본 발명은 흑연전극봉용 흑연압출재에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 형상유지력이 우수하고, 표면 품질이 우수하며, 흑연화 시 공정성 우수한 동시에, 흑연화 후 높은 밀도와 우수한 굴곡강도를 발현하는 흑연전극봉용 흑연압출재 및 이를 통해 형성된 흑연전극봉에 관한 것이다.The present invention relates to a graphite extruded material for graphite electrode rods, and more specifically, to a graphite extruded material for graphite electrode rods that has excellent shape retention, excellent surface quality, and excellent processability during graphitization, while also exhibiting high density and excellent bending strength after graphitization. It relates to graphite extruded materials and graphite electrode rods formed therefrom.
탄소는 기계 및 화학공업 분야에서 중요한 역할을 하는 화학적으로 안정한 원소로서, 물리적으로는 금속 성질 과 세라믹 성질을 모두 지니고 있고, c축 방향으로 반데르발스 결합을 하고 있으며, 그에 수직인 a, b면 상에는 공유결합을 하고 있어 큰 이방성을 나타내는 특성을 지닌다. 특히, 금속이나 세라믹에서 볼 수 없는 윤활성, 내열성, 내열 충격성, 열전도성, 내식성 등이 우수한 재료로 여겨지고 있다.Carbon is a chemically stable element that plays an important role in the mechanical and chemical industries. Physically, it has both metallic and ceramic properties, and has a van der Waals bond in the c-axis direction, and a and b planes perpendicular to it. Since there are covalent bonds in the phase, it has the characteristic of showing great anisotropy. In particular, it is considered to be a material with excellent lubricity, heat resistance, thermal shock resistance, thermal conductivity, and corrosion resistance, which are not found in metals or ceramics.
이와 같은 탄소재로서 사용될 수 있는 물질 중 하나인 흑연은 다른 재료보다 내열성, 내식성, 전기전도성, 고온강도 및 윤활성이 우수한 특징이 있다. 따라서 흑연은 전극, 탄소 브러쉬(carbon brush), 기계적 씰(mechanical seal)등의 고온구조 재료나 특수 기계부품 등 여러 분야에 각광을 받고 있다.Graphite, one of the materials that can be used as such a carbon material, has characteristics that are superior to other materials in heat resistance, corrosion resistance, electrical conductivity, high-temperature strength, and lubricity. Therefore, graphite is attracting attention in various fields such as high-temperature structural materials such as electrodes, carbon brushes, and mechanical seals, and special mechanical parts.
일반적으로, 흑연전극봉(graphite arc electrode)은 철강산업의 제강용 전기로, 플라즈마 코팅장치 및 산업용 전기저항로의 발열체로 많이 사용하는데, 지속적인 산업용 설비 및 대용량의 전기로 신, 증설이 이루어짐에 따라, 흑연전극봉의 지속적인 수요가 급신장될 전망이다.In general, graphite arc electrodes are widely used as heating elements in steelmaking electric furnaces, plasma coating equipment, and industrial electric resistance furnaces in the steel industry. As industrial facilities and large-capacity electric furnaces are continuously built and expanded, The continued demand for graphite electrodes is expected to grow rapidly.
이에 따라, 종래에는 흑연전극봉을 제조하기 위하여 흑연 성형체를 제조하는 방법에 대한 연구가 이루어졌으나, 종래의 흑연 성형체와 이의 제조방법의 경우 다음과 같은 문제점이 있어 그 활용에 제한이 있다.Accordingly, research has been conducted on methods of manufacturing graphite molded bodies to manufacture graphite electrodes, but the conventional graphite molded bodies and their manufacturing methods have the following problems, which limits their utilization.
