JPS6366766B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6366766B2 JPS6366766B2 JP58112780A JP11278083A JPS6366766B2 JP S6366766 B2 JPS6366766 B2 JP S6366766B2 JP 58112780 A JP58112780 A JP 58112780A JP 11278083 A JP11278083 A JP 11278083A JP S6366766 B2 JPS6366766 B2 JP S6366766B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- fired
- electrodes
- conductivity
- opposing end
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
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- Discharge Heating (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
Description
人造黒鉛電極は、通常、コークス粉粒をピツチ
バインダーと共に〓合して所定のサイズの円柱形
状に押出成形し、これを一旦、焼成したのち黒鉛
化処理することにより製造される。焼成電極の黒
鉛化手段としては、焼成電極をコークスブリーズ
等の詰粉中に間隔を置いて並べ、通電により発生
するジユール熱で間接的に加熱する機構のアチソ
ン法が汎用されてきているが、近時、焼成電極を
直列に配置して直接的に通電加熱する形式の黒鉛
化法が見直され、実用化が進められている。 この直接黒鉛化方法は、第１図に示すように耐
火レンガで構築された長尺炉１に多数本の焼成電
極２を各対向する端面相互が接触する状態に直列
配置し、周辺を保温と酸化を防止するコークス詰
粉３で被包充填したのち端部を圧接するターミナ
ル電極４，４′を介して通電加熱するもので、ア
チソン法に比べ電力原単位の低減、炉回転率の向
上など種々の省エネルギー・省力化効果がもたら
される利点がある。しかしながら、本方法による
場合には、通電時、焼成電極の各対向端面間に接
触抵抗を生じ、これが昇温過程における電極自体
の膨張・収縮に伴う抵抗値変化と複雑に絡み合つ
て、局部的な異常発熱による破損、亀裂あるいは
変質を招く実用上の問題点がある。このような現
象を避けるため、油圧プツシヤー５（第１図参
照）により昇温に伴う電極寸法変化に応じた端面
圧をかけて接触抵抗の低下と安定化を図る方法、
焼成電極の各端面接触部位の側面に黒鉛材などの
添え板を当接し電流の迂回作用により局部発熱を
軽減する方法、あるいは焼成電極の各対向端面間
に黒鉛板、黒鉛フエルトなどのスペーサー部材を
介在することにより接触抵抗を低下させる方法等
の試みが提案されているが、いずれも満足する効
果を与えるに至つていない。 発明者らは、各電極の対向端面部位における破
損、亀裂、変質などの発生機構につき詳細に検討
した結果、この主因は各接触断面に生ずる中心部
と外周部の極端な発熱温度差に基づくものである
ことを解明した。すなわち、操業段階の焼成電極
は外周面がコークス詰粉で保温されているが、熱
放散により必然的に中心部に比べて発熱温度の低
下を生ずるが、とくに各端面部位においては接触
抵抗によつて発生する局部的な異常発熱が前記現
象に複合付加されて内外温度差の著るしい増大を
招き、この温度差に基因する応力によつて材料の
破損、亀裂、変質などが起生する。 本発明は上記の知見に基づき、各接触断面にお
ける中心部と外周部の発熱温度差を効果的に低減
することにより破損、亀裂、変質などの現象を伴
わずに焼成電極を直接黒鉛化する方法を提供する
もので、その構成は、各電極の対向端面間に非電
導もしくは低電導の中心部分をもつ高電導スペー
サー層を介設し、圧接した状態で通電加熱するこ
とを特徴とする。 非電導の中心部分をもつ高電導スペーサー層
は、第２図に例示したような中央に円形空洞部位
６を設けた高電導質のリング状平板７を焼成電極
２相互、およびターミナル電極と焼成電極の各対
向端面間８に介設する（第３図参照）ことによつ
