Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern Es ist
bekannt, zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern in der Weise zu verfahren,
daß als Rohstoffe Petrol- bzw. Steinkohlenteerpechkokse und als Bindemittel Peche
verwendet werden. Die Kokse werden entweder rein, d. h. als Petrol- oder Steinkohlenteerpechkokse,
verarbeitet oder als Gemisch beider Komponenten. Im allgemeinen wird die Kokskomponente
vor der Verarbeitung einem Calcinierungsvorgang bei Temperaturen zwischen 1000 und
1300° C unterworfen. Der so calcinierte Koks wird dann zerkleinert und in verschiedene
Kornfraktionen aufgeteilt; hierauf erfolgt in Mischern oder Schnecken verschiedener
Typen die Herstellung der preßfähigen Mischung durch Zugabe von Bindemitteln, als
welche Hart-, Mittel- oder Weichpeche sowie auch Harze verwendet werden. Die preßfähige
Mischung wird sodann auf Strang-, Block- oder Schneckenpressen geformt und in Kammer-
oder Ringöfen bei Temperaturen von 800 bis 1300° C gebrannt. Anschließend können
die gebrannten Formkörper in Graphitierungsöfen bei Temperaturen von 2300 bis 2800°
C graphitiert werden. Die Herstellung von Kohle- bzw. Graphitformkörpern gemäß dem
bekannten Verfahren ergibt Kohlen mit Eigenschaften, die abhängig sind von den Ausgangsmaterialien
Koks und Bindemittel. Jeder Koks und jeder aus Bindemittel durch Erhitzen entstandene
Koks hat charakteristische, verschieden große Ausdehnungskoeffizienten, die die
Güte eines geformten Kohle- bzw. Graphitformstückes mitbestimmen. Je stärker sich
die Ausdehnungskoeffizienten der durch Erhitzen verkokten Ausgangskomponenten Koks
und Bindemittel voneinander unterscheiden, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit
einer homogenen Struktur der fertiggebrannten oder graphitierten Formkörper. Dies
hat eine nachteilige Auswirkung zur Folge, vor allem bei Verwendung der Formstücke
bei sehr hohen Temperaturen und bei starken Temperaturwechseln. Bei dem bekannten
Verfahren werden Koksgemische verwendet, die die verschiedenartigen Ausdehnungskoeffizienten
zeigen; so ist z. B. die Ausdehnung von Petrolkoks verschieden von dem Ausdehnungsverhalten
von Steinkohlenteerpechkoks. Zudem sind die Ausdehnungskoeffizienten von aus Hart-,
Mittel- und Weichpech entstandenem Koks unter sich verschieden; sie unterscheiden
sich außerdem wesentlich von denen der Füllkokse. Bei Verarbeitung solcher verschiedenartigen
Materialien treten Schwierigkeiten auf, die sich im fertiggeformten, gebrannten
oder graphitierten Stück in schlechten mechanischen und thermischen Eigenschaften
auswirken.Process for the production of carbon and graphite moldings It is
known to proceed for the production of carbon and graphite moldings in the manner
that as raw materials petroleum or coal tar pitch coke and pitch as a binding agent
be used. The cokes are either pure, i.e. H. as petroleum or coal tar pitch coke,
processed or as a mixture of both components. Generally, the coke component
before processing a calcination process at temperatures between 1000 and
Subject to 1300 ° C. The coke thus calcined is then crushed and divided into various
Split grain fractions; this is done in mixers or screws of various types
Types the production of the pressable mixture by adding binders, as
which hard, medium or soft pitch as well as resins are used. The pressable one
Mixture is then shaped on extrusion, block or screw presses and placed in chamber
or ring kilns fired at temperatures of 800 to 1300 ° C. Then you can
the fired moldings in graphitizing furnaces at temperatures of 2300 to 2800 °
C are graphitized. The production of carbon or graphite moldings according to the
known processes yields coals with properties which are dependent on the starting materials
Coke and binders. Any coke and any made from binder by heating
Coke has characteristic coefficients of expansion of different sizes that
Determine the quality of a shaped carbon or graphite molding. The stronger yourself
the expansion coefficients of the coke starting components coked by heating
and binders differ from each other, the lower the probability
a homogeneous structure of the finished fired or graphitized shaped bodies. this
has an adverse effect, especially when using the fittings
at very high temperatures and with strong temperature changes. With the well-known
Processes are used coke mixtures that have different expansion coefficients
demonstrate; so is z. B. the expansion of petroleum coke different from the expansion behavior
of coal tar pitch coke. In addition, the expansion coefficients of hard,
Medium pitch and soft pitch coke are different among themselves; they distinguish
also differ significantly from those of the filling coke. When processing such diverse
Materials encounter difficulties that are in the finished formed, fired
or graphitized piece in poor mechanical and thermal properties
impact.
