DE2520200A1

DE2520200A1 - Elektrodengraphit, kohleelektroden sowie herstellungsverfahren dafuer

Info

Publication number: DE2520200A1
Application number: DE19752520200
Authority: DE
Inventors: Michael David Gray; Geoffrey Michael Kimber
Original assignee: University of Surrey
Current assignee: University of Surrey
Priority date: 1974-05-06
Filing date: 1975-05-06
Publication date: 1975-11-27
Also published as: FR2270312A1; SE7505166L; JPS5742956B2; AU8087575A; BE828781A; SE411198B; JPS50151902A; FR2270312B1; GB1484601A

Description

COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, London (Großbritannien)

Elektrodengraphit, Kohleelektroden sowie Herstellungsverfahren dafür

Die Erfindung bezieht sich auf Kohleelektroden, insbesondere auf Kokse, die zur Herstellung von Elektroden, zur Verwendung bei der Stahlherstellung in elektrischen Lichtbogenofen oder bei ähnlichen Verfahren verwendbar sind. Der übliche Test auf Eignung einer Koksart zur Verwendung als Ausgangsmaterial für Elektrodengraphit besteht in der Prüfung der Leistungsfähigkeit bzw. des Verhaltens eines derartigen Graphits als Elektrode in einem elektrischen Lichtbogenofen zur Stahlherstellung. Dazu wird der Koks zu Elektroden von 15 bzw. 30 cm Durchmesser (6 bzw. 12 inch) geformt und im Lichtbogenofen verwendet. Derartige Elektroden werden gegenwärtig aus einem von Erdöl abgeleiteten Koks-Ausgangsmaterial hergestellt; der Koks und die daraus hergestellten Elektroden müssen allerdings zur Brauchbarkeit als Elektrodenmaterial einige wohldefinierte Eigenschaften aufweisen, um die an sie gestellten Anforde-

41-(85258)-SEBk

r"#»/\o/ η ι r\ ι Ο

rungen bei der Verwendung in Lichtbogen-Stahlöfen zu erfüllen.

Insbesondere der thermische Ausdehnungskoeffizient <x der Elektroden sollte unterhalb 8 χ 10 ~^/°C für Elektroden liegen, die aus hochwertigem calciniertem Koks hergestellt sind. Dies ist erforderlich, da ebrupte Temperaturänderungen bei Stahlöfen vorkommen und zum Bruch von Elektroden und damit verbunden zu gravierenden Folgeerscheinungen führen können. Die Bruchneigung tritt dann besonders deutlich auf, wenn eine Elektrode einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten o£ außerhalb des angegebenen Bereichs aufweist.

Unter dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist hier der innerhalb eines Temperaturgebiets von O den.

O - 100 ⁰C bestimmte Ausdehnungskoeffizient verstan-

Es ist ferner allgemein anerkannt, daß die reale Dichte des Kokes Über 2,0 mg/mnr liegen sollte und der Schwefelgehalt unter 1,0 ^, vorzugsweise unter 0,5 % betragen sollte. Der Mineralaschegehalt sollte ferner ein Prozent nicht übersteigen und vorzugsweise unter 0,5 % liegen.

Während des Gebrauchs in einem Lichtbogen-Stahlofen werden die Elektroden allmählich verbraucht. Verunreinigungen, die sich neben dem reinen Graphit in den Elektroden befinden, werden dabei entsprechend in die Ofenumgebung selbst abgegeben. Wenn die Elektroden entsprechend beträchtliche Mengen Schwefel und Mineralasche enthalten, werden diese Stoffe direkt in den Ofen

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abgegeben und finden sich im Stahl-Endprodukt. Es ist infolgedessen von außerordentlicher Bedeutung, den Gehalt von Silicium und Schwefel im Stahl sehr sorgfältig zu kontrollieren; es muß daher sichergestellt sein, daß der Anteil von Schwefel und Mineralascherückständen einschließlich Silicium in den Elektroden auf einem absoluten Minimalwert gehalten wird.

Der Gehalt an Schwefel und Mineralasche des Kokses wirft ferner auch Probleme bei der Graphitisierung im Verlauf der Elektrodenherstellung auf.

