RU2728036C2 - Способ для производства искусственного графитового электрода - Google Patents

Способ для производства искусственного графитового электрода Download PDF

Info

Publication number
RU2728036C2
RU2728036C2 RU2018134190A RU2018134190A RU2728036C2 RU 2728036 C2 RU2728036 C2 RU 2728036C2 RU 2018134190 A RU2018134190 A RU 2018134190A RU 2018134190 A RU2018134190 A RU 2018134190A RU 2728036 C2 RU2728036 C2 RU 2728036C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixing
binder resin
amount
needle coke
artificial graphite
Prior art date
Application number
RU2018134190A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018134190A (ru
RU2018134190A3 (ru
Inventor
Йоити КАВАНО
Original Assignee
НИППОН СТИЛ Кемикал энд Матириал Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by НИППОН СТИЛ Кемикал энд Матириал Ко., Лтд. filed Critical НИППОН СТИЛ Кемикал энд Матириал Ко., Лтд.
Publication of RU2018134190A publication Critical patent/RU2018134190A/ru
Publication of RU2018134190A3 publication Critical patent/RU2018134190A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2728036C2 publication Critical patent/RU2728036C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C01B32/205—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/62635—Mixing details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—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
    • C04B35/52—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
    • C04B35/528—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 from carbonaceous particles with or without other non-organic components
    • C04B35/532—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 from carbonaceous particles with or without other non-organic components containing a carbonisable binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0032—Controlling the process of mixing, e.g. adding ingredients in a quantity depending on a measured or desired value
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/06—Electrodes
    • H05B7/08—Electrodes non-consumable
    • H05B7/085—Electrodes non-consumable mainly consisting of carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/48—Organic compounds becoming part of a ceramic after heat treatment, e.g. carbonising phenol resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6021—Extrusion moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/12—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in electric furnaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение предлагает способ для производства искусственного графитового электрода, который позволяет выполнять мешение и последующее экструзионное формование без необходимости в увеличении количества используемой связующей смолы даже в случае игольчатого кокса, имеющего большой объем порового пространства. Искусственный графитовый электрод производится путем мешения связующей смолы с игольчатым коксом и выполнения экструзионного формования, а затем проведения процессов спекания и графитизации, в котором процесс мешения связующей смолы с игольчатым коксом включает в себя по меньшей мере две отдельные стадии мешения, и количество добавляемой связующей смолы и время мешения на этих стадиях мешения удовлетворяют условию индекса мешения, представленного формулой: Индекс мешения=(a1/A) × (t1/T), внутри диапазона 0,1-0,7, где а1 – количество связующей смолы, используемой на первой стадии мешения, А – общее количество смолы t1 – время мешения на первой стадии, Т – общее время мешения. 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к способу для производства искусственного графитового электрода, и более конкретно к способу для производства электрода для электропечи, используемой при производстве стали в электросталеплавильном производстве.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Искусственные графитовые электроды используют игольчатый кокс на основе каменноугольной смолы или на основе нефти в качестве агрегата, который затем укрепляется связующим веществом в форме связующей смолы, и широко используются в качестве электродов для электросталеплавильного производства. Эти искусственные графитовые электроды производятся путем измельчения игольчатого кокса до заданного размера частиц с последующим выполнением его смешивания (мешения) со связующей смолой, экструдирования, спекания и графитизации. Кроме того, процесс графитизации может быть осуществлен после спекания с предварительной пропиткой пропитывающей смолой и выполнением вторичного спекания по мере необходимости.
[0003] Во время производства искусственных графитовых электродов процесс мешения игольчатого кокса и связующей смолы является важным процессом, который оказывает влияние на различные эксплуатационные параметры искусственного графитового электрода, такие как коэффициент теплового расширения (CTE) или явление необратимого вспучивания (вздутия) во время графитизации. Этот процесс мешения выполняется с помощью пластикатора при температуре, равной или выше точки размягчения связующей смолы. В последующем процессе спекания скорость экструзии поддерживается постоянной путем регулирования количества связующей смолы, добавляемой во время мешения, или регулирования давления формовки в процессе экструдирования для поддержания качества и производительности электродов на заданных уровнях.