Es ist ferner ein Mischverfahren bekannt, das von Grünkoks (Halbkoks)
ausgeht, d. h. von einem Koks, der keinem Calcinierungsprozeß unterworfen worden
ist und der zufolge seines Herstellungsprozesses noch bituminöse Bestandteile enthält.
Die Herstellung von Formkörpern nach diesem bekannten Verfahren wird so vorgenommen,
daß der Grünkoks mit üblichen Bindemitteln oder Harzen gemischt, nach bekannten
Verfahren gebrannt und graphitiert wird. Die nach solchen Verfahren hergestellten
Formkörper zeigen eine große Dichte und hohe mechanische Festigkeiten, aber auch,
was oftmals nachteilig ist, sehr hohe Ausdehnungskoeffizienten, so daß sie nur für
spezielle Zwecke verwendbar sind. Ihr Einsatz z. B. als Elektroden für hohe thermische
Beanspruchung scheidet auf Grund des hohen Ausdehnungskoeffizienten aus.There is also a known mixing process that consists of green coke (semi-coke)
goes out, d. H. of a coke that has not been subjected to a calcination process
and which, as a result of its manufacturing process, still contains bituminous components.
The production of moldings according to this known process is carried out in such a way that
that the green coke mixed with conventional binders or resins, according to known
Process is fired and graphitized. Those produced by such processes
Moldings show a high density and high mechanical strength, but also,
what is often disadvantageous, very high expansion coefficients, so that they are only for
special purposes can be used. Your use z. B. as electrodes for high thermal
Stress is ruled out due to the high coefficient of expansion.
Es wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem es gelingt, die aufgezeigten
Nachteile der bekannten Arbeitsweisen zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird zur Herstellung
von Kohle- und Graphitformkörpern aus Koks, der aus Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise
Pechen, durch Verkokung bei zwischen etwa 800 und etwa 1300° C liegenden Temperaturen
gewonnen worden ist, so vorgegangen, daß ein Koks verwendet wird, der möglichst
den gleichen Ausdehnungskoeffizienten besitzt wie der aus dem Bindemittel beim Brennen
der Formkörper entstehende Koks. Dieser Koks kann hergestellt werden aus Pechen
oder sonstigen verkokbaren Kohlenwasserstoffen, die sich auch als Bindemittel eignen.
Bevorzugt sind Peche, die einen niedrigen Erweichungspunkt besitzen, z. B. zwischen
40 und 100° C. Vorteilhafterweise wird ein Weichpech mit einem Erweichungspunkt
von 56° C mit einer Koksausbeute von 40 bis 42 % (nach Elektrokemiskmethode bestimmt)
bei Temperaturen von 900 bis 1300° C verkokt. Zweckmäßig erfolgt die Auswahl der
verkokbaren Kohlenwasserstoffe, insbesondere des Pechs, für die Gewinnung des Füllkokses
und des als Bindemittel verwendeten Pechs mit der Maßgabe, daß der daraus entstehende
Koks einen möglichst niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, etwa einen solchen
von
und darunter.
Nach der Verkokung erfolgt Zerkleinerung und Aufteilung
in verschiedene Kornfraktionen nach dem üblichen Verfahren. Das Mischen wird mit
demselben Bindemittel, das zur Herstellung des Kokses verwendet worden ist, durchgeführt.