Der thermische Ausdehnungskoeffizient ist ebenfalls von Bedeutung; die Erfahrung zeigt dabei, daß Produkte mit einem thermischen Ausdehnungskoffizienten über 8 χ 10"'/⁰C nur unzufriedenstellende Elektroden liefern, deren Tendenz zum Brechen oder Zerreißen drastisch erhöht ist. Die erforderliche Herstellungskontrolle bei der Produktion des Kokses aus einem Erdöl-Ausgangsmaterial zum Erhalt derartiger Ausdehnungskoeffizienten ist allerdings mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden, wenn thermische Ausdehnungskoeffizienten der oben erwähnten Größenordnung erzielt werden sollen.

Der Erfindung liegt die überraschende Feststellung zugrunde, daß Kokse für Graphitelektroden herstellbar sind, die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 8 χ 10"'/⁰C und 50 χ 10"'/⁰C aufweisen und bei der Elektrodenherstellung zur Verwendung in Stahl-Lichtbogenöfen verwendet werden können, ohne den bisher erwarteten Nachteil des Brechens oder Zerreißens aufzuweisen. Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Herstel-

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lung von Elektrodenkoks mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 8 - 50 χ 10""'/⁰C an, der zur Verwendung in Stahl-Lichtbogenöfen verwendbar ist; das Verfahren umfaßt folgende Schritte:

(1) Extrahieren von Kohle mit einem Digeriermittel bei erhöhter Temperatur,

(2) Abfiltrieren des zur Extraktion herangezogenen Digeriermittels zur Verringerung des Mineralgehalts des Piltrats auf einen annehmbaren Wert,

(3) Entfernen überschüssigen Digeriermittels aus dem Extrakt,

(4) Verkoken des Extrakts zu einem Rohkoks und

(5) Calcinieren des so erhaltenen Rohkokses bei mindestens 1100 ⁰C,

wodurch ein Elektrodenkoks erhalten wird, der zu einem Graphit mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 8 - 50 χ 10"'/⁰C graphitisiert werden kann. Der Koks kann bei Temperaturen oberhalb 2400 ⁰C graphitisiert werden.

Die Erfindung betrifft ferner den Elektrodenkoks, der zu einem Graphit mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 8 - 50 χ 10" V⁰C graphitisiert werden kann, wobei der Koks eine Dichte von mindestens 2,06 mg/mm , einen Schwefelgehalt unter 1 Gew.-% und einen Aschegehalt unter 1 Gew.-^ aufweist, durch Verkoken eines Kohleextrakts hergestellt und anschließend bei einer Temperatur oberhalb 1100 ⁰C calciniert wird.

Die Erfindung betrifft ferner Kohleelektroden mit einem Koks, der aus einem Kohleextrakt oder einer Lösung hergestellt ist, der bei mindestens 1100 ⁰C calciniert und bei mindestens 2400 ⁰C graphitisiert

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Patentanwälte Dlpl.-ln^. P". ί3^£ΤΖ sin.
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wurde und der einen Ausdehnungskoerrizienten im Bereich von 8 - 50 x 10"^^/OC aufweist.

Das beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Digeriermittel kann ein Anthracenöl sein, wobei Leichtöl oder schweres Anthracenöl verwendbar ist, das während

kann

des Verfahrens rückgeführt werden/. Als Kohle wird vorzugsweise frisch gewonnene gemahlene oder auf andere Art auf eine Größe unter etwa 6 mm (etwa 1 ^ inch) zerkleinerte Kohle verwendet, die mit dem Digeriermittel zu einem Brei angeteigt wird. Das verhältnis von Digeriermittel zu Kohle beträgt mindestens 3:1, vorzugsweise 3:1 - 5:1.

Die Extraktion selbst wird bei Temperaturen von

4 OO - ¹OO ⁰C für 15 - 4 5 min vorgenommen. Das Digerier-

fraktorisiert, mittel wird vorzugsweise vor der verwendung rc

um die Bildung von schädlichem Koks aus dem Digeriermittel selbst während der Verkokungsoperation zu vermeiden. Die Filtration kann bei erhöhter Temperatur von mindestens 200 ⁰C sowie unter erhöhtem Druck durchgeführt werden, was auch für den Extrakfcionsprozeß gilt.