[0004] Количество используемой связующей смолы связано с объемом порового пространства игольчатого кокса, и при большем объеме порового пространства игольчатого кокса требуется большее количество связующей смолы. Количество используемой связующей смолы также связано с процессом экструзионного формования после мешения в пластикаторе, и для того, чтобы экструдировать с постоянной скоростью, необходимо увеличивать количество связующей смолы в том случае, когда игольчатый кокс имеет большой объем порового пространства. Следовательно, в случае игольчатого кокса, имеющего большой объем порового пространства, формовка не может быть выполнена, если давление формовки не будет увеличиваться для того, чтобы гарантировать адекватное мешение с увеличением количества связующей смолы, и это, может стать невозможным в результате превышения пределов экструзионного оборудования в зависимости от его емкости. Из большого количества связующей смолы, используемой во время спекания, также образуется большое количество летучих компонентов, что может привести к растрескиванию электрода.
[0005] PTL1 раскрывает, что мелко измельченная каменноугольная смола (вторичное связующее вещество), имеющая точку размягчения 150°C или выше и содержание связанного углерода 65% - 75%, предварительно смешивается в качестве части компонента связующего вещества с игольчатым коксом, и эта смесь затем подвергается формованию экструдированием после мешения с каменноугольной смолой (постоянным связующим веществом), имеющей точку размягчения от 85°C до 105°C и содержание связанного углерода 55% - 65%, служащей в качестве остатка компонента связующего вещества, с последующим спеканием и графитизацией в соответствии с обычными способами. В этом случае существенно, что вторичное связующее вещество, имеющее точку размягчения 150°C или выше, которая отличается от точки размягчения постоянного связующего вещества, смешивается заранее.
[0006] PTL2 раскрывает способ для производства графитового электрода, который использует игольчатый кокс на основе нефти, имеющий поверхностную плотность 2,150 г/см3 или выше, получаемый путем обжига при 1500°C - 1700°C вместо того, чтобы использовать большое количество связующей смолы, в котором связующая смола, имеющая точку размягчения 100°C - 150°C, используется в качестве связующего вещества. В этом случае является существенным, что в качестве связующей смолы используетсмя связующая смола, имеющую более высокую точку размягчения, чем нормальная точка размягчения, то есть 100°C - 150°C, , и игольчатый кокс также имеет высокую температуру обжига.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[0007]
[PTL 1] японская опубликованная патентная заявка № S63-74961
[PTL 2] японская опубликованная патентная заявка № H05-28998
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Как было описано выше, в случае использования в способе для производства искусственного графитового электрода игольчатого кокса, имеющего большое количество пор, экструзионное формование не может быть выполнено, пока не будет увеличено давление формовки или количество используемой связующей смолы для того, чтобы достичь постоянной скорости формовки во время экструзионного формования. В дополнение к этому, когда увеличивается количество используемой связующей смолы, большее количество летучих компонентов образуется при температуре, при которой связующая смола коксуется во время спекания, что приводит к растрескиванию электрода или к уменьшению объемной плотности.
Следовательно, настоящее изобретение предлагает способ для производства искусственного графитового электрода, который позволяет выполнять мешение и последующее экструзионное формование без необходимости в увеличении количества используемой связующей смолы даже в случае игольчатого кокса, имеющего большой объем порового пространства.
[0009] В результате проведения обширных исследований для решения вышеупомянутой проблемы авторы настоящего изобретения нашли, что вышеупомянутые проблемы могут быть решены при наличии процесса для мешения связующей смолы с игольчатым коксом, включающего в себя по меньшей мере две отдельные стадии мешения и задания количества связующей смолы, добавляемой во время этих стадий мешения, внутри некоторого предписанного диапазона, и тем самым совершили настоящее изобретение.
[0010] А именно, настоящее изобретение представляет собой способ для производства искусственного графитового электрода путем мешения связующей смолы с игольчатым коксом, а затем выполнения процессов экструзионного формования, спекания и графитизации, в котором процесс мешения связующей смолы с игольчатым коксом включает в себя по меньшей мере две отдельные стадии мешения, и количество добавляемой связующей смолы и время мешения на этих стадиях мешения удовлетворяют условию нахождения индекса мешения, представленного нижеприведенной формулой (1), внутри диапазона 0,1-0,7.
Индекс мешения=(a1/A) × (t1/T) (1)
Здесь A означает общее количество связующей смолы, используемой в процессе мешения, а a1 означает количество связующей смолы, используемой на первой стадии мешения. T означает общее время мешения в процессе мешения, а t1 означает время мешения на первой стадии мешения.
Кроме того, используемое количество связующей смолы (масовых частей, далее обозначаемых «ч.масс.) (невключительно) определяется на основе 100 ч.масс. используемого количества игольчатого кокса.
