<B>Verfahren und Einrichtung</B> zur <B>Herstellung von</B> Graphitelektroden Bisher werden Kohle- und Graphitelektroden im allgemeinen so hergestellt, dass die Rohstoffe zur grünen Elektrodenmasse innig vermischt, dann in grossen Strangpressen in die Elektrodenform gepresst und an- schliessend diese grünen Elektroden in meist gasgefeuer ten Ringöfen gebrannt werden.
Die so hergestellten Kohleelektroden werden dann in besonderen elektri schen Öfen, wo die Kohleelektroden als Widerstand eingeschaltet und auf über 2500 erhitzt werden, graphitiert. Das Brennen und das Graphitieren der Elektroden dauert mehrere Wochen. Eine kontinuierli che Arbeitsweise, um Kohle- oder Graphit-Elektroden in der Stückform herzustellen, ist zur Zeit nicht bekannt.
Es ist auch bekannt, zur Verwendung im elektri schen Ofen an und in diesem selbst aus der grünen Elektrodenmasse die im Ofen benötigten Elektroden zu bilden oder weiterzubilden und die jeweilige neu gebilde te Elektrodenzone, indem sie in den Ofenraum vorrückt, durch die Ofenhitze zur festen Elektrode zu brennen und sie damit zugleich unmittelbar ihrer Verwendung als einer ungraphitierten Kohleelektrode zuzuführen.
Demgegenüber ist Gegenstand der Eifindung ein Verfahren zur Herstellung von Graphitelektroden, in der Weise, dass fortlaufend aus der grünen Elektrodenmasse ein Strang von einer Querschnittsform entsprechend den herzustellenden Graphitelektroden gebildet, verkokt und sogleich anschliessend - also ohne wesentliche zwi schenzeitliche Abkühlung - graphitiert wird.
Die Erfindung hat weiterhin zum Gegenstand einen Ofen zur Herstellung von Graphitelektroden nach dem vorgenannten Verfahren. Der Ofen weist einen länglich, formgebenden und von aussen beheizbaren Durchgang mit einer lichten Querschnittsform entsprechend der Querschnittsform der herzustellenden Graphitelektroden auf und ist eingangsseitig zur Aufnahme der grünen Elektrodenmasse eingerichtet und weist für den sich daraus bildenden,
den Ofen durchwandernden Strang eine Verkokungszone mit einer Heizvorrichtung zur Umwandlung des Stranges der grünen Elektrodenmasse in einen Kunstkohlenstrang und eine anschliessende Zone mit einer Höchsttemperatur-Heizvorrichtung auf zur Graphitierung des ihr zuwandernden, von der Ver- kokungsone her noch heissen Kunstkohlenstrangs. Die Erhitzung erfolgt durch die formgebende Wand und kann z.
B. durch Gas- oder Heizöl-Brenner oder durch die auf dem Wege der elektrischen Induktion erhitzten eisernen Körper des formgebenden Durchgangs erfolgen oder durch Formkörper, die durch elektrische Wider standserhitzung auf die geeignete Temperatur gebracht werden. Die Elektrodenstampfmasse wird beim konti nuierlichen Absinken verkokt, wodurch sie in eine feste Aussenform und in die Kohleelektrode (Kunstkohleelek trode) erhärtet.
Um das Verkleben der Elektrodenmasse mit der beheizten Aussenform zu vermeiden, kann die Aussen form eine zuckende Bewegung gegenüber dem Elektro- denstrang, der kontinuierlich nach unten gleitet, erhal ten. Die Bewegung wäre dann ähnlich, wie das beim Strangguss des Stahles heute üblich ist. Dagegen kann das Verkleben der Elektrodenmasse gegenüber der be heizten Aussenform auch durch eine Zwischenlage von Materialien, die beim Erhitzen später verkohlen (z. B. Papier, Wellpappe, usw.) oder Materialien, die, wenn das erwünscht, erhalten bleiben oder eine glatte Aussen form beim Schmelzen bilden (z.B. Asbestpappe usw.) erfolgen.
Nach der durchgehenden Verkokung der so gebildeten Kohleelektroden wird diese, z. B. induktiv, weiter erhitzt, ohne dass zwischenzeitlich der Elektro- denstrang abgekühlt wird; es wird so die Graphitierungs- temperatur von z.B. 2500 oder höher, bei entsprechen den Zeiten, erreicht. Damit ist die Herstellung der Graphitelektrode beendet. Diese liegt allerdings noch bei hoher Temperatur vor.
Um nun aus diesem sich kontinuierlich nach unten bewegenden Strang die Graphitelektrodenstücke geeigne ter Länge zu erhalten, muss die Graphitelektrode bei der hohen Temperatur, z. B. durch eine wassergekühlte Säge oder durch eine bei hoher Temperatur beständige Trenn scheibe, auf die gewünschte Länge abgeschnitten wer den. Die so abgeschnittene Elektrode wird z. B. in einem Kühlwagen mit einer Koksgriesschüttung, die die heisse Elektrode isoliert und vor der Oxydation schützt, abge kühlt.
