CH249965A - Verfahren zur Herstellung von Kunstkohlenkörpern. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Kunstkohlenkörpern.       Körper aus Kunstkohle stellt man für ver  schiedene     industrielle    Zwecke her, z. B. als  Elektroden- für     Lichtbogenöfen,    als Anoden  für die elektrolytische Aluminiumerzeugung,  als     Formkohlen    für Sohlen elektrometallurgi  scher Ofen und dergleichen. Die-     Herstellung     dieser Körper     besteht    im     wesentlichen    darin,  dass man     einen    hauptsächlich aus Kohlen  stoff bestehenden Rohstoff (z.

   B. zerkleiner  ten     Koks)    mit     einem        Bindemittel    (z.     B.     Steinkohlenteer) vermischt und gegebenen  falls nach Pressung bei hoher     Temperatur     backt. Die     Rohstoffe    werden     gut    durchge  mischt und dabei     meistens    auch     geknetet.        3e     nach der     Zusammensetzung        ist    die Mischung  bei     Zimmertemperatur    krümelig oder zäh  flüssig.

   Im     allgemeinen    wird sie im warmen  Zustande etwa zwischen 60 und 200  durch  Pressen, Stampfen oder Giessen in die ge  wünschte Gestalt gebracht. Hierauf erfolgt  das Brennen, das     mehrere    Stunden oder Tage       beansprucht    und bei welchem     Temperaturen     bis     beispielsweise    1200  erreicht werden.  Während dieser Behandlung verkokt das       Bindemittel    und der amorphe Kohlenstoff  kann sich, wenn genügend hohe Temperatu  ren angewandt werden, nach und nach in  Grafit verwandeln, wobei sich der Aschen  gehalt vermindert.

   Wenn die     Formgebung     durch     Giessen,    erfolgt, kann es: zweckmässig  sein, die Mischung vor dem Brennen mecha  nischen     Schwingungen    einer     Frequenz    von  mehreren     tausend/min.    nach dem     Schweizei     Patent Nr. 221732 zu unterwerfen.    Nach     einem    bekannten Verfahren werden  die     Formstücke    durch Pressen erzeugt, aua  der Form herausgenommen und in noch hei  ssem     Zustande        m    einen Brennofen gebracht.

    Bei diesem     Verfahren    ist es zweckmässig, die  warmen Formkörper vor dem Einbringen in  den     Brennofen    oberflächig zu verkoken, indem  man sie auf glühende     Eisenplatten    legt, wo  bei     ssie    in     Papier        eingeschlagen        werden,    um  eine     unmittelbare        Berührung        mit    dem glü  henden Metall zu verhindern.  



  Nach einem andern Verfahren     schüttet     man     zerkleinerte,    noch     baekfähig.e,    d. h. noch  gar nicht oder nur unvollkommen verkokte       Mineralkohle    in     einen    Behälter, in welchem  sie bis zur vollständigen Verkokung erhitzt  wird.  



  Nach einem     weiteren    Verfahren werden  die Kohlenkörper in     einer    Form unter     Druck     und bei dunkler Rotglut gebildet, worauf  man sie aus der Form auspackt und einer  weiteren Erhitzung so lange     unterwirft,        bis     praktisch sämtlicher Kohlenstoff in     Grafit     umgewandelt ist.     Ein    solches Verfahren  eignet sich vor allem für die Herstellung von  Kunstkohlen von verhältnismässig     kleinen          Ausmassen.     



  Vielfach verwendet man für das Brennen  der geformten     Kohlenkörper    gasbeheizte  Ringöfen. Man kann aber auch elektrische       Widerstandsöfen        benützen,    die wie die gas  beheizten ein Füllpulver enthalten, in welches  die fertig geformten     Kunstkolhlenkörper    ein  gebettet werden; im Füllpulver können metal-      lische     Leiter    angeordnet sein, die als     Heiz-          leiter    dienen.  



  Die vorliegende Erfindung bezieht - sich  nun auf ein Verfahren zur Herstellung von       Kunstkohlenkörpern,    das     gegenüber    den be  kannten Verfahren wesentliche Vereinfachun  gen     aufweist    und daher     wirtschaftlicher    ist.  Erfindungsgemäss wird die hauptsächlich aus       Kohlenstoff,    z. B. zerkleinertem Koks,     und     einem     Bindemittel,    z. B.

   Steinkohlenteer, be  stehende     Kunstkohlenmischung,    zweckmässig  im warmen     und    breiigen     Zustand,    in den  Brennofen so eingebracht, dass sie dort die       gewünschte    Form der herzustellenden     Kunst-          kohlenkörper    erhält;

       hierauf    werden die von  Füllpulver umgebenen     Kunstkohlenkörper     ohne Lageveränderung fertig gebrannt, gege  benenfalls bis zur     praktisch    völligen     Grafi-          tierung.    In     elektrischen        Widerstandsbrenn-          öfen,        in,        welchen    die Wärme im Innern der       Kohlenmasse    oder des Füllpulvers oder in  beiden     erzeugt    wird,     richtet    man es am  zweckmässigsten     so,ein,

      dass die entstehenden       gunstkohlenkörper    eine Reihe ohne Zwi  schenräume bilden.  