て形成される。リング状平板７を構成する材料と
しては、3000℃程度の高温に対して安定な高電導
性の材質を備え、かつ適度の変形性を有するもの
が使用される。例えば、黒鉛フエルト、膨張黒鉛
などがこの要件に合致する。また、リング状平板
７の形状は、外径を焼成電極の直径と同一とし、
厚さを10〜80mm、円形空洞部位６の断面積を焼成
電極の断面積に対し10〜50％の範囲に各設定する
ことが望ましい。 低電導の中心部分をもつ高電導スペーサー層は
第４図および第５図例示のように焼成電極２相
互、およびターミナル電極と焼成電極における各
対向端面間８の中央部に低電導材質の適度な変形
性を有する円板９を配置し、その外周間隙部分に
黒鉛化コークス粉粒などの高電導物質１０を充填
することにより形成される。円板９を構成する低
電導材料としては、炭素粉末を熱可塑性樹脂をバ
インダーとして成形したもの、あるいは加熱時、
多孔質カーボン体に転化するような紙類（例えば
波形ダンボールを丸めてハニカム形状にしたも
の）等を用いることもできるが、熱分解により多
量の揮発成分（ガス）が発生する材質は好ましく
ない。このような理由から、炭素繊維、カーボン
ブラツクまたは籾殻炭などの低電導物質を紙ある
いは合成樹脂シートにより包被して円板状に形成
したものが好適である。該円板は、厚さ10〜80
mm、直径を焼成電極断面積の10〜50％範囲に設定
することが望ましい。また、各対向端面間８の間
隙部分に介挿する高電導物質１０は、外周面が焼
成電極２の外径と合致するような状態に均質に充
填する必要がある。高電導物質として黒鉛化コー
クス粉粒を供する場合には、５〜64メツシユの範
囲に粒度調整したものを適用することが望まし
い。 上記のようにして各に非電導もしくは低電導の
中心部分をもつ高電導スペーサー層を介設して長
尺炉に直列配置された電極は、周辺をコークス詰
粉で被包したのち、圧接した状態でターミナル電
極から直接通電される。 通電時、焼成電極相互およびターミナル電極と
焼成電極の各対向端面間を通過する電流は、スペ
ーサー層を構成する外周高電導部位あるいはこの
部位を主体に流通する。低電導材質の中心部分
を、炭素粉末と熱可塑性樹脂バインダーとの成形
体、紙類、あるいは炭素繊維、カーボンブラツ
ク、籾殻炭などを紙または合成樹脂シートで包被
した成形体等により形成した場合には、構成成分
である紙あるいは樹脂類が通電加熱過程の熱分解
に伴つて炭化物に転化するが、該炭化物質は炭素
繊維、カーボンブラツク、籾殻炭などと同様に外
周部に比べて導通性に劣るため大部分の電流は高
電導の外周環状部分を介して選択的に流れる。 このような現象から、焼成電極の端部において
発生するジユール熱は主として外周部近傍に集中
し、この熱が焼成電極の中心とコークス詰粉に向
つて伝導する。このため、焼成電極の各接触断面
における中心部と外周部の発熱温度差は極めて効
果的に低減し、これが膨張収縮に即応するスペー
サー層の変形作用と相俟つて内外熱膨張差に基づ
く材質の破損、亀裂および変質などを有効に防止
し、かつ端部に均一な黒鉛化度を与えるために機
能する。 本発明によれば、上記の作用機構によつて常に
均一高品質の黒鉛電極を収率よく生産することが
できるから、工業的に資するところ大である。 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 第１図と同様の直接黒鉛化装置を用い、直径20
インチ、長さ2.4mの焼成電極を10本直列に配置
したのち、焼成電極相互およびターミナル電極と
焼成電極の各対向端面間に以下のようにして形成
したスペーサー層を介設した。 例 １ 焼成電極と同寸法の外径をもつ厚さ20mmの黒鉛
フエルトの中央に直径200mmの円形空洞部位を設
けて、第２図のようなリング状平板を形成した。
これを第３図に示す状態に各対向端面間に挿入
し、圧接して固定した。 例 ２ 段ボール紙で作られた直径200mm、高さ20mmの
円筒中にピツチ系炭素繊維トウを軽く充填して形
成した円板を第４図および第５図に示すように各
対向端面間の中央位置に圧接固定し、その外周間
隙部分に粒度５〜32メツシユの黒鉛化コークスを
均一に充填した。 こうした状態で外周部全面をコークス詰粉で被
包したのち両端部のターミナル電極から電流を導
通し、昇温過程における焼成電極の断面内外温度
差を経時的に測定した。該温度差の測定は、ター