Weil der gesamte nach unten sich bewegende Elek- trodenstrang, vor allem bei Elektroden grösseren Durch messers, beträchtliche Gewichte aufweist, wird dieser noch durch eine geeignete Vorrichtung gehalten und mit ihr zugleich kontinuierlich nach unten bewegt.
In der Graphitierungszone, wo die Erhitzung, z. B. durch elektrische Induktion, auf die hohe Temperatur erfolgt, wird vorzugsweise der Elektrodenstrang gegen über der Induktionsspule usw. mit Koksgriess umgeben. Diese Koksschicht bildet eine Wärmeisolation. Es ist weiterhin angebracht, die Induktionsspule innen elek trisch zu isolieren, um die Stromleitung von einer Windung auf die andere zu vermeiden.
Bei der kontinuierlichen Bewegung der Graphitelek- trode, d. h. beim Rutschen nach unten, fliesst Koksgriess mit nach unten; er wird darum oben laufend nachgege ben. Diese nachrutschende Koksgriessmenge kann unten für die Abdeckung der Graphitelektroden u. dgl. benützt und nach dem Gebrauch immer wieder zur Isolation der Graphitierungszone zugeführt werden. Das Abkühlen der Graphitelektroden kann in Wagen erfolgen, die der Form der Graphitelektroden entsprechen und z.
B. aus Eisenblech oder rostfreiem, hochtemperaturbeständigem Stahl bestehen. Die Abkühlung geht gewöhnlich langsam vor sich. Ist die Elektrode abgekühlt, dann kann sie der weiteren Verarbeitung (Abdrehen, Nippelschneiden usw.) zugeführt werden.
In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Ofens sowie einige Beispiele für die Anordnung und Ausbildung der Heizeinrichtung am oberen Ofenteil dargestellt, ferner Ausführungsbeispiele von Einzelheiten und Zusatzvorrichtungen; es zeigt Fig. 1 den Ofen im Längsschnitt, jedoch ohne die Heizeinrichtung für den oberen Ofenteil, Fig. 2 einen Längsschnitt des oberen Ofenteils mit einem Ausführungsbeispiel der zugehörigen Heizeinrich tung;
Fig. 3 eine Wiederholung der Fig. 2, jedoch mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Heizeinrich- tung; Fig. 4 ebenfalls eine Wiederholung der Fig. 2, jedoch mit einer anderen Heizeinrichtung als in den vorherge henden Figuren.
Fig. 5 in einem Längsschnitt den unteren Ofenteil mit einer Halte- und Senkvorrichtung für den Kohlen stoffstrang nebst dem Wagen für die übernahme und Wegführung der jeweils anfallenden Elektrode, Fig. 6 einen Teil der Fig. 5, jedoch in einer anderen Stellung der beweglichen Elemente, Fig. 7 ein Schema zur Erläuterung der Wirkungswei se der Halte- und Senkvorrichtung, Fig. 8 in einem Längsschnitt durch den unteren Ofenteil und die anschliessenden Elemente ein weiteres Ausführungsbeispiel der Mittel zum Halten und Absen- ken sowie zum Wegführen der jeweils anfallenden Elektrode,
Fig. 9 eine Darstellung entsprechend der Fig. 8, jedoch in einer anderen Stellung der beweglichen Ele mente, Fig. 10 in einem auf die linke Hälfte beschränkten Längsschnitt eine Darstellung, die nach ihrem Gegen stand im wesentlichen der Fig. 5 entspricht, aber die Blechzylinder besser erkennen lässt, die zur Halte- und Senkvorrichtung gehören, Fig. 11 eine Darstellung entsprechend der Fig. 1 < Q, jedoch in einer anderen Stellung der beweglichen Ele mente.
Zur Betrachtung der Wirkungsweise kann man sich den Ofen in seiner Längsrichtung in mehrere Zonen unterteilt denken; sie sind in Fig. 1 eingezeichnet. In der Zone Z 1 wird die grüne Elektrodenmasse erhitzt und zugleich zu einem Strang mit einer Querschnittsform entsprechend den herzustellenden Graphitelektroden ge formt. In der Zone Z 2 und teilweise bereits im unteren Teil der Zone Z 1 wird der entstandene grüne Elektro- denstrang verkokt, d. h. zu Kunstkohle gebrannt.
In der anschliessenden Zone Z 3 wird die aus der Zone 2 vorgerückte Strangzone auf die Graphitierungstempera- tur erhitzt und hier und vor allem in der Zone Z 4 graphitiert. Von da an, beginnend in der Zone Z 5, kühlt sich der graphitierte Strangteil allmählich ab.
Gemäss Fig. 1 weist der obere Ofenteil einen rohrförmigen, formgebenden Durchgang auf, worin aus der grünen Elektrodenmasse GE fortlaufend der den Ofen durchwandernde Strang KS, allgemein als Koh- lenstoffstrang zu bezeichnen, geformt und zugleich zu Kunstkohle gebrannt wird. Der Durchgang ist im Aus führungsbeispiel aus drei rohrförmigen Stössen 1, 2, 3 gebildet; sie bestehen z.
