JP3225196B2 - 焼成非晶質炭素ボディ用予熱炉 - Google Patents
焼成非晶質炭素ボディ用予熱炉Info
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- C04B35/521—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained by impregnation of carbon products with a carbonisable material
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液状ピッチ含浸に
より緻密化するのに先立って、焼成非晶質炭素ボディを
余熱するための炉に関するものである。
より緻密化するのに先立って、焼成非晶質炭素ボディを
余熱するための炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素電極および黒鉛電極の製造において
は、コークス粒子とピッチとの混合物を押出して賦形非
晶質炭素ボディをつくるのが普通である。この非晶質炭
素ボディは、引き続いて焼成炉、例えばガス焚き炉、中
で８００℃程度の温度で焼成して炭素ボディの強度を向
上させる。この焼成工程では幾らかのピッチが揮発して
多数の細孔がこの非晶質炭素ボディ中に形成される。ピ
ッチを用いてこれらの細孔を充填して上記非晶質炭素ボ
ディを緻密化することが重要である。この目的は約２７
５℃の温度でさらに予熱する工程により達成されるのが
一般的であり、脱気した焼成細孔性炭素ボディをこの温
度で加圧オートクレーブ中の液状ピッチ中に浸漬する。
これらの条件下では、上記ピッチは焼成炭素ボディ中の
細孔を充填しうる程度の粘度を有している。この含浸工
程に続いて上記非晶質炭素ボディを公知技術、例えばＬ
ｅｎｇｔｈｗｉｓｅ Ｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎ
（ＬＷＧ）（米国特許第４，９１６，７１４号明細書参
照）方法、を利用して黒鉛化することができる。
は、コークス粒子とピッチとの混合物を押出して賦形非
晶質炭素ボディをつくるのが普通である。この非晶質炭
素ボディは、引き続いて焼成炉、例えばガス焚き炉、中
で８００℃程度の温度で焼成して炭素ボディの強度を向
上させる。この焼成工程では幾らかのピッチが揮発して
多数の細孔がこの非晶質炭素ボディ中に形成される。ピ
ッチを用いてこれらの細孔を充填して上記非晶質炭素ボ
ディを緻密化することが重要である。この目的は約２７
５℃の温度でさらに予熱する工程により達成されるのが
一般的であり、脱気した焼成細孔性炭素ボディをこの温
度で加圧オートクレーブ中の液状ピッチ中に浸漬する。
これらの条件下では、上記ピッチは焼成炭素ボディ中の
細孔を充填しうる程度の粘度を有している。この含浸工
程に続いて上記非晶質炭素ボディを公知技術、例えばＬ
ｅｎｇｔｈｗｉｓｅ Ｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎ
（ＬＷＧ）（米国特許第４，９１６，７１４号明細書参
照）方法、を利用して黒鉛化することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、焼成細孔性炭素
ボディの上記「予熱」はガス焚き炉中で遂行されてき
た。その理由は例えば約２７５℃という所望の予熱温度
は比較的低く、したがつてそのような炉により容易に達
成できるからである。しかしながら放電炉中の電極とし
て使用するような焼成炭素ボディの寸法は比較的大きい
ので、この「予熱」には比較的長時間を要し、かつ「ア
ウトサイド・イン」からの上記「予熱」が焼成炭素ボデ
ィ中に不均等な温度むらを生じさせる。
ボディの上記「予熱」はガス焚き炉中で遂行されてき
た。その理由は例えば約２７５℃という所望の予熱温度
は比較的低く、したがつてそのような炉により容易に達
成できるからである。しかしながら放電炉中の電極とし