       Wenn    die noch     ungebrannten    Kunst  kohlenkörper im Ofen     eine    genügende Höhe  einnehmen, was z. B. bei grossen     Elektroden     der Fall ist, kann man beim     elektrischen     Brennen mit     Wärmeerzeugung    im Innern  beobachten, dass die     untern    Lagen der Be  schickung wesentlich wärmer sind als die       obern,    weil die     obern.    weniger     zusammenge-          presst    sind und daher dem Stromdurchgang  einen grösseren Widerstand entgegensetzen als  die untern Lagen,

   und     weil    die Wärmever  luste oben grösser sind,     wenn    man nicht einen  besonders gut gegen Wärmedurchgang     iso-          lierten    Deckel aufsetzt. Infolgedessen tritt  ein     fortschreitendes    Backen von     unten    nach  oben ein, und es findet ein Setzen der Masse  während des Backvorganges     stakt,    was sich in  einer     grösseren    Dichte des, gebrannten Kör  pers sehr günstig     auswirkt.    Bei geringer Höhe  der     Kunstkohlenkörper    tritt diese Erschei  nung nicht     ein,

      weil die     Wärmeunterschiede          in    lotrechter Richtung zu klein     sind.    Bei gas  beheizten Öfen     wird    die Wärme nicht im         Innern,    der     Kunstkohlenmasse    oder des Füll  pulvers erzeugt,     sondern    von aussen zugeführt,  so dass das günstige Setzen nicht vor sich  gehen kann;

   das Backen schreitet     vielmehr          allseitig    von aussen nach innen fort,     und    es  entstehen je nach den     Umständen        Innenlunker     oder zu     einem    Bersten der Körper führende  Innendrücke.

   Nach einer besonders zweck  mässigen     Ausführungsart    der Erfindung wird  daher das Brennen in einem     elektrischen     Widerstandsofen durchgeführt und die Höhe  der     KunGtkohlenkörper    im Ofen so gewählt.,  dass derartige Temperaturunterschiede zwi  schen dem     untei@i    und dem     obern    Teil der       Körper        entstehen,    dass das Backen von unten  nach oben fortschreitet.  



  Man kann das Füllpulver so-     zurichten,     dass es die notwendigen Räume zur Aufnahme  der     Kunstkohlenmas        se    aufweist;     in    diesem  Falle spielt es die Ralle des Sandes beim       Giessen    von Metallen in Sandformen.  



       Eine    sehr praktische     und    vorteilhafte     Ar-          beitsweise    besteht darin, dass man auf die  Ofensohle, die     mit    einer Schicht von Füll  pulver bedeckt ist, Blechformen ohne Boden,  also nur mit     Seitenwänden    versehen,     stellt     und die     entstehenden    Zwischenräume     zwi-          hcsen    den Blechformen und der Ofenwan  dung mit Füllpulver beschickt.

   Hierauf giesst  man die     Kunstkohlenmass    e in die Blechfor  men, zieht diese nach oben     heraus    und be  deckt das Ganze noch mit     einer    Schicht Füll  pulver. Die     Blechformen    stehen sofort zum  Wiedergebrauch bereit.

   Zur Verhinderung  eines     Zusammenbackens    der     Kunstkohlenkör-          p,er    an den Flächen, mit denen     sie    sich     gegen-          seitig    berühren, sowie mit dem Füllpulver  kann     man,    die Blechformen vor der Be  schickung mit der     Kunstkohlenmasse    mit Pa  pier     bedecken.    Beim Herausziehen der Blech  formen bleibt das Papier     zurück.    und bildet  eine     Trennschicht,    die beim     nachherigen          Brennen    verkohlt,

   ein Zusammenkleben der       Kunstkohlenkörper    verhindert und ausserdem  an der Oberfläche derselben eine harte Schicht  zurücklässt, welche bewirkt, dass     sich    das  Füllpulver von     -dien    gebrannten Kohlenkör  pern sehr leicht lösen     lä.sst.    Die Blechformen      bestehen     zweckmässigerweise    aus     Eisenblech,     können selbstverständlich auch aus anderem  Metall     bestehen.    Man kann sie     nach    dem Ein  füllen der     Kunstkohlenmasse    im Ofen belas  sen, wenn man keinen Wert auf ihre Rück  gewinnung legt.

   Eiserne Formen werden       selbstverständlich    bei den hohen Temperatu  ren stark verändert; sie werden     aufgekohlt     und erhalten dadurch     einen    niedrigeren  Schmelzpunkt. Je nach der erreichten Brenn  temperatur     schmelzen    dann die Formen und  kommen für ein zweites Brennen nicht mehr  in Frage. Bleche aus Aluminium würden  schon bei bedeutend niedrigerer Temperatur  wegschmelzen.  



  Am zweckmässigsten ist es, die     Kunst-          kahlenmasse,    die schon für das Mischen und  Kneten z. B. .auf     140-200     erhitzt wird,  unter möglichst geringem     ZVärmeverlust    zum  Brennofen zu bringen und in die Farm zu  giessen. Dadurch wird Wärmeenergie gespart  und die Brenndauer verkürzt.  



