ES2248666T3 - Procedimiento y aparato para la grafitizacion de cuerpos de carbono. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la post-coquefacción y grafitado de cuerpos de carbono impregnados con brea, en un solo paso de procedimiento, caracterizado porque los cuerpos de carbono impregnados se colocan en un horno de grafitación longitudinal según Castner (30) conformando al menos una barra fijada entre electrodos de suministro de corriente y descarga de corriente (2) de modo tal, que están rodeados de una capa de aislamiento térmico compuesta de material de coque a granel, donde la capa de aislamiento térmico está insertada en una cuba de horno mayormente hermética a escapes de gas y donde ésta cuba se provee de una cubierta (7) mayormente hermética a los escapes de gas que cierra en forma hermética a los escapes de gas respecto de la cuba, que previo a comenzar el calentamiento de los cuerpos de carbono, se reduce el contenido de oxígeno en la atmósfera del horno a un contenido menor a 4% en Vol., que se conduce corriente eléctrica según un programa predeterminado a través de la barra de cuerpos de carbono, que son calentados cada vez en mayor grado, atravesando así la etapa de post-coquefacción de la brea de impregnación, alcanzando la temperatura de grafitación al finalizar dicha campaña del horno, que la presión de gas dentro del horno de grafitación (30) se regula de modo tal, que se diferencia como máximo en +10Pa hasta -40Pa de la presión de aire externa que rodea el horno (30) y que los gases y vapores que emergen de los cuerpos de carbono, o bien, de la capa aislante, son eliminados del horno mediante un dispositivo de aspiración, que además se interrumpe el suministro de corriente después de alcanzar la temperatura de grafitación y los cuerpos de carbono ahora postcoquificados y grafitados son retirados del horno después de un enfriado suficiente, la finalización del expelido de vapores a partir de la carga aislante y la apertura del horno.

Description

Procedimiento y aparato para la grafitización de cuerpos de carbono.

La invención se refiere a un procedimiento para la post-coquefacción y grafitado de cuerpos de carbono impregnados con brea, en un solo paso de procedimiento. La invención también se refiere a una cuba de horno adecuada para el procedimiento indicado precedentemente y que puede cerrarse de modo prácticamente hermético a los escapes de gas, de un horno para grafitación longitudinal según Castner para realizar el procedimiento que se mencionó previamente.

La producción de cuerpos de carbono grafitados es una técnica aplicada desde hace más de cien años que a escala industrial en grandes técnicas y por lo tanto está, está perfeccionada en muchos puntos y está optimizada respecto a los costos. Una de las descripciones de esta técnica se encuentra en ULLMANN'S ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL CHEMISTRY, volumen A5, Editorial VCH Verlagsgesellschaft GmbH, Weinheim, 1986, Págs. 103 a 113.

Una característica saliente de esta técnica es la múltiple postimpregnación y post-coquefacción de cuerpos de carbono. Estos pasos de procedimiento son necesarios, porque los cuerpos de carbono grafitados debe presentar una densidad, resistencia y conductividad mínimas, para responder a las exigencias en el uso de los cuerpos de carbono grafitados. Estos pasos de procedimientos requieren un dispendioso manipulado de los cuerpos de carbono grafitados, es decir, los cuerpos de carbono deben colocarse y retirarse repetidas veces del autoclave de impregnación, y colocarse y retirarse nuevamente de los hornos de coquefacción.

Por lo tanto, se realizaron numerosos ensayos de abreviar los pasos del procedimiento, y de poder evitar uno o varios de los pasos del procedimiento mediante diferentes materias primas, distintas recetas o mezclas de materia prima o utilizando técnicas optimizadas en la "producción en verde".

