<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.
<B> Method and device </B> for the <B> production of </B> graphite electrodes So far, carbon and graphite electrodes have generally been produced in such a way that the raw materials are intimately mixed to form the green electrode mass, then pressed into the electrode shape in large extrusion presses These green electrodes are then burned in mostly gas-fired ring furnaces.
The carbon electrodes produced in this way are then graphitized in special electrical ovens, where the carbon electrodes are switched on as a resistor and heated to over 2500. It takes several weeks to burn and graphitize the electrodes. A continuous way of working to produce carbon or graphite electrodes in the piece form is not currently known.
It is also known for use in the electrical furnace on and in this itself from the green electrode mass to form the electrodes required in the furnace or to further develop the respective newly formed electrode zone by advancing into the furnace chamber, through the furnace heat to the fixed electrode to burn and thus at the same time directly to their use as an ungraphitized carbon electrode.
In contrast, the subject matter of the invention is a process for the production of graphite electrodes, in such a way that a strand of a cross-sectional shape corresponding to the graphite electrodes to be produced is continuously formed from the green electrode material, coked and then graphitized immediately afterwards - i.e. without significant cooling in between.
Another object of the invention is a furnace for the production of graphite electrodes by the aforementioned method. The furnace has an elongated, shaping and externally heatable passage with a clear cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the graphite electrodes to be produced and is set up on the input side for receiving the green electrode mass and has for the resulting,
The strand passing through the furnace has a coking zone with a heating device for converting the strand of the green electrode mass into a carbon strand and a subsequent zone with a high-temperature heating device for graphitizing the carbon strand that is migrating to it, which is still hot from the coking zone. The heating takes place through the shaping wall and can, for.
B. be done by gas or fuel oil burner or by the heated by the way of electrical induction iron body of the shaping passage or by molded bodies that are heated to the appropriate temperature by electrical resistance. The ramming electrode is coked as it sinks continuously, so that it hardens into a solid outer shape and into the carbon electrode (artificial carbon electrode).
In order to avoid sticking of the electrode compound to the heated outer mold, the outer mold can receive a twitching movement in relation to the electrode strand, which continuously slides downwards. The movement would then be similar to that which is common today in continuous casting of steel. On the other hand, the sticking of the electrode compound to the heated outer shape can also be achieved through an intermediate layer of materials that later char when heated (e.g. paper, corrugated cardboard, etc.) or materials that, if desired, are retained or a smooth exterior form when melting (e.g. asbestos cardboard, etc.).
After the continuous coking of the carbon electrodes thus formed this, for. B. inductively, heated further without the electrode strand being cooled in the meantime; the graphitization temperature of e.g. 2500 or higher with the same times. The production of the graphite electrode is thus completed. However, this is still present at a high temperature.
In order to obtain the graphite electrode pieces from this continuously moving downward length, the graphite electrode must be at the high temperature, e.g. B. by a water-cooled saw or by a high temperature-resistant separating disc, cut to the desired length who the. The thus cut electrode is z. B. in a refrigerated truck with a bulk coke that insulates the hot electrode and protects it from oxidation, cooled down.
Because the entire electrode strand moving downwards, especially in the case of electrodes with a larger diameter, has considerable weight, it is still held by a suitable device and at the same time continuously moved downwards with it.
In the graphitization zone, where the heating, e.g. B. by electrical induction, takes place at the high temperature, the electrode string is preferably surrounded by coke grit with respect to the induction coil, etc. This layer of coke forms a thermal insulation. It is also appropriate to isolate the induction coil inside elec trically to avoid the power line from one turn to the other.
With the continuous movement of the graphite electrode, i. H. when sliding down, coke meal flows down with it; that is why he is constantly giving in at the top. This amount of coke grit slipping down can be used to cover the graphite electrodes u. Like. Used and after use again and again supplied to isolate the graphitization zone. The cooling of the graphite electrodes can be done in cars that correspond to the shape of the graphite electrodes and z.
B. made of sheet iron or stainless, high temperature resistant steel. The cooling is usually slow. Once the electrode has cooled down, it can be used for further processing (turning, nipple cutting, etc.).