B. aus Stahl oder einem sonsti gen Metall eines ähnlich hohen oder höheren Schmelz punktes und haben eine lichte Querschnittsform entspre chend den herzustellenden Graphitelektroden, die meist von kreisförmigem Querschnitt, aber auch viereckig, sind. Die Teile 1 bis 3 sind vorzugsweise überall von der gleichen Wandstärke; sie bilden z. B. Rohrstücke eines kreisringförmigen Querschnitts.
Sie werden von einem - der besseren übersieht halber nicht eingezeichneten - Gestell getragen; zumindest gilt das für den Schuss 3, der seinerseits ganz oder teilweise die darüber befindli chen Schüsse 2 und 1 tragen oder mit tragen kann.
Die grüne Elektrodenmasse GE, die im allgemeinen aus körnigem Anthrazit- und Koksgriess mit Zusätzen von Teer oder von Pech besteht, wird über einen Trichter 4 dem Durchgang 1, 2 und 3 laufend zuge führt.
Von oben kann auf die grüne Elektrodenmasse GE - über ihr Eigengewicht hinaus - ein zusätzlicher Druck ausgeübt werden, z. B. durch Pressluft. Alsdann wird eine Schleuse vorgesehen zum Einschleusen der grünen Elektrodenmasse in die vom Trichter 4 mitgebil- dete Schleusenkammer. Auf die Einzelheiten solcher Schleusen braucht hier nicht eingegangen zu werden, da sie im Maschinenbau, z. B. bei Wetterschächten im Bergbau, hinlänglich bekannt sind.
Der Durchgang 1 bis 3 wird von aussen beheizt, wie das noch an Hand der Fig. 1 bis 4 beschrieben wird.
Die grüne Elektrodenmasse GE wird beim Absinken in dem Durchgang 1 bis 3 zunächst - etwa innerhalb der als ungefähre Grenze eingezeichneten, unten abge rundeten Kegelfläche 5 - hinsichtlich der niedrig schmelzenden Bestandteile flüssig oder teigig, etwa bei 120 C.
Der entstandene und sich fortlaufend weiterbil dende Strang KS bzw. die betreffende Strangzone wird beim weiteren Absinken innerhalb des Durchgangs 1 bis 3 unter dem Einfluss der hier herrschenden Temperatur (gegen Ende des Durchgangs etwa 1300 bis 1500 C) fest und zu Kunstkohle gebrannt, so dass also der Strang bzw. die betrachtete Strangzone als Kunstkohlenstrang bzw. -zone den Durchgang 1 bis 3 verlässt, was nicht ausschliesst, dass sich der Verkokungs- und Brennvor- gang im folgenden noch vollendet.
Da die betrachtete Zone des Kohlenstoffstrangs nunmehr eine feste Form hat und diese, bis auf etwaige geringe Durchmesseränderungen, im weiteren Verlauf behält, so braucht der folgende Teil des Durchgangs nicht mehr formgebend zu sein. Es geht hier nur darum, die weiter wandernde Strangzone zu graphitieren und hierzu auf die hohe Graphitierungstemperatur von etwa 250 bis 3000 C zu bringen. Hierfür ist ein rohrförmiger Ofenmantel 6 aus z. B. feuerfestem keramischem Mate rial, z.
B. aus Schamotte, vorgesehen; er hat eine lichte Querschnittsform, die an sich den herzustellenden Gra- phitelektroden entspricht, aber rundherum im lichten Durchmesser soviel weiter ist, dass in der Graphitie- rungszone der Kohlenstoffstrang KS mit einer Koksgries- schüttung oder, anders gesagt, mit einem Koksgriess- Zwischenmantel umgeben werden kann. Der Ofenmantel 6 ist dazu an der oberen Stirnfläche 6a trichterförmig gestaltet und in einen angesetzten Trichter 7 fortgesetzt.
Über diesen wird der Koksgriess 8 zugegeben, in solchen Mengen, dass der Koksgriess-Zwischenmantel 8a um den Kohlenstoff strang KS im Ofenmantel 6 gebildet wird und laufend erhalten bleibt oder erneuert wird, unabhän gig von den weiteren, im folgenden beschriebenen Vorgängen. Der Koksgriess-Zwischenmantel 8a umhüllt in der Graphitierungs- und Ausgangszone den Kohlen stoffstrang KS wärmeisolierend und zugleich ihn und den Ofenmantel 6 vor Oxydation schützend.
Der Ofenmantel 6 weist auf der Innenseite eine rundherum gehende Nische 6b auf; in sie ist eine elektrische Induktionsspule 9 eingebaut von solcher Grösse, dass über sie der von ihr umschlossene Innen raum des Ofenmantels 6 auf die Graphitierungstempera- tur von z. B. 2500 bis 3000 C erhitzt werden kann. Die Induktionsspule 9 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel nicht mehr über den letzten Teil des Ofenmantels 6, so dass der untere Mantelteil bereits zur Abkühlungszone zu rechnen ist.