Otro intento de reducir los pasos de procedimientos radicaba en unir la última post-coquefacción con el grafitado final. De las últimas décadas se sabe de ensayos con hornos Acheson. Esta así llamada "grafitación transversal" es menos rentable que la "grafitación longitudinal" muy utilizada actualmente, en la cual los cuerpos de carbono están dispuestos de modo tal en los hornos, que la corriente eléctrica fluye directamente a través de los cuerpos de carbono, paralelamente a su eje longitudinal. Por lo tanto se colocaron cuerpos de carbono postimpregnados en hornos de grafitación transversal y luego se intentó lograr la post-coquefacción y grafitación en un solo paso del procedimiento, o bien, en una campaña del horno con sólo una colocación de los cuerpos de carbono postimpregnados y una extracción de los cuerpos de carbono ya grafitados.

Debe entenderse por "campaña de horno" incluso para el uso posterior lo siguiente: se colocan cuerpos de carbono postimpregnados y no impregnados en un horno de grafitación y se rodean de una carga preferentemente de coque, que cumple la función de aislar térmicamente. Mediante el pasaje directo de corriente a través de la carga y los cuerpos de carbono, éstos son calentados, siendo que el calentamiento desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de grafitación (hasta 3000ºC) se efectúa según programa predeterminado de temperatura-tiempo. La temperatura máxima puede sostenerse durante un breve período. Luego se desconecta la corriente y con ello el enfriado del horno completo, el que según la masa total de los cuerpos de carbono, la carga y los componentes del horno puede tardar varios días.

En la patente alemana publicada 24 57 923 se describe un horno de grafitación longitudinal, en el que los electrodos de carbono son grafitados en barra sin ser rodeados por una carga aislante. En tal sentido, ese horno no es un horno de grafitación longitudinal según Castner. Para que los electrodos durante el tratamiento térmico no sufran el ataque del oxígeno del aire, la barra de electrodos es rodeada de tabiques cóncavos enfriados con agua y cubiertos por dentro con fieltro de grafito, y en el espacio hueco entre la barra de electrodos y los tabiques tiene lugar una corriente de gas de protección. El concepto de esta patente indica que en el horno sean colocados cuerpos de carbono (post)impregnados; más aún se habla de "cuerpos de carbono", véase Pág. 6, 1º. párrafo, líneas 4 y 9, así como el 3º. párrafo, línea 1, es decir, de carbono carbonizado, que durante el tratamiento térmico despide muy poca cantidad de gas de carbonización o de gas de descomposición. Para este tipo especial de horno no se indica la post-coquefacción y grafitado en un solo paso de procedimiento.

En la patente US 5.299.225 revela un horno de grafitación longitudinal según Heroult, o bien, Castner, en el que una barra de electrodos de carbono es rodeada durante el tratamiento térmico de una carga aislante de granos de coque. La barra de electrodos de carbono y la carga aislante de granos de coque que la rodea se encuentran, según lo revelado en esta patente, en una cuba relativamente hermética al gas realizada con componentes metálicos y cerámicos, véase columna 2, líneas 40 a 45, que está recubierta con una cubierta. Con esta instalación, pueden captarse y luego desecharse fácilmente los gases de carbonización o descomposición producidos durante el tratamiento térmico. Pero en esta patente no se revela, que la post-coquefacción y grafitado se realice en un paso de procedimiento.

En la patente DE 22 24 905 se describe un procedimiento paraunir la post- coquefacción y el grafitado. Según ella los cuerpos de carbono orientados transversalmente al flujo de la corriente son colocados superpuestos en varias capas. Las capas inferiores se componen de cuerpos de carbono postimpregnados con brea, las capas superiores de cuerpos de carbono no impregnados. De este modo, por una parte se reduce la cantidad de brea ingresada en el horno. Por el otro, mediante esta disposición de los cuerpos de carbono se actúa en forma positiva sobre la distribución de la temperatura en el horno durante la campaña del horno. Porque en la parte superior del horno se produjo una temperatura más elevada, que generó una descomposición adicional de los problemáticos gases de descomposición que se formaron en la parte inferior del horno a causa de la brea, obteniéndose así menos gravosos. Este procedimiento no obtuvo buenos resultados en la práctica y finalmente fracasó debido a los gases de descomposición producidos. Ello se explica del siguiente modo;