In the drawing, an embodiment of the inventive furnace and some examples of the arrangement and design of the heating device on the upper part of the furnace are shown, as well as embodiments of details and additional devices; It shows Fig. 1 the furnace in longitudinal section, but without the heating device for the upper furnace part, Figure 2 is a longitudinal section of the upper furnace part with an embodiment of the associated Heizeinrich device;
3 shows a repetition of FIG. 2, but with a different exemplary embodiment of the heating device; Fig. 4 also a repetition of FIG. 2, but with a different heating device than in the previous figures.
Fig. 5 in a longitudinal section the lower part of the furnace with a holding and lowering device for the carbon strand in addition to the carriage for the takeover and removal of the respective resulting electrode, Fig. 6 a part of Fig. 5, but in a different position of the movable elements , FIG. 7 shows a diagram to explain the mode of operation of the holding and lowering device, FIG. 8, in a longitudinal section through the lower furnace part and the adjoining elements, a further exemplary embodiment of the means for holding and lowering as well as for guiding away the respective electrode,
Fig. 9 is a representation corresponding to FIG. 8, but in a different position of the movable ele elements, Fig. 10 in a limited to the left half longitudinal section a representation that was according to its object essentially corresponds to FIG. 5, but the Can better recognize sheet metal cylinders that belong to the holding and lowering device, Fig. 11 shows a representation corresponding to FIG. 1 <Q, but in a different position of the movable ele elements.
To see how it works, you can think of the furnace as being divided into several zones in its longitudinal direction; they are shown in FIG. 1. In zone Z 1, the green electrode mass is heated and at the same time shaped into a strand with a cross-sectional shape corresponding to the graphite electrodes to be produced. In zone Z 2 and partly in the lower part of zone Z 1, the green electrode strand that is produced is coked; H. burned to charcoal.
In the adjoining zone Z 3, the strand zone advanced from zone 2 is heated to the graphitization temperature and graphitized here and above all in zone Z 4. From then on, starting in zone Z 5, the graphitized strand part gradually cools down.
According to FIG. 1, the upper part of the furnace has a tubular, shaping passage, in which the strand KS passing through the furnace, generally referred to as a carbon strand, is continuously formed from the green electrode compound GE and at the same time burned to carbon. The passage is formed from three tubular joints 1, 2, 3 in the exemplary embodiment; they consist z.
B. made of steel or some other metal of a similarly high or higher melting point and have a clear cross-sectional shape accordingly to the graphite electrodes to be produced, which are usually of circular cross-section, but also square. Parts 1 to 3 are preferably all of the same wall thickness; they form z. B. pipe sections of an annular cross-section.
They are carried by a frame, which is not shown for the sake of better visibility; At least this applies to the shot 3, which in turn can carry or carry the shots 2 and 1 located above it in whole or in part.
The green electrode mass GE, which generally consists of granular anthracite and coke grits with additions of tar or pitch, is continuously fed via a funnel 4 to passage 1, 2 and 3.
An additional pressure can be exerted on the green electrode mass GE from above - beyond its own weight, e.g. B. by compressed air. A lock is then provided for introducing the green electrode mass into the lock chamber formed by the funnel 4. The details of such locks need not be discussed here, as they are used in mechanical engineering, e.g. B. in weather shafts in mining, are well known.
The passage 1 to 3 is heated from the outside, as will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
The green electrode compound GE is initially liquid or doughy in terms of the low-melting constituents, at about 120 ° C., when it sinks in passage 1 to 3 - approximately within the conical surface 5 drawn as an approximate limit and rounded at the bottom.
The resulting and continuously developing strand KS or the relevant strand zone becomes solid and burned to charcoal as it continues to sink within passage 1 to 3 under the influence of the temperature here (around 1300 to 1500 C towards the end of the passage), so that that is, the strand or the strand zone under consideration as an artificial carbon strand or zone leaves passage 1 to 3, which does not rule out the fact that the coking and burning process is still completed in the following.
Since the considered zone of the carbon strand now has a solid shape and retains this in the further course, apart from any slight changes in diameter, the following part of the passage no longer needs to be shaping. The point here is simply to graphitize the strand zone that continues to migrate and to bring it to the high graphitization temperature of around 250 to 3000 C for this purpose. For this purpose, a tubular furnace shell 6 made of z. B. refractory ceramic mate rial, z.