Die Verformung erfolgt mittels Block-, Strang- oder Schneckenpressen. Das Brennen
kann wie beim üblichen Verfahren in Kammer- oder Ringöfen bei Temperaturen zwischen
etwa 800 und etwa 1300° C erfolgen, das Graphitieren in den üblichen Graphitierungsöfen.A method is now proposed with which it is possible to avoid the disadvantages of the known modes of operation that have been identified. According to the invention, for the production of carbon and graphite moldings from coke which has been obtained from hydrocarbons, preferably pitch, by coking at temperatures between about 800 and about 1300 ° C, the procedure is that a coke is used which has the same expansion coefficient as possible like the coke produced from the binding agent when the shaped bodies are burned. This coke can be produced from pitches or other coking hydrocarbons, which are also suitable as binders. Preferred are pitches which have a low softening point, e.g. B. between 40 and 100 ° C. A soft pitch with a softening point of 56 ° C with a coke yield of 40 to 42% (determined by the Elektrokemisk method) at temperatures of 900 to 1300 ° C is coked. The coking hydrocarbons, especially the pitch, are expediently selected for the production of the filler coke and the pitch used as a binding agent with the proviso that the coke produced therefrom has the lowest possible coefficient of expansion, for example of and under. After coking, it is crushed and divided into different grain fractions using the usual method. The mixing is done with the same binder that was used to make the coke. The deformation takes place by means of block, extrusion or screw presses. The firing can take place, as in the usual process, in chamber or ring furnaces at temperatures between about 800 and about 1300.degree. C., the graphitizing in the usual graphitizing furnaces.
Die Herstellung von gebrannten oder graphitierten Formkörpern gemäß
dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren
den Vorteil, daß die Formkörper eine sehr homogene Struktur mit einem niedrigen
spezifischen elektrischen Widerstand und einem kleinen Ausdehnungskoeffizienten
besitzen. Gegenüber dem Halbkoksformstück zeichnet sich der erfindungsgemäß hergestellte
Körper vor allem durch seine niedrige Wärmeausdehnung aus. Der niedrige Ausdehnungskoeffizient
ist entscheidend für den Einsatz von Kohle- und Graphitformkörpern bei hoher thermischer
Beanspruchung und bei häufigen starken Temperaturwechseln, z. B. bei Verwendung
von Elektroden für Stahlschmelzöfen, so daß sich die erfindungsgemäß hergestellten
Formkörper sowohl jenen nach dem üblichen als auch den nach dem sogenannten Halbkoksverfahren
hergestellten überlegen zeigen.The production of fired or graphitized moldings according to
the method proposed according to the invention has compared to the known method
the advantage that the molded body has a very homogeneous structure with a low
specific electrical resistance and a small expansion coefficient
own. Compared to the semi-coke shaped piece, the one produced according to the invention is distinguished
Body is mainly characterized by its low thermal expansion. The low coefficient of expansion
is crucial for the use of carbon and graphite moldings with high thermal
Stress and frequent strong temperature changes, e.g. B. when using
of electrodes for steel melting furnaces, so that the inventively produced
Shaped bodies both those after the usual as well as those after the so-called semi-coke process
manufactured superior show.
Beispiel Ein Weichpech mit einem Erweichungspunkt von 56'C wird bei
1000° C verkokt. Der auf diese Weise erhaltene Koks wird mit demselben Bindemittel,
das zur Herstellung des Kokses gedient hat, auf einer hydraulischen Strangpresse
geformt. Die Daten des Formkörpers von 50 mm Durchmesser sind die folgenden
Zum Vergleich werden Daten von 50-mm-Rundelektroden angegeben, die nach dem bekannten
Verfahren hergestellt worden sind:
Example A soft pitch with a softening point of 56 ° C is coked at 1000 ° C. The coke obtained in this way is shaped on a hydraulic extruder with the same binder that was used to make the coke. The data of the molded article of 50 mm in diameter are as follows
For comparison, data are given for 50 mm round electrodes that have been manufactured using the known method: