med ikke-kullstoffholdige materialer, som er tilsatt den forøvrig nor-male blanding av kullstoffholdige materialer. F. eks. er partikler av glimmer blitt tilsatt til partikler av kullstoffholdig materiale som behandles i følge fremgangsmåten etter oppfinnelsen for å gi et ildfast material med bedre varmeisolerende egenskaper enn man ville få uten tilset-ning av glimmer. På lignende måte er partikler av kobber blitt tilsatt for å gi en øket ledningsevne, hvilket f. eks. vil være ønskelig for visse typer av børster. Partikler av wolfram er også blitt tilsatt. Et stort antall av andre slike tilsetningsstoffer vil kunne anvendes som det vil forståes av fagfolk.

En annen viktig egenskap ved produktet i følge oppfinnelsen beror på den prak-tisk talt fullstendig frihet for sprekker og risser.

En modifikasjon av fremgangsmåten i følge oppfinnelsen som er blitt anvendt for fremstilling av små prøver, består i at et lite stykke av hårdt tre er blitt anbrakt i ovnsformen og trestykket er blitt omgitt med findelte grafittpartikler. Når dette opphetes med stor hastighet, vil det hårde tre desintergrere. Gassene som avgis sam-menbinder grafitten til en hård masse med et hulrom på det sted hvor trestykket var anbrakt.

Et viktig trekk ved materialet i følge oppfinnelsen beror på den dimensjonale nøyaktighet som artiklene kan fremstilles med. Ved passende valg av mengden og bestanddelene i ovnschargen og ved på passende måte å velge ut fremgangsmåtebetingelsene kan der fremstilles formete artikler med helt nøyaktige dimensjoner.

Om ønskes kan der fremstilles et produkt med meget lavt askeinnhold. For dette øyemed skal der anvendes råmaterialer med et særlig lavt askeinnhold. F.eks. kan renset elektrisk ovnsgrafitt eller naturlig grafitt blandes med kull med lavt askeinnhold eller et annet material med et meget lavt askeinnhold, som f.eks. sukker eller petroleumskoks.

Et meget viktig trekk ved oppfinnelsen beror på fremstillingen av en fullstendig sammenbundet artikkel med en betydelig styrke, en tetthet som er høyere enn ca. 1,8 g/cm<3> (og fortrinnsvis høyere enn ca. 2,0 g/cm<3>) og en motstand som er lavere enn ca. 2,2 ohm-tommer. Så vidt søkerne kjenner til har man ikke tidligere oppnådd en tetthet som er høyere enn ca. 1,8 g/cm3 uten anvendelse av kostbare og ikke ønskede gjentatte impregneringsprosesser. Slike gjentatte impregneringsprosesser antas ikke å kunne være i stand til å fremstille en artikkel med en tetthet av mer enn ca.

1,92 g/cm<3>. Det antas også at en motstand

som er lavere enn ca. 2,2 x 10—<4> ohm-tommer tidligere ikke er blitt oppnådd med fullstendig kullstoffholdige sammenbun-dete artikler. Ifølge oppfinnelsen kan disse egenskaper imidlertid oppnåes uten impregnering og følgelig oppnåes det en fullstendig kullstoffholdig artikkel. For dette øyemed er det å foretrekke å anvende en vesentlig mengde av naturlig grafitt og fortrinnsvis naturlig smørende flakgrafitt.

Skjønt naturlig grafitt og særlig naturlig smørende flakgrafitt er særlig godt skikket for fremstillingen av sammenbun-dete artikler med høy tetthet, kan der også anvendes andre former for grafitt med for-del, forutsatt at de oppviser hensiktsmessige smørende egenskaper. Som et eksempel på en slik form for grafitt er syntetisk grafitt, som stammer fra termisk spaltning av silisiumkarbid.

Produktet som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at det oppviser en i alt vesentlig jevn permeabilitet like overfor gass mellom 1/5 til 1/40 av permeabiliteten av vanlig uimpregnerte bakte kullstoffartik-ler, fremstilt fra i alt vesentlig de samme bestanddeler i alt vesentlig de samme opprinnelige partikkelstørreiser, skjønt nød-vendigvis ikke i de samme forhold av bestanddelene.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en formet kullstoffartikkel fra en blanding av findelte partikler av kullstoffholdig råmateriale som inneholder en mindre mengde av et første kullstoffholdig materiale som inneholder flyktige brennbare bestanddeler, og som kan utsettes for termisk spaltning, hvorved det dannes endel fritt kullstoff, og en større mengde av et annet kullstoffholdig materiale med et innhold av flyktige bestanddeler som er vesentlig lavere enn nevnte første kullstoffholdige materiales innhold av slike bestanddeler, karakterisert ved at blandingen anbringes i en form og utsettes i formen for et mekanisk trykk av i det minste 35 kg/cm<2>, og fortrinnsvis minst 70 kg/cm<2>, for å komprimere blandingen, en elektrisk strøm med høy tetthet ledes gjennom blandingen mens den holdes under nevnte trykk for hurtig å opphete blandingen, og tettheten av den elektriske strøm er tilstrekkelig stor til at temperaturstigningen i blandingen ikke er mindre enn 2° C pr. minutt, og fortrinnsvis ikke mindre enn 100° C pr. minutt, og opphetningen fortsetter i det minste inntil utviklingen av flyktige brennbare bestanddeler er i alt vesentlig tilendebragt, og fortrinnsvis inntil en i alt vesentlig fullstendig termisk spaltning av det første kullstoffholdige materiale har funnet sted.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at strømtetthe-ten øker ytterligere etter at blandingens krymping i alt vesentlig er tilendebragt.

3. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 1—2, karakterisert ved at trykket ikke er mindre enn 316 kg/cm<2>.