Los cuerpos de carbono coquificados presentan una notable porosidad en una magnitud de 20 a 25 por ciento del volumen después de la primera combustión. Durante la (post)impregnación, los poros se llenan de brea, al colocar cuerpos de carbono (post)impregnados en cantidades mayores de p. ej. varias decenas de toneladas en un horno Acheson, también se ingresan en el horno varias toneladas de brea de impregnación. Al calentar los cuerpos de carbono (post)impregnados, la brea de primera instancia se ablanda, luego se licua, hasta que se descompone al continuar aumentando la temperatura. De la brea de impregnación se forman carbono sólido (coque) y gases de descomposición volátiles, que se componen de un espectro extraordinariamente variado de compuestos de hidrocarburos, comenzando con las breas y los aceites de elevado peso molecular, hasta llegar a los compuestos de bajo peso molecular como ser CH4 o CO. Al calentar lentamente se forman volúmenes reducidos de gases de descomposición volátiles a partir de la brea de impregnación, a una elevada velocidad de calentamiento se producen grandes volúmenes.

En los hornos de grafitación se logran temperaturas finales muy elevadas p. ej. 3000ºC en períodos de tiempo comparativamente reducidos de p. ej. 15 a 25 horas, lo que significa una elevada velocidad de calentamiento. Comparativamente, en hornos de coquefacción se alcanzaron temperaturas finales de p. ej. 1000ºC en períodos de tiempo comparativamente prolongados, de p. ej. siete días. La elevada velocidad de calentamiento produce de modo desventajoso la formación de cantidades extraordinariamente grandes de gases de descomposición volátiles a partir de la brea de impregnación. Estos gases indeseables constituyen una carga desproporcionada para la instalación de grafitado, el edificio circundante y también el entorno, siendo por lo tanto no aconsejable una producción empleando este procedimiento.

Por lo tanto existía el objetivo en la producción de cuerpos de carbono grafitados, de resumir los pasos de procedimiento post-coquefacción y grafitado en un solo paso de procedimiento y de poner a disposición un horno de grafitado adecuado para ello, más moderno y de operación más rentable, otro objetivo fue realizar las unidades importantes del horno, como ser cabezales de horno, cuba y cubierta de modo tan hermético al escape de gas, que pueda mantenerse en forma constante una modificación de la presión del gas en el horno que se ubique en un rango de +10Pa hasta -40Pa, respecto de la presión de aire del entorno.

Con una instalación tal y su uso se logra por una parte que los cuerpos de carbono, en lugar de dos pasos de procedimiento separados (en primer lugar post-coquefacción y luego grafitado) realizan sólo una campaña de horno, requiriendo así menos manipuleo de la cantidad de total de toneladas de cuerpos de carbono grafitados. Por otra parte, mediante el horno sellado de post-coquefacción y grafitado son captados los gases de descomposición generados de la brea de impregnación, sin hacer constituir una contaminación no permitida del medio ambiente.

El objetivo se cumple con un procedimiento según la parte de las características de la reivindicación 1 y con una cuba de horno para un horno de grafitación según la parte de las características de la reivindicación 8. Las temperaturas de procedimiento requieren que para resumir los dos pasos de procedimientos, post-coquefacción y grafitado, no sean usados hornos de coquefacción, porque éstos últimos no soportarían las elevadas temperaturas de la grafitación, sino que se utilizan hornos de grafitación, en los cuales las temperaturas de coquefacción sólo representan una etapa intermedia antes de alcanzar las temperaturas de grafitación. De modo correspondiente se explicó según el estado de la técnica, que para la post-coquefacción y el grafitado se realizaron ensayos y se describieron procedimientos en un horno Acheson. Para cumplir con el objetivo precedente, se optó por un horno de grafitación según Castner que es más moderno y de operación más rentable, en lugar de utilizar el horno de grafitación de Acheson. Con aquel tipo de horno se realizó la post-coquefacción y el grafitado en un solo paso de procedimiento, o bien, en una campaña de horno.