An den Ofenmantel 6 schliesst sich unten ein verführbarer Wagen 10 an, der zur Aufnahme und zum Wegfahren der einzelnen Elektrode dient; sie wird jeweils unmittelbar unterhalb des Ofenmantels 6 von dem hinreichend weit aus ihm hervorgetretenen Kohlen stoffstrang KS, hier bereits graphitiert, abgetrennt, z. B. mit Hilfe einer gas- oder flüssigkeitsgekühlten ein schwenkbaren schnell umlaufenden Trennscheibe aus Karborundum oder dergl. oder mit einer flüssigkeitsge kühlten Säge. Die Trennvorrichtung greift in den Spalt 11 ein, der zwischen der Oberkante des Wagens 10 und der Unterkante des Ofenmantels 6 belassen ist. Wie man sieht, ist in dem Wagen 10 für die aufzunehmende Elektrode ein Bett 12 aus Koksgriess vorgesehen.
Zu dem ist der lichte Durchmesser bzw. die lichte Quer schnittsform des Wagens 10 so bemessen, dass sich in ihm - wie innerhalb des Ofenmantels 6 - um die Graphitelektrode ein Koksgriess-Zwischenmantel 13 bil den kann, wozu man die Koksgriesschüttung 8a, die sich ihrerseits aus dem Vorrat des Trichters 7 erneuert, nachrutschen lässt.
In den Einzelheiten kann dies in verschiedener Weise ausgeführt werden. Es ist z. B. möglich, im Spalt 11 zunächst durch einen diametral geteilten, also zweiteili gen Ringschieber (z. B. aus Graphit) die Koksgriesschüt- tung 8a anzuhalten, den Kohlestrang KS aber nach unten über den Ofenmantel 6 vorwachsen zu lassen und, wenn der hervorgetretene Teil unter Abzug des späteren Schnittverlustes die Länge der Elektrode erreicht hat, den Wagen 10, auf seinem Boden bereits mit dem Koksgriessbett 12 ausgefüttert, von unten - z.
B. durch eine Hebebühne - gegen die hervorgetretene Graphit elektrode bzw. gegen das Ende des Kohlenstoffstrangs KS anzuheben. Bei der in Fig. 1 gezeigten Lage des Wa gens 10 wird dann der zweiteilig oder auch mehrteilig ausgebildete Ringschieber entfernt oder geöffnet, wor aufhin über 8a Koksgriess 8 nachrutscht, sodass sich der Koksgriess-Zwischenmantel 13 im Wagen 10 bildet.
Anschliessend wird der in den Wagen 10 eingetretene Teil des Kohlenstoffstrangs KS abgetrennt, im Spalt 11, und dann der Wagen 10 seitlich verfahren, womit in ihm die Elektrode E nachdem sie noch oben mit Koksgriess abgedsckt ist, zur Abkühlung oder sonstigen vorerst in Betracht kommenden Behandlung oder Verwendung, z. B. zunächst zur Ausnutzung der in der Elektrode enthaltenen Wärmemenge, bereitsteht. In gleicher Weise werden die folgenden Elektroden gewonnen.
Es werden dem einzelnen Ofen eine Vielzahl von Wagen 10 zugeordnet, die nacheinander in Benutzung genommen und jeweils dem Ofen wieder zugeführt werden, sobald als die einzelne Elektrode aus dem Wagen entnommen und hinreichend abgekühlt ist.
Die aus dem Wagen 10 anfallenden Koksgriessmen- gen können - vorzugsweise nach der Abkühlung wieder verwendet werden, wozu sie z. B. in den Trichter 7 aufgegeben werden. Es ist schon oben gesagt, dass der formgebende Durchgang 1, 2 und 3, worin die grüne Elektrodenmasse zum Kohlenstoffstrang geformt und verkokt und gebrannt wird, von aussen beheizt wird. Es bestehen hierfür verschiedene Möglichkeiten; einige sind in den Fig. 2 bis 4 schematisch dargestellt.
Gemäss Fig. 2 wird der Durchgang 1, 2 und 3 von aussen durch Gas- oder Heizölbrenner 15 beheizt; die von ihnen erzeugten und auf den formgebenden Durch gang 1 bis 3 gerichteten Flammen sind bei 15a angedeu tet.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist um den Durch- "a an 1, 2 und 3 eine elektrische Induktionsspule angeord net, die ihrerseits die Elektrodenmasse innerhalb des Durchgangs 1 bis 3 entsprechend erhitzt.
Schliesslich ist bei der Ausführung nach Fig. 4 der Durchgang 1, 2 und 3 rundherum vonelektrischen Widerstandselementen 1.7 umgeben, die ihrerseits in eine keramische Masse 18 eingelagert sind.
Für die Ausbildung und Anordnung der Heizein- richtungen, sowohl für den Durchgang 1 bis 3 wie für den Ofenmantel 6, gibt es naturgemäss noch weitere Möglichkeiten. Da die Ausbildung und Anordnung der Heizeinrichtungen an sich nicht Gegenstand der Erfin dung ist, braucht darauf nicht weiter eingegangen zu werden.
