NO140006B - Fremgangsmaate til kontinuerlig grafittering - Google Patents

Description

Oppfinnelsens formål er på en kontinuerlig måte

å omdanne legemer av hårdbrent kull til grafitt.

Grafitteringen består i det vesentlige av en termisk

behandling av hårdbrent kull ved temperaturer rundt 3000°C.

Idag fremstilles grafittprodukter omtrent utelukkende etter den diskontinuerlige Acheson-fremgangsmåte. Den diskontinuerlige chargegrafittering har en rekke ulemper.

For oppvarmning av grafittovnen kreves den elektriske ytelse periodisk. Den stiger iløpet av et relativt kort tidsrom fra 1 til 3 dager fra null til høye verdier og faller deretter igjen steilt. Dertil kommer at under oppvarmningen endrer spen-ning og strømstyrke seg betraktelig. Dessuten må den elektriske energi tilføres med betraktelige strømstyrker, hvilket betyr høyere investeringsomkostninger. Bare i forholdsvis store gra-fitteringsanlegg med flere grafitteringsenheter lar det elektriske ytelsesbehov seg utjevne tilstrekkelig.

En ytterligere ulempe er at gassene, som frigjøres

ved grafitteringsprosessen i ovnens øvre oppvarmningsfase opp-trer kortvarig i store mengder. Derfor kreves stordimensjonerte avsugningsanlegg. Videre har det hittil bare utilfredsstillende lykkes å mekanisere eller å automatisere oppsetning og forbered-ning av grafitteringsovnen, samt dens avbygning og tømming etter grafitteringsprosessen. Det er også vanskelig og omstendelig å tilveiebringe rene og tidsmessige arbeidsplassbetingelser ved grafitteringsovner.

Den kontinuerlige grafitteringsfremgangsmåte ifølge oppfinnelsen slik den fremgår av kravene, har ikke disse mangler. Det fremgår dessuten ytterligere fordeler ved fremgangsmåten,

som sees av følgende beskrivelse.

På fig. 1 til 3 er det•som eksempel vist én utførelses-type av den kontinuerlige grafitteringsovn i vesentlig utsnitt. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom ovnen, idet de to ovnsender ikke er gjengitt. Fig. 2 viser et tverrsnitt av ovnen på stedet A-A og fig. 3 viser et utsnitt i oppriss ifølge snitt B-B.

Legemene 3 som i dette eksempel skal grafitteres og består av hårdbrent kull har en sylindrisk form og er for termisk isolasjon innleiret i en kornet fyllmasse 4 av koks. Grafitte-ringsgodset 3 og koksfyllmassen 4 befinner seg i U-formede herdvogner 2, som er koblet tett sammen til en gjennomgående rekke. Herdvognene 2 beveger seg på hjul 9 på en skinnestreng 10 i ret-

ning av pilen 6. Herdvognens bunn og sidevegger består utvendig av en varmefast stålkonstruksjon og innvendig av en ildfast og varmeisolerende foring.

Herdvognene 2 overdekkes av et ildfast lokk 1 som støtter seg på søylene 8. Rommet 11 over fyllmassen 4 opp til lokket 1 er sideveis utad tettet ved de sandfylte renner 12.

Den elektriske strøm for motstandsoppvarmning av grafitterings-

ovnen tilføres over elektrodene 5 av grafitt. Strømtilførings-elektrodene 5 rager ovenifra gjennom lokket 1 og dykker inn i fyllmassen 4 til like voer sylinderlegemene 3 som skal grafitteres. De horisontale og vertikalt forskyvbare vannavkjølte holdere for elektrodene 5 er anordnet over lokket 1 og ikke vist på fig. 1 og 2.

Grafitteringsovnen ifølge fig. 1 lar seg inndele i

fem soner a, b, c, d og e. I sone a foregår det en foroppvarming av herdvogninnholdet ved hjelp av avgassen som avsuges i retning av pilen over gasshetten 13. I sone b og d til- og bortføres den elektriske strøm. I sone c finner grafitteringen sted. Den elektriske strøm strømmer fra sone b til sone d for en stor del gjennom ensjiktslaget iflg. dette eksempel av de sylindriske legemer 3 av hårdbrent kull. Sjiktet av legemene 3 som skal grafitteres har en vesentlig lavere elektrisk motstand i forhold til den omgivende fyllmasse 4 av kokskorning. For på forhånd å konsentrere strømgjennomgangen i laget av legemene 3 som skal grafitteres, utfylles mellomrommene mellom legemene med et godt ledende grafittisk kornmateriale. I sone d og e foreligger de sylindriske legemer 3 i grafittert tilstand. I sone e avkjøles herdvogninnholdet.

For fordeling av strøminngangen i sjiktet av legemet

3 av hårdbrent kull er i sone b og likeledes d hver gang anordnet tre elektroder etter hverandre. Ved den oppdelte i dette eksempel tretrinns strømtilførsel i sone b oppnås en ikke for brå opp-varming av legemene 3 som skal grafitteres. Antallet av de i serier koblede strømtilføringselektroder i sonene b og d retter seg etter ovnsstørrelse og godset som skal grafitteres. Videre kan strømtilførselselektrodene også anordnes flerefags ved siden av hverandre. I foreliggende eksempel er det, slik det fremgår av fig. 2 hver gang innstallert to strømtilførselselektroder ved siden av hverandre.

