【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、製鋼用黒鉛電極その他各種炭素材料
の製造に適用して有用な炭素質素材の密度調整法
に関する。
炭素質材料は、選定された粒度をもつ石油コー
クス、ピツチコークスなどの炭素質骨材とタール
ピツチのようなバインダーとの〓合物を成形、焼
成（炭化）、更に必要に応じ黒鉛化の工程を経て
製造されるが、得られる材料の密度特性は成形工
程の条件に依存することろが少くない。
成形には、通常、押出成形法あるいはモールド
成形法が用いられ、前者は〓合物を押出しプレス
機のコンテナ内に充填し、一旦、低い圧力による
予備的な加圧を付与（以下「予備加圧」という。）
したのち主ラム加圧を適用してシリンダーから押
出すことにより、他方、後者は〓合物を所定金型
中に充填し、前記同様に予備加圧したのち、もし
くは予備加圧せず直接に、主ラム加圧することに
よりおこなわれる。予備加圧の目的は、充填され
た〓合物を一時的に固定化すると共に、介在する
空気を圧搾排出して成形体密度の向上を図る点に
あるが、とくに大型材料の成形に当つてはこの操
作によつて空気排除効果を期待することは困難で
ある。このため、主ラム加圧段階で強制的に系内
を真空脱気する方法が提案されている。しかしな
がら、主ラム加圧段階にある〓合物は、圧縮固形
化の進行により通気性が著るしく減少しているた
め、真空脱気による十分な効果が得られない難点
がある。
本発明は、〓合物に通気性のある過程において
真空脱気することにより混在する空気ならびに発
生する低沸点ガス成分を極めて効果的に排除し、
よつて得られる炭素質成形素材の組織密度を高水
準下に調整する方法を提供するものである。
すなわち、本発明の構成は、炭素質骨材とバイ
ンダーとの〓合物を押出しまたはモールド成形す
るにあたり、〓合物をコンテナまたは金型中に充
填した段階から予備加圧終了時点に至る過程にお
いて系内を500〜730mmHgの適宜な真空制御下に
脱気することを特徴とする。
上記の予備加圧終了時点とは、〓合物をコンテ
ナまたは金型に投入充填して真空脱気しながら低
圧をかけ、〓合物が固定化した状態の時点をい
う。
充填段階から予備加圧終了時点に至る過程に
は、〓合物をコンテナまたは金型に投入して充填
した段階（充填段階）および予備加圧開始時から
終了時点に至る段階（予備加圧段階）とがある。
真空脱気は、上記段階のうち例えば予備加圧段階
のみを対象とするように一部の段階過程に適用し
てもよいが、〓合物が十分な通気性を有する団塊
状態で存在する充填段階から予備加圧終了時点ま
での全過程を通しておこなうことが一層効果的で
ある。
真空脱気操作は、プレス機のコンテナまたは金
型上部に脱気孔を備えたシールドカバーを設置
し、系内を所定の真空度に保持しておこなわれ
る。この際、適用する真空度の制御は500〜730mm
Hgの範囲内において適宜な条件に設定する必要
があり、これを下廻る場合には高水準の密度特性
を付与することが困難となる。また、730mmHgを
越える真空度では、ほぼ飽和状態となり、ほとん
ど密度上昇の作用として機能しなくなる。
真空脱気された〓合物は、ついで常法による主
ラム加圧によつて押出しまたはモールド成形され
る。
上記の予備加圧プロセスを押出成形法について
図示すると、図面のようになる。まず、図アに示
す状態にコンテナ１を立て、ノズル２の開口部に
閉止ラム３をセツトしたのち〓合物４をノズル２
の部分に介在する前回の押出残留物５の上部に投
入充填する。ついで、図イのようにコンテナ１の
上に、脱気孔６を備えたシールドカバー７を気密
状に設置し、脱気孔６を介して真空引きすること
により系内を500〜730Hgの真空度に設定する。
この状態で図ウに示すように予圧ラム８を作動し
て〓合物４が固定化するまで加圧する。このよう
にして予備加圧を終了したコンテナからシールド
カバー７を取り外し、コンテナ１を水平方向に直
したのち図エのように主ラム９によつて通常の押
出成形を行なう。
モールド成形の場合には、上記のコンテナを金
型に代え、シールドカバーを取り外したのち直ち
に主ラム加圧をおこなえばよい。
このようにして得られた成形体には、真空脱気
度合の制御に応じて調整された著るしく高水準の
所望密度特性が付与される。したがつて、製鋼用
黒鉛電極ほか高度の密度調整が必要な各種炭素製
品の製造工程に適用して極めて有用である。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例
粒度配合した石油コークス粉粒体（炭素質骨
材）100重量部にコールタールピツチ（バインダ
ー）27.5重量部を加えて〓合機（容量5000）に
投入し、150℃の温度で十分〓合した。
〓合物を3.7トン押出しプレス機のコンテナ
（直径1130mm、深さ3000mm）に充填したのち、上
部に予備加圧装置を備えたシールドカバーを設置
した。ついで系内を300，500，700および730mm
Hgの各真空度に制御した条件下に脱気し、この
真空度を予備加圧終了時点まで保持（全真空保持
時間、８分間）した。予備加圧は、予圧ラムを用
い10Kg／cm2の加圧力を適用しておこなつた。
予備加圧終了後、コンテナからシールドカバー
を取り外し、プレス機の主ラムにより45Kg／cm2の
高圧を適用して直径20インチ寸法の円柱体に押出
し成形した。
成形された各炭素質素材のかさ比重を測定して
下表に示した。
The present invention relates to a method for adjusting the density of a carbonaceous material that is useful when applied to the production of graphite electrodes for steel manufacturing and other various carbon materials. Carbonaceous materials are produced by molding a mixture of carbonaceous aggregates such as petroleum coke or pitch coke with a selected particle size and a binder such as tar pitch, and then undergoing a process of forming, firing (carbonization), and graphitizing if necessary. However, the density characteristics of the resulting material are highly dependent on the conditions of the molding process. For molding, extrusion molding or mold molding is usually used; in the former, the mixture is filled into the container of an extrusion press, and then preliminary pressurization is applied at low pressure (hereinafter referred to as "pre-pressure"). (referred to as "pressure")
