【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は高密度且つ高強度の直径８mm以下の炭
素電極棒の製造法に関するものである。平均粒径
15〜250μｍで揮発分８〜15％の生石油コークス
単味、あるいはこれに平均粒径15〜250μｍの〓
焼コークス、人造黒鉛などを配合した混合物に粘
結剤を添加して加熱混練した後、常法ににより押
出し成形し、焼成を行い、さらに必要に応じて、
黒鉛化することを特徴とするものである。
本発明で得られる炭素電極棒は、ガウジング
用、ブラスチング用、映画用、照明用および医療
用などの各種用途に利用できるものである。
従来、炭素材の骨材としては、人造黒鉛、コー
クスおよびそれらにカーボンブラツクを配合した
ものが主として使用されてきた。
しかしながら、人造黒鉛、コークスを主体とし
た炭素材は、それら骨材と粘結剤との結合に限界
があり、十分な強度が得られなかつた。また、高
密度を得るために最密充填を考慮した粒度配合を
しなくてはならなず、いたずらに製造工程を煩雑
にしていた。さらに、粘結剤部は2500℃の温度以
上に焼成しない限りは黒鉛でなく炭素であるので
機械加工性も悪いといつた欠点を有していた。
他方、炭素電極棒は消耗品であるためその欠点
を補うべく炭素電極棒の両端を加工して接続使用
する、接続式炭素電極棒が多く使われている。
しかしながら、従来のものは十分な強度がない
こと、並びに加工性が悪い事などの制約があるか
ら直径８mm以上の製品に限られていた。
そこで、本発明者らは、前記問題点を解決する
ための高密度且つ高強度の炭素電極棒の製造方法
に関する永年の研究開発の結果、生石油コークス
の焼成時における大きな収縮を伴う炭素化、およ
び粘結材との相溶性と〓焼コークスの焼成安定性
に着目し、平均粒径15〜250μｍの生石油コーク
ス粉体単味、あるいはこれに平均粒径15〜250μ
ｍの〓焼コークス、人造黒鉛などを配合した混合
物を骨材とし、これらにコールタールピツチ、石
油ピツチあるいはフエノール樹脂、フラン樹脂、
ポリエチレン樹脂などの合成樹脂粘結剤を添加し
て混練し、押出し成形し、焼成させ、さらに必要
に応じて黒鉛化する通常の炭素電極棒の製造工程
に従い製造したところ、高強度且つ高密度の電極
棒が容易に得られる方法を見い出したものであ
る。
すなわち、本発明は従来法のように人造黒鉛な
どの高価な原料を必要とせず、しかも高密度且つ
高強度でなお且つ経済的に有利な電極棒の製造方
法を提供するものである。
さらに詳言すれば、従来の炭素材は人造黒鉛、
〓焼コークスと粘結剤とを混練して製造される
が、焼成過程において粘結剤の熱重縮合反応を利
用することにより、強度と密度の向上を図つてき
たものであつて、粘結剤のみによる収縮量には限
度があり、また限度以上の粘結剤を添加し、収縮
量を大きくすると焼成条件範囲が極度に狭くなり
焼成クラツクが発生する。しかも骨材と粘結剤と
の結合は炭化過程においてはいまだ十分でない事
が容易に考察される。
本発明は上記従来法を改良したものである。つ
まり生石油コークスは７〜15％程度の揮発分を含
有している。換言すれば粘結剤と相溶する成分が
含まれており骨材としての生石油コークスと粘結
剤との結合は炭化過程において非常に強固なもの
となり高強度が得られること、並びに生石油コー
クスは上記したことからも粘結性を有することが
わかり、骨材と粘結剤が焼成時に互いに収縮する
ことにより高密度が得られることなどを考慮し、
平均粒径15〜250μｍの生石油コークス単味ある
いは、平均粒径15〜250μｍの従来使用される仮
焼コークス、人造黒鉛などの原料を配合した物を
骨材として使用し、粘結剤を加えて加熱混練し、
押出し成形、焼成、必要に応じて黒鉛化する事を
特徴とする炭素電極棒製造法である。
なお、本発明でいう〓焼コークスとは石油コー
クス、ピツチコークスなどを指称するものであつ
て、これらの他にもその一部にカーボンブラツク
類などを併用する事もできる。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例 １
平均粒径15μｍで揮発分11％の生石油コークス
100部にコールタールピツチ37部を添加しニーダ
ー中で120℃で２時間加熱混練した。この混練物
を常法により、押出し成形し、焼成し、黒鉛化し
て直径13mmの電極棒を得た。このようにして得ら
れた物性値は下記の表に示すとおりのものであ
る。
実施例 ２
平均粒径80μｍで揮発分10％の生石油コークス
100部にコールタールピツチ29部を添加した。以
下実施例１と同様にして製品を得た。このように
して得られた製品の物性値は下記の表に示す通り
のものである。
実施例 ３
平均粒径250μｍで揮発分10％の生石油コーク
ス100部にコールタールピツチ21部を添加した。
以下実施例１と同様にして製品を得た。このよう
にして得られた製品の物性値は下記の表に示す通
りのものである。
実施例 ４
平均粒径15μｍで揮発分９％の生石油コークス
70部に平均粒径15μｍのピツチコークス30部を加
えた配合物にコールタールピツチ39部を添加し
た。
以下、実施例１と同様にして製品を得た。この
ようにして得られた製品の物性値は下記の表に示
す通りのものである。
実施例 ５
平均粒径15μｍで揮発分14％の生石油コークス
70部に平均粒径15μｍの石油コークス30部を加え
た配合物にコールタールピツチ39部を添加した。
以下、実施例１と同様にして製品を得た。この
ようにして得られた製品の物性値は下記の表に示
す通りのものである。
実施例 ６
平均粒径15μｍで揮発分14％の生石油コークス
30部に平均粒径15μｍのピツチコークス70部を加
えた配合物にコールタールピツチ42部を添加し
た。
以下、実施例１と同様にして製品を得た。この
ようにして得られた製品の物性値は下記の表に示
す通りのものである。
実施例 ７
平均粒径15μｍで揮発分15％の生石油コークス
５部に平均粒径15μｍのピツチコークス95部を加
えた配合物にコールタールピツち43部を添加し
た。
以下、実施例１と同様にして製品を得た。この
ようにして得られた製品の物性値は下記の表に示
す通りのものである。
実施例 ８
平均粒径15μｍで揮発分13％の生石油コークス
15部に平均粒径15μｍのピツチコークス70部とカ
ーボンブラツク15部を加えた配合物にコールター
ルピツチ41部を添加した。
以下、実施例１と同様にして製品を得た。この
ようにして得られた製品の物性値は下記の表に示
す通りのものである。
実施例 ９
平均粒径15μｍで揮発分13％の生石油コークス
70部に平均粒径15μｍの人造黒鉛30部を加えた配
合物にコールタールピツチ38部を添加した。
以下、実施例１と同様にして製品を得た。この
ようにして得られた製品の物性値は下記の表に示
す通りのものである。
実施例 10
平均粒径90ミクロンメータで揮発分８％の生石
油コークス100部にコールタールピツチ25部を添
加しニーダー中で120℃２時間加熱混練した。得
