PL192471B1 - Sposób ciągłej produkcji podłużnych rdzeni węglowych, zwłaszcza elektrod węglowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób ciaglej produkcji podluznych rdzeni weglo- wych, zwlaszcza elektrod weglowych, które produkuje sie w bezposrednim zwiazku z piecem do wytapiania, w którym stapia sie elektrody, gdzie metalowa otuline zawierajaca niewypalona weglowa paste elektrodowa zlozona z roz- drobnionego stalego materialu weglowego i spoiwa weglo- wego przesuwa sie ciagle albo w zasadzie ciagle w dól pieca do wypalania, który nagrzewa sie do temperatury pomiedzy 500 i 1300°C, przez co niewypalona paste elek- trodowa wypala sie do postaci stalego rdzenia weglowego, a otuline przedluza sie dolaczajac nowe odcinki otuliny do górnej czesci otuliny, gdy otuline przesuwa sie w dól pieca do wypalania, gdzie dolna czesc kazdego odcinka otuliny ma zewnetrzna srednice, która jest równa albo mniejsza niz wewnetrzna srednica górnej czesci kazdego odcinka otuli- ny, znamienny tym, ze kazdy nowy odcinek otuliny montu- je sie na odcinku otuliny znajdujacym sie ponizej, przez co dolna czesc nowego odcinka otuliny umieszcza sie wewnatrz otuliny górnej czesci odcinka otuliny znajdujacego sie pod nowym odcinkiem otuliny, a dlugosc dolnej czesci kazdego odcinka otuliny zwieksza sie tak, ze nowy odcinek otuliny podczas wypalania moze sie swobodnie przesuwac w dól wzgledem odcinka otuliny znajdujacego sie ponizej nowego odcinka otuliny na taka odleglosc, która przynajmniej kompen- suje kurczenie sie pasty elektrodowej zawartej w otulinie pod- czas wypalania rdzenia weglowego w piecu do wypalania. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłej produkcji podłużnych rdzeni węglowych, zwłaszcza elektrod węglowych, które produkuje się w bezpośrednim związku z piecem do wytapiania, w którym stosuje się elektrody.

Z opisu patentowego NO 154 360 znany jest sposób ciągłej produkcji podłużnych rdzeni węglowych, w których perforowaną otulinę metalową zawierającą niewypaloną węglową pastę elektrodową złożoną ze stałego rozdrobnionego materiału węglowego i spoiwa węglowego przesuwa się ciągle albo w zasadzie ciągle w dół pieca do wypalania, który nagrzewa się do temperatury pomiędzy 500 i 1300°C. Niewypaloną węglowa pasta elektrodowa jest w tej temperaturze wypalana do postaci stałego rdzenia węglowego. Gdy otulina jest przesuwana w dół pieca do wypalania, nowe odcinki otuliny zostają przyspawane do górnej części metalowej otuliny i kolejna część niewypalonej węglowej pasty elektrodowej jest wprowadzana do otuliny.

Opisany wyżej sposób można zastosować albo do ciągłej produkcji podłużnych rdzeni węglowych, które po wypaleniu w piecu tnie się na odpowiednią długość i które można zastosować jako bloki okładzinowe w piecach do wytapiania, dolne bloki dla katod w wannach elektrolitycznych do produkcji aluminium i temu podobnych, albo sposób można zastosować do produkcji ciągłych elektrod węglowych w bezpośrednim związku z piecem do wytapiania, w którym stosuje się elektrody. W ostatnim wspomnianym przypadku piec do wypalania jest umieszczony nad piecem do wytapiania w taki sposób, że wyprodukowane elektrody wchodzą do pieca do wytapiania, w którym są stapiane. Wyprodukowane podłużne rdzenie węglowe mogą mieć dowolny odpowiedni przekrój poprzeczny. Elektrody węglowe produkowane w bezpośrednim związku z piecami do wytapiania mają zwykle kołowy przekrój poprzeczny.

W znanym sposobie nowe odcinki otuliny tak jak wspomniano wyżej zostają przyspawane do górnej części otuliny. Jest to operacja wymagająca dużo pracy. Ponadto, gdy elektrody produkuje się w bezpośrednim związku z piecem do wytapiania, w którym elektrody są stapiane, operacja spawania ma miejsce w gorącej i często zanieczyszczonej atmosferze gazowej. Gdy otulinę zdejmuje się po wypaleniu elektrod, przyspawanie odcinków otuliny do siebie oznacza, że otulina musi zostać pocięta poziomo, aby można było ją usunąć.