Los hornos de grafitación longitudinal de Castner presentan dos cabezales de horno, entre éstos un lecho de horno alargado que se compone de una carga de coque, sobre la cual están dispuestos los cuerpos de electrodos a ser grafitados, los que a su vez son cubiertos con una carga de coque a los efectos de aislamiento. Con una disposición tal abierta, tipo carbonera, la presión y la composición de la atmósfera no pueden ser reguladas mediante esta instalación abierta según Castner. Sólo se logra una regulación de la atmósfera del horno, cuando el horno está prácticamente cerrado. Conforme la invención, el horno de grafitación de Castner es tan hermético al escape de gas que puede mantenerse en forma constante respecto de la presión del aire del entorno una modificación de la presión del gas en el horno que se ubica en un rango de +10Pa hasta -40Pa.

Conforme la invención, el horno de grafitación de Castner posee una cuba tan hermética al escape de gas, realizada de materiales compuestos cerámicos, tipo hormigón o metálicos, o de una combinación de estos materiales incluyendo la cubierta, que puede mantenerse en forma constante respecto de la presión del aire del entorno una modificación de la presión de gas en el horno que se ubica en un rango de +10Pa hasta -40Pa.

Los considerables cambios de temperatura en el horno producen después de varias campañas, rajaduras o deformaciones de la cuba, cuando ésta se compone de mampostería cerámica. Resulta muy difícil lograr nuevamente un estado mayormente hermético en tales cubas fisuradas o deformadas. Sería necesario construir nuevamente el horno con una cuba hermética. En la literatura se describen cubas para hornos de grafitación, que se componen sólo de elementos metálicos, preferentemente de chapa de acero. Pero éstas, como se explica en el caso de la solicitud internacional de patente WO 87/06685, no tienen como objetivo poner a disposición un recipiente mayormente hermético a los escapes de gas para el proceso de grafitación, sino que debe permitir una sencilla movilidad del lecho del horno completo. En tales hornos de grafitación "normales" tampoco existe el objetivo de expeler cantidades más grandes de gases de descomposición, porque los cuerpos de carbono ingresan en estado de coquefacción, no impregnados en el horno.

En contraposición a la instalación según la WO 87/06985, una combinación de elementos de hormigón y elementos metálicos aportó una solución conforme a la invención para el objetivo propuesto. El horno de grafitación según Castner incluye una cuba según la invención, tan hermética al escape de gas realizada de componentes dispuestos a lo largo del horno de grafitación que presentan cada uno un elemento de chapa de acero, un compensador de chapa de acero y un nervio de hormigón que aísla eléctricamente, que puede mantenerse en forma constante respecto de la presión de aire del entorno una modificación de la presión de gas en el horno que se ubica en un rango de +10Pa hasta -40Pa.

Los gases de descomposición que se forman en un horno de grafitación caliente emanan hacia todos los lados si se trata de una estructura de horno tipo carbonera, salvo en los lados frontales herméticos de los cabezales de horno, en los cuales también se encuentran los contactos eléctricos con los cuerpos de carbono dentro del horno. Si el horno de grafitación ahora está equipado según la invención con una cuba hermética al escape de gas del modo que se indicó previamente, los gases de descomposición sólo pueden ser expelidos hacia arriba. Para no dejar escapar al medio ambiente los gases de descomposición, el horno de grafitación de Castner según la invención, presenta una cubierta de chapa de acero tan hermética al escape de gas y con aislamiento térmico, que puede mantenerse en forma constante respecto a la presión de aire del entorno una modificación de la presión de gas en el horno que se ubica en un rango de +10Pa hasta -40Pa. La cubierta de chapa de acero con aislamiento térmico permite captar y expeler los gases de descomposición que se forman de los cuerpos de carbono impregnados, con una presión de gas en el horno que se ubica en un rango de +10Pa hasta -40Pa.