Et spesielt problem ved grafitteringsfremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i å la elektrodene 5 gli gjennom koksfyllmassen 4 uten at stuvetrykket foran de inndyppende elektroder blir for stor. Denne oppgave løses ved at på de ikke viste elektrodeholdere er det anordnet vibratorer som bevirker at elektrodene 5 settes i fortrinnsvis horisontale svingninger. Fyli-masse-kornene, hvorav inndypningsendene av elektrodene 5 umiddel-bart er omgitt, energiseres ved vibrasjonene til skjelvebevegelse og pakningen blir løs. Følgen av denne forholdsregel er at elektrodene 5 lar seg bevege uten merkbar motstand resp. stuve-trykk gjennom koksfyllmassen 4. Skulle det i grafitteringssonen c danne seg skorper eller sammenballing av fyllmasse, gjennom-trenges disse av de vibrerende elektroder uten sterke bøyepåkjen-ninger. Vibrasjonen sørger også for at korningen av fyllmassen igjen strømmer godt sammen bak elektroden.

I en videre utførelsesform av oppfinnelsen er det mulig i herdvognene 2 ikke bare å innleire ett, men også flere lag av legemer av hårdbrent kull som skal grafitteres.

I det viste eksempel ifølge fig. 1-3 er herdvognene 2 avskjermet oppad ved hjelp av ett på søylen 8 avstøttet ildfast lokk 1. I dekket av forvarmingssonen a er det innbygget gass-avsugning 13. Fra forvarmesiden hindres sterkt en lufttilgang ved hjelp av planavstrykere, som er fastgjort til lokket 1 og lig-ger på fyllmassen 4.

Det har vist seg hensiktsmessig at dekket 1 ikke strekker seg over den samlede avkjølingssone e. Herdvognenés av-kjøling kan i siste udekkede del av sone e påskyndes ved påblås-ning med luft eller besprøytning med vann.

Slik forsøket har vist kan det under tiden sees helt bort fra et ildfast dekke på herdvognene 2 når det er tilstede et tilstrekkelig tykt sjikt av koksfyllmasse 4 for varmeisole-ring over legemene 3 som skal grafitteres. Koksfyllmassen 4

blir ikke glødende på overflaten. I stedet for lokket 1 anordnes i dette tilfelle over sonene b, c og d bare en innretning til frasuging av grafitteringsgasser.

Strømtilføringselektrodene 5 kan på grunn av sterk egenoppvarming inntil glødetemperaturer over avsnittet mellom den avkjølte elektrodeholder og koksfyllmassens overflate undergå en luftavbrann. For å unngå en oksydasjon av grafittelektrodene 5 i dette avsnitt omgis elektroden med en hylse av varmebestandig stål. Beskyttelseshylsen av stål er oventil forbundet med den vannavkjølte elektrodeholder og dypper et stykke ned i kokskorn-laget. Over elektrodeholderen energiseres beskyttelseshylsen likeledes som grafittelektroden 5 til vibrasjon.

Den ifølge oppfinnelsen kontinuerlige grafitteringsfremgangsmåte er meget godt egnet til å frembringe et rent del-grafittert koksmateriale, hvis dette anvendes som fyllmasse i herdvognene. Et foretrukket innleirings- og isolasjonsmateriale er kalsinert antrazit, som sammenlignet med andre kokstyper som på den ene side som kornpakning har en relativt høyt elektrisk motstand og på den annen side lett dårligere lar seg grafittere. Foruten antrazit kan det likeledes anvendes andre rene koksmate-rialer som petrolkoks, bekkoks eller grubekoks. De angitte eksemp-ler skal ikke utelukke at også andre isolasjonsmasser som inne-holder silisiumkarbid eller sand-koks-blandinger kan finne an-vendelse.

Ved den kontinuerlige grafitteringsovn ifølge fig. 1-3, må de avlessede herdvogner føres tomme tilbake til opplast-ningsstasjonen. Tilbakelkjølingslinjen kan benyttes til forbe-redning og opplastning av herdvognene. For små grafitteringskapa-siteter og småformede grafittprodukter kan en ringformet grafitteringsovn med trekkene ifølge oppfinnelse by på fordeler. Ved ringformede grafitteringsovner kan det sees bort fra oppdeling av de enkelte herdvogner. Denne ovnsvariant består prinsippielt av en U-formet ring som dreier seg og som beveger seg under et fast stående elektrodepar.

Til grafitteringen kan det såvel anvendes veksel- som også likestrøm. Mens Acheson-grafitteringsovnen med hensyn til sitt ydelsesopptak praktisk talt bare lar seg regulere fra det elektriske anlegg muliggjør den ifølge oppfinnelsen kontinuerlige grafitteringsovn i tillegg mekaniske styringsmuligheter. På den ene side lar avstanden av elektrodeparene mot hverandre seg endre da det er anordnet forskyvbare elektrodeopphengninger såvel som forrykkbare lokkgjennomføringer. Ved forstilling av elektrodeav-standen kan den elektriske motstand varieres i betraktelig omfang. På den annen side kan innen snevre grenser ved heving og senking av elektrodene varmefrembringeIsen påvirkes i strømtilførsels-sonene. En ytterligere disponerbar variasjonsmulighet er herd-vognenes kjørehastighet.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til grafittering av formlegemer som består av hårdbrent kull som er lagret på herdvogner og innleiret i kornet, varmeisolerende karbonholdig pakkmateriale, ved hjelp av motstandsoppvarmning som foregår over strømtilførsels-elektroder av grafitt, karakterisert ved at over herdvognene som beveger seg kontinuerlig fremad anbringes stedfaste parvise og i avstand fra hverandre anordnede vibrerende elektroder som neddykkes i pakkmaterialet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strømtilførselselektrodene av grafitt ved vibrering settes fortrinnsvis i horisontale svingninger.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at de parvise for til- og bortføring av strømmen tilstedeværende elektroder av grafitt i hver del av paret er anordnet såvel ved siden som også etter hverandre.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at strømtilføringselektrodene over fyllmassen inntil elektrodeholderene beskyttes mot luftoksydasjon ved hjelp av en varmebestandig stålhylse.