以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の低炭素フェロクロム製造用電気炉の自焼成電極及び自焼成電極用の電極ペーストを詳細に説明する。ただし、本発明は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
(低炭素フェロクロムの製造方法)
Hereinafter, the self-firing electrode and the electrode paste for the self-firing electrode of the electric furnace for producing low-carbon ferrochrome according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be embodied in various forms and is not limited to the embodiments described herein. The present embodiment is provided with the intention of allowing those skilled in the art to fully understand the scope of the invention by making sufficient disclosure of the specification.
(Manufacturing method of low carbon ferrochrome)
まず、低炭素フェロクロムの製造方法を説明する。図1は、低炭素フェロクロムの製造方法の工程図である。図2は、低炭素フェロクロムの製造方法で用いられる設備を示す図である。
First, a method for producing low-carbon ferrochrome will be explained. FIG. 1 is a process chart of a method for producing low carbon ferrochrome. FIG. 2 is a diagram showing equipment used in a method for producing low carbon ferrochrome.
図1に示すように、低炭素フェロクロムの製造方法は、クロム鉱石と媒溶剤である生石灰の混合物を電気炉内で溶解させて溶解原料(以下、1次スラグという)を生成する第1工程(S1)を備える。
As shown in FIG. 1, the method for producing low-carbon ferrochrome is a first step (hereinafter referred to as primary slag) in which a mixture of chromium ore and quicklime as a medium solvent is dissolved in an electric furnace to produce a dissolved raw material (hereinafter referred to as primary slag). S1) is provided.
図2に示すように、クロム鉱石と生石灰は、ホッパ4に貯蔵される。クロム鉱石と生石灰は、電気炉1に装入されて、電気炉1内で溶解される。1次スラグは、電気炉1の出湯口1aから反応容器2に出湯される。
As shown in FIG. 2, chrome ore and quicklime are stored in the hopper 4. Chromium ore and quicklime are charged into the electric furnace 1 and melted in the electric furnace 1. The primary slag is discharged from the hot water outlet 1a of the electric furnace 1 to the reaction vessel 2.
次に、図1に示すように、1次スラグが出湯された反応容器2に、還元剤として副原料のシリコクロム、追装クロム鉱石、回収シリコクロムを装入する。そして、反応容器2に不活性ガスを底吹きすることにより攪拌して、クロム鉱石中の酸化物を還元して、低炭素フェロクロムと2次スラグを生成させる(S2)。この還元工程が第2工程である。回収シリコクロムは、後述する第3工程で回収されたシリコクロムである。なお、不活性ガスを底吹きする反応容器2の替わりに2基の取鍋を用い、2基の取鍋の間でリレードリングを行うことで攪拌してもよい。
Next, as shown in FIG. 1, the reaction vessel 2 from which the primary slag has been discharged is charged with the auxiliary raw materials silicochrome, chasing chromium ore, and recovered silicochrome as reducing agents. Then, the reaction vessel 2 is stirred by bottom-blowing an inert gas to reduce the oxide in the chromium ore to generate low-carbon ferrochrome and secondary slag (S2). This reduction step is the second step. The recovered silicochrome is silicochrome recovered in the third step described later. It should be noted that two pans may be used instead of the reaction vessel 2 for which the inert gas is bottom-blown, and stirring may be performed by relaying between the two pans.
還元反応によって生成した低炭素フェロクロムの溶湯は、鋳型に鋳込まれて製品となる。一方、還元反応によって生成した2次スラグは、低炭素フェロクロムの溶湯から分離された後、電気炉3(図2参照)に出湯される。なお、電気炉3の替わりに、不活性ガスを吹き込むガス底吹き装置を有する反応容器を使用してもよい。
The molten low-carbon ferrochrome produced by the reduction reaction is cast into a mold to become a product. On the other hand, the secondary slag produced by the reduction reaction is separated from the molten metal of low carbon ferrochrome and then discharged to the electric furnace 3 (see FIG. 2). Instead of the electric furnace 3, a reaction vessel having a gas bottom blowing device for blowing an inert gas may be used.