Then, by applying main ram pressure and extruding it from the cylinder, on the other hand, in the latter case, the mixture is filled into a prescribed mold and pre-pressurized as described above, or directly without pre-pressurization. , by pressurizing the main ram. The purpose of pre-pressing is to temporarily fix the filled compound and squeeze out the intervening air to improve the density of the compact, especially when molding large materials. It is difficult to expect an air exclusion effect through this operation. For this reason, a method has been proposed in which the system is forcibly degassed under vacuum during the main ram pressurization stage. However, the compound in the main ram pressurization stage has a problem in that the air permeability is significantly reduced due to the progress of compaction and solidification, so that the sufficient effect of vacuum deaeration cannot be obtained. The present invention extremely effectively eliminates mixed air and generated low boiling point gas components by vacuum degassing in a process where the compound is air permeable.
The present invention provides a method for adjusting the texture density of the resulting carbonaceous molded material to a high level. That is, in extruding or molding a composite of carbonaceous aggregate and a binder, the configuration of the present invention is such that, in the process from filling the composite into a container or mold to the end of pre-pressing, The system is characterized by being degassed under appropriate vacuum control of 500 to 730 mmHg. The above-mentioned end of pre-pressurization refers to the point in time when the compound is charged into a container or mold and low pressure is applied while vacuum degassing, and the compound is solidified. The process from the filling stage to the end of pre-pressurization includes: a stage where the mixture is put into a container or mold and filled (filling stage), and a stage from the start of pre-pressurization to the end (pre-pressurization stage). ).
Vacuum deaeration may be applied to some of the above steps, for example to cover only the pre-pressurization step, but it may also be applied to some of the above steps, for example to cover only the pre-pressurization step. It is more effective to carry out the entire process from the stage to the end of pre-pressurization. The vacuum degassing operation is performed by installing a shield cover with a degassing hole on the container of the press machine or the upper part of the mold, and maintaining the system at a predetermined degree of vacuum. At this time, the degree of vacuum applied should be controlled from 500 to 730 mm.