Po podgrzaniu zmniejsza się lepkość pasty elektrodowej, przez co pasta elektrodowa rozmięka i przy dalszym nagrzewaniu do temperatury pomiędzy 500 i 1300°C pasta elektrodowa zostaje wypalona do postaci stałego rdzenia węglowego. Podczas podgrzewania pasta elektrodowa się kurczy, więc zajmuje mniejszą objętość. W znanych sposobach, w których stosuje się odcinki otuliny, które są połączone ze sobą przez spawanie, pasta elektrodowa nie będzie dostatecznie spływać w dół, aby skompensować kurczenie się, ponieważ pasta elektrodowa będzie przylegać do wewnętrznej powierzchni otuliny. Istnieje więc możliwość, że wypalony rdzeń węglowy będzie miał wgłębienia, co zwiększy prawdopodobieństwo złamania się elektrody gdy rdzeń węglowy jest stosowany jako elektroda. Ponadto po skurczeniu się pasty elektrodowej, która przylega do wewnętrznej powierzchni otuliny, otulina może zostać miejscowo odkształcona. Będzie to się jeszcze bardziej wzmagać, gdy otulina podczas dalszego nagrzewania w piecu do wypalania będzie się rozszerzać w kierunku osiowym, przez co w paście elektrodowej może wystąpić naprężenie rozciągające.

Z opisu patentowego SE 112 236 w połączeniu z konwencjonalnymi samospiekającymi się elektrodami do pieców stalowych, znany jest sposób użycia odcinków otuliny, które są wypełnione niewypaloną węglową pastą elektrodową. Według patentu szwedzkiego każdy odcinek otuliny wypełnia się pastą elektrodową przed zamontowaniem odcinków na górnej części kolumny elektrodowej. Dolna część każdego odcinka otuliny ma nieco mniejszą średnicę niż pozostała część otuliny. Gdy nowy odcinek otuliny jest montowany na górnej części kolumny elektrodowej, dolną część nowego odcinka instaluje się w sposób teleskopowy w odcinku otuliny znajdującym się pod nowym odcinkiem. Aby połączyć nowy odcinek otuliny z kolumną elektrodową, nagrzewa się obszar pomiędzy dolną częścią nowego odcinka otuliny i górną częścią kolumny elektrodowej, przez co pasta elektrodowa w tym obszarze topi się albo mięknie, a pasta elektrodowa w dolnej części nowego odcinka otuliny płynie wraz z pastą elektrodową w górnej części kolumny elektrodowej.

Następnie nowy odcinek otuliny zostaje przyspawany do otuliny znajdującej się poniżej. Wypalanie elektrody ma miejsce w obszarze dostarczania energii elektrycznej do elektrod, w ten sam sposób jak w konwencjonalnych elektrodach samospiekających się.

PL 192 471 B1

Ujawniony w powołanym opisie patentowym SE 112 236 sposób łączenia utwardzanych odcinków wypełnionych pastą elektrodową nie rozwiązuje jednak problemów opisanych wyżej w związku z elektrodą produkowaną zgodnie z opisem patentowym NO 154 860. Tak więc zastosowanie sposobu łączenia odcinków otuliny według szwedzkiego opisu patentowego w połączeniu ze sposobem ujawnionym w powołanym opisie patentowym NO 154 860 nie rozwiąże problemu kurczenia się pasty elektrodowej podczas wypalania albo problemu spowodowanego rozszerzaniem się otuliny gdy otulina jest nagrzewana w piecu do wypalania.

Ponadto przy zastosowaniu sposobu ujawnionego w szwedzkim opisie patentowym nadal trzeba będzie ciąć otulinę poziomo, aby wyjąć otulinę poniżej pieca do wypalania, ponieważ zgodnie ze szwedzkim opisem patentowym warunkiem wstępnym jest przyspawanie nowych odcinków otuliny do otuliny pod nową otuliną.