次に、2次スラグが装入された電気炉3に還元剤としてのフェロシリコンを装入し、2次スラグ中に残留している酸化クロムと反応させて、回収シリコクロムと3次スラグ(棄却スラグ)を生成させる(S3)。回収シリコクロムは、副原料シリコクロムと共に反応容器2に装入される。副原料シリコクロムの一部が回収シリコクロムによって代替されるので、副原料シリコクロムが低減される。
Next, ferrosilicon as a reducing agent is charged into the electric furnace 3 in which the secondary slag is charged, and the ferrosilicon as a reducing agent is reacted with the chromium oxide remaining in the secondary slag to recover the silicochrome and the tertiary slag (rejected). Slag) is generated (S3). The recovered siliconochrome is charged into the reaction vessel 2 together with the auxiliary material siliconochrome. Since a part of the auxiliary raw material silicochrome is replaced by the recovered silicochrome, the auxiliary raw material silicochrome is reduced.
なお、第3工程を設けることなく、第1工程と第2工程のみで低炭素フェロクロムを製造してもよい。
(自焼成電極)
It should be noted that the low carbon ferrochrome may be produced only in the first step and the second step without providing the third step.
(Self-firing electrode)
本発明の一実施形態の自焼成電極を説明する。図3は、本実施形態の自焼成電極10の垂直断面図である。本実施形態の自焼成電極10は、電気炉1の電極6又は電気炉3の電極5として用いられる。
The self-firing electrode according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the self-firing electrode 10 of the present embodiment. The self-firing electrode 10 of the present embodiment is used as the electrode 6 of the electric furnace 1 or the electrode 5 of the electric furnace 3.
自焼成電極10は、筒状のケース11と、ケース11に装入される電極ペースト12と、を備える。自焼成電極10は、ケース11に電極ペースト12を装入し、電極ホルダ13を通して流れる電流のジュール熱と電気炉1からの伝導熱によって、電極ペースト12を焼成することによって形成される。電極ペースト12は、上部から順番に電極ペースト12、電極ペースト12が溶融した溶融ペースト14、溶融ペースト14が固化した固化電極15の順に変化する。16は電極ホルダ13に接続される電流供給用電導銅管、17はケース11を保護する水冷ジャケット、18は押下げ装置のシリンダである。
The self-firing electrode 10 includes a tubular case 11 and an electrode paste 12 charged into the case 11. The self-firing electrode 10 is formed by charging the electrode paste 12 into the case 11 and firing the electrode paste 12 by the Joule heat of the current flowing through the electrode holder 13 and the conduction heat from the electric furnace 1. The electrode paste 12 changes in this order from the top, in the order of the electrode paste 12, the molten paste 14 in which the electrode paste 12 is melted, and the solidified electrode 15 in which the molten paste 14 is solidified. Reference numeral 16 denotes a current-supplying conductive copper pipe connected to the electrode holder 13, 17 is a water-cooled jacket for protecting the case 11, and 18 is a cylinder of a pushing device.
電気炉1の操業中、固化電極15とケース11はその先端部から消耗していく。固化電極15とケース11の消耗に応じて、押下げ装置によってケース11が押し下げられる。このとき、電極ホルダ13は押下げ装置のシリンダ18によって一定の位置を保ち、ケース11が電極ホルダ13内を下方に摺動する。ケース11の押し下げに応じて、ケース11の上部には新たなケース11が継ぎ足される。押下げ装置によるケース11の押し下げ、ケース11の継ぎ足しは、公知の技術であるからこれ以上の説明を省略する。
During the operation of the electric furnace 1, the solidifying electrode 15 and the case 11 are consumed from the tip thereof. The case 11 is pushed down by the pushing device according to the wear of the solidifying electrode 15 and the case 11. At this time, the electrode holder 13 is kept in a fixed position by the cylinder 18 of the pushing device, and the case 11 slides downward in the electrode holder 13. A new case 11 is added to the upper part of the case 11 in response to the pushing down of the case 11. Since the pushing down of the case 11 and the addition of the case 11 by the pushing down device are known techniques, further description thereof will be omitted.