られた混練物を常法により押出し成形し、焼成
し、黒鉛化して直径８mmの電極棒を得た。このよ
うにして得られた炭素電極棒の物性値は下記の表
に示すとおりのものである。
実施例 11
平均粒径15ミクロンメータで揮発分14％の生石
油コークス70部に平均粒径15ミクロンメータの石
油コークス30部を加えた配合物のコールタールピ
ツチ39部を添加し、ニーダー中で120℃２時間加
熱混練した。得られた混練物を常法により押出し
成形し、焼成し、黒鉛化して直径５mmの電極棒を
得た。このようにして得られた炭素電極棒の物性
値は下記の表に示すとおりのものである。
The present invention relates to a method for manufacturing carbon electrode rods having a diameter of 8 mm or less and having high density and high strength. Average particle size
Plain raw petroleum coke of 15 to 250 μm and 8 to 15% volatile content, or this with an average particle size of 15 to 250 μm
After adding a binder to a mixture containing burnt coke, artificial graphite, etc. and heating and kneading it, it is extruded and baked in a conventional manner, and if necessary,
It is characterized by graphitization. The carbon electrode rod obtained by the present invention can be used for various purposes such as gouging, blasting, movies, lighting, and medical use. Conventionally, artificial graphite, coke, and their mixtures with carbon black have been mainly used as carbon material aggregates. However, carbon materials mainly composed of artificial graphite and coke have limitations in bonding between the aggregate and the binder, and sufficient strength cannot be obtained. Furthermore, in order to obtain high density, the particle size must be mixed in consideration of closest packing, which unnecessarily complicates the manufacturing process. Furthermore, unless the binder part is fired to a temperature of 2500°C or higher, it has the disadvantage of poor machinability since it is made of carbon rather than graphite. On the other hand, since carbon electrode rods are consumable items, in order to compensate for their drawbacks, connected carbon electrode rods are often used in which both ends of the carbon electrode rod are processed and connected. However, conventional products were limited to products with a diameter of 8 mm or more due to limitations such as not having sufficient strength and poor workability. Therefore, as a result of many years of research and development on a method for manufacturing a high-density and high-strength carbon electrode rod in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have discovered that carbonization accompanied by large shrinkage during firing of raw petroleum coke, Focusing on the compatibility with coke and caking agent and the sintering stability of burnt coke, we focused on raw petroleum coke powder with an average particle size of 15 to 250 μm, or added to this raw petroleum coke powder with an average particle size of 15 to 250 μm.
The aggregate is a mixture of burnt coke, artificial graphite, etc., and these are combined with coal tar pitch, petroleum pitch, phenol resin, furan resin,