Wie bereits erwähnt, hat der - sich nach unten bewegende - Kohlenstoffstrang KS ein beträchtliches Gewicht, vor allem wenn er zur Herstellung von Elektro den grossen Durchmessers dient und demgemäss selbst einen entsprechend grossen Durchmesser haben muss. Es ist - vor allem in diesen Fällen - notwendig oder angebracht, eine Halte- und/oder Senkvorrichtung für den Elektrodenstrang vorzusehen. Am einfachsten lässt sich dies durchführen, wenn sie dort angebracht wird, wo der Strang bereits graphitiert ist.
Die Halte- und Senkvorrichtung nach den Fig. 5 bis 7 schliesst sich an den unteren Ofenmantel 6 (s. Fig. 1) an, er ist in Fig. 5 nur in seinem unteren Teil gezeigt. Die aus Koksgriess bestehende mantelförmige Isolations schicht, hier entsprechend länger als bei der Ausführung nach Fig. 1, ist wieder mit 8a bezeichnet.
Die Hauptteile der Halte- und Senkvorrichtung sind zwei Ringe mit Greifzähnen, die - z. B. elektrisch oder hydraulisch oder mit Pressluft - aus dem einzelnen Ring zum Kohlenstoffstrang KS hin ein- und ausfahrbar sind und ihn so zum einzelnen Ring fest einspannen oder ihn freigeben. Der erste, mit 21 bezeichnete Ring mit den Zähnen 22 ist zwischen den Stellungen A und B bewegbar (s. Fig. 5 und 7) während der zweite, mit 23 bezeichnete Ring mit den Zähnen 24 zwischen den Stellungen C und D bewegbar ist. Die beiden Ringe 21.
und 23 arbeiten in einem Wechselspiel zusammen. Es möge der Ring 21 in der Lage A (s. Fig. 5 und 7) mit seinen Zähnen 21 soeben den Strang KS erfasst haben. Vom gleichen Zeitpunkt an wird der genannte Ring 21 bei ausgefahren bleibenden Zähnen durch einen nicht dargestellten Antrieb - z.
B. einen elektrischen oder hydraulischen Antrieb oder einen Pressluftantrieb nach unten in die Lage B bewegt, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die bei den Daten des Ofens (Länge und Beheizung der einzelnen Zonen) und den Daten des Ausgangsmaterials für das Brennen und das anschlies- sende Graphitieren des Strangs KS notwendig ist.
Der Antrieb für den Ring 21 hat hierbei in der Regel nicht die Aufgabe eines eigentlichen Antriebs, sondern mehr die Aufgabe der Geschwindigkeitsregelung bei dem Absenkvorgang, welcher an sich im allgemeinen durch das Eigengewicht des Kohlenstoffstrangs KS bewirkt wird. Während der Ring 21, mit seinen Zähnen 22 den Kohlenstoffstrang KS haltend, sich aus der Lage A in die Lage B bewegt, geht der an sich gleich ausgebildete Ring 23 mit seinen - hierbei eingefahrenen - Zähnen 24 aus der Lage D zurück in die Lage C, hierbei angetrieben durch einen Antrieb, der von der gleichen Art sein kann wie der des Ringes 21.
Die beiden Ringe erreichen - gleichzeitig - die Lage B bzw. die Lage C. In diesem Zeitpunkt werden die Zähne 24 des Ringes 23 ausgefahren, so dass der Ring 24 das Gewicht des Kohlenstoffstrangs KS aufnimmt, während gleichzeitig - oder ein wenig danach - die Zähne 22 des Ringes 21 eingefahren werden, womit der Ring 21 vom Kohlen stoffstrang KS gelöst wird. Unmittelbar anschliessend bewegen sich die beiden Ringe 21 und 23 mit der vorerwähnten Geschwindigkeit in die genannten Aus gangslagen A bzw. D zurück.
Hierbei führt der Ring 23 mit der vorgeschriebenen Geschwindigkeit den Kohlen stoffstrang KS weiter nach unten, während der Ring 21 leer in seine Ausgangslage für seinen nächsten Arbeits hub zurückkehrt. Der Leerhub des einzelnen Ringes kann naturgemäss auch schneller vor sich gehen: alsdann bleibt er in Wartestellung bis zu seinem nächsten Arbeitshub. Indem sich das beschriebene Arbeitsspiel ständig wiederholt, wird der Kohlenstoffstrang KS lau fend nach unten bewegt.
Es ist schon gesagt, dass der Strang KS oben laufend wietergebildet wird, während er unten - diskontinuierlich, nur von Zeit zu Zeit - um die jeweils anfallende Graphitelektrode gekürzt wird. Jeder der Ringe 21 und 23 hat in der Regel mindestens drei oder mehr Zähne, die vorzugsweise gleichmässig über den Umfang verteilt sind. Die Ringe und/oder ihre Zähne können gekühlt sein, z. B. wasser gekühlt.