図4は、ケース11の水平断面図を示す。ケース11は、筒状の本体11aを備える。ケース電流密度は、100A/cm2以上400A/cm2以下、望ましくは150A/cm2以上400A/cm2以下に設定される。ここで、ケース電流密度は、(自焼成電極10に供給される電流)/(ケース11の断面積)で表される。ケース11の断面積は、π×D2/4-π×(D-2t)2/4で表される。Dはケース11の外法の直径、tはケース11の厚みである。ケース11の断面積は、本体11aのみの断面積であり、リブ11bの断面積は含まれない。
FIG. 4 shows a horizontal sectional view of the case 11. The case 11 includes a tubular main body 11a. Case current density, 100A / cm 2 or more 400A / cm 2 or less, desirably set to 150A / cm 2 or more 400A / cm 2 or less. Here, the case current density is represented by (current supplied to the self-firing electrode 10) / (cross-sectional area of the case 11). Sectional area of the case 11 is represented by π × D 2/4-π × (D-2t) 2/4. D is the outer diameter of the case 11, and t is the thickness of the case 11. The cross-sectional area of the case 11 is the cross-sectional area of only the main body 11a, and does not include the cross-sectional area of the rib 11b.
本実施形態の自焼成電極10によれば、ケース電流密度を400A/cm2以下に低くするので、電極ホルダ13の下のケース11の溶断(言い換えれば消耗)を抑制し、ケース11によって固化電極15を保持することができる。このため、固化電極15が中抜けするのを防止できる。ケース電流密度が100A/cm2未満であると、電極ペースト12が焼成不足になるので、電極ホルダ13の下のケース11の溶断を抑制しても、固化電極15が中抜けするおそれがある。
According to the self-firing electrode 10 of the present embodiment, the case current density is lowered to 400 A / cm 2 or less, so that the case 11 under the electrode holder 13 is suppressed from being blown (in other words, consumed), and the solidified electrode is formed by the case 11. 15 can be held. Therefore, it is possible to prevent the solidified electrode 15 from being hollowed out. If the case current density is less than 100 A / cm 2 , the electrode paste 12 will be insufficiently fired. Therefore, even if the case 11 under the electrode holder 13 is suppressed from being blown, the solidified electrode 15 may be hollowed out.
自焼成電極10の電極電流密度は、4.0A/cm2以上8.0A/cm2以下に設定される。電極電流密度は、(自焼成電極10に供給される電流)/(自焼成電極10の面積)で表される。自焼成電極10の面積は、π×D2/4で表される。Dは上述の通りである。
Electrode current density of the self-baking electrode 10 is set to 4.0A / cm 2 or more 8.0A / cm 2 or less. The electrode current density is represented by (current supplied to the self-firing electrode 10) / (area of the self-firing electrode 10). The area of self-baking electrode 10 is expressed by π × D 2/4. D is as described above.
電極電流密度が4.0A/cm2未満であると、焼成不足となり、固化電極15が中抜けするおそれがある。電極電流密度が8.0A/cm2を超えると、過焼成となり、中折れ(固化電極15が折れる現象)が発生するおそれがある。
If the electrode current density is less than 4.0 A / cm 2 , the firing may be insufficient and the solidified electrode 15 may be hollowed out. If the electrode current density exceeds 8.0 A / cm 2 , over-baking may occur and center breakage (a phenomenon in which the solidified electrode 15 breaks) may occur.
本実施形態の自焼成電極10のケース11の厚みtは、2.0mmより大きく5mm以下、望ましくは2.5mm以上4.5mm以下、さらに望ましくは3.0mm以上4.5mm以下に設定される。ここで、ケース11の厚みtは、本体11aの厚みtである。
The thickness t of the case 11 of the self-firing electrode 10 of the present embodiment is set to be larger than 2.0 mm and 5 mm or less, preferably 2.5 mm or more and 4.5 mm or less, and more preferably 3.0 mm or more and 4.5 mm or less. .. Here, the thickness t of the case 11 is the thickness t of the main body 11a.