When manufactured according to the usual manufacturing process for carbon electrode rods, which involves adding a synthetic resin binder such as polyethylene resin, kneading, extrusion molding, firing, and graphitizing if necessary, the result is a high-strength and high-density carbon electrode rod. We have discovered a method to easily obtain electrode rods. That is, the present invention provides a method for manufacturing an electrode rod that does not require expensive raw materials such as artificial graphite as in the conventional method, has high density and high strength, and is economically advantageous. To be more specific, conventional carbon materials include artificial graphite,
= It is manufactured by kneading burnt coke and a caking agent, but by utilizing the thermal polycondensation reaction of the caking agent during the calcination process, the strength and density have been improved. There is a limit to the amount of shrinkage due to the agent alone, and if a binder exceeding the limit is added to increase the amount of shrinkage, the range of firing conditions will be extremely narrow and firing cracks will occur. Moreover, it is easily considered that the bond between the aggregate and the binder is still insufficient during the carbonization process. The present invention is an improvement on the above conventional method. In other words, raw petroleum coke contains about 7 to 15% volatile matter. In other words, it contains components that are compatible with the binder, and the bond between the raw petroleum coke as an aggregate and the binder becomes extremely strong during the carbonization process, resulting in high strength. From the above, it is understood that coke has caking properties, and considering that high density is obtained by the aggregate and caking agent contracting together during firing,
Raw petroleum coke alone with an average particle size of 15 to 250 μm or a mixture of conventionally used calcined coke and artificial graphite with an average particle size of 15 to 250 μm is used as aggregate, and a binder is added. Heat and knead.
This is a carbon electrode manufacturing method characterized by extrusion molding, firing, and graphitization if necessary. Incidentally, the term "burnt coke" used in the present invention refers to petroleum coke, pitch coke, etc., and in addition to these, carbon black and the like can also be used in combination. Examples of the present invention will be described below. Example 1 Raw petroleum coke with an average particle size of 15 μm and a volatile content of 11%
37 parts of coal tar pitch was added to 100 parts, and the mixture was heated and kneaded in a kneader at 120°C for 2 hours. This kneaded material was extruded, fired, and graphitized by a conventional method to obtain an electrode rod with a diameter of 13 mm. The physical property values thus obtained are as shown in the table below. Example 2 Raw petroleum coke with an average particle size of 80 μm and a volatile content of 10%
29 parts of coal tar pitch was added to 100 parts. A product was obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the product thus obtained are as shown in the table below. Example 3 21 parts of coal tar pitch was added to 100 parts of raw petroleum coke with an average particle size of 250 μm and a volatile content of 10%.
