JPH01176272A - 高強度黒鉛電極の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は黒鉛電極の製造法に関し、さらに詳しくは特に
製鋼用電気炉用に好適な黒鉛電極の製造法に関する。

（従来の技術） 電気炉用黒鉛電極は、熱膨張の小さい針状コークスを予
め粒度配合したものと、粘結用ピッチを混捏し、電極ペ
ーストとし、これを押出成型機で丸棒状に成型し、引続
き焼成し、必要に応じて更にピッチ含浸と焼成を実施し
、最終的に黒鉛化、加工という工程を経て製造される。

ところで、大型電気炉では操業中に電極の受ける機械的
な力が大きくなるため、特に強度の大きい電極が要求さ
れる。

この要求に対して、補強材として炭素繊維を用いること
が種々提案されており、たとえば炭素繊維に溶融ピッチ
等を付着させて冷却固化した炭素複合材を添加する方法
（特公昭ｓｒ　−６！１Ｏ１ｒ号公報）、上記炭素複合
材を焼成したものを添加す゛る方法（特開昭ｊ／−１０
６１０７号公報）等が挙げられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記炭素複合材は、それ自体炭素質であ
るので電極ペーストとの接着性は良好であるが、得られ
た電極を使用する場合、曲げ強度が必ずしも充分でない
難点がある。

そこで、本発明者は高強度黒鉛電極の製造法について種
々検討を行ない、表面を配化処理した炭素繊維−炭素複
合材を用いることにより、前記の難点を改良しうろこと
を見出し本発明に到達した。

（問題点を解決する念めの手段） すなわち、本発明の要旨は、粉粒状コークスと粘結用ピ
ッチを混捏し、ついで成形、焼成した後に黒鉛化して電
気炉用黒鉛電極を製造するに際し、炭素繊維束を液状の
炭素質結合材と接触させた後に焼成し、さらに表面を酸
化処理して得られた棒状の炭素繊維−炭素複合材を、混
捏時に混入することを特徴とする黒鉛電極の製造法にあ
る。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず、本発明において、用いる炭素繊維は、ポリアクリ
ロニトリル系、ピッチ系炭素繊維、あるいは気相熱分解
法による炭素繊維等のいずれであってもよく、炭素繊維
束は、通常ｌθ０〜／　０，０００フィラメントのもの
が用いられるが、入手事情等より／、０００〜３，００
０フィラメントが最も一般的である。フィラメント数が
増加するにしたがって、剛直性、強さは増加するが、ペ
ーストに対し混入時の分散性、均一性の点から好ましく
ない方向に動き、／　０．０００フィラメントを超える
と、電極として同一の強度をもたせるための使用量比が
高くなるので好ましくない。

また、低いフィラメント数はど、分散性がよく、複合材
自体も曲げ性が大きくなるのでハンドリングの点で好ま
しいが、余り少なすぎると炭素繊維束の製造コストが高
くなり、好ましくない。このような炭素繊維束を、液状
の炭素質結合材と接触させた後、成型、焼成する。

炭素質結合材としては、石油系もしくは石炭系のピッチ
類又はフェノール系、尿素系、ビニル系等の合成樹脂等
が挙げられ、これを加熱溶融し、又は該結合材に溶媒を
添加して液状にして用いられる。これらの液状の結合材
を充填した槽内を、繊維束を通過させ、必要に応じて余
分の結合材を絞りノズル又は２個のロールを用いて搾り
とる方法が採用しうる。結合材の添加量は、−数的に複
合材中の炭素繊維が２０〜７５％（体積）となるように
選ばれる。上記結合材と接触させた炭素繊維束は、つい
で常法により棒状に成型した後、常法により焼成される
。

すなわち、酸化性雰囲気で低温処理した後、非酸化性雰
囲気で、ｔｏｏ−ｉｏｏｏ℃程度で焼成される。

本発明においてゆ、得られた焼成物は、さらに酸化処理
される。

酸化処理は、酸化性雰囲気中で熱処理する方法が最適で
あるが、電解酸化する方法等の酸化方法自体は公知の他
の方法によることもできる。

酸化性雰囲気としては例えば空気、酸素、オゾン、塩素
、硫黄、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物などの酸
化性ガスを単独あるいは混合した状態で使用出来るが、
空気が最も好゛ましい。