Wynalazek dotyczy sposobu ciągłej produkcji podłużnych rdzeni węglowych, zwłaszcza elektrod węglowych, które są produkowane w bezpośrednim związku z piecem do wytapiania, w którym stapiane są elektrody, gdzie metalową otulinę zawierającą niewypaloną węglową pastę elektrodową złożoną z rozdrobnionego stałego materiału węglowego i spoiwa węglowego przesuwa się ciągle albo w zasadzie ciągle w dół pieca do wypalania, który nagrzewa się do temperatury pomiędzy 500 i 1300°C, przez co niewypaloną pastę elektrodową wypala się do postaci stałego rdzenia węglowego, a otulinę przedłuża się dołączając nowe odcinki otuliny do górnej części otuliny, gdy otulinę przesuwa się w dół pieca do wypalania, gdzie dolna część każdego odcinka otuliny ma zewnętrzną średnicę, która jest równa albo mniejsza niż wewnętrzna średnica górnej części każdego odcinka otuliny.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że każdy nowy odcinek otuliny montuje się na odcinku otuliny znajdującym się poniżej, tak że dolną część nowego odcinka otuliny umieszcza się wewnątrz otuliny górnej części odcinka otuliny znajdującego się pod nowym odcinkiem otuliny, a długość dolnej części każdego odcinka otuliny zwiększa się tak, że nowy odcinek otuliny podczas wypalania może się swobodnie przesuwać w dół względem odcinka otuliny znajdującego się poniżej nowego odcinka otuliny na taką odległość, która przynajmniej kompensuje kurczenie się pasty elektrodowej zawartej w otulinie podczas wypalania rdzenia węglowego do wypalania.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku każdy odcinek otuliny wypełnia się niewypaloną pastą elektrodową do takiego poziomu, że odległość od poziomu pasty elektrodowej do górnej części każdego odcinka otuliny jest mniejsza niż długość dolnej części odcinków otuliny. Odcinki otuliny można wypełnić niewypaloną pastą elektrodową przed albo po zainstalowaniu odcinków. W ten sposób dolna część odcinków otuliny, gdy zostanie zamontowana, będzie spoczywać na niewypalonej paście elektrodowej w odcinku otuliny znajdującym się niżej.

Korzystnie stosuje się odcinki otuliny złożone z górnej części cylindrycznej oraz dolnej części cylindrycznej, przy czym zewnętrzna średnica dolnej części cylindrycznej jest równa albo mniejsza niż wewnętrzna średnica górnej części cylindrycznej.

Korzystnie stosuje się odcinki otuliny, w których przynajmniej dolna część każdego odcinka otuliny ma stożkowy kształt, tak że zewnętrzna średnica stożkowej części otuliny jest mniejsza niż średnica górnej części otuliny.

Jest korzystne, jeżeli stosunek długości górnej części i dolnej części odcinka otuliny wynosi pomiędzy 1:1 do 1000:1, a zwłaszcza pomiędzy 3:1 i 12:1.

W rozwiązaniu według wynalazku nie trzeba spawać nowych odcinków otuliny do otuliny pod nowym odcinkiem otuliny i uzyskuje się automatyczną kompensację kurczenia się pasty elektrodowej i rozszerzenia się otuliny podczas wypalania.

Dzięki sposobowi według niniejszego wynalazku każdy odcinek otuliny jest więc sztywno przymocowany do odcinka otuliny znajdującego się poniżej, ale jest luźno umieszczony na górnej części odcinka otuliny znajdującego się poniżej. Gdy pasta elektrodowa na odcinku poniżej górnego odcinka kurczy się podczas wypalania, ciężar górnego odcinka otuliny powoduje, że odcinek otuliny będzie się swobodnie przesuwał w dół do otuliny w odcinku otuliny znajdującym się niżej. Kurczenie się pasty elektrodowej nie będzie więc powodować miejscowego odkształcania otuliny.

Dzięki sposobowi według niniejszego wynalazku znacznie uproszczone zostaje wyjmowanie odcinków otuliny po wypaleniu elektrody w piecu do wypalania, ponieważ trzeba tylko pionowo pociąć otulinę.

Sposób według niniejszego wynalazku znacznie upraszcza pracę potrzebną do zamontowania nowych odcinków otuliny, a jednocześnie znacznie poprawia się środowisko robocze. Ponadto wypro4

PL 192 471B1 dukowane rdzenie węglowe mają lepszą jakość, ponieważ skutecznie eliminuje się możliwość powstawania wgłębień w wypalonych rdzeniach węglowych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy przez odcinek otuliny do zastosowania w sposobie według niniejszego wynalazku, fig. 2 - przekrój pionowy przez kolumnę elektrodową biegnącą przez piec do wypalania, przy czym właśnie montuje się górny odcinek otuliny, a fig. 3 - przekrój pionowy przez drugi przykład wykonania odcinka otuliny do zastosowania w związku ze sposobem według niniejszego wynalazku.

Poniżej opisano w przykładach wykonania kolejne etapy sposobu według wynalazku.