Durante la fase de calentamiento en un horno de grafitación según Castner, fluye corriente a través de los cuerpos de carbono. Debido a la conexión con conductividad eléctrica con la carga de coque que rodea los cuerpos de carbono, es inevitable que también a través de ellos fluya corriente según su respectiva resistencia eléctrica. La cuba compuesta de elementos de chapa de acero del horno de la invención también presentaría conductividad eléctrica de un modo ya no permitido, si entre los elementos de chapa de acero y los compensadores de chapa de acero se hubieran dispuesto nervios de hormigón aislantes de la corriente eléctrica. El mismo planteo por lo supuesto también rige para la cubierta de chapa de acero del horno completo. También ella debe presentar un aislamiento eléctrico respecto de la carga de coque y los elementos de chapa de acero con los compensadores de chapa de acero. Esto se logra en el horno de grafitación según Castner, al presentar una tapa que apoya sobre el borde superior de la cuba que es aislada contra la tapa con lana mineral para cada campaña de horno. Simultáneamente la lana mineral tiene el efecto, que la cuba y la cubierta se sellan entre sí en forma tan hermética frente a los escapes de gas, que puede mantenerse de forma constante respecto de la presión de aire del entorno una modificación de la presión de gas en el horno que se ubica en un rango de +10Pa hasta -40Pa.

Los distintos pasos desde la colocación de los cuerpos de carbono en el horno de grafitación hasta el retiro de éstos del horno de grafitación son los siguientes:

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Colocación de los cuerpos de carbono impregnados en un horno de grafitación Castner,

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Calentamiento de los cuerpos de carbono impregnados en una campaña de horno con un programa de temperatura regulable de la temperatura del entorno hasta las temperaturas de (post)coquefacción usuales de 800ºC a 1200ºC hasta la temperatura de grafitación,

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Captación y expelido de los gases de descomposición que se forman durante el proceso, con una sobrepresión de gas y una presión negativa de gas de +10Pa hasta -40Pa respecto de la presión de aire del entorno, debajo de una cubierta que cubre el horno de grafitación según Castner,

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Enfriado de los cuerpos de carbono grafitados así obtenidos y

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Retiro de éstos del horno de grafitación.

Al explicar el estado de la técnica, se trató los gases de descomposición que se forman al calentar los cuerpos de carbono impregnados. Se destacó que la cantidad de gas de descomposición generada depende de la velocidad de calentamiento de los cuerpos de carbono impregnados.

Otra magnitud importante es la cantidad absoluta de cuerpos de carbono impregnados en el horno. Si se compara un horno de Acheson con un horno según Castner con idéntica distancia entre los cabezales de hornos, puede indicarse como regla básica, que un horno de Acheson puede recibir aproximadamente el doble o el triple de cantidad de cuerpos de carbono que un horno según Castner. Ello significa, con referencia a la cantidad de brea ingresada en el horno junto con los cuerpos de carbono, que un horno completo según Castner, contiene sólo aproximadamente la mitad a un tercio de la cantidad de brea que un horno de Acheson. Esto es un aspecto favorable para la cantidad de gas de descomposición que se produce durante una campaña de horno del horno según la invención. El tipo de brea influye en menor grado la cantidad de gas de descomposición, dado que la composición de las breas de impregnación sólo presentan exiguas variaciones. Las dos variables "velocidad de calentamiento" y "cantidad absoluta de brea en el horno" son decisivas para los volúmenes de gas de descomposición que se producen por unidad de tiempo. El expelido de estos volúmenes depende de la forma de construcción y la operación del horno.

En tanto se encuentre en uso la cubierta sobre el horno de grafitación según Castner, entre otros aspectos es regulada la presión de gas en todo el horno con ayuda de una aspiración.

Frente a la presión de aire circundante, en el horno existe una sobrepresión de gas de hasta +10Pa o una presión negativa de hasta -40Pa, de preferencia son +5Pa hasta -25Pa. El horno también presenta un sellado suficiente desde el punto de vista técnico, incluso con una sobrepresión de gas de 10Pa, de modo que no despide humo o vapores al exterior. Las presiones de gas varían en el transcurso de una campaña de horno dependiendo de los procesos químicos y físicos. La brea de impregnación coquifica preferentemente en el rango de temperatura de aproximadamente 400 hasta aproximadamente 700ºC, y simultáneamente se producen gases de descomposición. Mientras se atraviesa este rango de temperatura, se produce la mayor cantidad de gas de descomposición, el horno durante este período es operado con una leve sobrepresión (máximo +10Pa, de preferencia hasta +5Pa).