従来の合金鉄製造用電気炉の自焼成電極のケースの厚みは、0.8mm以上2.0mm以下に設定される。本実施形態の自焼成電極10によれば、ケース11の厚みを2.0mmよりも厚くするので、電極ホルダ13の下のケース11の溶断(言い換えれば消耗)をより抑制し、ケース11によって固化電極15を保持することができる。このため、固化電極15が中抜けするのを防止できる。ケース11の厚みが厚すぎると、ケース11の電流配分(電極ホルダ13から供給される電流のうち、ケース11に配分された電流)が大きくなり、電極ペースト12の電流配分(電極ホルダ13から供給される電流のうち、電極ペースト12に配分された電流)が小さくなり、電極ペースト12が焼成しにくくなる。このため、ケース11の厚みを4.5mm以下に設定する。
The thickness of the case of the self-firing electrode of the conventional electric furnace for ferroalloy production is set to 0.8 mm or more and 2.0 mm or less. According to the self-firing electrode 10 of the present embodiment, since the thickness of the case 11 is made thicker than 2.0 mm, the case 11 under the electrode holder 13 is more suppressed from being blown (in other words, consumed) and solidified by the case 11. The electrode 15 can be held. Therefore, it is possible to prevent the solidified electrode 15 from being hollowed out. If the thickness of the case 11 is too thick, the current distribution of the case 11 (the current distributed to the case 11 among the currents supplied from the electrode holder 13) becomes large, and the current distribution of the electrode paste 12 (supplied from the electrode holder 13). Of the current generated, the current distributed to the electrode paste 12) becomes smaller, making it difficult for the electrode paste 12 to be fired. Therefore, the thickness of the case 11 is set to 4.5 mm or less.
ケース11の内面には、周方向に均等間隔を開けて4枚以上8枚以下のリブ11bが設けられる。リブ11bは、電極ペースト12が焼成するのを助ける役割と、電極ペースト12や固化電極15が中抜けするのを防止する役割を持つ。リブ11bの幅B/電極半径(D/2)は、0.1以上0.8以下、望ましくは0.3以上0.5以下に設定される。リブ11bの厚みは、3.0mm以上4.5mm以下に設定される。
On the inner surface of the case 11, 4 or more and 8 or less ribs 11b are provided at equal intervals in the circumferential direction. The ribs 11b have a role of helping the electrode paste 12 to be fired and a role of preventing the electrode paste 12 and the solidified electrode 15 from being hollowed out. The width B / electrode radius (D / 2) of the rib 11b is set to 0.1 or more and 0.8 or less, preferably 0.3 or more and 0.5 or less. The thickness of the rib 11b is set to 3.0 mm or more and 4.5 mm or less.
リブ11bの幅Bが広いと、固化電極15の、リブ11bが消滅した部分からクラックが発生し易くなり、固化電極15の欠け等のトラブルの原因になる。一方、リブ11bの幅Bが狭いと、電極ホルダ13に流入した電流がケース11に集中して流れ、過電流によってケース11が溶断するおそれがある。このため、リブ11bの幅B/電極半径(D/2)を0.1以上0.8以下に設定する。
If the width B of the rib 11b is wide, cracks are likely to occur from the portion of the solidifying electrode 15 where the rib 11b has disappeared, which causes troubles such as chipping of the solidifying electrode 15. On the other hand, if the width B of the rib 11b is narrow, the current flowing into the electrode holder 13 may be concentrated in the case 11 and the case 11 may be melted due to an overcurrent. Therefore, the width B / electrode radius (D / 2) of the rib 11b is set to 0.1 or more and 0.8 or less.
リブ11bの枚数が多いと、リブ11bの電気抵抗の減少によりリブ11bを流れる電流が増加し、焼成ゾーンを下降させる効果がある。一方で、リブ11bとカーボン間の接触全抵抗の減少によりカーボンへ電流が流れ込みやすくなり、焼成ゾーンを上昇させる効果もある。この両者がバランスされると、焼成ゾーンが変化せずに安定する。リブ11bの枚数は4枚以上8枚以下が最適である。
(自焼成電極用の電極ペースト)
When the number of ribs 11b is large, the current flowing through the ribs 11b increases due to the decrease in the electrical resistance of the ribs 11b, which has the effect of lowering the firing zone. On the other hand, the reduction of the total contact resistance between the rib 11b and the carbon makes it easier for the current to flow into the carbon, which also has the effect of raising the firing zone. When both of these are balanced, the firing zone is stable without change. The optimum number of ribs 11b is 4 or more and 8 or less.