て使用するような焼成炭素ボディの寸法は比較的大きい
ので、この「予熱」には比較的長時間を要し、かつ「ア
ウトサイド・イン」からの上記「予熱」が焼成炭素ボデ
ィ中に不均等な温度むらを生じさせる。
【０００４】したがって本発明の目的は、焼成炭素ボデ
ィのピッチ含浸に適当な温度までこのボディを急速かつ
均一に「予熱」するための装置を提供することにある。
その他の諸目的は、下記の記載および特許請求の範囲の
判読により明瞭になるはずである。
ィのピッチ含浸に適当な温度までこのボディを急速かつ
均一に「予熱」するための装置を提供することにある。
その他の諸目的は、下記の記載および特許請求の範囲の
判読により明瞭になるはずである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、円筒形断面の
電極の形状を有する、縦方向に伸長する非晶質炭素ボデ
ィを、ボディの長軸に沿って縦方向にボディを通過する
電流を用いてボディの黒鉛化温度以下の温度までボディ
を加熱するための炉に関するものである。
電極の形状を有する、縦方向に伸長する非晶質炭素ボデ
ィを、ボディの長軸に沿って縦方向にボディを通過する
電流を用いてボディの黒鉛化温度以下の温度までボディ
を加熱するための炉に関するものである。
【０００６】この電流は約３０ボルトで約４０，０００
Ａであり、上記炭素ボディが黒鉛化する温度、すなわち
２２００ないし３０００℃、よりも遥かに低い約２７５
℃まで加熱されるのに十分な程度の時間だけ通電する。
Ａであり、上記炭素ボディが黒鉛化する温度、すなわち
２２００ないし３０００℃、よりも遥かに低い約２７５
℃まで加熱されるのに十分な程度の時間だけ通電する。
【０００７】
【実施例】図面を参照しつつ説明すれば、図１は本発明
の予熱装置１０を示す立面図であり、この装置は電流を
パワーケーブル１６から非晶質炭素ボディ１２を縦に通
じてクロスオーバーパワーケーブル１８ヘと通過させる
ことにより、円筒形状に賦形された非晶質炭素ボディ１
２を予熱するのに適応した装置である。図２の平面図か
ら一層明瞭なように、パワーケーブル１８は炭素ボディ
１２の横に並んで位置する炭素ボディ１２’へと電流を
送る。電流は炭素ボディ１２’を縦方向に通過してパワ
ーケーブル２２へと流れる。本発明の装置中には例えば
Ｉ−ビームのような構造用スチール部材から成るフレー
ム構造が包含される。垂直スチール部材３０は垂直スチ
ール部材３２に対向しかつ離間して配設され、両方共に
位置３１および３３において水平スチールベース部材３
４に固定され、この水平スチールベース部材３４はコン
クリートベース３５上に置かれている。水平スチール部
材４０は垂直部材３０、３２に架かり、かつ位置４２、
４４においてこれらに固定されて、堅固な構造を提供し
ている。図３にみられる固定型ローラーアセンブリ４６
は個々のローラー４７および４９を具備してなり、垂直
スチール部材３０、３２間に拡がるベース部材３４上に
インラインで据えつけられている。非晶質炭素ボディ１
２は例えばフォークリフトまたは他の公知デバイスを用
いてローラーアセンブリ４６上に配設される。ローラー
４７、４９には図３の４１にみられるように溝が形成さ
れてもよく、そうすれば炭素ボディ１２がその中にはま
り込み、横方向の移動が抑制され、かつローラー４７、
４９上での軸回りの移動が可能である。図３にみられる
ようにローラー４７（４９）は、溶接部５４で示したよ
うにスチールベース部材３４に固定されたスチールフレ
ーム５２の位置５０において旋回転自在に取り付けられ
ている。ローラー４７、４９上に支持された非晶質炭素
ボディと共に電気コンタクトプレート６０を設け、これ
を垂直スチール部材３０上に固定された調節可能な油圧
装置アセンブリ６４の作動により炭素ボディ１２の一端
部６２と接触させる。電気コンタクトプレート７０を平
行して設け、これを垂直スチール部材３２上に固定され
た調節可能な油圧装置アセンブリ７４の作動により炭素
ボディ１２の一端部７２と接触させる。図７にみられる