Wenn hier von Zähnen gesprochen ist, so schliesst das nicht aus, dass der einzelne Zahn an seinem freien Ende eine geriffelte oder waffelförmige, nach einer Zylinderfläche verlaufende Greiffläche aufweist, die die Oberfläche des Kohlenstoffstrangs KS möglichst wenig verletzt.
Es kann naturgemäss auch ein Automat vorgesehen werden, der die Bewegungen der beiden Ringe 21 und 23 und das Ein- und Ausfahren ihrer Zähne 22 und 24 in dem angegebenen Takte steuert. Wenn von einer laufenden Bewegung des Kohlenstoffstrangs KS gespro chen ist, so ist das einmal wörtlich zu nehmen, es soll aber auch noch den Fall einschliessen, dass - je nach der Art des Ofens, der Beheizung, der Ausgangsmateria lien, des Strangdurchmessers,
der gewünschten Eindring- tiefe des Brennvorgangs und der Graphitierung - unter Umständen Bewegungspausen für den Kohlenstoffstrang KS eingelegt werden und/oder die Vorschubgeschwin- digkeit wechselt, etwa zwischen zwei oder mehr Ge schwindigkeitswerten.
Um den an der Halte- und Senkvorrichtung schon graphitierten und somit sehr heissen Kohlenstoffstrang KS wärmemässig zu isolieren und vor Oxydation zu schützen, ist dieser auch in den vorerwähnten Zonen mit Koksgriess - siehe bei 8a - umgeben. Damit dieser nicht ausfliesst, sind die Ringe 21 und 23 mit einem mehrteiligen Blechzylinder 25, 2'6 verbunden, dessen Teile teleskopartig ineinandergreifen. Die Darstellung will das Grundsätzliche angeben; die Einzelheiten kön nen in der den Fachleuten geläufigen Art ausgeführt werden.
Durch die beiden Ringe 21 und 23 wird der Kohlenstoffstrang KS nur abgesenkt. Hat der nach unten vorgerückte Teil eine hinreichende freie Länge er reicht - bis auf _ den Schnittverlust beim Abtrennen entsprechend der gewünschten Länge der Graphitelek- trode - so wird die freie, bereits graphitierte und daher verhältnismässig weiche Elektrodenlänge, wie schon oben angegeben, abgetrennt, z. B. durch eine Säge, etwa eine Kreissäge, die wassergekühlt sein kann.
Hierbei oder schon früher wird die anfallende Elektrode von einem Wagen 27 aufgenommen, dessen Boden als Seitenwände teleskopartig angeordnete Blechzylinder 27a aufweist, die bis auf den am Wagenboden befestig ten ausfahrbar sind; sie dienen zum seitlichen Auffangen der Koksgriess-Isolierschicht, die sich auch in den Wagen erstrecken soll. Dieser wird zuvor schon mit einer Bettung aus Koksgriess versehen. Das rechtzeitige Vor fahren des Wagens, das noch beschriebene Senken des Wagens und das Ausfahren seiner Seitenwände, usw. durch entsprechende Antriebe, die am Wagen selbst oder in der Nähe angebracht sind, kann ebenfalls durch einen Automaten oder durch den schon genannten Automaten selbsttätig gesteuert werden.
Der Wagen 27 muss, da beim Vorfahren die freie Elektrodenlänge noch kurz ist oder erst vorwächst zunächst gegen den Ofen angehoben werden. Hierfür ist die Plattform 28 vorgese hen, die, z. B. durch hydraulische oder pneumatische Kolbenantriebe und -führungen 29a, 29b, gehoben und gesenkt werden kann. Beim Absenken des Kohlenstoff strangs KS muss der Wagen 27 die Bewegung nach unten mitmachen (vergl. Fig. 5 mit Fig. 6). Entspre chend dieser Bewegung, aber gegenläufig zu ihr, werden zunehmend die Seitenwände 27a des Wagens 27 ausge fahren.
Hat der Wagen 27 die untere Lage der freien Elektrodenlänge erreicht, so wird er weiter gesenkt, bis die Plattform 28 die Höhe der Arbeitsbühne 30 erreicht, sofern diese Gleichstellung nicht schon vorher gegeben war. Anschliessend wird der Wagen 27 mit der angefal lenen Graphitelektrode E weggeschoben, nachdem diese noch zuvor mit Koksgriess oben abgedeckt worden ist, um die Oxydation der Graphitelektrode E zu vermeiden. Es kann nun die Abkühlung der Graphitelektrode E bis zur Raumteperatur erfolgen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9, das in mancher Hinsicht nur eine Abwandlung des vorhergehenden darstellt, wird der Strang KS im ganzen mit Hilfe des Wagens 27, der Plattform 28 und der Antriebe und Führungen 29a, 29b abgesenkt. Der Ring 31 mit den ein- und ausfahrbaren Haltezähnen 32 ist so angeordnet und wird so gesteuert, dass - wenn die freie Elektrodenlänge in dem Wagen 27 ist und die Graphitelektrode E nunmehr abgeschnitten werden kann, der Ring 31, 32 das Halten des Strangs KS übernimmt.