[0011] В вышеупомянутом способе производства игольчатый кокс предпочтительно имеет поверхностную плотность 2,00 г/см3 или выше и объем порового пространства 0,10 см3/г - 0,30 см3/г при диаметре пор 0,01 мкм - 120 мкм.
В этом случае физические свойства поры измеряются с помощью ртутной порометрии с использованием размера частиц кокса 2 мм - 5 мм, и условия измерения включают в себя краевой угол между ртутью и игольчатым коксом 141,2° и поверхностное натяжение ртути 480 дин/см.
[0012] В вышеупомянутом способе производства связующая смола предпочтительно имеет точку размягчения 70°C - 150°C и содержание β-смолы 15 мас.% - 30 мас.%.
В этом случае содержание β-смолы измеряется в соответствии со способом анализа растворителя стандарта JIS K2425, и показывает разность между нерастворимыми в толуоле компонентами и растворимыми в хинолине компонентами.
[0013] В соответствии с настоящим изобретением мешение и последующее экструзионное формование могут выполняться без необходимости в увеличении используемого количества связующей смолы даже в случае игольчатого кокса, имеющего большое количество пор. Качество и производительность электрода могут поддерживаться на заданных уровнях, поскольку скорость экструдирования во время процесса экструзионного формования может поддерживаться постоянной. Следовательно, при создании обычного уровня давления процесса экструзионного формования, экструзионное формование возможно даже в том случае, если количество используемой связующей смолы является более низким, чем обычное количество. С другой стороны, поскольку нет никакой необходимости увеличивать количество используемой связующей смолы, давление в процессе экструзионного формования может быть понижено, что может способствовать значительной экономии энергии.
Кроме того, различные эксплуатационные параметры искусственного графитового электрода, получаемого в соответствии со способом производства по настоящему изобретению, такие как объемная плотность, коэффициент теплового расширения или вздутие, являются сопоставимыми или лучшими, чем в случае производства искусственного графитового электрода в соответствии с обычным способом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014]
[Фиг. 1]
Фиг. 1 представляет собой график, показывающий соотношение между индексом мешения и давлением формовки в одном примере настоящего изобретения.
[Фиг. 2]
Фиг. 2 представляет собой компьютерно-томографическое изображение перемешанной частицы Примера 1.
[Фиг. 3]
Фиг. 3 представляет собой компьютерно-томографическое изображение перемешанной частицы Сравнительного примера 1.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0015] В способе производства по настоящему изобретению, в процессе мешения связующей смолы с игольчатым коксом, связующая смола добавляется дробно, два или более раз. В случае использования обычного игольчатого кокса верхний предел количества связующей смолы, которое позволяет выполнять экструзионное формование, составляет 35 ч.масс. (здесь и в дальнейшем – в расчете на 100 ч.масс. игольчатого кокса, не включая количество связующей смолы).
[0016] В случае использования игольчатого кокса, имеющего большой объем порового пространства, со стандартным количеством связующей смолы, составляющим, например, 25 ч.масс., экструзионное формование не сможет быть выполнено обычными способами из-за отсутствия постоянной скорости экструдирования до тех пор, пока количество игольчатого кокса не будет увеличено, например, до ч.масс.. В дополнение к этому, необходимо увеличивать давление формовки для того, чтобы достичь постоянной скорости экструдирования при использовании тех же самых ч.масс. связующей смолы. Если для достижения постоянной скорости экструдирования используется большее количество связующей смолы, чем обычно, во время спекания из связующей смолы образуется газ, что значительно повышает вероятность растрескивания электрода. Однако использование настоящего изобретения позволяет выполнять экструзионное формование при той же скорости экструдирования, что и в предшествующем уровне техники, после смешивания 25 ч.масс. связующей смолы даже в том случае, если используется игольчатый кокс, имеющий большой объем порового пространства.
[0017] В процессе мешения, рассматривая в качестве примера случай использования 25 ч.масс. связующей смолы на 100 ч.масс. игольчатого кокса, мешение выполняется путем добавления 10 ч.масс. из 25 ч.масс. связующей смолы на первой ступени мешения и мешения в течение определенного периода времени, а затем добавления оставшихся 15 ч.масс. на второй ступени мешения и мешения в течение определенного периода времени. Добавляемое количество связующей смолы и время мешения во время первой стадии мешения необходимо определять так, чтобы индекс мешения в соответствии с вышеупомянутой формулой (1) находился внутри диапазона 0,1-0,7.