ように、コンタクトプレート６０、６０’および７０、
７０’は端部６２、７２のそれぞれにおいて炭素ボディ
の全表面を完全に覆うようにかつ一端を接して接触して
いる。下向きに懸垂したスチールロッド７６を通じて水
平部材４０に架けることにより、電気コンタクトプレー
ト６０を位置８０において回転自在に支える。スチール
ロッド７６自体はＵリンク７８において回転自在に電気
コンタクトプレート６０に取り付けられている。電気コ
ンタクトプレート７０はＵリンク８２においてスチール
ロッド８０と回転自在に取り付けられ、かつプレート７
０はローラーアセンブリ９０により架橋部材４０上に水
平に転動自在に取り付けられる。ローラーアセンブリ９
０は図４にみられるようなスチールロッド８０と係合し
ており、図４ではローラー９１は架橋部材４０のフラン
ジ９３上に支持されている。電気コンタクトプレート６
０および７０を回転自在におよび転動自在に支持するこ
とにより行ない、また炭素ボディ１２をローラーで支持
することにより、炭素ボディ１２と電気コンタクトプレ
ートとの電気コンタクト優れたものとなる。その理由は
異なった炭素ボディを用いた場合の長さの違いが、調節
可能な加圧装置６４、７４のフレキシブルな作動および
炭素ボディ１２の縦方向への動きが自由であることによ
り容易に相殺されるからである。公知のように、上記フ
レーム構造の金属部材においては電流の流れを遮断する
必要があるので、電気絶縁装置、すなわちジョイント１
１６、をローラー支持フレーム５２中に設ける。図５に
みられる絶縁装置１１６は公知であり、米国特許第４，
９１６，７１４号明細書中に記載があり、孔を設けた長
方形プレート１３２から成り、このものは端部１３１で
溶接されており、かつ１３３および１３４のそれぞれで
表示されるボルトおよびナットを用いて両長方形プレー
ト１３２間に突き合わせ継ぎ手が設けられる。電気を遮
断するために、電気絶縁物質から成る長方形の平坦な孔
空きプレート１３５をプレート１３２間に配設する。こ
れらのボルトも同様に絶縁されるべきなので、図５
（ａ）の１３６で示す電気絶縁物質から成る、２つのワ
ッシャーを有するシリンダー形状のスリーブを設ける。
支持ロッド７６、８０の場合の１６１における電気的分
離は、図６（ａ）に示す市販のストレインロッドアイソ
レータ形状のものであり、このロッドアイソレータは離
間した一対のねじ山つき金属インサート１７０、１７２
から成り、これらのインサートは電気絶縁体１７４中に
埋め込まれて１８０、１８２で示されるようなスチール
ロッド７６のねじ山つき部分を受けている。コンタクト
プレート６０、７０およびそれぞれの加圧装置アセンブ
リ６４、７４の間の位置１８１も電気絶縁する。これは
図６（ｂ）に示されており、コンタクトプレート６０の
場合にはプッシュプレート１８２を電気絶縁体１８４を
用いてコンタクトプレート６０から電気的に分離し、電
気絶縁スリーブ１８８およびワッシャー１８９を通過す
るボルト１８６によりその場に保持する。
の予熱装置１０を示す立面図であり、この装置は電流を
パワーケーブル１６から非晶質炭素ボディ１２を縦に通
じてクロスオーバーパワーケーブル１８ヘと通過させる
ことにより、円筒形状に賦形された非晶質炭素ボディ１
２を予熱するのに適応した装置である。図２の平面図か
ら一層明瞭なように、パワーケーブル１８は炭素ボディ
１２の横に並んで位置する炭素ボディ１２’へと電流を
送る。電流は炭素ボディ１２’を縦方向に通過してパワ
ーケーブル２２へと流れる。本発明の装置中には例えば
Ｉ−ビームのような構造用スチール部材から成るフレー
ム構造が包含される。垂直スチール部材３０は垂直スチ
ール部材３２に対向しかつ離間して配設され、両方共に
位置３１および３３において水平スチールベース部材３
４に固定され、この水平スチールベース部材３４はコン
クリートベース３５上に置かれている。水平スチール部
材４０は垂直部材３０、３２に架かり、かつ位置４２、
４４においてこれらに固定されて、堅固な構造を提供し
ている。図３にみられる固定型ローラーアセンブリ４６