Como se describió, los gases de descomposición se componen de un espectro extraordinariamente amplio de compuestos hidrocarbonados. De acuerdo con su peso molecular y las demás propiedades, estos compuestos hidrocarbonados presentan temperaturas de condensación y evaporación muy diferentes. En las condiciones del horno de grafitación según Castner, estos compuestos atraviesan diferentes zonas de temperaturas. Próximo al alma caliente central de cuerpos de carbono impregnados en brea, muchos compuestos sólo existen en forma gaseosa. Pero la presión del gas impulsa los compuestos hacia el aislamiento térmico de granos de coque que rodea a los cuerpos de carbono. Partiendo del centro caliente del horno, la temperatura desciende hacia el borde externo del aislamiento. En estas áreas más frías del aislamiento entonces condensan componentes de los gases de descomposición.

Dado que la distribución de temperatura en el horno y especialmente en el aislamiento, no es estacionaria, las sustancias condensadas en primera instancia en las áreas más frías no permanecen allí. Durante la campaña del horno, la temperatura del horno se eleva en general y también en el aislamiento, pero luego desciende nuevamente. La onda de temperaturas elevadas se propaga hacia fuera en el aislamiento y llega hasta las sustancias condensadas en las áreas más frías en primera instancia. Aquellas se evaporan nuevamente. De este modo, la carga de coque despide gas a través de un período más prolongado, por esa razón, se mantiene activada la aspiración para el horno completo hasta 24 horas después de alcanzada la temperatura máxima en el alma del horno y la posterior desconexión de la corriente eléctrica a través de los cuerpos de carbono.

Los gases de descomposición son inflamables. De los gases inflamables resultan mezclas de gas inflamables y explosivas al mezclarse con oxigeno, con una proporción de oxígeno mayor a 5% en Vol., por esa razón se supervisa el contenido de oxígeno de la atmósfera del horno mediante sensores adecuados.

El contenido de oxígeno es regulado por dos vías para evitar un fuerte aumento; se inyectan gases inertizantes a la atmósfera del horno o se reduce la presión negativa mediante la aspiración ingresando así menos aire infiltrado en el horno, hasta que puedan comprobarse menos de 4% en Vol. de oxígeno en la atmósfera del horno.

Al comenzar la campaña del horno, el contenido de oxígeno en el horno y debajo de la cubierta es idéntico al del aire del entorno, es decir, se ubica aproximadamente en 21% en Vol. al aumentar las temperaturas en el alma del horno comienzan a formarse allí los primeros gases de descomposición inflamables. Para evitar la formación de mezclas de gas inflamables justamente al comienzo de la campaña del horno, durante esta fase se inyectan gases inertizantes, como serían nitrógeno y dióxido de carbono. Con ayuda de sensores se supervisa, que el contenido de oxigeno se mantenga inferior a 4% en Vol. incluso al comenzar la campaña del horno.

En las figuras se continúa explicando la invención a modo de ejemplo. Se muestran:

Fig. 1a: una vista lateral del horno,

Fig. 1b: una vista de planta del horno,

Fig. 2: una representación espacial de la sección de una cuba del horno,

Fig. 3a: un corte a lo largo de AA de la Fig. 1a a través de la composición del borde superior de la cuba, la lana mineral y el borde inferior de la cubierta y