[0018] Если индекс мешения находится внутри этого диапазона, мешение и последующее экструзионное формование возможны без необходимости в увеличении количества используемой связующей смолы даже в случае игольчатого кокса, имеющего большой объем порового пространства. Хотя механизм этого неясен, в дополнение к рассеянию летучих компонентов благодаря первой стадии мешения, вязкость связующей смолы увеличивается и на поверхностях пор (поверхностных частях) образуется затвердевший слой связующей смолы. Следовательно, связующая смола, добавляемая в начале второй стадии мешения, накапливается на поверхностях пор благодаря затвердевшему слою связующей смолы, образовавшемуся на первой стадии мешения, не проникая к более глубоким частям пор. В дополнение к этому, связующая смола, которая накопилась на поверхностях пор, может действовать как смазочный материал во время экструзионного формования. Соответственно, даже в случае игольчатого кокса, имеющего большой объем порового пространства, последующее экструзионное формование может быть выполнено без необходимости в увеличении количества используемой связующей смолы.
[0019] В том случае, когда индекс мешения имеет значение меньше чем 0,1, перемешанное состояние, сформированное между игольчатым коксом и связующей смолой на первой стадии мешения, является неадекватным благодаря недостаточному количеству связующей смолы, добавленной во время первой стадии формовки, и сокращенному времени мешения. Если значение индекса мешения превышает 0,7, нет никакой разницы в давлении формовки в случае добавления сразу всего количества связующей смолы, как в обычных способах, что делает это неэффективным. Таким образом, индекс мешения предпочтительно находится внутри диапазона 0,15-0,70 и более предпочтительно внутри диапазона 0,20-0,50.
[0020] Здесь использование по меньшей мере двух отдельных стадий мешения означает, что добавление связующей смолы выполняется в две или более стадии, и работа пластикатора или другого месильного оборудования может быть непрерывной, или связующая смола может быть добавлена после временного прерывания мешения. Время мешения во время первой стадии мешения предпочтительно составляет 5 мин или больше, а время мешения во время второй стадии мешения предпочтительно составляет 3 мин или больше.
[0021] Вторая стадия мешения выполняется после первой стадии мешения. Во время второй стадии мешения количество используемой связующей смолы относительно игольчатого кокса может быть количеством оставшейся связующей смолы за вычетом количества связующей смолы, использованного на первой стадии мешения, а время мешения также может быть оставшимся количеством времени за вычетом времени мешения первой стадии. А именно, нет необходимости значительно изменять полное количество используемого связующего вещества и полное время мешения. Кроме того, множественные стадии мешения, такие как третья стадия мешения, могут быть добавлены после второй стадии мешения по мере необходимости. В случае трех или более стадий мешения используемое количество связующей смолы и время мешения на второй стадии мешения могут быть уменьшены.
[0022] Нет никаких конкретных ограничений на используемый игольчатый кокс, и может использоваться игольчатый кокс на основе угля или на основе нефти. Настоящее изобретение является эффективным в случаях использования игольчатого кокса, имеющего большее количество пор (объем порового пространства), чем обычно. Использование игольчатого кокса, имеющего большое количество пор (объем порового пространства), является выгодным для предотвращения вздутия.
Объем порового пространства игольчатого кокса означает объем, измеренный с помощью ртутной порометрии с использованием размера частиц кокса 2 мм - 5 мм, и объем порового пространства для диаметра пор 0,01 мкм - 120 мкм предпочтительно составляет 0,10 см3/г - 0,30 см3/г, более предпочтительно 0,10 см3/г - 0,25 см3/г, и еще более предпочтительно 0,13 см3/г - 0,20 см3/г. В этом случае диаметр пор вычисляется с использованием краевого угла между ртутью и игольчатым коксом 141,2° и поверхностного натяжения ртути 480 дин/см. В том случае, когда объем порового пространства составляет менее 0,10 см3/г, эффект настоящего изобретения является низким из-за малого объема порового пространства. В том случае, когда объем порового пространства превышает 0,30 см3/г, требуемое количество связующей смолы становится чрезмерно большим, что приводит к непригодности игольчатого кокса для производства графитового электрода.