(Electrode paste for self-firing electrode)
電極ペースト12は、人造黒鉛、焼成炭、ピッチコークス及びバインダ等の炭素質結合剤を混合することによって製造される。電極ペースト12は、ケース11内を降下中に焼成する。電極ペースト12は、電流のジュール熱と電気炉1からの伝導熱によって溶融し、揮発性成分が除去されて固化電極15になる。
The electrode paste 12 is produced by mixing a carbonaceous binder such as artificial graphite, calcined charcoal, pitch coke and a binder. The electrode paste 12 is fired while descending inside the case 11. The electrode paste 12 is melted by Joule heat of an electric current and conduction heat from the electric furnace 1, and volatile components are removed to become a solidified electrode 15.
焼成炭は、無煙炭を電気焙焼によって高温で熱処理したものである。無煙炭は、天然の炭化度の高い石炭である。無煙炭を熱処理することにより良電導性で耐食性にも優れる焼成炭が得られる。焼成炭は電極用骨材原料のベースになる。
Calcined charcoal is smokeless charcoal heat-treated at high temperature by electric roasting. Anthracite is a natural, highly carbonized coal. By heat-treating anthracite, calcined charcoal with good conductivity and excellent corrosion resistance can be obtained. The calcined charcoal becomes the base of the aggregate raw material for electrodes.
無煙炭等の天然の石炭に対して、人工的に製造した黒鉛が人造黒鉛である。人造黒鉛は、コークスにピッチ、タールを加え、例えば3000℃程度の高温でこれらを黒鉛化したものである。人造黒鉛は、熱伝導率が高い。電極ペースト12に人造黒鉛を多く配合することで、固化電極15の熱伝導率が高くなる。本実施形態では、固化電極15の電気比抵抗が30μΩm以上80μΩm以下、固化電極15の熱伝導率が8.0W/m・K以上になるように、電極ペースト12の人造黒鉛の含有率を30質量%以上70質量%以下に設定する。
Artificial graphite is artificially produced graphite compared to natural coal such as anthracite. Artificial graphite is obtained by adding pitch and tar to coke and graphitizing them at a high temperature of, for example, about 3000 ° C. Artificial graphite has a high thermal conductivity. By blending a large amount of artificial graphite with the electrode paste 12, the thermal conductivity of the solidified electrode 15 is increased. In the present embodiment, the content of artificial graphite in the electrode paste 12 is 30 so that the electrical resistivity of the solidified electrode 15 is 30 μΩm or more and 80 μΩm or less and the thermal conductivity of the solidified electrode 15 is 8.0 W / m · K or more. Set to mass% or more and 70 mass% or less.
人造黒鉛は、一般的にはピッチコークス及び/又はオイルコークスにバインダを加え、熱処理(例えば3000℃程度の熱処理)を行うことで製造される。上記のように、電極ペースト12の焼成の熱源は、電極ペースト12に流れる電流のジュール熱と電気炉1からの伝導熱である。人造黒鉛の含有率を多くすると、人造黒鉛自体の電気比抵抗が小さいために抵抗発熱が小さくなり、ジュール熱による発熱がしにくくなる。しかし、熱伝導率が高くなるので、電気炉1からの伝導熱が電極ペースト12に伝わり易くなり、自焼成電極10内での各部位の熱膨張差が小さくなり、固化電極15が欠損しにくくなる。また、負荷変動が大きな操業を行う場合、耐熱衝撃性が上がる。電気比抵抗、熱伝導率、耐熱衝撃性のバランスを考慮して、人造黒鉛の含有率を30質量%以上70質量%以下、望ましくは40質量%以上60質量%以下に設定する。
Artificial graphite is generally produced by adding a binder to pitch coke and / or oil coke and performing a heat treatment (for example, a heat treatment at about 3000 ° C.). As described above, the heat source for firing the electrode paste 12 is Joule heat of the current flowing through the electrode paste 12 and conduction heat from the electric furnace 1. When the content of artificial graphite is increased, the resistivity heat generation becomes small because the resistivity of the artificial graphite itself is small, and it becomes difficult to generate heat due to Joule heat. However, since the thermal conductivity is high, the conduction heat from the electric furnace 1 is easily transferred to the electrode paste 12, the difference in thermal expansion of each part in the self-firing electrode 10 is small, and the solidified electrode 15 is less likely to be damaged. Become. In addition, the thermal shock resistance is improved when the operation has a large load fluctuation. Considering the balance between electrical resistivity, thermal conductivity, and thermal shock resistance, the content of artificial graphite is set to 30% by mass or more and 70% by mass or less, preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less.