Na fig. 1 pokazany jest odcinek otuliny złożony z górnej części 2 i dolnej części 3. Dolna część 3 odcinka otuliny ma nieco mniejszą średnicę niż górna część 2 odcinka otuliny. Zewnętrzna średnica dolnej części 3 jest równa albo nieco mniejsza niż wewnętrzna średnica górnej części 2. Gdy instaluje się nowy odcinek otuliny 1, odcinek otuliny mający kształt taki jak pokazano na fig. 1jest umieszczany teleskopowo w odcinku znajdującym się niżej. Jest korzystne, jeżeli odcinek otuliny 1 wypełnia się niewypaloną pastą elektrodową do poziomu pokazanego liczbą 4na fig. 1, tak że odległość od poziomu 4do górnej części 5 odcinka otuliny jest mniejsza niż długość dolnej części 3 odcinka otuliny. Alternatywnie odcinek otuliny wypełnia się niewypaloną pastą elektrodową do poziomu 4 po teleskopowym połączeniu odcinka otuliny z odcinkiem otuliny znajdującym się niżej.

Na fig. 2 pokazano schematycznie piec do wypalania 6, który można nagrzewać za pomocą odpowiednich środków nagrzewających, jak nagrzewanie oporem elektrycznym, nagrzewanie indukcyjne, palniki gazowe, palniki olejowe itd. Otulina elektrody składająca się z pewnej liczby ułożonych teleskopowo odcinków otuliny 1 mających kształt taki jak pokazano na fig. 1i zawierająca niewypaloną pastę elektrodową, jest ciągle albo w zasadzie ciągle przesuwana w dół pieca do wypalania 6. W piecu do wypalania niewypalona pasta elektrodowa zostaje wypalona do postaci stałego rdzenia węglowego przez utrzymywanie temperatury pomiędzy 500 i 1300°C w piecu do wypalania.

Granica pomiędzy niewypaloną pastą elektrodową i wypalonym rdzeniem węglowym jest pokazana liczbą 7 na fig. 2.

Gdy montuje się nowy odcinek otuliny, nowy odcinek zostaje umieszczony tak, że dolna część 3 otuliny jest wewnątrz otuliny znajdującej się niżej. Dolna krawędź nowego odcinka otuliny będzie więc spoczywać na paście elektrodowej w odcinku otuliny znajdującym się niżej. Gdy odcinki otuliny zawierające niewypaloną pastę elektrodową są przesuwane w dół pieca do wypalania, pasta elektrodowa zostanie nagrzana, zacznie mięknąć i podczas wypalania pasta elektrodowa będzie się kurczyć. Wskutek ciężaru odcinków otuliny wypełnionych pastą elektrodową, znajdujących się wyżej niż piec do wypalania, miękka pasta elektrodowa wewnątrz pieca do wypalania będzie ściskana i odcinek otuliny będzie się przesuwał w dół względem otuliny znajdującej się niżej. Gdy złącze pomiędzy dwoma odcinkami otuliny znajdzie się w piecu do wypalania, teleskopowe połączenie pomiędzy odcinkami otuliny zostanie uszczelnione.

Dzięki sposobowi według niniejszego wynalazku odcinki otuliny nie są łączone ze sobą poprzez spawanie albo za pomocą innego rodzaju sztywnych połączeń, ale spoczywają one swobodnie na paście elektrodowej w odcinku otuliny znajdującym się niżej.

Ponieważ poszczególne odcinki otuliny wypełnione pastą elektrodową spoczywają na paście elektrodowej w odcinku znajdującym się niżej, niewypalona pasta elektrodowa zawsze będzie pod ciśnieniem, przez co każde wgłębienie zostanie wypełnione pastą elektrodową podczas mięknięcia pasty, a zmniejszenie się objętości pasty elektrodowej zostanie automatycznie skompensowane, ponieważ odcinki otuliny mogą się swobodnie poruszać względem siebie. Ponadto wydłużenie otuliny wskutek ciepła nie będzie przenoszone na inny odcinek otuliny, ponieważ to wydłużenie jest kompensowane przez połączenie teleskopowe. Wydłużanie się odcinka otuliny nie będzie więc przenosiło żadnych sił na odcinki otuliny znajdujące się powyżej albo poniżej pewnego odcinka otuliny.

Ponieważ można wypełnić odcinki otuliny niewypaloną pastą elektrodową przed zamontowaniem odcinków otuliny, gazy powstające w paście elektrodowej podczas wypalania w piecu nie mogą wydostawać się przez górną część kolumny elektrodowej, gdyż górna część kolumny elektrodowej będzie zawsze zawierała zimną pastę elektrodową.

Mimo że sposób według wynalazku został opisany w przykładzie wykonania, w którym dolna część odcinka otuliny ma mniejszą średnicę niż górna część otuliny, w zakresie wynalazku znajduje się montowanie odcinków otuliny z górną częścią skierowaną w dół. W tym przypadku będzie istniało połączenie teleskopowe pomiędzy odcinkami otuliny, przy czym część odcinka otuliny mająca największą średnicę jest tak zamontowana, że największa średnica jest poza otuliną znajdującą się poniżej.

PL 192 471 B1

Na fig. 3 pokazany jest inny przykład wykonania odcinka otuliny, który można zastosować zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku. Części na fig. 3, które odpowiadają częściom na fig. 1, są oznaczone identycznymi liczbami. Odcinek otuliny pokazany na fig. 3 ma górną część cylindryczną 2 i dolną część stożkową 8, przy czym zewnętrzna średnica dolnej części stożkowej 8jest mniejsza niż wewnętrzna średnica górnej części cylindrycznej 2. Gdy montuje się nowy odcinek otuliny, odcinek otuliny umieszcza się w taki sposób, że stożkowa część dolna 8 wchodzi do odcinka otuliny znajdującego się poniżej.

Otulina stosowana w niniejszym wynalazku może być perforowana, aby umożliwić dostawanie się gazów powstających podczas wypalania do pieca.

Ponieważ odcinki otuliny zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku nie są sztywno mocowane do siebie przez spawanie lub temu podobne, łatwo jest wyjąć otulinę po wypaleniu elektrody. Trzeba tylko pionowo pociąć otulinę.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ciągłej produkcji podłużnych rdzeni węglowych, zwłaszcza elektrod węglowych, które produkuje się w bezpośrednim związku z piecem do wytapiania, w którym stapia się elektrody, gdzie metalową otulinę zawierającą niewypaloną węglową pastę elektrodową złożoną z rozdrobnionego stałego materiału węglowego i spoiwa węglowego przesuwa się ciągle albo w zasadzie ciągle w dół pieca do wypalania, który nagrzewa się do temperatury pomiędzy 500 i 1300°C, przez co niewypaloną pastę elektrodową wypala się do postaci stałego rdzenia węglowego, a otulinę przedłuża się dołączając nowe odcinki otuliny do górnej części otuliny, gdy otulinę przesuwa się w dół pieca do wypalania, gdzie dolna część każdego odcinka otuliny ma zewnętrzną średnicę, która jest równa albo mniejsza niż wewnętrzna średnica górnej części każdego odcinka otuliny, znamienny tym, że każdy nowy odcinek otuliny montuje się na odcinku otuliny znajdującym się poniżej, przez co dolną część nowego odcinka otuliny umieszcza się wewnątrz otuliny górnej części odcinka otuliny znajdującego się pod nowym odcinkiem otuliny, a długość dolnej części każdego odcinka otuliny zwiększa się tak, że nowy odcinek otuliny podczas wypalania może się swobodnie przesuwać w dół względem odcinka otuliny znajdującego się poniżej nowego odcinka otuliny na taką odległość, która przynajmniej kompensuje kurczenie się pasty elektrodowej zawartej w otulinie podczas wypalania rdzenia węglowego w piecu do wypalania.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy odcinek otuliny przed zamontowaniem wypełnia się niewypaloną pastą elektrodową do takiego poziomu, że odległość od poziomu pasty elektrodowej do górnej części każdego odcinka otuliny jest mniejsza niż długość dolnej części odcinków otuliny, przez co dolna część odcinków otuliny, gdy zostanie zamontowana, będzie spoczywać na niewypalonej paście elektrodowej w odcinku otuliny znajdującym się niżej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy odcinek otuliny po zamontowaniu wypełnia się niewypaloną pastą elektrodową do takiego poziomu, że odległość od poziomu pasty elektrodowej do górnej części każdego odcinka otuliny jest mniejsza niż długość dolnej części odcinków otuliny, przez co dolna część odcinków otuliny, gdy zostanie zamontowana, będzie spoczywać na niewypalonej paście elektrodowej w odcinku otuliny znajdującym się niżej.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się odcinki otuliny złożone z górnej części cylindrycznej oraz dolnej części cylindrycznej, przy czym zewnętrzna średnica dolnej części cylindrycznej jest równa albo mniejsza niż wewnętrzna średnica górnej części cylindrycznej.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się odcinki otuliny, w których przynajmniej dolna część każdego odcinka otuliny ma stożkowy kształt, tak że zewnętrzna średnica stożkowej części odcinka otuliny jest mniejsza niż średnica górnej części otuliny.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek długości górnej części i dolnej części odcinka otuliny wynosi pomiędzy 1:1do 1000:1.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosunek długości górnej części i dolnej części odcinka otuliny wynosi pomiędzy 3:1 i 12:1.