JPS591207B2 - 炭素質成形体およびその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭素質成形体およびその製法、とくに無煙炭
を原料としこれにホウ素化合物を含有させた混合物を焼
成して黒鉛化し、これに結合剤を配合して成形焼成した
高温において酸化消耗の少ない炭素質成形体およびその
製法に関する。

従来から、炭素質成形物は、電気伝導性、耐熱スポーリ
ング性および耐熱性などがすぐれていることから、成形
電極や加熱炉内張り用の耐火物として使用されている。

これは、人造又は天然の黒鉛、コークスなどを骨材とし
、これにフェノール樹脂、ピッチ、タールなどの結合剤
を用いて成形する方法によって製造されている。

このような製法による炭素質成形体は、酸化消耗が激し
く、寿命が短かい欠点がある。

本発明は、これらの欠点を解決することを目的とするも
ので、無煙炭にホウ素化合物を含有させて高温焼成し、
これを成形することにより、酸化消耗の少ない炭素質成
形体及びその製法を提供しようとするものである。

すなわち、本発明は黒鉛化度５０％以上のホウ素を含有
する焼成無煙炭粉末と結合剤との混合物を成形焼成して
なることを特徴とし、また他の発明は無煙炭に対し、無
機ホウ素化合物をホウ素換算で１〜１０重量％配合した
粉末混合物を温度１５００°Ｃ以上で焼成して黒鉛化度
５０％以上の焼成無煙炭とし、次いでこれを粉砕して粒
度３Ｗ以下の粉末とし、さらにこれに対し結合剤を添加
、混練、成形した後これを温度６００℃以上の非酸化雰
囲気下焼成することを特徴とする。

以下本発明についてさらに詳しく説明する。

本発明は、ホウ素を含有した焼成無煙炭に結合剤を配合
して成形焼成した炭素質成形体及びその製法である。

本発明において炭素材料は粒度３０〜５０ｍ程度の無煙
炭を使用するが、炭素材料の高温における結晶子の大き
さＬＯ（λ）がそれぞれ異なり、例えば無煙炭は５０〜
８０、石炭コークスは９５〜１２５、オイルコークスは
１５０〜１７０程度であり、その結晶子の大きさの異な
る点に着目してこの性質を利用したものである。

また、無煙炭に対して、ホウ素化合物をホウ素換算で１
重量％以上、好ましくは１〜１０重量％配合し、少くと
も温度１５００℃以上で焼成し、黒鉛化度５０％以上の
ものとしたものを用いる。

ホウ素化合物・ば、コンマナイト（ＣａＯ−Ｂ２０３）
ホウ砂（Ｎａ２ Ｂ４０７ ）、ホウ酸（Ｈ２ＢＯ３）
、無水ホウ酸（Ｂ２ ｏｓ ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、
炭化ホウ素（Ｂ４０）、ニホム化チタン（Ｔ ｉＢ２
） 、ニホウ化ジルコニウム（Ｔ ｉ Ｂ２ ）、ホウ
化アルミニウム（ＩＢ）などが用いられる。

しかもホウ素以外の物質の混入することが好ましくない
場合は、ホウ酸、無水ホウ酸などを用いればよい。

無煙炭にホウ素を含有させることは無煙炭の黒鉛化度を
向上させ、固有電気抵抗を小さくする他、高温処理によ
って密度を向上させ、気孔を少なくすると同時にマトリ
ックス内に生成したＢ４０のホウ素が一部拡散固溶し、
六角網面の炭素原子と置換固溶する効果により耐酸化性
を向上させるためである。