[0023] Точка размягчения связующей смолы, используемой в качестве связующего вещества, предпочтительно составляет 70°C - 150°C, а содержание β-смолы предпочтительно составляет 15% - 30%. Если точка размягчения находится ниже 70°C, вязкость становится чрезмерно низкой, препятствуя проникновению связующей смолы к самым глубоким частям пор игольчатого кокса, и тем самым препятствуя проявлению эффектов настоящего изобретения. Если точка размягчения превышает 150°C, температура пластикатора, используемого для мешения, должна быть повышена для того, чтобы принудительно понизить вязкость связующей смолы, что является невыгодным с точки зрения экономической эффективности производства. Точка размягчения более предпочтительно составляет 80°C - 130°C и особенно предпочтительно 90°C - 120°C.
Один и тот же тип связующей смолы, имеющий одну и ту же точку размягчения, может меситься на двух отдельных стадиях мешения, либо различные виды связующей смолы, имеющие различные точки размягчения, могут меситься на первой стадии мешения и на второй стадии мешения. Диаметр пор игольчатого кокса, в которые входит связующая смола, или количество связующей смолы, которая входит в игольчатый кокс, может быть настроено путем изменения точки размягчения связующей смолы, например использования связующей смолы, имеющей высокую точку размягчения, на первой стадии мешения и использования связующей смолы, имеющей низкую точку размягчения, на второй стадии мешения.
Примеры
[0024] Хотя далее приводится более подробное объяснение настоящего изобретения посредством примеров и сравнительных примеров, настоящее изобретение не ограничивается этими примерами.
[0025] Пример 1
Игольчатый кокс на основе каменноугольной смолы, имеющий поверхностную плотность 2,15 г/см3 и измеренный ртутным порозиметром объем порового пространства 0,136 см3/г, использовался в качестве игольчатого кокса. Этот игольчатый кокс был измельчен с помощью щековой дробилки и пропущен через сито с размером ячеек 8-16 меш (Me'), с последующим смешиванием материала на и под ситом, дроблением молотковой дробилкой и просеиванием до размеров 48 Me' - 200 Me' и 200 Me' или меньше. После объединения каждого распределения размера частиц в пропорциях 40% (8 Me' - 16 Me'), 35% (48 Me' - 200 Me') и 25% (200 Me' или меньше) в порядке увеличения диаметра частиц этот игольчатый кокс месился со связующей смолой (BP) в две стадии. Используемая связующая смола имела точку размягчения 97°C и содержание β-смолы 20%. Другими словами, 25 ч.масс. общего количества используемой связующей смолы включалось на основе 100 ч.масс. игольчатого кокса в терминах процесса мешения, и мешение выполнялось в течение 20 мин при 160°C. В этом процессе мешения 12,5 ч.масс. связующей смолы включалось в первую стадию мешения с последующим мешением в течение 7,5 мин, после чего оставшиеся 12,5 ч.масс. включались во вторую стадию мешения при поддержании той же самой температуры с последующим дополнительным мешением в течение 12,5 мин. Индекс мешения в этом случае составлял 0,19.
После мешения давление формования в экструдере регулировалось до постоянной скорости экструзии 7 см/мин, и это давление использовалось в качестве давления экструдирования. В дополнение к этому, образец для измерения CTE был получен путем экструзионного формования до размера φ20 мм × 100 мм с последующим запеканием при 900°C и графитизацией при 2500°C. Значение CTE измерялось путем измерения среднего коэффициента теплового расширения в диапазоне от комнатной температуры до 500°C.
Результаты показаны в Таблице 1.
[0026] Примеры 2-5
Графитовые электроды были произведены тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением изменения условий мешения и условий формовки на показанные в Таблице 1. Результаты показаны в Таблице 1.
[0027] Сравнительный пример 1
Графитовый электрод был произведен тем же самым образом, что и примеры, за исключением формовки после мешения путем включения сразу всех 25 ч.масс. связующей смолы вместо разделения мешения связующей смолы и кокса пластикатора на две стадии, как в обычных способах. Результаты также показаны в Таблице 1.
[0028] Соотношение между индексом мешением и давлением формовки показано для Примеров 1-5 на Фиг. 1. Кроме того, значения показаны c использованием значения давления формовки Сравнительного примера 1 (13,5 МПа) в качестве базы.