A product was obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the product thus obtained are as shown in the table below. Example 4 Raw petroleum coke with an average particle size of 15 μm and a volatile content of 9%
39 parts of coal tar pitch was added to a mixture of 70 parts and 30 parts of pitch coke having an average particle size of 15 μm. Thereafter, a product was obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the product thus obtained are as shown in the table below. Example 5 Raw petroleum coke with average particle size of 15 μm and volatile content of 14%
39 parts of coal tar pitch was added to a mixture of 70 parts and 30 parts of petroleum coke having an average particle size of 15 μm. Thereafter, a product was obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the product thus obtained are as shown in the table below. Example 6 Raw petroleum coke with an average particle size of 15 μm and a volatile content of 14%
42 parts of coal tar pitch was added to a mixture of 30 parts and 70 parts of pitch coke having an average particle size of 15 μm. Thereafter, a product was obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the product thus obtained are as shown in the table below. Example 7 43 parts of coal tar pitch was added to a mixture of 5 parts of raw petroleum coke with an average particle size of 15 μm and 15% volatile content and 95 parts of pitch coke with an average particle size of 15 μm. Thereafter, a product was obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the product thus obtained are as shown in the table below. Example 8 Raw petroleum coke with average particle size of 15 μm and volatile content of 13%
41 parts of coal tar pitch was added to a mixture of 15 parts of pitch coke, 70 parts of pitch coke with an average particle size of 15 μm, and 15 parts of carbon black. Thereafter, a product was obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the product thus obtained are as shown in the table below. Example 9 Raw petroleum coke with an average particle size of 15 μm and a volatile content of 13%
38 parts of coal tar pitch was added to a mixture of 70 parts and 30 parts of artificial graphite having an average particle size of 15 μm. Thereafter, a product was obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the product thus obtained are as shown in the table below. Example 10 25 parts of coal tar pitch was added to 100 parts of raw petroleum coke with an average particle diameter of 90 microns and a volatile content of 8%, and the mixture was heated and kneaded in a kneader at 120°C for 2 hours. The obtained kneaded product was extruded using a conventional method, fired, and graphitized to obtain an electrode rod having a diameter of 8 mm. The physical properties of the carbon electrode rod thus obtained are as shown in the table below. Example 11 39 parts of coal tar pitch, which is a mixture of 70 parts of raw petroleum coke with an average particle diameter of 15 micrometers and 14% volatile content and 30 parts of petroleum coke with an average particle diameter of 15 micrometers, was added, and the mixture was heated in a kneader. The mixture was heated and kneaded at 120°C for 2 hours. The obtained kneaded product was extruded by a conventional method, fired, and graphitized to obtain an electrode rod having a diameter of 5 mm. The physical properties of the carbon electrode rod thus obtained are as shown in the table below.
【表】【table】
【表】
以上の実施例から明らかなように本発明の生石
油コークス単味、あるいは〓焼コークス、人造黒
鉛など従来使用される原料を配合した混合物を骨
材として使用する事により、従来法では得られな
かつた高密度及び高強度の炭素電極棒を安価に製
造することができる効果があるものである。
特に強度においては、従来法の３倍以上もある
高強度の製品を製造できるので、接続式カーボン
の応用範囲を直径６mm以下の細物電極まで拡げる
事ができるなどの利点がある。
また、密度も従来品に比べ高く、炭素電極の燃
焼時における消耗が少くなる利点もあり、電気比
抵抗は従来品に比べ低く、メツキ被覆量を減少さ
せることができるなどの数々の優れた効果を発揮
するものである。[Table] As is clear from the above examples, by using the raw petroleum coke of the present invention alone or a mixture of conventionally used raw materials such as burnt coke and artificial graphite as aggregate, it is possible to This has the effect that carbon electrode rods with high density and high strength, which have not yet been obtained, can be manufactured at low cost. Particularly in terms of strength, it is possible to manufacture products with a strength that is more than three times that of conventional methods, which has the advantage of expanding the range of applications of connected carbon to thin electrodes with a diameter of 6 mm or less. In addition, it has a higher density than conventional products, which has the advantage of reducing consumption of the carbon electrode during combustion, and has a number of excellent effects such as lower electrical resistivity than conventional products, and the ability to reduce the amount of plating covered. It is something that demonstrates the.