ホウ素化合物の含有させる量は無煙炭に対し１重量％以
上であれば十分であり、１重量％未満では本発明の目的
は達成することはできない。

無煙炭とホウ素化合物との混合物は焼成するが。

コークスまたは黒鉛などにより周囲を囲んだクリプトル
炉などの非酸化性の雰囲気炉によって温度１５００℃以
上で焼成し黒鉛化度５０％以上のものとする。

なお黒鉛化度が５０％未漫では炭素成形体の電気伝導度
が向上しないからである。

焼成温度１５００℃未満では、炭素質成形体の電気伝導
性または耐酸化性が充分でない。

焼成無煙炭の黒鉛化度５０％以上とした理由は、これ未
満では所望の電気伝導性を得ることはできない。

なお、本発明において黒鉛化度はＸ線回折結果より次式
により算出したものである。

式 ％式％ 但し、Ｐは黒鉛化度％、Ｃｏは格子定数を示す。

次に、焼成無煙炭粉末に対し結合剤を重量で１．５倍以
下の量を配合し十分混合する。

この場合結合剤の量が多すぎると所望の圧密された形状
の成形物を得ることは困難である。

さらに具体的に説明すると、ＪＩＳ−に規定された可塑
化指数５０％以下となるように焼成無煙炭と結合剤とを
混合するが、結合剤は、ピッチとタールとを配合した軟
化点５０℃以上のものを用いることが好適である。

なお、本発明において、可塑化指数とは、混練物を１０
に９／ｄの圧力で成成し５０Ｘ５０履ｆのサイズに旋盤
加工しこれを炉内温度を３００±５℃に保持した加熱炉
に４５分間入れ、サンプルを炉内より取出し冷却後サン
プルの拡がりを測定し、その結果を次式により算出した
ものである。

式 可塑化指数（ＰＬ）＝（世１］定イ［５０）１５ｏ×１
００本発明において可塑化指数は５０％以下となるよう
に焼成無煙炭と結合剤を混合するが、５０％こえると圧
密された形状の成形物を得ること困難であるからである
。

次に、この混合物を加圧下成形するが、その圧力は５Ｑ
Ｋｐ／ｄ以上が好ましい。

圧力がこの圧力未満では成形物の密度が充分でなく強度
及び耐熱性に劣る。

このように成形したものは温度６００°Ｃ以上の非酸化
性雰囲気下焼成する。

焼成温度が６００℃未満では結合剤が炭化水素の状態で
残存すること、また焼成効果が充分でない。

焼成炉はトンネル炉、クリプトル炉、反射炉など非酸化
雰囲気において焼成できるものであればよい。

以上説明したように本発明は、無煙炭にホウ素を含有さ
せた炭素成形物であって、電気伝導性、引張り及び曲げ
強度、耐酸化性などの物性にすぐれたものである。

本発明品を電気炉用の成形電極、各種炉の内張り用の耐
火物として使用すれば寿命が従来のものに比べて２倍以
上となるなどの利点がある。

以下実施例をあげて本発明をさらに説明する。

実施例 第１表に示めす性状の粒度２５Ｍ以下のベトナム産ホン
ケー炭に無水ホウ酸をホウ素換算で６．４重量％添加混
合し、周囲を炭素ブロックとした竪炉に投入し、温度２
０００℃で焼成した。

焼成品の物性を第３表に示めす。

次に、この焼成ホンゲー炭を第３表に示めす粒度に調整
し、この粉末１００重量部に対し軟化点６５℃のピッチ
・タール結合剤６０重量部の割合で配合し、温度１２５
℃に保持されたニーダで捏合した。

その混線物の可塑性指数は１０％であった。

この混練物を１１００Ｘ５００Ｘ５０の成形容器に填充
し、圧力８０Ｋｇ／ｄで圧縮成形したのち、この生成彫
物を温度８００℃に保持した非酸化性雰囲気炉に装入し
３時間焼成した。

この焼成ブロックについて種々のテストを行なった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 黒鉛化度５０％以上のホウ素を含有する焼成無煙炭
   粉末と結合剤との混合物を成形焼成してなる炭素質成形
   体。 ２ 無煙炭に対し、無機ホウ素化合物をホウ素換算で１
   重量％以上記合した粉末混合物を温度１５００℃以上で
   焼成して黒鉛化度５０％以上の焼成無煙炭とし、次いで
   これを粉砕して粒度３Ｍ以下の粉末とし、さらにこれに
   対し結合剤を添加、混練、成形した後これを湿層６００
   ℃以上の非酸化雰囲気下焼成することを特徴とする炭素
   質成形体の製法。