B. of chamotte, provided; it has a clear cross-sectional shape that corresponds to the graphite electrodes to be produced, but is so much wider all around in the clear diameter that the carbon strand KS in the graphitization zone is surrounded by a bed of coke grit or, in other words, with an intermediate layer of coke grit can be. For this purpose, the furnace jacket 6 is designed in the shape of a funnel on the upper end face 6a and is continued in an attached funnel 7.
About this the coke grit 8 is added, in such quantities that the coke grit intermediate jacket 8a is formed around the carbon strand KS in the furnace jacket 6 and is continuously maintained or renewed, regardless of the other processes described below. The coke grit intermediate jacket 8a envelops the carbon strand KS in the graphitization and output zone, thermally insulating and at the same time protecting it and the furnace jacket 6 from oxidation.
The furnace jacket 6 has a niche 6b going around on the inside; An electrical induction coil 9 is built into it of such a size that the inner space of the furnace jacket 6 enclosed by it is reduced to the graphitization temperature of z. B. 2500 to 3000 C can be heated. In the exemplary embodiment, the induction coil 9 no longer extends over the last part of the furnace shell 6, so that the lower shell part is already included in the cooling zone.
A movable carriage 10 adjoins the furnace shell 6 at the bottom and serves to accommodate and move away the individual electrodes; it is each immediately below the furnace shell 6 of the sufficiently far emerged from it carbon strand KS, already graphitized here, separated, z. B. with the help of a gas- or liquid-cooled a swiveling fast rotating cutting disc made of carborundum or the like. Or with a liquid-cooled saw. The separating device engages in the gap 11 which is left between the upper edge of the carriage 10 and the lower edge of the furnace shell 6. As can be seen, a bed 12 of coke grits is provided in the carriage 10 for the electrode to be picked up.
In addition, the clear diameter or the clear cross-sectional shape of the carriage 10 is dimensioned so that in it - as within the furnace shell 6 - a coke grit intermediate shell 13 can form around the graphite electrode, for which the coke grit bed 8a, which in turn renewed from the supply of the funnel 7, can slip.
In the details, this can be done in various ways. It is Z. B. possible in the gap 11 initially by a diametrically divided, so two-part ring slide (z. B. made of graphite) to stop the coke grit 8a, but let the coal strand KS grow downwards over the furnace shell 6 and, if the protruding Part has reached the length of the electrode, deducting the later loss of cut, the carriage 10, on its bottom already lined with the coke grit bed 12, from below - z.
B. by a lifting platform - to raise against the protruding graphite electrode or against the end of the carbon strand KS. In the position of the wa gene 10 shown in Fig. 1, the two-part or multi-part ring slide is removed or opened, whereupon coke grit 8 slides over 8a, so that the coke grit intermediate jacket 13 is formed in the car 10.
Then the part of the carbon strand KS that has entered the carriage 10 is separated, in the gap 11, and then the carriage 10 is moved sideways, so that the electrode E in it, after it has been covered with coke grit, for cooling or other treatment that may be considered for the time being or use, e.g. B. is initially available to utilize the amount of heat contained in the electrode. The following electrodes are obtained in the same way.
A multiplicity of carriages 10 are assigned to the individual furnace, which are taken into use one after the other and each fed back to the furnace as soon as the individual electrode has been removed from the car and cooled down sufficiently.
The amounts of coke grit from the wagon 10 can - preferably be reused after cooling, for which they are used, for. B. are given up in the funnel 7. It has already been said above that the shaping passage 1, 2 and 3, in which the green electrode mass is shaped into a carbon strand and coked and burned, is heated from the outside. There are various ways of doing this; some are shown schematically in FIGS.
According to FIG. 2, the passage 1, 2 and 3 is heated from the outside by gas or fuel oil burners 15; the flames generated by them and directed to the shaping passage 1 to 3 are indicated at 15a.
In the embodiment according to FIG. 3, an electrical induction coil is net angeord around the passage "a" at 1, 2 and 3, which in turn heats the electrode mass within the passage 1 to 3 accordingly.
Finally, in the embodiment according to FIG. 4, the passage 1, 2 and 3 is surrounded all around by electrical resistance elements 1.7, which in turn are embedded in a ceramic mass 18.