ミナル電極に隣接する焼成電極および７本目に位
置する焼成電極につき、端面から50mmの端部外周
面個所に深さ５mm（外周部）、150mm（中間部）
250mm（中心部）の細孔を穿設し、各細孔に熱電
対を挿着して１時間ごとに４時間経過時までの段
階的温度変化を検温することによつておこなつ
た。 ついで熱電対を取りはずし、焼成電極の温度が
推定3000℃になるまで昇温して黒鉛化した。 比較のために、スペーサー層を介在させずに各
対向端面を当接固定した構造例３、および円形空
洞部位を設けない黒鉛フエルト円板（外径20イン
チ、厚さ20mm）をスペーサー部材として用いた構
造例４について同様に処理した。 得られた内外温度差の測定結果と黒鉛化電極の
外観状況を併せて下表に示した。
バインダーと共に〓合して所定のサイズの円柱形
状に押出成形し、これを一旦、焼成したのち黒鉛
化処理することにより製造される。焼成電極の黒
鉛化手段としては、焼成電極をコークスブリーズ
等の詰粉中に間隔を置いて並べ、通電により発生
するジユール熱で間接的に加熱する機構のアチソ
ン法が汎用されてきているが、近時、焼成電極を
直列に配置して直接的に通電加熱する形式の黒鉛
化法が見直され、実用化が進められている。 この直接黒鉛化方法は、第１図に示すように耐
火レンガで構築された長尺炉１に多数本の焼成電
極２を各対向する端面相互が接触する状態に直列
配置し、周辺を保温と酸化を防止するコークス詰
粉３で被包充填したのち端部を圧接するターミナ
ル電極４，４′を介して通電加熱するもので、ア
チソン法に比べ電力原単位の低減、炉回転率の向
上など種々の省エネルギー・省力化効果がもたら
される利点がある。しかしながら、本方法による
場合には、通電時、焼成電極の各対向端面間に接
触抵抗を生じ、これが昇温過程における電極自体
の膨張・収縮に伴う抵抗値変化と複雑に絡み合つ
て、局部的な異常発熱による破損、亀裂あるいは
変質を招く実用上の問題点がある。このような現
象を避けるため、油圧プツシヤー５（第１図参
照）により昇温に伴う電極寸法変化に応じた端面
圧をかけて接触抵抗の低下と安定化を図る方法、
焼成電極の各端面接触部位の側面に黒鉛材などの
添え板を当接し電流の迂回作用により局部発熱を
軽減する方法、あるいは焼成電極の各対向端面間
に黒鉛板、黒鉛フエルトなどのスペーサー部材を
介在することにより接触抵抗を低下させる方法等
の試みが提案されているが、いずれも満足する効
果を与えるに至つていない。 発明者らは、各電極の対向端面部位における破
損、亀裂、変質などの発生機構につき詳細に検討
した結果、この主因は各接触断面に生ずる中心部
と外周部の極端な発熱温度差に基づくものである
ことを解明した。すなわち、操業段階の焼成電極
は外周面がコークス詰粉で保温されているが、熱
放散により必然的に中心部に比べて発熱温度の低
下を生ずるが、とくに各端面部位においては接触
抵抗によつて発生する局部的な異常発熱が前記現
象に複合付加されて内外温度差の著るしい増大を
招き、この温度差に基因する応力によつて材料の
破損、亀裂、変質などが起生する。 本発明は上記の知見に基づき、各接触断面にお
ける中心部と外周部の発熱温度差を効果的に低減
することにより破損、亀裂、変質などの現象を伴
わずに焼成電極を直接黒鉛化する方法を提供する
もので、その構成は、各電極の対向端面間に非電
導もしくは低電導の中心部分をもつ高電導スペー
サー層を介設し、圧接した状態で通電加熱するこ
とを特徴とする。 非電導の中心部分をもつ高電導スペーサー層
は、第２図に例示したような中央に円形空洞部位
６を設けた高電導質のリング状平板７を焼成電極
２相互、およびターミナル電極と焼成電極の各対
向端面間８に介設する（第３図参照）ことによつ
て形成される。リング状平板７を構成する材料と
しては、3000℃程度の高温に対して安定な高電導
性の材質を備え、かつ適度の変形性を有するもの
が使用される。例えば、黒鉛フエルト、膨張黒鉛
などがこの要件に合致する。また、リング状平板
７の形状は、外径を焼成電極の直径と同一とし、
厚さを10〜80mm、円形空洞部位６の断面積を焼成
電極の断面積に対し10〜50％の範囲に各設定する
ことが望ましい。 低電導の中心部分をもつ高電導スペーサー層は
第４図および第５図例示のように焼成電極２相
互、およびターミナル電極と焼成電極における各