Das verdampfte Digeriermitte] kann zur Rückführxing

stör

kondensiert und vom Dlge unter Verwendung eines Dünnschichtverdampfers abgetrennt werden.

Die verkokung wird in einem verzögert arbeitenden Verkoker (delayed coker) bei einer Temperatur oberhalb 450 °, vorzugsweise bei 450 - 550 ⁰C durchgeführt. Die Verkokung kann bei einem Druck von 1 - 4 at vorgenommen werden.

Die Calcinierung wird bei einer Temperatur von 1100 - I5OO ⁰C vorgenommen; der calcinierte Koks wird anschließend bei einer Temperatur von 25OO 29OO ⁰C graphitisiert.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Kohle gewogen und getrocknet, gemahlen und mit dem Digeriermittel zu einem Brei gemischt. Der Brei-wird vor dem Digerieren vorerhitzt. Das Erhitzen des Kohle-Öl-Breis wird vorzugsweise in einem Spiralrohr, das in einen Erhitzer mit fluidisiertem Sandbett eingetaucht ist, unter verwendung eines kleinen Bohrrohrs durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß unter diesen Verhältnissen ein zufriedenstellender Wärmeübergang vorlag und in der Erhitzerspirale selbst sehr wenig Verkokung auftrat. Das Digerieren wird anschließend in einem Digestor bzw. Autoklaven mit einer gemessenen Verweilzeit von 15 min bei einer Temperatur von 400 ⁰C und einem Druck im Bereich von 3,5 _7 at (50 - 100 lb/in²), vorzugsweise 5 at (75 lb/in ) vorgenommen.

Nach dem Digerieren wird der Extrakt abgekühlt und zur Verringerung des Mineralgehalts der Kohlelösung auf einen annehmbaren Wert filtriert. Dazu sind Glasfaser-Filtergewebe ohne Vorbeschichtung verwendbar; unter der Voraussetzung, daß Digerierzeit und Digerierbedingungen sorgfältig kontrolliert waren, kann die Filterkuchenbildung so eingestellt werden, daß sich der Druckverlust mit wachsender Filterkuchenhöhe nur wenig erhöht.

Die Kohleextraktlösung wird anschließend vor der Verkokung wiederum durch Durchleiten des Extrakts durch eine Heizschlange in einem fluidisieren Sandbett vor-

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geheizt. Während der verkokung wird das Digeriermittel nahezu vollständig zurückgewonnen, und die Verkokung per se in dem verzögert arbeitenden Verkoker vorgenommen.

Nach der Bildung des Rohkokses wird dieser bei erhöhter Temperatur oberhalb 13OO ⁰C calciniert und anschließend zur Erzeugung von Elektrodenkoks geformt und bei 25OO - 29OO °C graphitisiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Das oben genannte bevorzugte verfahren wurde bei einer Reihe bestimmter Beispiele durchgeführt; die Materialien und Verfahrenseinzelheiten sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.

Die Tabelle zeigt die Herstellung der Kohlelösungen und ihre Grundeigenschaften, wobei die Verfahrensbedingungen und -erfordernisse für jede verfahrensstufe angegeben and.

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Tabelle l Kohlelösung Beispiel Nr. Materialien;

Kohle typ ', CRC

KohlegröSe ('Durchgang durch O,074-mm (200 mesh)-Sieb)

verarbeitete Kohlemenge kg Mineralgehalt wie erhalten % Digerieröltyp

Mischen;

Verhältnis Cl 'Kohle Mischtemperatur °C

Vorerhitzen;

Sandbadtemperatur " °C Auslaß-Temperatur des Breis ⁰C Differenzdruck

501 70

233

5,7

4:1 120

440

280-240 5-28

0,3-2

501 70

372

5,7 Anthracen

5Ci 70

293 5,7

4:1 120

440

3ΟΟ-25Ο 15-40 1-3

120

^00-395

II5-I56.