For the design and arrangement of the heating devices, both for the passage 1 to 3 and for the furnace jacket 6, there are of course other options. Since the design and arrangement of the heating devices per se is not the subject of the invention, it does not need to be discussed further.
As already mentioned, the carbon strand KS - moving downwards - has a considerable weight, especially if it is used to produce electrics with a large diameter and accordingly must itself have a correspondingly large diameter. It is - especially in these cases - necessary or appropriate to provide a holding and / or lowering device for the electrode string. The easiest way to do this is to apply it where the strand is already graphitized.
The holding and lowering device according to FIGS. 5 to 7 adjoins the lower furnace shell 6 (see FIG. 1); it is shown in FIG. 5 only in its lower part. The shell-shaped insulation layer consisting of coke grit, here correspondingly longer than in the embodiment according to FIG. 1, is again designated by 8a.
The main parts of the holding and lowering device are two rings with gripping teeth, which - z. B. electrically or hydraulically or with compressed air - are retractable and extendable from the individual ring to the carbon strand KS and so clamp it firmly to the individual ring or release it. The first ring, labeled 21, with the teeth 22 is movable between the positions A and B (see FIGS. 5 and 7) while the second ring, labeled 23, with the teeth 24 is movable between the positions C and D. The two rings 21.
and 23 work together in an interplay. The ring 21 in position A (see FIGS. 5 and 7) may have just grasped the strand KS with its teeth 21. From the same point in time on, said ring 21 is driven by a drive (not shown) with the teeth remaining extended - e.g.
B. an electric or hydraulic drive or a compressed air drive is moved down to position B, at a speed that is based on the data of the furnace (length and heating of the individual zones) and the data of the starting material for the firing and the subsequent send graphitization of the strand KS is necessary.
The drive for the ring 21 here generally does not have the task of an actual drive, but rather the task of regulating the speed during the lowering process, which is generally caused by the weight of the carbon strand KS itself. While the ring 21, holding the carbon strand KS with its teeth 22, moves from the position A to the position B, the ring 23, which is essentially the same, with its teeth 24 - retracted here - moves from the position D back into the position C. , in this case driven by a drive which can be of the same type as that of the ring 21.
The two rings reach - at the same time - the position B and the position C. At this point in time, the teeth 24 of the ring 23 are extended so that the ring 24 takes the weight of the carbon strand KS, while at the same time - or a little afterwards - the teeth 22 of the ring 21 are retracted, whereby the ring 21 is released from the carbon strand KS. Immediately thereafter, the two rings 21 and 23 move back at the aforementioned speed into the aforementioned starting positions A and D, respectively.
Here, the ring 23 leads the carbon strand KS further down at the prescribed speed, while the ring 21 returns empty to its starting position for its next work stroke. The idle stroke of the individual ring can naturally also proceed more quickly: then it remains in the waiting position until its next working stroke. By constantly repeating the work cycle described, the carbon strand KS is continuously moved downwards.
It has already been said that the strand KS is continuously being formed at the top, while at the bottom - discontinuously, only from time to time - it is shortened by the graphite electrode that arises in each case. Each of the rings 21 and 23 generally has at least three or more teeth, which are preferably evenly distributed over the circumference. The rings and / or their teeth can be cooled, e.g. B. water cooled.
If teeth are mentioned here, this does not exclude the possibility that the individual tooth has a corrugated or waffle-shaped gripping surface at its free end, which extends along a cylindrical surface and which injures the surface of the carbon strand KS as little as possible.
Naturally, an automatic machine can also be provided which controls the movements of the two rings 21 and 23 and the retraction and extension of their teeth 22 and 24 in the specified cycle. If there is talk of a continuous movement of the carbon strand KS, this is to be taken literally, but it should also include the case that - depending on the type of furnace, the heating, the starting materials, the strand diameter,
the desired penetration depth of the firing process and the graphitization - under certain circumstances, breaks in movement for the carbon strand KS are inserted and / or the feed speed changes, for example between two or more speed values.