人造黒鉛の含有率を30質量%未満に低減すると、耐熱衝撃性が低下し、低炭素フェロクロム製造方法におけるバッチ操業でのヒートショックにより、固化電極15に中折れ、亀裂が発生する。人造黒鉛の含有率を70質量%より多くすると、固化電極15の電気比抵抗が小さくなることと、低炭素フェロクロム製造方法における低電流操業とが相俟って、焼成不足が発生する。
When the content of artificial graphite is reduced to less than 30% by mass, the thermal shock resistance is lowered, and the solidified electrode 15 is broken and cracked due to the heat shock in the batch operation in the low carbon ferrochrome production method. When the content of artificial graphite is more than 70% by mass, the electrical resistivity of the solidified electrode 15 becomes small, and the low current operation in the low carbon ferrochrome production method is combined, so that insufficient firing occurs.
ピッチコークスは、バインダとの親和性が良好で焼成後の固化電極15の機械的強度を高める。ピッチコークスは、黒鉛化し易いので、良伝導性の特性を持つ原料である。
Pitch coke has a good affinity with the binder and enhances the mechanical strength of the solidified electrode 15 after firing. Pitch coke is a raw material having good conductive properties because it is easily graphitized.
バインダは、使用する原料の種類、骨材粒度によりその配合量が決定される。また、バインダは、電極ペースト12の溶融時の流動性、固化電極15へのバインダ供給を考慮して、その配合量が決定される。
The amount of binder to be blended is determined by the type of raw material used and the particle size of the aggregate. The blending amount of the binder is determined in consideration of the fluidity of the electrode paste 12 at the time of melting and the supply of the binder to the solidified electrode 15.
電気炉1の操業中に、固化電極15には、装入された原料から力が働く。このため、固化電極15は、高いヤング率を持つことも必要である。表1には、固化電極15の特性値と、この特性値を得るための電極ペースト12の配合例を示す。
During the operation of the electric furnace 1, a force acts on the solidifying electrode 15 from the charged raw material. Therefore, the solidified electrode 15 also needs to have a high Young's modulus. Table 1 shows the characteristic value of the solidified electrode 15 and a compounding example of the electrode paste 12 for obtaining this characteristic value.
(自焼成電極の実施例1)
図1の製造工程図に従って低炭素フェロクロムを製造した。電気炉の電極に自焼成電極を使用した。表2には、自焼成電極の諸元を示す。
(Example 1 of self-firing electrode)
Low carbon ferrochrome was produced according to the production process diagram of FIG. A self-firing electrode was used as the electrode of the electric furnace. Table 2 shows the specifications of the self-firing electrode.
ケース電流密度と電極電流密度の両方が本発明の範囲を満たす本発明例1,2においては、自焼成電極に中抜け、中折れ等のトラブルが発生することがなく、電気炉の安定操業を行えた。ケース電流密度と電極電流密度の両方が本発明の範囲から外れる比較例においては、ケース電流密度が大きいので、ケースの溶断が発生し、自焼成電極に中抜けが発生した。また、電極電流密度が小さいので、電極ペーストの焼成も不足した。
In Examples 1 and 2 of the present invention in which both the case current density and the electrode current density satisfy the scope of the present invention, troubles such as hollowing out and bending of the self-firing electrode do not occur, and stable operation of the electric furnace can be performed. I was able to do it. In the comparative example in which both the case current density and the electrode current density are out of the range of the present invention, since the case current density is large, the case is blown and the self-firing electrode is hollowed out. Moreover, since the electrode current density is small, the firing of the electrode paste is also insufficient.