       Unter    Umständen kann es zweckmässig  sein, die warme, gut durchgemischte Kunst  kohlenmasse     zunächst    in Brikettformen zu  giessen und die erstarrten     Briketts    gegebenen  falls nach erneuter     Aufheizung    erfindungs  gemäss in den Ofen     einzubringen,    etwa wie  man !es bei     Sö@derbergelektroden    tut. Diese  Briketts werden vor dem Backen im Ofen  wieder breiig, und dann nimmt die Kunst  kohlenmasse     die    Form der herzustellenden  Körper an. In diesem Falle können z. B. an  Stelle von Blechformen Formen aus dünnem  Holz oder aus Pappe     verwendet    werden.  



  Man kann das Brennen z. B. in gasbe  heizten Ringöfen durchführen. Besser eignen  sich aber, wie bereits erwähnt, elektrische       Widerstandsöfen;        dabei    wird der Widerstand  durch die zu backende Kohle gebildet. Da  die frischeingefüllte     Kunstkohlenmasse    den  elektrischen Strom anfänglich nur schlecht  leitet, kann zu Beginn     desi    Brennens die  Wärme in besonderen     Heizleitern    erzeugt  werden.

   Hierbei benützt man zweckmässiger  weise das Füllpulver ganz oder     teilweise    als       Heizleiter.    In diesem Falle spielt das Füll  pulver eine dreifache     Rolle;        es@    hält die Kunst-    kahlen in der gewünschten Form, es nimmt  die austretenden flüchtigen Bestandteile der  backenden Kohle auf oder lässt sie entweichen  und leitet den elektrischen Strom. Es besteht  für diesen Zweck     vorteilhafterweise    aus       Koks.    Als Füllpulver kommen sonst in Be  tracht z. B. Mischungen von Koksgriess und       Bauxitpulver,    Grafit, Anthrazit, Tonerde.

    Nach dem Brennen ist das Füllpulver mei  stens zusammengebacken und muss gebrochen  werden.     Dae    Loslösen von der     Kunstkohle     geht mit Leichtigkeit vor sich.  



  Die     Kunstkohlenmasse    kann vor oder  nach dem Giessen in bekannter Weise  Schwingungen hoher Frequenz     unterworfen     werden.  



  Das     erfindungsgem@ss@e    Verfahren emp  fiehlt sich besonders bei der Herstellung von  mehreren Elektroden gleichzeitig in einem  und demselben Ofen. Man kann selbstver  ständlich aber auch     Kunstkohlenkörper    ein  zeln herstellen. Das Verfahren eignet sich  ganz besonders für die Herstellung von gro  ssen Elektroden, die beliebige Farmen haben  können. Selbst Rillen oder     Zapfenlöcher    las  sen sich z. B. durch Einlegen von     Ilolzstük-          ken,    deren     verkohlte    Überreste nach dem  Brennen     entfernt    werden können, herstellen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Kunst kohlenkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass die hauptsächlich aus Kohlenstoff und einem Bindemittel bestehende Kunstkohlenmischung in den Brennofen so eingebracht wird, dass1 sie dort die gewünschte Form der herzustellen den Kunstkohlenkörper erhält, und dass die von Füllpulver umgebenen Kuns:tkohlenkör- per ohne Lageveränderung fertig gebrannt werden.

   UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kunstko:hlen- mischung hauptsächlich zerkleinerten Koks enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass, das Bindemittel der Kunstkohlenmischung Steinkohlenteer ist. 3. Verfahren nach -Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kunstkohlen mischung im warmen und breiigen Zustand in den Brennofen eingebracht wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3; dadurch gekennzeichnet, dass die schon warme $uustko:hlenmasse von den Misch- und Knetmaschinen unter gerin gem Wärmeverlust in den Brennofen einge bracht wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die Kunst- kohlenmisichung in Blechformen ohne Boden, die auf die mit einer Schicht von Füllpulver bedeckten Ofensohle gestellt sind, einbringt, wobei die freien Räume zwischen der Aussen wandung der Blechformen und der Ofenwan dung mit Füllpulver gefüllt sind,

   hierauf die Blechformen herauszieht und das Ganze noch mit einer Schicht Füllpulver bedeckt. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der Kunstkohlen- mischung die Blechformen mit Papier be deckt werden.

   7. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, d'ass: die Kunstkohlen masse zunächst in Brikettformen gegossen wird, dass die so erhaltenen Briketts in den Ofen eingebracht und dort vor dem Backen erneut breiig werden und dass die Kunst kohlenmasse dann die Form der herzustellen den Körper annimmt. B.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Brennen in einem elektrischen Widerstandsofen mit Wärmeerzeugung im Innern der Kunstkohlen- masse durchgeführt und die Höhe der Kunst köhlenkörper im Ofen so gewählt wird, dass derartige Temperaturunterschiede zwischen dem untern und dem obern Teil der Körper entstehen, dass das Backen von unten nach oben fortschreitet. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kunstkohleu- körper bis zur Grafitierung gebrannt werdeai. 10. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Füllpulver einen kohlenhaltigen Stoff enthält.