In order to thermally insulate the carbon strand KS, which is already graphitized on the holding and lowering device and therefore very hot, and to protect it from oxidation, it is also surrounded by coke grit in the aforementioned zones - see at 8a. So that this does not flow out, the rings 21 and 23 are connected to a multi-part sheet metal cylinder 25, 2'6, the parts of which interlock telescopically. The representation wants to indicate the basic; the details can be set out in the manner familiar to those skilled in the art.
The two rings 21 and 23 only lower the carbon strand KS. If the downwardly advanced part has a sufficient free length - apart from the loss of cut when cutting off according to the desired length of the graphite electrode - the free, already graphitized and therefore relatively soft electrode length is cut off, as already stated above, e.g. . B. by a saw, such as a circular saw, which can be water-cooled.
Here or earlier, the resulting electrode is received by a carriage 27, the bottom of which has as side walls telescopically arranged sheet metal cylinders 27a, which are extendable up to the fastened on the car floor; they serve to catch the coke grit insulation layer from the side, which should also extend into the car. This is already provided with a bed of coke grit. The timely before driving the car, the still described lowering of the car and the extension of its side walls, etc. by appropriate drives that are attached to the car itself or in the vicinity can also be controlled automatically by a machine or by the machine already mentioned .
Since the free electrode length is still short or is only growing in advance, the carriage 27 must first be raised against the furnace. For this purpose, the platform 28 is vorgese hen that, for. B. can be raised and lowered by hydraulic or pneumatic piston drives and guides 29a, 29b. When lowering the carbon strand KS, the carriage 27 must participate in the downward movement (see FIG. 5 with FIG. 6). Corresponding to this movement, but in the opposite direction to it, the side walls 27 a of the carriage 27 are increasingly going out.
If the carriage 27 has reached the lower position of the free electrode length, it is lowered further until the platform 28 reaches the height of the working platform 30, unless this equality was given previously. Subsequently, the carriage 27 with the graphite electrode E is pushed away, after it has previously been covered with coke grit on top in order to prevent the graphite electrode E from oxidizing. The graphite electrode E can now be cooled down to room temperature.
In the embodiment according to FIGS. 8 and 9, which in some respects only represents a modification of the preceding one, the strand KS is lowered as a whole with the aid of the carriage 27, the platform 28 and the drives and guides 29a, 29b. The ring 31 with the retractable and extendable retaining teeth 32 is arranged and controlled in such a way that - when the free electrode length is in the carriage 27 and the graphite electrode E can now be cut off, the ring 31, 32 takes over the holding of the strand KS .
In contrast to the previously described embodiment, however, the ring 31 does not move downwards, so it is immovable, which means that in this embodiment, the strand KS is stopped while the electrode E is being cut off, i.e. it does not move downwards temporarily.
If the graphite electrode E is cut off and the carriage 27 with the electrode is moved away, the next carriage is brought under the strand KS, in the La ge according to FIG. B. Then the newly brought up carriage with the platform 28 takes over the entire weight of the strand KS after the teeth 32 of the ring 31 have been loosened to enable the movement of the strand KS. This strand KS is now carried by the drives 29a, 29b and lowered at the appropriate speed, as indicated in the previous example.
The sheet metal cylinders for shielding the coke grit, which are assigned to the rings 21 and 23 of the holding and lowering device according to FIGS. 5 to 7, are naturally matched to one another in terms of their length and diameter so that they do not interfere with the other elements hinder and keep the coke gravel bulk together constantly. and shield it from the outside. The person skilled in the art is already familiar with the details.
For the sake of clarity, however, in FIGS. 10 and 11, the relevant elements with the screens 25 and 26, one of which is connected to the ring 21 and the other to the ring 23, are shown again in two different positions; they are assigned a sheet metal cylinder 6c that is fixed to the furnace shell 6 and directly adjoining it. You can see the interplay easily if you compare FIGS. 10 and 11 with each other. The rings 21 and 23 hold here in the positions B and C a greater distance from one another than according to FIGS. 5 and 7, which want to show more the basics.
The mutual position of the rings 21 and 23 shown there is also possible, especially if, for. B. the associated sheet metal cylinders 25 and 26 are each telescopic or one of them it and / or if slots are provided in them for the passage of the retaining teeth 22 and 24, optionally with sliders on the teeth to keep the slots constantly closed.