8-11

70

6^9 18

4:1 120

400

398-38Ο 105-140 7-10

00

K) CD K) CD CD

Tabelle 1, Fortsetzung:: Digerieren:

cn ο co

Digestor: Temperatur C	200-410 75 5	^-	200-400 75 5 ■	400-410 75	400 75 5	I
Digerier-Verweilzeit min	45-65	60	15	-	ve I
Kühlen:
Kühler;
Eintrittstemperatur ⁰C	400	400	400	400
Austrittstemperatur ⁰C	200-260	190-230	I9O-22O	200-220
Beispiel Nr.	1	2	3	4
Flashverdampf unig: 'Eiifesnarmung' (FlQohlngi!
Flasher: Temperatur ⁰C überdruck atü^S	200 40 3	200 40 3	200 40 3	200 40 3
Filtration:

Filter: Temperatur C

Druck
Druckdifferenz durch Filter:

200 200
üblicherweise AtmosOhärendruck

200

überdruck

psig atü

Filtrationsgeschwindigkeit Jl/„2. £ I

Kohlelösung (Filtrat) kg 915 Aschegehalt % 0,44

1540

JJi

1180

0,33

1550
0,32

4,5-8
0,3-0,6
'450

'2197 ,
735
0,26

ro cn ro ο ro σ ο

- ίο -

Tabelle 1, Fortsetzung:

nicht bestimmt
* Kohlelösung von versuch 4, durch Filter rückgeführt,

In Tabelle 2 sind die Bedingungen zur Herstellung von Koks in den Beispielen 5, 6 und 7 unter verwendung der Kohlelösungen der Beispiele j5 bzw. 4 als Ausgangsmaterialien angegeben.

Tabelle 2 Extraktkoks;

Beispiel 5 6 7

Ausgangskohle CRC 501 301(a) 301(a) Kohlelösung von Beisp.3 von BeLsp.4 von Beisp.4

Gewonnenes öl kg 487 694 544

Koks kg 124 155

Koksausbeute % 20 18 _x

Massenbilanz % 99 100 '

Sandbadtemperatur ⁰C 500 500 500

Filtrattemperatur ⁰C 250 250 200

Vorheizer-Austrittstemperatur °c 488 390 480

Verkoker

Flüssig-Einlaßtemp.°C 450 370 440

Wandtemperatur 500 500 390-490

Endtemperatur im Koks ⁰C 440 440 38O

Druck beim verkoken jj*?^{1 abs 1}^ ¹^ ^χ5

Reduzierter Druck

nach verkoken Torr - 55 38

4) Zugabe von Anthracenöl zu Beginn nicht bestimmt.

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Die Beispiele 1-3 wurden für verschiedene Kohlesorten wiederholt; die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 für die Beispiele 8-21 angeführt. Die Materialien wurden jeweils in Lichtbogenofen-Klektroden übergeführt und ergaben zufriedenstellende Gebrauchseigenschaften.

Tabelle 3

Bei- verwende,
spiel Nr. te Kohle

Reale nalcinier-Dichte ter Koks:

9
10
11
12

14

15
16

17
18

19
20

21

902

401

301b

301a

204

mg'mm

2.078 2.073 2.O97 2.155 2.O6I 2.IO3 2,101

2.133 2,098 2.112 2,109

2.I3I 2.112

2.132

Schwefelge- Gew.-% halt Gew.-Ji

Asche- Graphit: gehalt

0,50
0.70

0,75
0.80
0.60
O.6O
O.65
0,65
0.50
0,80
0.80

0,80
0.55

0,26 0.49 0.32

0.62 0,75 0.33 0,24 0,50 0,28 0.24 0,56 0,14 0,16

32,0 36.O 21.3 16.5 26,0 22,0 20,0 16,0 14.0 11,8

10,5 9.0 7.2 8.0

Anmerkung:

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^)J" \ ^V i J -*- " *— ~ *s t IH. LJ-L-L- -.j

1 'S-, Ot = thermischer Ausdehnungskoeffizient; .

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Graphit liegt in Form kleiner zylindrischer Artefakte vor, die unter Verwendung eines Pechbinders aus dem calcinierten Koks hergestellt wurden. -£ΐ ι Τη^ΚρΊΊ<>η

Beispiel 15 wurde wiederholt; es wurde festgestellt, daß der graphitisierte Koks einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten OC von 16,8 χ 1O~7/°C besaß.