[0029] Смешанные частицы, имеющие диаметр 1 мм - 2 мм, были взяты из перемешанных продуктов Примера 1 и Сравнительного примера 1, и компьютерная томография была выполнена с разрешением 3 мкм с использованием системы рентгеновской компьютерной томографии (CT) (TUX-3200N, Mars Tohken Solution Co., Ltd.) с последующей реконструкцией в трехмерные изображения. Томографические изображения были получены из случайных поперечных сечений реконструированных трехмерных изображений. Типичное томографическое изображение Примера 1 показано на Фиг. 2, в то время как типичное томографическое изображение Сравнительного примера 1 показано на Фиг. 3. В отличие от толщины связующей смолы на Фиг. 2, распределенной вокруг игольчатого кокса, являющегося по существу однородным, толщина связующей смолы на Фиг. 3 является неоднородной.
[0030]
[Таблица 1]
Общее количество BP (ч.масс.) Первая стадия мешения Вторая стадия мешения Индекс мешения Давление формовки (МПа) CTE (×10-6/°C)
Количество BP (ч.масс.) Время (мин) Количество BP (ч.масс.) Время (мин)
Сравнительный Пример 1 25 25 20 1,00 13,5 1,29
Пример 1 25 12,5 7,5 12,5 12,5 0,19 12,6 1,28
пример 2 25 12,5 10 12,5 10 0,25 12,1 1,23
Пример 3 25 15 15 10 5 0,45 11,4 1,23
Пример 4 25 18 10 7 10 0,36 10,9 1,22
Пример 5 25 22 15 3 5 0,66 12,7 1,28
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0031] В соответствии со способ производства настоящего изобретения, качество и производительность электрода могут поддерживаться на заданных уровнях без необходимости в увеличении количества используемой связующей смолы даже в случае игольчатого кокса, имеющего большое количество пор, что может приводить к значительной экономии энергии, и получаемый искусственный графитовый электрод демонстрирует превосходные коэффициент теплового расширения, вздутие и другие эксплуатационные параметры, делая тем самым получаемый электрод полезным в качестве электрода для производства стали в электросталеплавильном производстве.

Claims (5)

1. Способ получения искусственного графитового электрода путем мешения связующей смолы с игольчатым коксом, а затем выполнения процесса экструзионного формования и затем процессов спекания и графитизации, в котором игольчатый кокс имеет истинную плотность 2,00 г/см3 или выше и объем порового пространства 0,10-0,30 см3/г для диаметра пор 0,01-120 мкм, причем процесс мешения связующей смолы с игольчатым коксом включает в себя по меньшей мере две отдельные стадии мешения, и количество добавляемой связующей смолы и время мешения на этих стадиях мешения удовлетворяют условию нахождения индекса мешения, представленного нижеприведенной формулой (1), внутри диапазона 0,1-0,7:
Индекс мешения=(a1/A) × (t1/T) (1),
где A означает общее количество связующей смолы, используемой в процессе мешения, a1 означает количество связующей смолы, используемой на первой стадии мешения, T означает общее время мешения в процессе мешения и t1 означает время мешения на первой стадии мешения.
2. Способ получения искусственного графитового электрода по п. 1, в котором связующая смола имеет точку размягчения 70-150°C и содержание β-смолы 15-30 мас.%.
3. Способ получения искусственного графитового электрода по п. 1 или 2, в котором индекс мешения находится внутри диапазона 0,15-0,70.