Fig. 3b: una vista en detalle de la Fig. 3a

La vista lateral del horno en la Fig. 1a muestra esquemáticamente la cuba de horno estructurada a lo largo del horno 30, que está apoyada sobre el piso de la nave 20. El horno 30 comienza del lado izquierdo con el cabezal de horno 1, que es atravesado por un electrodo de contacto 2. A continuación del cabezal del horno 1 se encuentra el compensador 3 de chapa de acero, que puede compensar las diferencias de longitud del horno durante una campaña, en forma paralela a su eje longitudinal. El compensador 3 está unido por una parte con el cabezal del horno 1, y por el otro con el elemento de chapa de acero 4 en forma fija y hermética a los escapes de gas, conforme los requerimientos a cumplir por el horno completo 30. La sección del elemento de chapa de acero 4 es sostenida por los soportes 6. Después de la primera sección del elemento de chapa de acero 4 se ubica otro compensador 3. Sigue un nervio de hormigón 5. El grupo de componentes compensador 3, elemento de chapa de acero 4, compensador 3 y nervio de hormigón 5 se repite varias veces a lo largo de la longitud del horno. El horno concluye del lado derecho de la Fig. 1a con un segundo cabezal de horno 1' con electrodo de contacto 2, el horno porta en su longitud total una cubierta 7, que es soportada por un sistema compartimentado de travesaños 8. La cubierta 7 puede retirarse fácilmente como una unidad utilizando una grúa.

La Fig. 1b muestra la vista de planta sobre el horno sin cubierta. Pueden reconocerse dos cubas de horno 9 y 10 que se encuentran muy próximas entre sí y se componen cada una de varios grupos de componentes, compensador 3, elemento de chapa de acero 4, compensador 3 y nervio de hormigón 5. Ambas cubas de horno finalizan del lado izquierdo y del derecho de los cabezales de horno 1 y 1'. Los electrodos de contacto 2 que asoman al espacio interno del horno, están indicados aquí en forma esquemática.

La Fig. 2 muestra un bosquejo espacial de un grupo de componentes compuesto de nervio de hormigón 5, compensador 3, elemento de chapa de acero 4, compensador 3 y nervio de hormigón 5. El borde superior de la cuba 12 está representado con línea de puntos.

En la Fig. 3a se representó un corte a lo largo de IIIa IIIa de la Fig. 1a transversalmente a través de un lecho de horno, o bien, en forma transversal a través de un elemento de chapa de acero 4 y de la cubierta 7 que se encuentra por encima con el sistema portante compartimentado 8. La Fig. 3b muestra una sección ampliada de la Fig. 3a. En el borde superior ensanchado de la cuba 12 del elemento de chapa de acero 4 se dispuso lana mineral 11. La cubierta carga su peso sobre la lana mineral 11, la comprime, sellando así el horno hacia la parte superior en una medida técnicamente suficiente.

Lista de referencias

1

Cabezal de horno

1'

Cabezal de horno

2

Electrodo de contacto

3

Compensador (de chapa de acero)

4

Elemento de chapa de acero

5

Nervio de hormigón

6

Soporte

7

Cubierta

8

Sistema de compartimentado

9

Lecho del horno

10

Lecho del horno

11

Lana mineral

12

Borde superior de la cuba

13

Piso de la nave

14

Horno de grafitación según Castner

Claims (8)

1. Procedimiento para la post-coquefacción y grafitado de cuerpos de carbono impregnados con brea, en un solo paso de procedimiento, caracterizado porque los cuerpos de carbono impregnados se colocan en un horno de grafitación longitudinal según Castner (30) conformando al menos una barra fijada entre electrodos de suministro de corriente y descarga de corriente (2) de modo tal, que están rodeados de una capa de aislamiento térmico compuesta de material de coque a granel, donde la capa de aislamiento térmico está insertada en una cuba de horno mayormente hermética a escapes de gas y donde ésta cuba se provee de una cubierta (7) mayormente hermética a los escapes de gas que cierra en forma hermética a los escapes de gas respecto de la cuba, que previo a comenzar el calentamiento de los cuerpos de carbono, se reduce el contenido de oxígeno en la atmósfera del horno a un contenido menor a 4% en Vol., que se conduce corriente eléctrica según un programa predeterminado a través de la barra de cuerpos de carbono, que son calentados cada vez en mayor grado, atravesando así la etapa de post-coquefacción de la brea de impregnación, alcanzando la temperatura de grafitación al finalizar dicha campaña del horno, que la presión de gas dentro del horno de grafitación (30) se regula de modo tal, que se diferencia como máximo en +10Pa hasta -40Pa de la presión de aire externa que rodea el horno (30) y que los gases y vapores que emergen de los cuerpos de carbono, o bien, de la capa aislante, son eliminados del horno mediante un dispositivo de aspiración, que además se interrumpe el suministro de corriente después de alcanzar la temperatura de grafitación y los cuerpos de carbono ahora postcoquificados y grafitados son retirados del horno después de un enfriado suficiente, la finalización del expelido de vapores a partir de la carga aislante y la apertura del horno.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de oxígeno en la atmósfera del horno es reducido previo al calentamiento al dejar fluir dióxido de carbono y/o nitrógeno por el espacio interno del horno.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el contenido de oxígeno en la atmósfera del horno es mantenido en un valor inferior a 4% en Vol. mediante el agregado de un gas no inflamable con un contenido de oxígeno inferior al 1% en Vol.

4. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la presión de gas en el espacio interno del horno es regulada respecto de la presión de aire que circunda el horno, al regular las cantidades de gas a ser aspiradas o en el curso de la temperatura.

5. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la presión de gas en el espacio interno del horno es regulada respecto de la presión de aire que circunda el horno, al regular las cantidades de gas a ser aspiradas y el curso de la temperatura.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la presión de gas en el espacio interno del horno es regulada de modo tal, que su diferencia respecto de la presión del aire que circunda el horno se ubica en un rango preferido de +5Pa y -25Pa.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la cubierta (7) que cierra el espacio del horno en la parte superior, desde el momento de la desconexión de la corriente eléctrica aún es mantenida durante 24 horas sobre el horno (30) y durante ese tiempo se mantiene funcionando el dispositivo para regular la presión interna del horno.

8. Cuba de horno que puede sellarse en forma mayormente hermética al escape de gas, para un horno de grafitación longitudinal según Castner (30), para realizar un procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, con dos cabezales de hornos (1; 1') en sí mismos mayormente herméticos al escape de gas, que limitan el espacio interno de la cuba en sus frentes y se componen de material cerámico, que presentan electrodos (2) para el suministro y la descarga de corriente eléctrica, y con una cubierta (7) que puede retirarse, limita el espacio interno del horno, y está apoyada sobre el borde superior de la cuba (12) de forma sellada y aislada eléctricamente respecto del borde de la cuba, caracterizada porque la cuba de horno se encuentra dispuesta entre los cabezales de horno(1; 1') está compuesta de elementos de chapa de acero y nervios de hormigón que se alternan sucesivamente unidos entre sí y con los cabezales de horno (1; 1') de modo separable, pero mayormente hermético a los escapes de gas, donde un elemento de chapas de acero (4) en primer lugar presenta tabiques de cuba y un fondo ancho mayormente plano, que en su lado inferior está provisto de soportes (6) o sostenes apoyados en el piso de la nave (20), y en segundo lugar, en sus dos extremos orientados hacia el eje longitudinal del horno está unido fijamente y hermético a los escapes de gas con un compensador (3) compuesto de una chapa de acero plegada u ondulada, y donde los nervios de hormigón (5) que apoyan sobre el piso de la nave (20) que se encuentra por debajo de la cuba del horno, que son aislantes respecto de la corriente eléctrica y resistentes a la temperatura, presentan cada uno en su lado interno un contorno que corresponde al contorno interno de las cubas de chapa de acero, y que los elementos de chapa de acero y los nervios de hormigón presentan en sus bordes superiores (12) orientados hacia la cubierta de cierre(7), ranuras, escotaduras o cuñas con lana mineral (11), donde la lana mineral (11) es comprimida bajo el peso de la cubierta de cierre (7) que es colocada sobre la cuba del horno y se inserta con los bordes inferiores en las ranuras llenadas, de modo que durante la etapa térmica de la realización del procedimiento se garantiza un cierre suficientemente hermético al escape de gas entre la cuba del horno y la cubierta de cierre (7).