Instead of providing telescopically extendable sheet-metal cylinders as side walls on the carriage 10 or on the carriage 27, one can also - or in addition to this - provide telescopically extendable and retractable sheet-metal cylinders directly adjacent to the furnace shell 6 and carried by it or the associated frame with the pre-growth of the strand KS beyond the lower end of the furnace shell 6, hold the coke gravel bed together around the graphitized zone of the carbon strand KS.
Self-acting controls can also be used for this, similar to that already indicated above. When the furnace is put into operation, the carbon strand must first form and grow downwards at the rate that corresponds to the data of the furnace and the starting material. So that the holding and / or lowering device (possibly using the car) can already perform their - necessary - activity, there are various possibilities. You can z. B. fill finished electrodes into the furnace and then make the carbon strand KS arise from the green electrode mass.
The filled-in finished electrodes work properly together with the holding and lowering device and the carriage until the newly formed strand has advanced accordingly and thus detaches the filled-in finished electrodes that leave the furnace. A plate-shaped intermediate layer can also be provided, which is held by a rod and which, together with it, moves downwards at the feed rate inherent in the furnace, appropriately controlled.
The holding and lowering device is then only allowed to come into operation when the newly formed carbon strand has entered its area of action. Finally, the furnace can also be filled with coke grits and this, onto which the green electrode material is filled, can slowly run out at the furnace's own feed speed. Here, too, the holding and lowering device, which is provided for ongoing operation, only comes into operation when the newly formed carbon strand KS enters its area of action.
The entire process of manufacturing graphite electrodes proceeds as follows: If the electrode compound filled in at the top touches the hot inner wall of the furnace, then heating slowly begins, whereby the electrode compound first becomes a doughy mass. If the electrode mass is heated further via the wall, a process takes place which is known as coking. In the course of this heating, the material goes through several stages of change of state and thermal decomposition.
The individual layers or zones (except the already coked zone, inside the liquid electrode mass, both gaseous decomposition products leaving, which form deposited carbon as a result of thermal decomposition or condense in the upper colder zones) become more and more solid as the mass falls coked electrode over. This process takes place in a temperature range of about 500 to 600 C; in the process, the coal is solidified with vigorous development of gaseous decomposition products. With further heating these reactions run out. The coking process is usually ended at temperatures around 1300 to 1500 C. In this temperature range the electrode corresponds to the well-known electrode carbon quality.
In order to obtain a graphite electrode from this carbon electrode, the hot carbon electrode is, as described above, z. B. by induction to the graphi- tation temperature of about 2500 to 3000 C is further heated.
The carbon is recrystallized from the small crystals of the hard amorphous carbon into the large crystals of graphite, on which the known properties of the graphite electrode (low hardness, high electrical conductivity, etc.) are based.
The heating in the coking as well as in the graphitization phase must be adapted to the movement of the electrode strand. This must be taken into account when measuring the heating elements and induction heating.
The specified procedure has a further advantage compared to the production of graphite electrodes that has been customary to date. Because the coking zone is subjected to pressure from the liquid electrode mass lying above it, the gases that are formed cannot easily escape; this promotes the coking of these gases, causing the carbon to be deposited in the pores that are still present. The result is a graphite electrode that is more dense than the previous manufacturing process.
Further compaction of the electrode is e.g. B. by applying a gas pressure to the liquid electrode mass or by applying a di rect pressure, z. B. by hydraulic pressing, possible on the hot doughy electrode mass in the uppermost part of the strand.
With the method and with the device which are described above and illustrated in the drawing, carbon electrodes can also be continuously produced from the green electrode mass without significant changes. For this purpose, the method described above is also used, but without the graphitization stage. The furnace used for this purpose is moved around the graphitization stage, e.g.
B. - based on FIG. 1 - shortened by zone Z4 and completely or partially also by zone Z3, or only the high-temperature heating device, in Fig. 1 the induction coil 9, omitted or just switched off, so that the im Carbon strand KS moving down the furnace is burnt to form charcoal, but is not graphitized and accordingly the electrodes cut from it are only charcoal electrodes, but not graphite electrodes.
If the furnace is left unchanged and if the high-temperature heating device, in FIG. 1 the induction coil 9, is switched on or off depending on the desired result, then either charcoal electrodes or graphite electrodes are obtained.