첫번째, 종래 흑연 성형체를 제조하는 방법으로 일축 가압성형공정이 소개되고 있는데, 이에 따라 성형체를 제조하면 흑연을 구성하는 입자들이 무질서하게 배열되어 등방성을 나타내게 되며 이에 따라 조직이 치밀해지고 강도가 높아져서 전기적 특성, 특히 비저항이 매우 높은 수치를 나타내게 된다. 이에 따라 흑연 성형체 내에서 전류의 원활한 흐름이 필요하거나 낮은 비저항을 요구하는 산업 예를 들어, 전극 제조 분야 등에서는 가압 성형공정을 이용하여 제조한 흑연 성형체를 사용할 수 없어서 흑연의 특성을 온전히 활용하지 못하고 다양한 분야로의 활용이 어려운 문제가 있다.First, the uniaxial pressure molding process has been introduced as a method for manufacturing conventional graphite molded bodies. When the molded body is manufactured according to this, the particles that make up the graphite are arranged in a disorderly manner, showing isotropy. As a result, the structure becomes dense and the strength increases, thereby improving the electrical properties. , In particular, the resistivity shows a very high value. Accordingly, in industries that require smooth flow of current or low specific resistance within the graphite molded body, for example, in the electrode manufacturing field, graphite molded bodies manufactured using the pressure molding process cannot be used, and the properties of graphite cannot be fully utilized. There are problems with its use in various fields.
두번째, 상술한 종래 방법에 의하여 흑연 성형체를 제조하는 경우 성형체 내에서 응력의 구배가 발생하여 균일한 밀도의 흑연 성형체를 얻기가 어려우며, 이와 같은 밀도 불균일에 의한 비틀림, 변형 및 크랙 등이 발생하는 문제가 있다. 또한, 이와 같은 불균일 흑연 성형체의 문제들을 해결하고 균일한 흑연 성형체를 얻기 위해서는 고온 고압의 조건에서 흑연을 성형, 가공하여 하므로 생산성과 경제성을 저하시키는 원인이 되고 있다.Second, when manufacturing a graphite molded body using the above-mentioned conventional method, a stress gradient occurs within the molded body, making it difficult to obtain a graphite molded body of uniform density, and problems such as distortion, deformation, and cracks occur due to such density unevenness. There is. In addition, in order to solve the problems of such non-uniform graphite molded bodies and obtain uniform graphite molded bodies, graphite must be molded and processed under high temperature and high pressure conditions, which reduces productivity and economic efficiency.
따라서 종래에는 형상유지력이 우수하고, 표면 품질이 우수하며, 흑연화 시 공정성 우수한 동시에, 흑연화 후 높은 밀도와 우수한 굴곡강도를 발현하는 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조할 수 없는 문제가 있었다.Therefore, in the past, there was a problem in that it was impossible to manufacture a graphite extruded material for graphite electrodes that had excellent shape retention, excellent surface quality, and excellent processability during graphitization, while also exhibiting high density and excellent bending strength after graphitization.
이에, 형상유지력이 우수하고, 표면 품질이 우수하며, 흑연화 시 공정성 우수한 동시에, 흑연화 후 높은 밀도와 우수한 굴곡강도를 발현하는 흑연전극봉용 흑연압출재 및 이를 통해 형성된 흑연전극봉에 대한 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, there is an urgent need to develop graphite extruded materials for graphite electrodes that have excellent shape retention, excellent surface quality, and excellent processability during graphitization, while also exhibiting high density and excellent bending strength after graphitization, and graphite electrode rods formed using the same. am.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 형상유지력이 우수하고, 표면 품질이 우수하며, 흑연화 시 공정성 우수한 동시에, 흑연화 후 높은 밀도와 우수한 굴곡강도를 발현하는 흑연전극봉용 흑연압출재 및 이를 통해 형성된 흑연전극봉을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was developed to solve the above-mentioned problems, and is a graphite extruded material for graphite electrode rods that has excellent shape retention, excellent surface quality, and excellent processability during graphitization, while also exhibiting high density and excellent bending strength after graphitization. The purpose is to provide a graphite electrode formed through this.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 흑연을 포함하고, 기둥 형상을 가지며, 정중앙부에서 표면으로의 최단거리 50% 이내의 영역인 제1영역, 및 정중앙부에서 표면으로의 최단거리의 50% 초과의 영역인 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역 및 제2영역은 하기 조건 (1) 및 (2)를 모두 만족하는 흑연전극봉용 흑연압출재를 제공한다.In order to solve the above-described problem, the present invention includes a first region that contains graphite, has a pillar shape, and is an area within 50% of the shortest distance from the center to the surface, and 50% of the shortest distance from the center to the surface. It provides a graphite extruded material for a graphite electrode rod including a second region whose area exceeds %, wherein the first region and the second region satisfy both the following conditions (1) and (2).