対向端面間８の中央部に低電導材質の適度な変形
性を有する円板９を配置し、その外周間隙部分に
黒鉛化コークス粉粒などの高電導物質１０を充填
することにより形成される。円板９を構成する低
電導材料としては、炭素粉末を熱可塑性樹脂をバ
インダーとして成形したもの、あるいは加熱時、
多孔質カーボン体に転化するような紙類（例えば
波形ダンボールを丸めてハニカム形状にしたも
の）等を用いることもできるが、熱分解により多
量の揮発成分（ガス）が発生する材質は好ましく
ない。このような理由から、炭素繊維、カーボン
ブラツクまたは籾殻炭などの低電導物質を紙ある
いは合成樹脂シートにより包被して円板状に形成
したものが好適である。該円板は、厚さ10〜80
mm、直径を焼成電極断面積の10〜50％範囲に設定
することが望ましい。また、各対向端面間８の間
隙部分に介挿する高電導物質１０は、外周面が焼
成電極２の外径と合致するような状態に均質に充
填する必要がある。高電導物質として黒鉛化コー
クス粉粒を供する場合には、５〜64メツシユの範
囲に粒度調整したものを適用することが望まし
い。 上記のようにして各に非電導もしくは低電導の
中心部分をもつ高電導スペーサー層を介設して長
尺炉に直列配置された電極は、周辺をコークス詰
粉で被包したのち、圧接した状態でターミナル電
極から直接通電される。 通電時、焼成電極相互およびターミナル電極と
焼成電極の各対向端面間を通過する電流は、スペ
ーサー層を構成する外周高電導部位あるいはこの
部位を主体に流通する。低電導材質の中心部分
を、炭素粉末と熱可塑性樹脂バインダーとの成形
体、紙類、あるいは炭素繊維、カーボンブラツ
ク、籾殻炭などを紙または合成樹脂シートで包被
した成形体等により形成した場合には、構成成分
である紙あるいは樹脂類が通電加熱過程の熱分解
に伴つて炭化物に転化するが、該炭化物質は炭素
繊維、カーボンブラツク、籾殻炭などと同様に外
周部に比べて導通性に劣るため大部分の電流は高
電導の外周環状部分を介して選択的に流れる。 このような現象から、焼成電極の端部において
発生するジユール熱は主として外周部近傍に集中
し、この熱が焼成電極の中心とコークス詰粉に向
つて伝導する。このため、焼成電極の各接触断面
における中心部と外周部の発熱温度差は極めて効
果的に低減し、これが膨張収縮に即応するスペー
サー層の変形作用と相俟つて内外熱膨張差に基づ
く材質の破損、亀裂および変質などを有効に防止
し、かつ端部に均一な黒鉛化度を与えるために機
能する。 本発明によれば、上記の作用機構によつて常に
均一高品質の黒鉛電極を収率よく生産することが
できるから、工業的に資するところ大である。 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 第１図と同様の直接黒鉛化装置を用い、直径20
インチ、長さ2.4mの焼成電極を10本直列に配置
したのち、焼成電極相互およびターミナル電極と
焼成電極の各対向端面間に以下のようにして形成
したスペーサー層を介設した。 例 １ 焼成電極と同寸法の外径をもつ厚さ20mmの黒鉛
フエルトの中央に直径200mmの円形空洞部位を設
けて、第２図のようなリング状平板を形成した。
これを第３図に示す状態に各対向端面間に挿入
し、圧接して固定した。 例 ２ 段ボール紙で作られた直径200mm、高さ20mmの
円筒中にピツチ系炭素繊維トウを軽く充填して形
成した円板を第４図および第５図に示すように各
対向端面間の中央位置に圧接固定し、その外周間
隙部分に粒度５〜32メツシユの黒鉛化コークスを
均一に充填した。 こうした状態で外周部全面をコークス詰粉で被
包したのち両端部のターミナル電極から電流を導
通し、昇温過程における焼成電極の断面内外温度
差を経時的に測定した。該温度差の測定は、ター
ミナル電極に隣接する焼成電極および７本目に位
置する焼成電極につき、端面から50mmの端部外周
面個所に深さ５mm（外周部）、150mm（中間部）
250mm（中心部）の細孔を穿設し、各細孔に熱電
対を挿着して１時間ごとに４時間経過時までの段
階的温度変化を検温することによつておこなつ
た。 ついで熱電対を取りはずし、焼成電極の温度が
推定3000℃になるまで昇温して黒鉛化した。 比較のために、スペーサー層を介在させずに各
対向端面を当接固定した構造例３、および円形空
洞部位を設けない黒鉛フエルト円板（外径20イン