は個々のローラー４７および４９を具備してなり、垂直
スチール部材３０、３２間に拡がるベース部材３４上に
インラインで据えつけられている。非晶質炭素ボディ１
２は例えばフォークリフトまたは他の公知デバイスを用
いてローラーアセンブリ４６上に配設される。ローラー
４７、４９には図３の４１にみられるように溝が形成さ
れてもよく、そうすれば炭素ボディ１２がその中にはま
り込み、横方向の移動が抑制され、かつローラー４７、
４９上での軸回りの移動が可能である。図３にみられる
ようにローラー４７（４９）は、溶接部５４で示したよ
うにスチールベース部材３４に固定されたスチールフレ
ーム５２の位置５０において旋回転自在に取り付けられ
ている。ローラー４７、４９上に支持された非晶質炭素
ボディと共に電気コンタクトプレート６０を設け、これ
を垂直スチール部材３０上に固定された調節可能な油圧
装置アセンブリ６４の作動により炭素ボディ１２の一端
部６２と接触させる。電気コンタクトプレート７０を平
行して設け、これを垂直スチール部材３２上に固定され
た調節可能な油圧装置アセンブリ７４の作動により炭素
ボディ１２の一端部７２と接触させる。図７にみられる
ように、コンタクトプレート６０、６０’および７０、
７０’は端部６２、７２のそれぞれにおいて炭素ボディ
の全表面を完全に覆うようにかつ一端を接して接触して
いる。下向きに懸垂したスチールロッド７６を通じて水
平部材４０に架けることにより、電気コンタクトプレー
ト６０を位置８０において回転自在に支える。スチール
ロッド７６自体はＵリンク７８において回転自在に電気
コンタクトプレート６０に取り付けられている。電気コ
ンタクトプレート７０はＵリンク８２においてスチール
ロッド８０と回転自在に取り付けられ、かつプレート７
０はローラーアセンブリ９０により架橋部材４０上に水
平に転動自在に取り付けられる。ローラーアセンブリ９
０は図４にみられるようなスチールロッド８０と係合し
ており、図４ではローラー９１は架橋部材４０のフラン
ジ９３上に支持されている。電気コンタクトプレート６
０および７０を回転自在におよび転動自在に支持するこ
とにより行ない、また炭素ボディ１２をローラーで支持
することにより、炭素ボディ１２と電気コンタクトプレ
ートとの電気コンタクト優れたものとなる。その理由は
異なった炭素ボディを用いた場合の長さの違いが、調節
可能な加圧装置６４、７４のフレキシブルな作動および
炭素ボディ１２の縦方向への動きが自由であることによ
り容易に相殺されるからである。公知のように、上記フ
レーム構造の金属部材においては電流の流れを遮断する
必要があるので、電気絶縁装置、すなわちジョイント１
１６、をローラー支持フレーム５２中に設ける。図５に
みられる絶縁装置１１６は公知であり、米国特許第４，
９１６，７１４号明細書中に記載があり、孔を設けた長
方形プレート１３２から成り、このものは端部１３１で
溶接されており、かつ１３３および１３４のそれぞれで
表示されるボルトおよびナットを用いて両長方形プレー
ト１３２間に突き合わせ継ぎ手が設けられる。電気を遮
断するために、電気絶縁物質から成る長方形の平坦な孔
空きプレート１３５をプレート１３２間に配設する。こ
れらのボルトも同様に絶縁されるべきなので、図５
（ａ）の１３６で示す電気絶縁物質から成る、２つのワ
ッシャーを有するシリンダー形状のスリーブを設ける。
支持ロッド７６、８０の場合の１６１における電気的分
離は、図６（ａ）に示す市販のストレインロッドアイソ
レータ形状のものであり、このロッドアイソレータは離
間した一対のねじ山つき金属インサート１７０、１７２
から成り、これらのインサートは電気絶縁体１７４中に
埋め込まれて１８０、１８２で示されるようなスチール
ロッド７６のねじ山つき部分を受けている。コンタクト
プレート６０、７０およびそれぞれの加圧装置アセンブ
リ６４、７４の間の位置１８１も電気絶縁する。これは
図６（ｂ）に示されており、コンタクトプレート６０の
場合にはプッシュプレート１８２を電気絶縁体１８４を