(1) a1 / b1 ≤ 1.05(1) a1/b1 ≤ 1.05
(2) a2 / b2 ≤ 1.08(2) a2/b2 ≤ 1.08
이때, 상기 a1은 제1영역의 밀도(g/㎤)이고, 상기 b1는 제2영역의 밀도(g/㎤)이며, 상기 a2는 제1영역의 굴곡강도(Mpa)이고, 상기 b2는 제2영역의 굴곡강도(Mpa)이다.At this time, a1 is the density of the first region (g/cm3), b1 is the density of the second region (g/cm3), a2 is the bending strength (Mpa) of the first region, and b2 is the density of the second region (g/cm3). This is the flexural strength (Mpa) of area 2.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1영역의 기공률은 상기 제2영역의 기공률 보다 작을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the porosity of the first region may be smaller than the porosity of the second region.
또한, 상기 제1영역 및 제2영역은 하기 조건 (3)을 더 만족할 수 있다.Additionally, the first and second regions may further satisfy the following condition (3).
(3) 0.8 ≤ a3 / b3 ≤ 0.985(3) 0.8 ≤ a3 / b3 ≤ 0.985
이때, 상기 a3은 제1영역의 기공률(%)이고, 상기 b3는 제2영역의 기공률(%) 이다.At this time, a3 is the porosity (%) of the first region, and b3 is the porosity (%) of the second region.
또한, 상기 제1영역의 밀도는 상기 제2영역의 밀도 보다 클 수 있고, 상기 제1영역의 굴곡강도는 상기 제2영역의 굴곡강도 보다 클 수 있다.Additionally, the density of the first region may be greater than that of the second region, and the flexural strength of the first region may be greater than the flexural strength of the second region.
또한, 상기 제1영역의 밀도 및 제2영역의 밀도는 각각 독립적으로 1.3 g/㎤ 이상일 수 있고, 상기 제1영역의 굴곡강도 및 제2영역의 굴곡강도는 각각 독립적으로 10 Mpa 이상일 수 있다.In addition, the density of the first region and the density of the second region may each independently be 1.3 g/cm3 or more, and the flexural strength of the first region and the flexural strength of the second region may each independently be 10 Mpa or more.
또한, 상기 제1영역의 기공률 및 상기 제2영역의 기공률은 각각 독립적으로 35% 이하일 수 있다.Additionally, the porosity of the first region and the porosity of the second region may each independently be 35% or less.
또한, 상기 흑연전극봉용 흑연압출재는 필러 및 바인더를 포함하여 형성될 수 있다.Additionally, the graphite extruded material for the graphite electrode may be formed including a filler and a binder.
또한, 상기 필러와 바인더의 중량비는 60 : 30 ~ 90 : 10일 수 있다.Additionally, the weight ratio of the filler and binder may be 60:30 to 90:10.
또한, 상기 필러는 평균입경이 서로 상이한 2종 이상의 필러를 포함할 수 있다.Additionally, the filler may include two or more types of fillers having different average particle diameters.
또한, 본 발명은 상술한 흑연전극봉용 흑연압출재를 통해 형성된 흑연전극봉을 제공한다.In addition, the present invention provides a graphite electrode rod formed through the graphite extruded material for the graphite electrode rod described above.
본 발명의 흑연전극봉용 흑연압출재 및 이를 통해 형성된 흑연전극봉은 형상유지력이 우수하고, 표면 품질이 우수하며, 흑연화 시 공정성 우수한 동시에, 흑연화 후 높은 밀도와 우수한 굴곡강도를 발현하는 효과를 나타낼 수 있다.The graphite extruded material for graphite electrodes of the present invention and the graphite electrode rod formed therefrom have excellent shape retention, excellent surface quality, and excellent processability during graphitization, and can exhibit the effect of developing high density and excellent flexural strength after graphitization. there is.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연전극봉용 흑연압출재의 제1영역 및 제2영역을 나타낸 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing a first region and a second region of a graphite extruded material for a graphite electrode rod according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and identical or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.
