198162. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés széntömbök több tengely mentén tömörítéssel történő formázására
1 198 162 2 A találmány tárgya eljárás széntömbök több tengely mentén tömörítéssel történő formázására, különösen, de nem kizárólag Hall-Heroult-eljárás szerinti elektrolízises alumíniumgyártásnál használt anódok előállítására. Ismeretes, hogy az olyan széntömbök, mint az alumíniumgyártásban használt anódok, előállítása döngöléssel, sajtolással, vibrációs tömörítéssel vagy vibrációs sajtolással történik, amikor egy zúzott kokszot (és/vagy antracitot) tartalmazó adalékanyagból és szurokkokszból álló szénmasszát tömörítenék. Ez a négy előállítási mód azonos elven alapul: a széntartalmú masszát egy alaktartó (un. „oedometrikus”) formaszekrényben 120-140 °C körüli hőmérsékletre melegítik fel, és egy vagy több lépésben lényegében függőleges irányban mechanikai feszültségnek teszik ki. A mechanikai feszültség, ún. „terhelés” alkalmazása lehet egyszeri: ez az általánosságban vett sajtolás, vagy többszöri: bizonyos esetekben két vagy három egymást követő sajtolás, mely a vibrációs tömörítés esetében akár több százszor alkalmazott sajtolás is lehet. A különböző esetekben alkalmazott mechanikai feszültségek értékei jelentős mértékben eltérnek egymástól: például egy-egy lépésben történő sajtolásnál 28 MPa, egy-két lépésben történő sajtolásnál 2X18 MPa, míg egy vibrációs tömörítés esetében 0,5—2,5 MPa lehet. A tömörítés mértékét azonban minden esetben korlátozza két tényező, vagy aszurokkoksztartalom, amikor a kokszot tartalmazó adalékanyagban a szemcsék közötti tér szurokkoksszai telítődik, vagy pedig ha a szurokkoksz-tartalom a telítődési értéknél kisebb, az a tény, hogy a kokszdarabok egymáshoz érnek, és nem lehet azokat tovább sűríteni. Tehát az egy tengely mentén történő tömörítésnél, vagyis amikor a mechanikai feszültséget egyetlen irányban fejtik ki, van egy olyan fizikai határ, mely nem léphető át, és a tömörített anyag látszólagos sűrűsége egy bizonyos értéken nem mehet túl. A GB 2 099 804 sz. szabadalomban olyan, több tengely mentén végzett tömörítésre vonatkozó eljárást ismertetnek, ahol a különböző tengelyek mentén egymás után hozzák létre a feszültségeket és azokat fenntartják, így egyidejűleg több tengely mentén van kitéve az anyag feszültségnek. Az eljárás során a tömörítendő anyagban nem jöhet létre az egyes tengelyek mentén történő tömörítési lépések között feszültségfeloldás. Nem lehet homogenizálni a szurokkoksz-koksz keveréket. A találmány egy olyan több tengelyes tömörítő eljárásra vonatkozik, ahol a tömörítendő anyagra egymást követően több irányból fejtünk ki mechanikai feszültséget oly módon, hogy azzal a széntartalmú anyag szemcséinek vagy darabjainak fokozatos átrendeződését idézzük elő, melynek eredménye a tér maximális kitöltésének biztosítása, amit a széntartalmú anyagban levő szemcsék vagy darabok formája, és a kötőanyag-tartalom lehetővé tesz. A találmány tárgya pontosabban egy olyan eljárás, széntömbök több tengely mentén tömörítéssel történő formázására, melynek során kokszot, antracitot. grafitot, valamint szerves kokszolható kötőanyagot, például szurokkokszot és esetleges adalékanyagot tartalmazó masszát tömörítünk, a széntartalmú masszát egy formaszekrénybe visszük be, melynek egyes oldalfalai kiindulási helyzetükhöz képest el tudnak mozdulni, és a masszára egy An tengely mentén legalább egy a(n) mechanikai feszültséget, majd egy, az An tengellyel nem egybeeső An + 1 tengely mentén legalább egy o(n + l) mechanikai feszültséget, ezután egy az A(n + 1) tengellyel nem egybeeső A(n + 2) tengely mentén legalább egy u(n + 2) mechanikai feszültséget, és így tovább alkalmazunk ismétlődő módon, a találmány szerinti újdonság abban van, hogy minden u(i) mechanikai feszültséget a tr(i I) feszültség legalább részbeni megszűnése után alkalmazzuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös végrehajtási módja az, amikor a mechanikai feszültségeket két egymásra merőleges A(n) és A(n + 1) tengely mentén fejtjük ki. A találmány szerinti eljárást az alábbiakban kiviteli példa kapcsán, a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. A, B, C ábrán a találmány szerinti megoldásnak azt a változatát mutatjuk be, ahol a széntartalmú anyag sűrítése, mely egy kötőanyagban van szétszórva, egy első lépésben egy első (például függőleges) Oi mechanikai feszültség hatására, majd egy második, például vízszintes (a a] -re merőleges) a: mechanikai feszültség hatására következik be; a 2. A, B, C ábrán a találmány szerinti, két tengely mentén történő tömörítést mutatjuk be; a 3. A, B, C, D, E, F ábrán egy két tengely mentén történő, változtatható amplitúdójú találmány szerinti tömörítés fázisait láthatjuk. A szemléletesség kedvéért a kokszszemcsék, vagy -darabok méreteit eresen túlozva tüntettük fel. Mint az 1-3. ábrákból kitűnik, a találmány szerint a tömörítendő tömböt behelyezzük a formaszekrénybe, mely például egy 1 téglatest alakú formaszekrény, amely rögzített 2 aljjal rendelkezik, továbbá két egymással szemben elrendezett merev és rögzített oldalfallal (melyek a 2. ábra szerinti metszeten nem láthatók), és két másik, a tömörítendő tömbhöz képest elmozdítható 3 oldalfallal, melyek 4 rugalmas szorítóeszközök hatására mozdulnak el helyükből. A terhelés alatt ezek a 4 rugalmas szörítóeszközök szabályozzák és korlátozzák a mozgatható 3 oldalfalak közötti távolságot, és az első Oj mechanikai feszültséggel történő terhelés után ezek a 4 rugalmas elemek egy reakcióerőt fejtenek ki, mely igyekszik a 3 oldalfalakat visszahúzni azok eredeti helyzetének irányába. Ugyanezek a 4 rugalmas szorítóeszközök fejtik ki a második cr2 mechanikai feszültséget is, amint az első a, mechanikai feszültség lecsökkent vagy megszüntet. 5 10 15 20 25 30 35 10 45 50 55 60 2