用いてコンタクトプレート６０から電気的に分離し、電
気絶縁スリーブ１８８およびワッシャー１８９を通過す
るボルト１８６によりその場に保持する。
【０００８】図１および２に示す本発明の好ましい１実
施態様における装置中には、第２炭素ボディ１２’の予
熱を同時に行なうためにクロスビーム支持部材９５、９
７を有する並立複式配置が包含され、そこで第２炭素ボ
ディはクロスオーバー導体１８によって電流を受ける。
炭素ボディ１２’の場合の複式配置に使用するローラー
アセンブリ、電気コンタクトプレートおよび調節可能な
加圧装置は、炭素ボディ１２のための配置とは独立して
操作されるので、炭素ボディ１２、１２’の長さの違い
には容易に順応できる。炭素ボディ１２、１２’は全て
の側面が大気中に曝されているので、本発明の炉装置に
は図８の１００で示すような断熱性囲いを配設するのが
好ましく、そうすれば加熱される複数炭素ボディが大気
の静的環境により包囲されて素早く均一な加熱が確保さ
れる。上記囲い１００は炭素ボディ１２、１２’の取り
替えと取り除きが可能なように一側面が取り外しできる
（１０２で示す）高断熱性ウォールボードを用いて適切
に製作する。
施態様における装置中には、第２炭素ボディ１２’の予
熱を同時に行なうためにクロスビーム支持部材９５、９
７を有する並立複式配置が包含され、そこで第２炭素ボ
ディはクロスオーバー導体１８によって電流を受ける。
炭素ボディ１２’の場合の複式配置に使用するローラー
アセンブリ、電気コンタクトプレートおよび調節可能な
加圧装置は、炭素ボディ１２のための配置とは独立して
操作されるので、炭素ボディ１２、１２’の長さの違い
には容易に順応できる。炭素ボディ１２、１２’は全て
の側面が大気中に曝されているので、本発明の炉装置に
は図８の１００で示すような断熱性囲いを配設するのが
好ましく、そうすれば加熱される複数炭素ボディが大気
の静的環境により包囲されて素早く均一な加熱が確保さ
れる。上記囲い１００は炭素ボディ１２、１２’の取り
替えと取り除きが可能なように一側面が取り外しできる
（１０２で示す）高断熱性ウォールボードを用いて適切
に製作する。
【図１】本発明の装置の側面図である。
【図２】図１の装置の平面図である。
【図３】図１の装置の部分の部分正面図である。
【図４】図１の装置の部分の部分正面図である。
【図５】図１の装置に利用される公知電気分離装置であ
る。
る。
【図６】図１の装置に利用される公知電気分離装置であ
る。
る。
【図７】図１の装置の電極コンタクトプレートである。
【図８】図１の装置に対する断熱性囲いの概念図であ
る。
る。
１０ 予熱装置 １２ 非晶質炭素ボディ １６，２２ パワーケーブル ４７，４９ ローラー ６７，７４ 加圧装置アセンブリ １００ 断熱性囲い
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ、チリス、ナジー アメリカ合衆国オハイオ州、ノース、オ ルムステッド、キングストン、サーク ル、26934 (56)参考文献 特開 昭53−130292（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−149467（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開311538（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/52 C04B 35/64 H05B 3/14
Claims (3)
- 【請求項１】下記ａ）〜ｆ）を具備してなる円筒形非晶
質炭素ボディの予熱装置。 ａ） 下記のｉ）およびii）を包含する、スチール構
造部材から形成されたフレーム構造、 ｉ）第２垂直スチール部材と対向しかつ離間して配設さ
れた第１垂直スチール部材、および ｉｉ）第１垂直スチール部材と第２垂直スチール部材と
を架橋し、かつこれらの上に固定されて堅固な構造を提
供する水平スチール部材、 ｂ） 第１垂直スチール部材と第２垂直スチール部材