Das Material wurde mit einem Pechbinder in einem Verhältnis von Koks zu Binder von 76:24 gemischt und in einer Trommelmühle zusammen mit gesinterten Aluminiumkugeln bearbeitet, um etwa dabei entstandene Agglomerate aus dem feinen Koks und dem pech zu zerstören. Nach beendeter Behandlung wurden die Aluminiumkugeln entfernt und das Pech-Koke-Oemisoh in einen dampfgeheizten Mixer mit S-förmigen Messern übergeführt, indem es zunächst 0,25 h kalt und anschließend etwa 0,5 h bei 145 ⁰C warm gemischt wurde. Die heiße Charge wurde der Kammer einer Extrusionspresse zugeführt und 3 min gepreßt. Nach Erreichung des thermischen Gleichgewichts mit der Extrusionspresse wurde mit einer Geschwindigkeit von 7-10 cm/min (3-4 inch/min) zum gewünschten Durchmesser extrudiert.

Das Extrudat besaß eine gute, glatte Oberfläche und erforderte lediglich mäßigen Preßdruck zur Extru- · slon. Die Proben wurden anschließend bei 900 ⁰C in. einer inerten Argonatmosphäre gesintert; die Aufheizgesohwindigkeiten waren:

Von Raumtemperatur bis I50 ⁰C: 20 ⁰C/h, von 150 - 65O ⁰C: 5 ⁰C/h sowie von 6^0 - 900 ⁰C: 20 ⁰C/h.

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Die gesinterten Elektroden wurden anschließend mit Erdölpech bei 170 ⁰C imprägniert und darauf durch Erhitzen auf 2700 ⁰C graphitisiert, wobei sie 0,5 h auf dieser Temperatur gehalten wurden. Die in jeder Stufe erhaltenen Proben waren frei von Rissen und von gutem Aussehen. Die Elektroden wurden anschließend zur Herstellung von Standard-Anschlüssen angebohrt und mit Gewinden bzw. Anschlüssen versehen und darauf getestet.

Die ersten Tests wurden in einem 150 kVA-Lichtbogenofen durchgeführt, in dem der maximal zugängliche Phasenstrom am oberen Anschluß 1000 A betrug. Der Ofen wurde zum vergleich zwischen verschiedenen Elektrodentypen einschließlich der erfindungsgemäß in der beschriebenen weise hergestellten Elektroden betrieben. Der Ofen wurde dabei zunächst mit einer nicht imprägnierten, handelsüblichen Standardelektrode in Betrieb gesetzt, bis ein geschmolzenes Eisenbad erhalten wurde. Die drei Elektroden wurden darauf entfernt und ersetzt durch (a) eine Elektrode, die in der beschriebenen erfindungsgemäßen Weise hergestellt war, (b) eine handelsübliche nichtimprägnierte Elektrode sowie (c) eine handelsübliche imprägnierte Elektrode· der Ofen wurde darauf 1 h weiter in Betrieb gehalten. Der mittlere Phasenstrom betrug in dieser Zeit 750 A, die mittlere Badtemperatur lag bei 1400 ⁰C. Die Elektroden wurden vor und nach den Tests gewogen. Simulierte Schrottschmelz-Bedingungen wurden dadurch erzeugt, daß der Lichtbogen k h auf das verfestigte Bad gerichtet wurde.

Es wurden ferner Untersuchungen unter Verwendung eines 1,5 MVA-Lichtbogenofens mit einem maximal ver-

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fügbaren Phasenstrom von 10 kA durchgeführt. Der Ofen war vom einphasigen Typ, so daß die Elektroden nur abwechselnd geprüft werden konnten. Der Ofen wurde 10 min mit einem konstanten Lichtbogenstrom von 7500 A betrieben. Schwankungen in der Leistungsaufnahme des Ofens traten durch das allmähliche Anwachsen der Temperatur der Ofenumgebung auf. Zur Kompensation dieser Veränderungen wurden die Elektroden zunächst in der Reihenfolge (a), (b) und (c) sowie anschließend in umgekehrter Reihenfolge getestet.