본 발명의 일 실시예에 따른 흑연전극봉용 흑연압출재(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이 흑연을 포함하고, 기둥 형상을 가지며, 정중앙부에서 표면으로의 최단거리 50% 이내의 영역인 제1영역(10), 및 정중앙부에서 표면으로의 최단거리의 50% 초과의 영역인 제2영역(2)을 포함하여 구현된다.The graphite extruded material 100 for a graphite electrode according to an embodiment of the present invention includes graphite as shown in FIG. 1, has a pillar shape, and is an area within 50% of the shortest distance from the center to the surface. It is implemented by including a first area (10) and a second area (2) which is an area exceeding 50% of the shortest distance from the exact center to the surface.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연전극봉용 흑연압출재(100)가 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 모두 만족해야 하는 이유에 대하여 설명한다.First, the reason why the graphite extruded material 100 for a graphite electrode rod according to an embodiment of the present invention must satisfy both conditions (1) and (2) below will be explained.
제1영역의 밀도가 너무 크거나, 제2영역의 밀도가 너무 작으면 형상유지력이 저하되고, 표면 품질이 좋지 않거나, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다. 또한, 제1영역의 굴곡강도가 너무 크거나, 제2영역의 굴곡강도가 너무 작으면 형상유지력이 저하되고, 표면 품질이 좋지 않거나, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다.If the density of the first area is too large or the density of the second area is too small, the shape retention may be reduced, the surface quality may be poor, or processability may be reduced during graphitization, and the density and bending strength may be poor after graphitization. It may not be possible. In addition, if the bending strength of the first region is too large or the bending strength of the second region is too small, the shape retention may be reduced, the surface quality may be poor, or processability may be reduced during graphitization, and the density and Flexural strength may not be good.
이에 따라, 흑연전극봉용 흑연압출재(100)는 제1영역(10)의 밀도와 제2영역(20)의 밀도 간, 제1영역의 굴곡강도와 제2영역의 굴곡강도 간에 소정의 관계를 가져야하며, 이에 본 발명에 따른 흑연전극봉용 흑연압출재(100)는 하기 조건 (1) 및 (2)를 모두 만족하도록 설계된다.Accordingly, the graphite extruded material 100 for a graphite electrode must have a predetermined relationship between the density of the first region 10 and the density of the second region 20, and between the flexural strength of the first region and the flexural strength of the second region. Accordingly, the graphite extruded material 100 for a graphite electrode according to the present invention is designed to satisfy all of the following conditions (1) and (2).
조건 (1)로써 a1 / b1 ≤ 1.05이고, 바람직하게는 a1 / b1 ≤ 1.04일 수 있으며, 조건 (2)로써 a2 / b2 ≤ 1.08이고, 바람직하게는 a2 / b2 ≤ 1.07일 수 있다.As condition (1), a1 / b1 ≤ 1.05, preferably a1 / b1 ≤ 1.04, and as condition (2), a2 / b2 ≤ 1.08, preferably a2 / b2 ≤ 1.07.
이때, 상기 a1은 제1영역의 밀도(g/㎤)이고, 상기 b1는 제2영역의 밀도(g/㎤)이며, 상기 a2는 제1영역의 굴곡강도(Mpa)이고, 상기 b2는 제2영역의 굴곡강도(Mpa)이다.At this time, a1 is the density of the first region (g/cm3), b1 is the density of the second region (g/cm3), a2 is the bending strength (Mpa) of the first region, and b2 is the density of the second region (g/cm3). This is the flexural strength (Mpa) of area 2.
만일 상기 조건 (1)에서 a1 / b1가 1.05를 초과하면 형상유지력이 저하되고, 표면 품질이 좋지 않거나, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다. 또한, 만일 상기 조건 (2)에서 a2 / b2가 1.08을 초과하면 형상유지력이 저하되고, 표면 품질이 좋지 않거나, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다.If a1 / b1 exceeds 1.05 in condition (1) above, shape retention may be reduced, surface quality may be poor, processability may be reduced during graphitization, and density and bending strength may be poor after graphitization. Additionally, if a2/b2 exceeds 1.08 in condition (2) above, shape retention may be reduced, surface quality may be poor, processability may be reduced during graphitization, and density and flexural strength may be poor after graphitization. there is.
또한, 상기 제1영역(10)의 밀도는 상기 제2영역(20)의 밀도 보다 클 수 있고, 바람직하게는 상기 제1영역(10)의 밀도 및 제2영역(20)의 밀도는 각각 독립적으로 1.3 g/㎤ 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 제1영역(10)의 밀도 및 제2영역(20)의 밀도는 각각 독립적으로 1.34 g/㎤ 이상일 수 있다. 만일 상기 제1영역의 밀도가 상기 제2영역의 밀도 보다 작을 경우 형상유지력이 저하되고, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다.In addition, the density of the first area 10 may be greater than the density of the second area 20, and preferably, the density of the first area 10 and the density of the second area 20 are independent of each other. It may be 1.3 g/cm3 or more, and more preferably, the density of the first region 10 and the density of the second region 20 may each independently be 1.34 g/cm3 or more. If the density of the first region is less than the density of the second region, shape retention may be reduced, processability may be reduced during graphitization, and density and bending strength may be poor after graphitization.
