JPH06100428B2 - 電極接続部の接合材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気製鋼炉において黒鉛電極相互を接続する
際、接続部の強化を図るために用いられる接合材に関す
る。

〔従来の技術〕

電気製鋼炉の操業に当たっては、使用中の黒鉛電極が先
端部から消耗するに従って新たな黒鉛電極を接続して連
続操業が行われている。この場合の黒鉛電極間の接続
は、電極端部に設置されたソケットに継手となるニップ
ルをネジ嵌合する方法が採られるが、操業中の炉は常に
高熱と振動を伴う過酷な環境に曝されているため接続部
がこれらの熱的あるいは機械的なショックを受けてネジ
緩みあるいはネジ山の破損を招くことがある。このよう
なネジの緩みや破損が生じると、下部電極が炉内の溶綱
中に脱落するという事故を起こす。

上記の事態を避けるため、接続部を構成するソケットも
しくはニップルに適宜な凹部を設け、ここに加熱によっ
て溶融・炭化する性質の接合材を収納する手段が古くか
ら慣用されている。

従来、この接合材としては、電極接続部が受熱した場合
に円滑に溶融液化し引き続き炭化して強固な接合層を形
成するコールタールピッチが典型的なペースト材とされ
ており、必要によりこれにコークス、黒鉛等の粉粒体が
添加さている。

また、溶融液化したペースト材がより多くのネジ面に拡
がるように炭化性ピッチ成分に各種の発泡剤を添加する
ことも実用されており、最近では大部分のピッチと硫
黄、硝酸デカントオイル、2,4-ジニトロアノリンおよび
その混合物から選ばれた小部分の発泡剤を含有する接合
剤が提案されている（特開昭63−141292号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように従来の接合材はペースト成分が炭化性ピッ
チによって構成されているが、これらは概ね100℃前後
で液化する低軟化点を持つものである。

ところが、この低軟化点は、電極部材を温度の高い場所
に保管するような場合に接合材が収納部分から外部に流
出する事態を生じる因となる。とくに、近時の自動接続
方式では電極部材の保管場所を炉の近くにとるため、接
続前にペーストが流出してネジ面を汚損する問題が発生
する。

そのうえ、ピッチ成分の炭化により得られる接合強度は
必ずしも高くなく、剪断強度で10〜20kg/cm²が限度であ
る。

本発明は、ピッチ成分による上記の問題点を解消する目
的でなされたもので、高軟化点を有し十分な接合強度を
与えることができる新規な成分組成による電極接続部の
接合材を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明により提供される電極接続部の接合材
は、ポリイミド樹脂粉末と平均粒子径が0.9μｍ以下の
黒鉛微粉末との混合物を所定形状に圧縮形成してなるこ
とを構成上の特徴とする。

本発明のペースト成分となるポリイミド樹脂は、単体で
365℃の軟化点と68％の炭素残分（1000℃加熱時）を有
する高軟化点、高炭化収率の樹脂で粉末状態で使用に供
される。

ポリイミド樹脂粉末に混合される黒鉛微粉末は、平均粒
子径として0.9μｍ以下に調整することが重要でこれを
越える粒子径領域では十分な接合強度を得ることができ
なくなる。より望ましい粒子径の範囲は、0.1〜0.5μｍ
の範囲である。

ポリイミド樹脂粉末と黒鉛微粉末の混合組成は重量比で
98:2〜80:20、さらに好適には95:5〜90:10の割合に設定
することで、この範囲を外れると接合強度が減退する。

ポリイミド樹脂と黒鉛微粉末の混合は、ボールミル、メ
ノウ乳鉢等を用いて均一となるまでおこなう。この際、
添加成分として公知の発泡剤を混合してもよい。

混合物は電極部材の収納箇所に応じた所定形状のモール
ドを用い10〜100kg/cm²の圧力により圧縮成形して接合
材を得る。

〔作用〕

本発明の接合材組成によれば、ペースト成分に高軟化点
のポリイミド樹脂が使用されているため接合材としての
軟化点は370〜390℃となる。

また、ポリイミド樹脂は本来的に高炭化収率性を有して
いるが、平均粒子径0.9μｍ以下の黒鉛微粉末の混合は
全体としての炭化収率を向上するために機能し、最終的
な接続部の接合強度を高める。

これらの作用が相俟って、ペーストが接続前における電
極部材の保管過程での受熱で収納部分から流出する事態
を招くことはなくなり、接合段階に至ると極めて強固な
炭素質接合層に転化する効果が付与される。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１〜４、比較例１〜２ ポリイミド樹脂粉末〔日本ポリイミド（株）製、“ケル
イミド1050"〕と平均粒子径0.5μｍの黒鉛微粉末とを組
成比率を変えてボールミルにより混合した。

この混合粉につき、軟化点、接合強度および発泡性を測
定し、結果を表１に示した。

比較のためにコールタールピッチにコークス微粉末と発
泡剤として硫黄およびジニトロナフタレンを添加した配
合例（比較例）についても同様に測定し、結果を表１に
併載した。

なお、接合強度は、直径20mmの黒鉛棒２本の接合面を紙
ヤスリ（100番）で研磨したのち混合粉約0.3gを乗せ接
合面を締め付けながら非酸化雰囲気下1000℃で熱処理し
て接合した試片を用い、オードグラフを用いて引張り試
験（0.1mm/min）したときの測定結果として、また、発
泡性は不活性雰囲気炉で800℃に熱処理したときの材質
膨張倍数として示した。

表１結果から、本発明の接合材組成は比較例に比べて軟
化点が高く、混合組成の調整により接続強度を著しく向
上させ得ることが判明する。また、発泡剤を添加しなく
ても良好な発泡性が認められた。

実施例５ 実施例３による混合粉を50kg/cm²の圧力でモールドプレ
スして、直径20mm、長さ50mmの接合材を形成した。

この接合材を黒鉛ニップルの側面に設置した４個の孔に
収納した状態で200℃の温度雰囲気に曝したところ、接
合材に全く変化は認められなかった。上記ニップルを用
いて黒鉛電極（18インチ）間を接続し、電気炉中で800
℃に４時間保持したのち冷却して接続部を破壊検査した
結果、ニップルと電極ソケットとのネジ面に強固な炭素
質接合層が形成されていることが確認された。

〔発明の効果〕 以上のとおり、本発明によれば従来のピッチをペースト
成分とする接合物質に比べて軟化点が高く、かつ接合強
度の高い電極接続部の接合材を提供することができる。
したがって、実用面において極めて優れた効果が発揮さ
れる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリイミド樹脂粉末と平均粒子径が0.9μ
   ｍ以下の黒鉛微粉末との混合物を所定形状に圧縮成形し
   てなる電極接続部の接合材。
2. 【請求項２】ポリイミド樹脂粉末と黒鉛微粉末の混合組
   成が、重量比で98:2〜80:20の範囲にある請求項１記載
   の電極接続部の接合材。