Es wurden ferner Hitzezyklustests mit jeder Elektrode durchgeführt, indem kleine Elektrodenproben in einen kleinen, gasgefeuerten Ofen eingebracht und darin erhitzt wurden. Die Hitze wurde dabei mit einem Schlitzbrennerblock erzeugt, der tangential im Ofen betrieben wurde. Der Ofen war aus hochtemperaturfesten isolierenden steinen gebaut und besaß Austrittsöffnungen für Abgase. Die mittlere Heizzeit einer Elektrodenprobe betrug 360 see. Die Elektrodenproben wurden mit einem Chromei/Alumel-Thermoelement in der Elektrodenmitte versehen. Die Thermospannung wurde auf einem von 0 - 1200 ⁰C geeichten Kompensationsschreiber angezeigt. Die Elektrodenproben wurden in dem Ofen auf 1200 ⁰C erhitzt und anschließend rasch in einen Abschrecktank übertragen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Der genannte Zyklus wurde wiederholt, bis die Elektroden brachen; die Anzahl von Zyklen bis zum Auftreten von Rissen wurde ebenfalls registriert. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen 4, 5, 6 und 7 angegeben.

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- 15 Tabelle 4

Ergebnisse der Lichtbogen-Tests in einem 150 kVA-Ofen (geschmolzenes Bad)

Elektrodentyp

Ursprüngliches Gewicht (kg)

Endgewicht (kg)

Gewichtsverlust (kg)

Gewichtsverlust

Kohlestab (_a) 1.648
unimprägniert (b) I.501
imprägniert (c) 1.629

1.177 I.298

O.312 O.324 0,331

18.9 21.4 2O.5

Tabelle 5

Ergebnisse der Lichtbogen-Tests in einem 150 kVA-Ofen (unter kalten Bedingungen

Elektrodentyp

Ursprüngliches Gewicht (kg)

Endgewicht (kg)

Gewichtsverlust (kg)

Gewichtsverlust

Kohlestab (a) 1.642
unimprägniert (b)1.528
imprägniert

O.655 O.598

O.987 O.93O

(c) 1.646

60 61

Tabelle Ergebnisse der Lichtbogen-Teste in einem 1,5 MVA-Ofen

Elektrodentyp	Ursprüng liches Ge wicht (kg)	I.663 I.541 I.657 I.655 1.595 I.59O	Endge wicht (kg)	Gewichts verlust (kg)	Gewichts verlust (*)
Kohlestab (a) unimprägniert (h) imprägniert (c) Kohlestab (a) unimprägniert (b) imprägniert (c)	O.899 O.658 0.811 O.895 O.712 O.8O7	0.764 O.885 0.846 O.762 O.885 O.785	46 57 51 46 55 49

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	- 16 - Tabelle γ	2520200	Zyklen bis zum Bruch	Zyklen bis zum Bruch, Mittelwert	Standard abwei chung	OC * χ 10~⁷/°C
	Ergebnisse der Hitzezyklustests	7-31	15.6	7.71	10.8
		12-62	33.8	18.5	11.2
Elektro dentyp	Zyklen bis zur Rißbil dung	74	74	-	16.8
handels üblich, unimpräg niert	3-7
handels üblich, imprägnier	2-7 t
NCB-Elektr den	o- 10-17

* CC thermischer Ausdehnungskoeffizient, longitudinal gemessen im Temperaturbereich von 20 - 100 ⁰C. Diese Definition liegt den werten für die verschiedenen Typen von hochwertigem (premium grade) Erdölkoks bei der Umwandlung in Graphit zugrunde.

Aus den angeführten Daten geht hervor, daß die Hitzezyklustests für die handelsüblichen Elektroden wesentlich schlechtere Eigenschaften ergaben als für die NCB-Elektröden, obgleich der thermische Ausdehnungskoeffizient der NCB-Elektröden beträchtlich größer als der der handelsüblichen Elektroden war: die Anzahl der Zyklen bis zum Bruch lag bei den NCB-Elektroden sehr viel höher, und die Rißfestigkeit war im Fall der NCB-Elektroden im Gegensatz zu den handelsüblichen Elektroden erheblich gesteigert.