(自焼成電極の実施例2)
自焼成電極のケース電流密度がケースの溶断と電極ペーストの焼成に及ぼす影響を試験した。表3に示すように、電極直径が60cm、70cm、80cmのいずれの場合でも、ケース電流密度が400A/cm2を超えると、ケースの溶断が発生した。これに対し、ケース電流密度が400A/cm2以下であると、ケースの溶断が発生しなかった。ただし、ケース電流密度が100A/cm2に近づくと、電極ペーストの焼成がやや不足した。
(Example 2 of self-firing electrode)
The effect of the case current density of the self-firing electrode on the fusing of the case and the firing of the electrode paste was tested. As shown in Table 3, when the case current density exceeds 400 A / cm 2 regardless of the electrode diameters of 60 cm, 70 cm, and 80 cm, the case is blown. On the other hand, when the case current density was 400 A / cm 2 or less, the case did not melt. However, when the case current density approached 100 A / cm 2 , the firing of the electrode paste was slightly insufficient.
表3に示すように、ケース厚みが2.0mmであると、ケース電流密度が400A/cm2を超え易い。ケース厚みが2.5mm以上であると、ケース電流密度が400A/cm2以下になり易い。ケース厚みが5mm以上であると、特に電極直径が80cmの場合、ケース電流密度が100A/cm2に近づく。
As shown in Table 3, when the case thickness is 2.0 mm, the case current density tends to exceed 400 A / cm 2. When the case thickness is 2.5 mm or more, the case current density tends to be 400 A / cm 2 or less. When the case thickness is 5 mm or more, the case current density approaches 100 A / cm 2, especially when the electrode diameter is 80 cm.
図5は、表3のケース厚みとケース電流密度との関係をグラフ化したものである。図5に示すように、ケース厚みとケース電流密度とには、負の相関関係がある。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the case thickness and the case current density in Table 3. As shown in FIG. 5, there is a negative correlation between the case thickness and the case current density.
(自焼成電極の実施例3)
自焼成電極の電極電流密度が電極ペーストの焼成に及ぼす影響を試験した。表4に示すように、電極電流密度が4.0A/cm2未満であると、電極ペーストの焼成が不足し、自焼成電極に中抜けが発生した。電極電流密度が4.0A/cm2以上8.0A/cm2以下であると、電極ペーストの焼成は良好であり、自焼成電極に中抜けも発生しなかった。電極電流密度が8.0A/cm2を超えると、電極ペーストが過焼成となり、自焼成電極に中折れが発生した。
(Example 3 of self-firing electrode)
The effect of the electrode current density of the self-firing electrode on the firing of the electrode paste was tested. As shown in Table 4, when the electrode current density was less than 4.0 A / cm 2 , the firing of the electrode paste was insufficient, and hollowing out occurred in the self-burning electrode. When the electrode current density was 4.0 A / cm 2 or more and 8.0 A / cm 2 or less, the electrode paste was fired well, and no hollowing out occurred in the self-fired electrode. When the electrode current density exceeded 8.0 A / cm 2 , the electrode paste was over-fired, and the self-fired electrode was broken.
(自焼成電極用の電極ペーストの実施例)
電極ペーストを自焼成電極のケースに装入し、焼成した。表5には、電極ペーストの緒元を示す。
(Example of electrode paste for self-firing electrode)
The electrode paste was placed in the case of the self-firing electrode and fired. Table 5 shows the specifications of the electrode paste.
人造黒鉛の含有率、電気比抵抗、及び熱伝導率が本発明の範囲を満たす本発明例においては、電極ペーストの焼成が十分に行えた。自焼成電極に中抜け、中折れ等のトラブルが発生することがなく、電気炉の安定操業を行えた。人造黒鉛の含有率と熱伝導率が本発明の範囲から外れる比較例においては、電極ペーストの人造黒鉛の含有率が低く、熱伝導率も低いので、電極ペーストの焼成が不足した。また、自焼成電極に中抜けが発生した。
In the example of the present invention in which the content of artificial graphite, the resistivity, and the thermal conductivity satisfy the range of the present invention, the electrode paste could be sufficiently fired. The self-firing electrode did not have any troubles such as hollowing out and breaking, and the electric furnace could be operated stably. In the comparative example in which the content of artificial graphite and the thermal conductivity are out of the range of the present invention, the content of artificial graphite in the electrode paste is low and the thermal conductivity is also low, so that the electrode paste is insufficiently fired. In addition, hollowing out occurred in the self-firing electrode.
本明細書は、2019年9月6日出願の特願2019-162551に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
This specification is based on Japanese Patent Application No. 2019-162551 filed on September 6, 2019. All this content is included here.