これらの酸化性ガスを窒素等の不活性ガスで適宜希釈し
て使用することも可能である。希釈の程度は酸化性ガス
の種類によって異なるが、例えば、酸素、窒素酸化物、
硫黄酸化物等の場合は酸化性ガスが通常ｊ−ｊＯｖｏ１
％で用いられる。

熱処理条件は、たとえばｊ　００−　Ａ　００℃、／−
１０分間程度から選ばれる。

得られた棒状の複合材は、粉粒状コークスと粘結用ピッ
チを混捏する際に混入して用いられる。

すなわち、石油系又は石炭系ニードルコークス等の粉粒
状コークスを適宜粒度調整し、一方、軟化点調整した粘
結用ピッチを粉粒状コークス１００％に対し通常２６〜
ｚ　ｏ　ｗｔ程度添加して混捏する。この混捏に際し、
上記複合材を粉粒状コークスｉｏｏ％に対し通常ｌ〜１
０ｗｔ％程度混入し、その混捏物を押出成形等により成
型し、通常♂ＱＯ〜／２００℃程度で焼成Ｑ１ついで２
３０Ｑ〜３０００℃程度で黒鉛化することにより黒鉛電
極が得られる。

（実施例） 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 軟化点２７０℃、トルエン不溶分１ｒ２％、キノリンネ
溶分３３％のピッチを溶融し、３３０℃に保持した浴中
にピッチ系炭素繊維（単糸径／弘μ、引張強度２　ｏ　
ｓ　ｔｒｙ　／ｒｔｄ、弾性率ｉｔｔ／１ｎｄ）１００
０フィラメント束を連続的に通過させピッチ含浸繊維束
を作った。炭素繊維の容積含有率は５２％であった。−
この繊維束を空気中、昇温速度３℃／騙で３ＱＯ′Ｃｔ
で昇温し、３００℃にて７０分間保持した後、窒素雰囲
気中で昇温速度７３０℃／Ｈｒで１００℃まで昇温しで
焼成した。次いで６３０″ｃ　１分間空気酸化を実施し
た後所定の長さに切断して、炭素繊維束−カーボン複合
材を得た。

石炭系ニードルコークスｉｏｏ部（粒粉比：粒（／〜！
填）Ｘ０部、粉（ｌ■以下）≠Ｏ部）に対し粘結用ピッ
チ（軟化点り５℃、’ｆ”工／２チ、Ｑ工　１％未満）
３２部、上記切断複合材を２部加え混捏、押出成型して
直径２０インチの生丸電極を得た。これを通常の電極製
造法に従い１ｏｏｏ℃で焼成、２ｒｏｏ℃で黒鉛化し黒
鉛電極とした。比較例として炭素繊維−カーボン複合材
を含まないもの及び０．５簡長さに切断した炭素繊維を
加えた場合の実験結果を第１表に併記する。

（発明の効果） 本発明方法によれば、高い曲げ強度を有する黒鉛電極を
得ることができる。

出　願　人　　三菱化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　長谷用　　　−ほか１名

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉粒状コークスと粘結用ピッチを混捏し、ついで
   成形、焼成した後に黒鉛化して電気炉用黒鉛電極を製造
   するに際し、炭素繊維束を液状の炭素質結合材と接触さ
   せた後に焼成し、さらに表面を酸化処理して得られた棒
   状の炭素繊維−炭素複合材を、混捏時に混入することを
   特徴とする黒鉛電極の製造法。
2. （２）炭素繊維束が１００フィラメント以上１０，００
   ０フィラメント以下である特許請求の範囲第１項記載の
   製造法。
3. （３）棒状の炭素繊維−炭素複合材の長さが１０ｍｍ以
   上、６０ｍｍ以下である特許請求の範囲第１項記載の方
   法。