Anhand der Ergebnisse ist ferner festzustellen, daß der prozentuale Gewichtsverlust bei den Lichtbogentests

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im 150-kVA-Ofen unter verwendung eines geschmolzenen Bads gegenüber dem handelsüblicher Elektroden signifikant geringer war, während sich der Gewichtsverlust unter kalten Bedingungen von dem unimprägnierter handelsüblicher Elektroden nicht signifikant unterschied.

Von den Erfindern wurde jedoch überraschenderweise festgestellt, daß bei der Herstellung von Elektroden_wgraphit aus Kohle-Ausgangsmaterial die erhaltenen Produkte zu ausgezeichneten Ergebnissen führen, obgleich der thermische Ausdehnungskoeffizient außerhalb des für Elektrodengraphit-Materialien normalerweise spezifizierten Bereichs liegt. Insbesondere wurde bisher stets aufgrund praktischer Erfahrungen angenommen, daß die Verwendbarkeit von Petroleumkoks mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten über 8 χ 1O"^/°C im graphitisieren Zustand als Elektrodenmaterial in Lichtbogen-Stahlöfen in außerordentlichem Maße verringert ist.

Im Gegensatz dazu sind die erfindungsgemäßen Graphite durch den gesteigerten thermischen Ausdehnungskoeffizienten in keiner Weise in ihrer Eignung als Elektrodenmaterialien verschlechtert; die Erfindung führt entsprechend zu der überraschenden Erkenntnis, daß die Herstellungsanforderungen für Kohleelektroden, die bisher als streng gültig angesehen wurden, im Fall der erfindungsgemäßen Elektroden nicht mehr zwingend sind.

Im Hinblick auf den großen Kostenunterschied bei der verwendung von Rohöl bzw. Kohle ist mit der Verwendung der erfindungsgemäß eingesetzten Ausgangsmaterialien zugleich ein bedeutender wirtschaftlicher Vorteil verbunden.

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Claims

- 18 Patentansprüche

1. verfahren zur Herstellung von zur Graphitbildung geeignetem Elektrodenkoks mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten OC im Bereich von 8 - 50 χ 10"^/⁰C, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(1) Extrahieren von Kohle mit einem Digeriermittel bei erhöhter Temperatur,

(3) Entfernen überschüssigen Digeriermittels aus dem Extrakt,

(4) Verkoken des Extrakte zu einem Rohkoks und

θ S

(5) Calcinieren des so erhaltenen Rohkoks/bei mindestens 1100 ⁰C,

wodurch ein Elektrodenkoks erhalten wird, der zu einem Graphit mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 8 - 50 χ 10"'/⁰C graphitisiert werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der so erhaltene Elektrodenkoks bei einer Temperatur von mindestens 2400 ⁰C graphitisiert wird.

J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Digeriermittel ein Anthracenöl verwendet wird, das ferner zur Wiederverwendung im Verfahren rückgeführt wird.

4. verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die zu extrahierende Kohle auf eine Teilchengröße

und

von etwa 6 mm oder kleiner zerkleinert/ frisch gefördert ist und mit dem Digeriermittel zu einem Brei angeteigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Digeriermittel zu Kohle ^:l bis 5:1 beträgt und die Extraktion bei einer Temperatur von 400 - 430 ⁰C 15 - 45 min lang durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Digerieren, die Filtration und die verkokung unter einem Druck von 1-4 atü durchgeführt werden.

7. Elektrodengraphit mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 8 - 50 χ 10"'/⁰C, erhalten durch Graphitisieren aus einem Koks mit einer Dichte von mindestens 2,06 mg/mnr, einem Schwefelgehalt

unter 1 Gew.-^ und einem Mineralaschegehalt unter 1 Gew.-^, der durch Verkoken eines Kohleextrakts und anschließendes Calcinieren bei einer Temperatur über 1100 ⁰C erhalten ist.

8. Kohleelektrode aus Graphit mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 8-5Ox 10"V⁰C, erhalten durch Graphitisieren eines nach Anspruch 1 hergestellten Kokses mit einer Dichte von mindestens 2,06 mg/mm^, einem Schwefelgehalt unter 1 Gew.-% und einem Mineralaschegehalt unter 1 Gew.-^ bei einer Temperatur von mindestens 2400 ⁰C.

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