RU2018134190A 2016-03-17 2017-03-16 Способ для производства искусственного графитового электрода RU2728036C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-053501 2016-03-17
JP2016053501 2016-03-17
JP2016-174571 2016-09-07
JP2016174571 2016-09-07
PCT/JP2017/010573 WO2017159769A1 (ja) 2016-03-17 2017-03-16 人造黒鉛電極の製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018134190A RU2018134190A (ru) 2020-04-17
RU2018134190A3 RU2018134190A3 (ru) 2020-06-01
RU2728036C2 true RU2728036C2 (ru) 2020-07-28

Family

ID=59850431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018134190A RU2728036C2 (ru) 2016-03-17 2017-03-16 Способ для производства искусственного графитового электрода

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11286165B2 (ru)
EP (1) EP3431458B1 (ru)
JP (1) JP6878407B2 (ru)
CN (1) CN108883995B (ru)
ES (1) ES2942770T3 (ru)
MY (1) MY191976A (ru)
RU (1) RU2728036C2 (ru)
WO (1) WO2017159769A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108046243A (zh) * 2018-01-04 2018-05-18 王世聪 一种无定形碳工业化量产石墨烯的方法
JP7457002B2 (ja) 2019-03-29 2024-03-27 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 高密度人造黒鉛電極の製造方法
CN111056843A (zh) * 2019-12-26 2020-04-24 河北联冠智能环保设备股份有限公司 一种中频炉真空冶炼用石墨坩埚及其制备方法
CN110980722B (zh) * 2020-01-02 2021-07-13 中国石油大学(华东) 一种利用针状焦制备得到的电极材料及其方法
CN112072075A (zh) * 2020-09-02 2020-12-11 昆山宝创新能源科技有限公司 负极膜及其制备方法和应用
CN112457014A (zh) * 2020-10-21 2021-03-09 大同宇林德石墨新材料股份有限公司 一种超高功率石墨电极接头及其制备工艺
CN112542578B (zh) * 2020-12-24 2023-09-22 大连宏光锂业有限责任公司 锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法
JP2022178233A (ja) * 2021-05-19 2022-12-02 イビデン株式会社 多孔質炭素系材料および多孔質炭素系材料の製造方法
CN113923813B (zh) * 2021-10-08 2024-03-29 吉林炭素有限公司 一种应用能量堆积高度制定石墨电极配方的方法
CN115368145A (zh) * 2022-08-24 2022-11-22 中钢集团南京新材料研究院有限公司 制备石墨制品的混捏方法、石墨制品制备方法及石墨制品

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0528998A (ja) * 1991-07-24 1993-02-05 Mitsubishi Kasei Corp 人造黒鉛電極の製造方法
JPH05238716A (ja) * 1992-02-25 1993-09-17 Nippon Steel Chem Co Ltd 特殊炭素材の混練方法
SU1790136A1 (ru) * 1990-09-25 1995-06-27 Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт электродной промышленности Углеродсодержащая шихта для крупногабаритных графитированных заготовок
JP5028998B2 (ja) * 2006-12-22 2012-09-19 富士通株式会社 情報記憶装置の制御方法、情報記憶装置、制御プログラム及び記録媒体
JP5238716B2 (ja) * 2006-12-19 2013-07-17 セント ジュード メディカル インコーポレイテッド ステント構造及び組織弁小葉を有する人工心臓弁、及び関連する方法
RU2547184C2 (ru) * 2010-02-10 2015-04-10 Сгл Карбон Се Способ получения формованного изделия из углеродного материала с применением повторно переработанных карбоновых волокон

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3856926A (en) * 1968-11-06 1974-12-24 Showa Denko Kk Process for preparing carbon paste
JPS6110017A (ja) * 1984-06-23 1986-01-17 Nippon Steel Chem Co Ltd 黒鉛電極の製造方法
US5413738A (en) * 1985-10-22 1995-05-09 Ucar Carbon Technology Corporation Graphite electrodes and their production
JPS6374961A (ja) 1986-09-19 1988-04-05 東海カ−ボン株式会社 人造黒鉛電極の製造方法
JPH05139833A (ja) * 1990-12-27 1993-06-08 Nippon Steel Chem Co Ltd 高密度炭素材の製造法
JPH04285189A (ja) * 1991-03-12 1992-10-09 Nippon Steel Chem Co Ltd 人造黒鉛電極の製造方法
WO1995027766A1 (fr) * 1994-04-07 1995-10-19 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. Coke en aiguille pour la production d'electrodes et procede correspondant
WO1999037595A1 (fr) * 1998-01-26 1999-07-29 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. Procede de preparation de coke aciculaire pour electrodes de graphite
US20050254545A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Sgl Carbon Ag Graphite electrode for electrothermic reduction furnaces, electrode column, and method of producing graphite electrodes