チ、厚さ20mm）をスペーサー部材として用いた構
造例４について同様に処理した。 得られた内外温度差の測定結果と黒鉛化電極の
外観状況を併せて下表に示した。
【表】
(注) ＊ ターミナル電極に隣接する焼成電極および
７本目の焼成電極についての測定温度平均値。
上表の結果から、本発明の黒鉛化法を適用した
例１および例２は従来技術の比較例（例３、４）
に比べ通電加熱過程における焼成電極接触断面の
内外温度差が著るしく低減しており、最終的に破
損、亀裂、変質などの材質欠陥のない均質高品位
の黒鉛電極が常に安定して得られることが判明す
る。
７本目の焼成電極についての測定温度平均値。
上表の結果から、本発明の黒鉛化法を適用した
例１および例２は従来技術の比較例（例３、４）
に比べ通電加熱過程における焼成電極接触断面の
内外温度差が著るしく低減しており、最終的に破
損、亀裂、変質などの材質欠陥のない均質高品位
の黒鉛電極が常に安定して得られることが判明す
る。
第１図は直接黒鉛化方法の適用装置を示す横断
面略図、第２図は本発明に用いられるスペーサー
部材を例示した斜視図、第３図は第２図のスペー
サー部材を焼成電極対向端面間に介設した状態を
示す一部切欠横断面図、第４図は別態様のスペー
サー層介設状態を示す一部切欠横断面図、そして
第５図は第４図のＡ―A′線に沿う断面図である。 ２…焼成電極、３…コークス詰粉、４，４′…
ターミナル電極、５…油圧プツシヤー、６…円形
空洞部位、７…高電導材質のリング状平板、９…
低電導材質の円板、１０…高電導物質。
面略図、第２図は本発明に用いられるスペーサー
部材を例示した斜視図、第３図は第２図のスペー
サー部材を焼成電極対向端面間に介設した状態を
示す一部切欠横断面図、第４図は別態様のスペー
サー層介設状態を示す一部切欠横断面図、そして
第５図は第４図のＡ―A′線に沿う断面図である。 ２…焼成電極、３…コークス詰粉、４，４′…
ターミナル電極、５…油圧プツシヤー、６…円形
空洞部位、７…高電導材質のリング状平板、９…
低電導材質の円板、１０…高電導物質。
Claims (1)
- １ 直列に配置した多数本の焼成電極にターミナ
ル電極を介して通電する形式の直接黒鉛化法にお
いて、各電極の対向端面間に非電導もしくは低電
導の中心部分をもつ高電導スペーサー層を介設
し、圧接した状態で通電加熱することを特徴とす
る焼成電極の黒鉛化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58112780A JPS6011216A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 焼成電極の黒鉛化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58112780A JPS6011216A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 焼成電極の黒鉛化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6011216A JPS6011216A (ja) | 1985-01-21 |
| JPS6366766B2 true JPS6366766B2 (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=14595306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58112780A Granted JPS6011216A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 焼成電極の黒鉛化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6011216A (ja) |
-
1983
- 1983-06-24 JP JP58112780A patent/JPS6011216A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6011216A (ja) | 1985-01-21 |
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