Im Gegensatz zum vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel macht der Ring 31 aber keine Bewegung nach unten, er ist also unbeweglich angeord net, was bedeutet, dass bei dieser Ausführung während des Abschneidens der Elektrode E der Strang KS angehalten wird, sich also vorübergehend nicht nach unten bewegt.
Ist die Graphitelektrode E abgeschnitten und der Wagen 27 mit der Elektrode weggefahren, wird der nächste Wagen unter den Strang KS gebracht, in die La ge gemäss Fig. B. Dann übernimmt der neu herangeführ te Wagen mit der Plattform 28 das gesamte Gewicht des Strangs KS nachdem die Zähne 32 des Ringes 31 gelockert worden sind, um die Bewegung des Strangs KS freizugeben. Dieser Strang KS wird nun durch die Antriebe 29a, 29b getragen und mit der entsprechenden Geschwindigkeit abgesenkt, wie beim vorhergehenden Beispiel angegeben.
Die Blechzylinder zur Abschirmung der Koksgries- schüttung, die den Ringen 21 und 23 der Halte- und Senkvorrichtung nach Fig. 5 bis 7 zugeordnet sind, werden naturgemäss in ihrer Länge und in ihrem Durchmesser so aufeinander abgestimmt, dass sie die Wirkungsweise der übrigen Elemente nicht behindern und die Koksgriesschüttung ständig zusammenhalten. und so nach aussen hin abschirmen. Die Einzelheiten sind dem Fachmann ohnehin geläufig.
Der Deutlichkeit halber sind aber in den Fig. 10 und 11 in zwei verschiedenen Stellungen die betreffenden Elemente mit den Schirmen 25 und 26, von denen der eine mit dem Ring 21 und der andere mit dem Ring 23 verbunden ist, nochmals dargestellt; ihnen ist noch ein zum Ofenmantel 6 feststehender und an ihn sich unmittelbar anschliessen- der Blechzylinder 6c zugeordnet. Man ersieht das Zu sammenspiel ohne weiteres, wenn man die Fig. 10 und 11 miteinander vergleicht. Die Ringe 21 und 23 halten hier in den Stellungen B und C einen grösseren Abstand voneinander als nach den Fig. 5 und 7, die mehr das Grundsätzliche zeigen wollen.
Auch die dort gezeigte gegenseitige Lage der Ringe 21 und 23 ist möglich, insbesondere wenn z. B. die zugehörigen Blechzylinder 25 und 26 je teleskopartig ausziehbar sind oder doch einer von ihnen es und/oder wenn in ihnen Schlitze zum Hindurchtreten der Haltezähne 22 und 24 vorgesehen sind, gegebenenfalls mit Schiebern an den Zähnen, um die Schlitze ständig geschlossen zu halten.
Statt am Wagen 10 oder am Wagen 27 teleskopartig ausziehbare Blechzylinder als Seitenwände vorzusehen, kann man auch - oder zusätzlich dazu - unmittelbar im Anschluss an den Ofenmantel 6, und von ihm oder dem zugehörigen Gestellt getragen, teleskopartig aus- und einfahrbare Blechzylinder vorsehen, die ihrerseits mit dem Vorwachsen des Strangs KS über das untere Ende des Ofenmantels 6 hinaus die Koksgriesschüttung um die graphitierte Zone des Kohlenstoffstrangs KS herum zusammenhalten.
Auch hierfür lassen sich selbst tätige Steuerungen verwenden, ähnlich, wie das schon oben angegeben ist. Bei der jeweiligen Inbetriebnahme des Ofens muss der Kohlenstoffstrang sich erst bilden und mit der den Daten des Ofens und des Ausgangsma terials entsprechenden Geschwindigkeit nach unten vorwachsen . Damit hierbei die Halte- und/oder Ab senkvorrichtung (gegebenenfalls unter Benutzung des Wagens) schon ihre - an sich notwendige - Tätigkeit ausüben kann, sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Man kann z. B. fertige Elektroden in den Ofen einfüllen und anschliessend an diese aus der grünen Elektroden masse den Kohlenstoffstrang KS entstehen lassen.
Die eingefüllten fertigen Elektroden arbeiten ordnungsge- mäss mit der Halte- und Senkvorrichtung und dem Wagen zusammen, bis der neu gebildete Strang sich entsprechend weit vorgeschoben hat und so die eingefüll- ten fertigen Elektroden, die den Ofen verlassen, ablöst. Man kann auch eine tellerförmige Zwischenlage vorse hen, die von einer Stange gehalten wird unddie gemein sam mit ihr sich mit der dem Ofen eigenen Vorschubge- schwindigkeit, entsprechend gesteuert, nach unten be wegt.