It is necessary to set appropriate conditions within the range of Hg, and if it falls below this, it becomes difficult to provide high-level density characteristics. In addition, at a vacuum level exceeding 730 mmHg, it becomes almost saturated and almost no longer functions as a density increase effect. The vacuum-degassed mixture is then extruded or molded by main ram compression in a conventional manner. The above pre-pressing process is illustrated for the extrusion molding method as shown in the drawing. First, the container 1 is set up in the state shown in Figure A, and the closing ram 3 is set at the opening of the nozzle 2.
It is charged and filled into the upper part of the previous extrusion residue 5 which is present in the part. Next, as shown in Figure A, a shield cover 7 equipped with a degassing hole 6 is airtightly installed on top of the container 1, and a vacuum is drawn through the degassing hole 6 to bring the inside of the system to a degree of vacuum of 500 to 730 Hg. Set.
In this state, as shown in Figure C, the pre-pressure ram 8 is operated to apply pressure until the compound 4 is fixed. After the preliminary pressurization has been completed in this way, the shield cover 7 is removed from the container, and after the container 1 is adjusted horizontally, normal extrusion molding is performed using the main ram 9, as shown in FIG. In the case of mold forming, the container described above may be replaced with a mold, and the main ram pressurization may be performed immediately after removing the shield cover. The molded bodies thus obtained are endowed with a significantly higher level of desired density characteristics, which are adjusted in accordance with the control of the degree of vacuum deaeration. Therefore, it is extremely useful when applied to the manufacturing process of graphite electrodes for steelmaking and various other carbon products that require a high degree of density control. Hereinafter, the present invention will be explained based on examples. Example: Add 27.5 parts by weight of coal tar pitch (binder) to 100 parts by weight of petroleum coke powder (carbonaceous aggregate) with particle size blending and charge it into a mixer (capacity 5000), and heat at 150°C. It matched. After filling the compound into a 3.7-ton extrusion press container (diameter 1130mm, depth 3000mm), a shield cover equipped with a pre-pressurization device was installed on top. Then the inside of the system is 300, 500, 700 and 730mm.
Degassing was performed under conditions controlled to various degrees of Hg vacuum, and this degree of vacuum was maintained until the end of preliminary pressurization (total vacuum holding time, 8 minutes). Pre-pressurization was performed using a pre-pressure ram and applying a pressure of 10 Kg/cm 2 . After the preliminary pressurization was completed, the shield cover was removed from the container, and a high pressure of 45 kg/cm 2 was applied by the main ram of the press to extrude it into a cylindrical body with a diameter of 20 inches. The bulk specific gravity of each molded carbonaceous material was measured and shown in the table below.
【表】
なお、上記と同条件で真空脱気をおこなわなか
つた際に成形された炭素質素材のかさ比重は、
1.681ｇ／cm3であつた。
上表の結果は、真空度300mmHgの条件では真空
脱気をおこなわなかつた場合に比べて密度の上昇
は微増であつたが、500mmHg以上の真空度では明
確な密度増大効果がもたらされる上に、適用する
真空制御度合に応じて成形された炭素質素材の密
度特性が自在に調整しえることを示している。[Table] The bulk specific gravity of the carbonaceous material formed under the same conditions as above without vacuum degassing is
It was 1.681g/ cm3 . The results in the table above show that at a vacuum level of 300 mmHg, the increase in density was slight compared to when no vacuum degassing was performed, but at a vacuum level of 500 mmHg or higher, a clear density increase effect was brought about, and This shows that the density characteristics of the molded carbonaceous material can be freely adjusted depending on the degree of vacuum control applied.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
図は、本発明の予備加圧プロセスを押出成形法
について図示した断面図である。
１……コンテナ、２……ノズル、３……閉止ラ
ム、４……〓合物、５……押出残留物、６……脱
気孔、７……シールドカバー、８……予圧ラム、
９……主ラム。
The figure is a cross-sectional view illustrating the pre-pressing process of the present invention for an extrusion molding method. 1... Container, 2... Nozzle, 3... Closing ram, 4... Compound, 5... Extrusion residue, 6... Deaeration hole, 7... Shield cover, 8... Preload ram,
9...Lord Ram.