との間にインラインで水平に延在している第１固定型ロ
ーラーアセンブリ（ただし、このアセンブリは上記第１
スチール部材と第２スチール部材との間に延在している
円筒形非晶質炭素ボディの支持に適応し、かつ上記第１
垂直スチール部材と第２垂直スチール部材との間のロー
ラーアセンブリ上で上記非晶質炭素ボディを前後に転動
させるのに適応したものである）、 ｃ） 上記水平部材により転動自在に支えられ、かつ
上記第１垂直支持部材に隣接して上記水平部材から下向
きに懸垂している第１電気コンタクト手段、 ｄ） 上記水平部材により転動自在に支えられ、かつ
上記第２垂直支持部材に隣接して上記水平部材から下向
きに懸垂している第２電気コンタクト手段、 ｅ） 上記第１電気コンタクト手段上に圧力を加える
ための、上記第１垂直支持部材上に固定された調節可能
な第１加圧アセンブリ、 ｆ） 上記第２電気コンタクト手段上に圧力を与える
ための、上記第２垂直支持部材上に固定された調節可能
な第２加圧アセンブリ （ただし、この装置は、上記第１電気コンタクト手段と
第２電気コンタクト手段との間の上記ローラーアセンブ
リ上に賦形炭素ボディが受け入れられることが可能であ
るように、かつ第１加圧アセンブリと第２加圧アセンブ
リを調節することにより賦形炭素ボディが上記第１コン
タクトと第２コンタクト手段とにより接触されうるよう
に配列されている）。 - 【請求項２】下記ａ）〜ｇ）を具備してなる請求項１に
記載の装置。 ａ） 下記ｉ）およびii）を包含する、スチール構造
部材から形成されたフレーム構造、 ｉ）第４垂直スチール部材に対向しかつ離間して配設さ
れた第３垂直スチール部材、および ｉｉ）第３垂直スチール部材と第４垂直スチール部材と
を架橋し、かつこれらの上に固定されて堅固な構造を提
供する水平スチール部材、 ｂ） 第３垂直スチール部材と第４垂直スチール部材
との間にインラインで水平に延在している第２固定型ロ
ーラーアセンブリ、（ここで、このアセンブリは上記第
３スチール部材と第４スチール部材との間に延在してい
る非晶質炭素ボディの支持に適応し、かつ上記第３垂直
スチール部材と第４垂直スチール部材との間のローラー
アセンブリ上で上記非晶質炭素ボディを前後に転動させ
るのに適応している）、 ｃ） 上記水平部材により転動自在に支えられ、かつ
上記第３垂直支持部材に隣接して上記水平部材から下向
きに懸垂している第３電気コンタクト手段、 ｄ） 上記水平部材により転動自在に支えられ、かつ
上記第４垂直支持部材に隣接して上記水平部材から下向
きに懸垂している第４電気コンタクト手段、 ｅ） 上記第３電気コンタクト手段上に圧力を加える
ための、上記第３垂直支持部材上に固定された調節可能
な第３加圧アセンブリ、 ｆ） 上記第４電気コンタクト手段上に圧力を加える
ための、上記第４垂直支持部材上に固定された調節可能
な第４加圧アセンブリ、 ｇ） 上記第２電気コンタクト手段と第３とを電気的
に連結するための手段（ただし、この装置は上記第１ロ
ーラーアセンブリと第２ローラーアセンブリが並列の関
係であり、かつ上記第３電気コンタクト手段と第４電気
コンタクト手段との間の上記ローラーアセンブリ上に賦
形炭素ボディが受け入れられることが可能であるよう
に、かつ第１加圧アセンブリと第２加圧アセンブリを調
節することにより賦形炭素ボディが上記第３コタクト手
段と第４コタクト手段とにより接触されうるように配列
されている）。 - 【請求項３】上記装置を実質的に取り巻いている断熱性
囲いと組み合わされている請求項１に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US08/454,739 US5751759A (en) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | Pre-heating furnace for baked amorphous carbon bodies |
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