Man lässt dann die Halte- und Absenkvorrichtung erst in Tätigkeit treten, wenn in deren Wirkungsbereich der neu gebildete Kohlenstoffstrang getreten ist. Schliess- lich kann man den Ofen auch mit Koksgriess füllen und diesen, auf den die grüne Elektrodenmasse aufgefüllt wird, langsam - mit der dem Ofen eigenen Vorschub geschwindigkeit - auslaufen lassen. Auch hier tritt die Halte- und Senkvorrichtung, die für den laufenden Betrieb vorgesehen ist, erst in Tätigkeit, wenn in ihren Wirkungsbereich der neu gebildete Kohlenstoffstrang KS tritt.
Der gesamte Vorgang der Graphitelektroden-Her- stellung geht folgendermassen vor sich: Berührt die oben eingefüllte Elektrodenmasse die innere heisse Ofenwan dung, dann beginnt langsam das Erhitzen, wodurch die Elektrodenmasse zuerst zu einer teigigen Masse wird. Bei weiterer Erhitzung der Elektrodenmasse über die Wandung erfolgt ein Vorgang, der als Verkokung be kannt ist. Im Laufe dieser Erhitzung durchläuft das Material mehrere Stufen der Zustandsänderung und der thermischen Zersetzung.
Die einzelnen Schichten oder Zonen (ausser die bereits verkokte Zone, innen die flüssige Elektrodenmasse, beide gasförmige Zersetzungs produkte abgehend, die infolge der thermischen Zerset zung abgelagerten Kohlenstoff bilden oder in den oberen kälteren Zonen kondensieren) gehen beim Sinken der Masse immer mehr in eine feste verkokte Elektrode über. Dieser Vorgang geht in einem Temperaturbereich von etwa 500 bis 600 C vor sich; dabei wird die Kohle unter lebhafter Entwicklung gasförmiger Zersetzungs produkte verfestigt. Bei weiterer Erhitzung laufen diese Reaktionen aus. Der Verkokungsvorgang ist bei Tempe raturen gegen 1300 bis 1500 C meist beendet. In diesem Temperaturbereich entspricht die Elektrode der bekannten Elektrodenkohle-Qualität.
Um nun aus dieser Kohleelektrode eine Graphitelek- trode zu erhalten, wird die heisse Kohleelektrode, wie oben beschrieben, z. B. durch Induktion, auf die Graphi- tierungstemperatur von etwa 2500 bis 3000 C weiter erhitzt.
Dabei erfolgt eine Umkristallisation des Kohlen stoffs von den Kleinkristallen der harten amorphen Kohle in die grossen Kristalle des Graphits, worauf die bekannten Eigenschaften der Graphit-Elektrode (niedri ge Härte, hohe elektrische Leitfähigkeit usw.) beru- hen.
Die Erhitzung in der Verkokungs- wie auch in der Graphitierungsphase muss der Bewegung des Elektro- denstranges angepasst werden. Hierauf ist bei der Be messung der Heizelemente und der Induktionserhitzung Rücksicht zu nehmen.
Die angegebene Arbeitsweise hat noch einen weiteren Vorteil gegenüber der bis heute üblichen Herstellung von Graphitelektroden. Dadurch, dass auf die Verkokungszone ein Druck der oberhalb derselben liegenden flüssigen Elektrodenmasse wirkt, können die sich bildenden Gase nicht leicht entweichen; dadurch wird die Verkokung dieser Gase begünstigt, wodurch die Kohlenablagerung in den noch vorhande nen Poren erfolgt. Das Resultat ist eine Graphitelektro- de, die dichter ist als bei dem bisherigen Herstellungsver fahren.
Eine weitere Verdichtung der Elektrode ist z. B. durch das Anbringen eines Gasdruckes auf die flüssige Elektrodenmasse oder durch die Anbringung eines di rekten Druckes, z. B. durch hydraulisches Aufpressen, auf die heisse teigige Elektrodenmasse im obersten Teil des Stranges möglich.
Mit dem Verfahren und mit der Einrichtung, die oben beschrieben und in der Zeichnung veranschaulicht sind, lassen sich - ohne wesentliche Änderungen fortlaufend aus der grünen Elektrodenmasse auch Kunstkohleelektroden herstellen. Es wird hierzu eben falls das oben beschriebene Verfahren angewandt, je doch ohne die Graphitierungsstufe. Der hierzu dienende Ofen wird um die Graphitierungsstufe, z.
B. - bezogen auf die Fig. 1 - um die Zone Z4 und ganz oder teilweise auch um die Zone Z3 gekürzt, oder es wird nur die Hochtemperaturheizvorrichtung, in Fig. 1 die Induk tionsspule 9, fortgelassen oder lediglich abgeschaltet, so dass der im Ofen nach unten wandernde Kohlenstoff- strang KS zwar wohl zu Kunstkohle gebrannt, aber nicht graphitiert wird und demgemäss die von ihm abgeschnit tenen Elektroden nur Kunstkohleelektroden, nicht aber Graphitelektroden sind.
Lässt man also den Ofen unver ändert und schaltet man je nach dem gewünschten Ergebnis die Hochtemperaturheizvorrichtung, in Fig. 1 die Induktionsspule 9, ein oder aus, so erhält man wahlweise Kunstkohleelektroden oder Graphitelektro- den.