US9777221B2 (en) 2006-06-29 2017-10-03 Graftech International Holdings Inc. Method of producing needle coke for low CTE graphite electrodes
CN101294089A (zh) * 2007-04-25 2008-10-29 淄博矿业集团有限责任公司 一种制备煤沥青的方法
CN101445233B (zh) * 2008-12-17 2011-04-20 四川广汉士达炭素股份有限公司 Φ550mm及以上超高功率石墨电极的制造方法
CN101553060B (zh) * 2009-05-07 2011-01-19 平煤集团开封炭素有限责任公司 直径600mm超高功率石墨电极及其生产方法
CN101696116B (zh) * 2009-10-27 2012-08-29 介休市巨源炭素有限公司 大规格石墨电极的生产方法
CN101787299B (zh) * 2010-03-01 2013-07-03 上海尚元化工工程技术有限公司 一种用混合溶剂萃取生产净化沥青的方法
CN101871897B (zh) * 2010-06-13 2012-04-18 中钢集团吉林炭素股份有限公司 石墨电极炭素糊料混捏温度的确定方法
CN103030404A (zh) * 2012-12-23 2013-04-10 中钢集团吉林炭素股份有限公司 一种降低石墨电极生坯挤压成型压强的方法
CN103113910B (zh) * 2013-01-30 2014-07-02 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种煤系针状焦的原料预处理方法
JP2014181168A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Ibiden Co Ltd 黒鉛材料の製造方法
JP2014181169A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Ibiden Co Ltd 黒鉛材料の製造方法
JP6375711B2 (ja) * 2014-06-13 2018-08-22 株式会社ジェイテクト 蓄電材料の製造装置及び製造方法
CN105272254B (zh) * 2015-10-10 2018-02-23 大同新成新材料股份有限公司 一种受电弓碳滑板材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1790136A1 (ru) * 1990-09-25 1995-06-27 Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт электродной промышленности Углеродсодержащая шихта для крупногабаритных графитированных заготовок
JPH0528998A (ja) * 1991-07-24 1993-02-05 Mitsubishi Kasei Corp 人造黒鉛電極の製造方法
JPH05238716A (ja) * 1992-02-25 1993-09-17 Nippon Steel Chem Co Ltd 特殊炭素材の混練方法
JP5238716B2 (ja) * 2006-12-19 2013-07-17 セント ジュード メディカル インコーポレイテッド ステント構造及び組織弁小葉を有する人工心臓弁、及び関連する方法
JP5028998B2 (ja) * 2006-12-22 2012-09-19 富士通株式会社 情報記憶装置の制御方法、情報記憶装置、制御プログラム及び記録媒体
RU2547184C2 (ru) * 2010-02-10 2015-04-10 Сгл Карбон Се Способ получения формованного изделия из углеродного материала с применением повторно переработанных карбоновых волокон

Also Published As

Publication number Publication date
US11286165B2 (en) 2022-03-29
RU2018134190A (ru) 2020-04-17
WO2017159769A1 (ja) 2017-09-21
RU2018134190A3 (ru) 2020-06-01
EP3431458B1 (en) 2023-03-08
CN108883995B (zh) 2021-11-02
JPWO2017159769A1 (ja) 2019-01-24
EP3431458A4 (en) 2019-12-04
CN108883995A (zh) 2018-11-23
JP6878407B2 (ja) 2021-05-26
ES2942770T3 (es) 2023-06-06
MY191976A (en) 2022-07-21
US20190039909A1 (en) 2019-02-07
EP3431458A1 (en) 2019-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2728036C2 (ru) Способ для производства искусственного графитового электрода
DE102015222439B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Graphitkörpern
CA1090068A (en) Production of high-density carbon materials
CN111018554A (zh) 一种利用石墨烯制备超高功率石墨电极的方法
CN111172560A (zh) 一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺
JP2009078967A (ja) 高熱伝導黒鉛材料及びその製造方法
US2761848A (en) Process of making shaped carbon articles
JP7457002B2 (ja) 高密度人造黒鉛電極の製造方法
JPH0576556B2 (ru)
US3322866A (en) Method of extruding carbon articles
US3505090A (en) Process for the production of carbon articles
JP2910002B2 (ja) 特殊炭素材の混練方法
JP5386840B2 (ja) 冶金用フェロコークスの製造方法
DE102012201468A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kathodenblocks für eine Aluminium-Elektrolysezelle und einen Kathodenblock
KR102634867B1 (ko) 코크스 조성물 및 전극봉
KR20170073012A (ko) 코크스 제조방법
KR101907927B1 (ko) 성형탄, 성형탄 제조방법 및 이를 이용한 코크스 제조방법
JP2005179140A (ja) 高熱伝導黒鉛材料
KR20230084801A (ko) 등방 흑연 제조용 탄화 블록 제조방법
JP2021130580A (ja) 高熱膨張係数を有する黒鉛材料の製造方法及びその黒鉛材料
KR20240099797A (ko) 탄화 블록 및 등방 흑연의 제조방법
JPS6110017A (ja) 黒鉛電極の製造方法
JPH02271964A (ja) 黒鉛化炭素成形体の製造方法
JP2020132488A (ja) 活性炭の製法
KR20220074497A (ko) 바인더 조성물, 이를 이용해 제조된 전극봉 및 그 제조방법