그리고, 상기 제1영역(10)의 굴곡강도는 상기 제2영역(20)의 굴곡강도 보다 클 수 있고, 바람직하게는 상기 제1영역(10)의 굴곡강도 및 제2영역(20)의 굴곡강도는 각각 독립적으로 10 MPa 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 제1영역(10)의 굴곡강도 및 제2영역(20)의 굴곡강도는 각각 독립적으로 10.5 MPa 이상일 수 있다. 만일 상기 제1영역의 굴곡강도가 상기 제2영역의 굴곡강도 보다 작을 경우 형상유지력이 저하되고, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다.In addition, the bending strength of the first area 10 may be greater than the bending strength of the second area 20, and preferably the bending strength of the first area 10 and the bending strength of the second area 20 The strengths may each independently be 10 MPa or more, and more preferably, the flexural strength of the first region 10 and the flexural strength of the second region 20 may each independently be 10.5 MPa or more. If the flexural strength of the first region is smaller than the flexural strength of the second region, shape retention may be reduced, processability may be reduced during graphitization, and density and flexural strength after graphitization may be poor.
한편, 본 발명에 따른 흑연전극봉용 흑연압출재(100)의 상기 제1영역(10)의 기공률은 상기 제2영역(20)의 기공률 보다 작을 수 있다.Meanwhile, the porosity of the first region 10 of the graphite extruded material 100 for a graphite electrode according to the present invention may be smaller than the porosity of the second region 20.
만일 상기 제1영역의 기공률이 상기 제2영역의 기공률 보다 크면 형상유지력이 저하되고, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다.If the porosity of the first region is greater than the porosity of the second region, shape retention may be reduced, processability may be reduced during graphitization, and density and flexural strength may be poor after graphitization.
또한, 상기 제1영역(10) 및 제2영역(20)은 하기 조건 (3)을 더 만족할 수 있다.In addition, the first area 10 and the second area 20 may further satisfy the following condition (3).
조건 (3)으로써 0.8 ≤ a3 / b3 ≤ 0.985일 수 있고, 바람직하게는 0.83 ≤ a3 / b3 ≤ 0.982일 수 있다.Condition (3) may be 0.8 ≤ a3 / b3 ≤ 0.985, and preferably 0.83 ≤ a3 / b3 ≤ 0.982.
이때, 상기 a3은 제1영역의 기공률(%)이고, 상기 b3는 제2영역의 기공률(%) 이다.At this time, a3 is the porosity (%) of the first region, and b3 is the porosity (%) of the second region.
만일 상기 조건 (3)에서 a3 / b3가 0.8 미만이면 형상유지력이 저하되고, 표면 품질이 좋지 않거나, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있고, a3 / b3가 0.985를 초과하면 형상유지력이 저하되고, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다.If a3 / b3 is less than 0.8 in the above condition (3), shape retention may be reduced, surface quality may be poor, processability may be reduced during graphitization, density and bending strength may be poor after graphitization, and a3 / If b3 exceeds 0.985, shape retention may decrease, processability may deteriorate during graphitization, and density and bending strength may be poor after graphitization.
한편, 상기 제1영역(10)의 기공률 및 상기 제2영역(20)의 기공률은 각각 독립적으로 35% 이하일 수 있고, 바람직하게는 34.6% 이하일 수 있다. 만일 상기 제1영역의 기공률 및/또는 제2영역의 기공률이 35%를 초과하면 형상유지력이 저하되고, 표면 품질이 좋지 않거나, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다.Meanwhile, the porosity of the first region 10 and the porosity of the second region 20 may each independently be 35% or less, and preferably 34.6% or less. If the porosity of the first region and/or the porosity of the second region exceeds 35%, shape retention may be reduced, surface quality may be poor, or processability may be reduced during graphitization, and density and flexural strength after graphitization may be reduced. may not be good.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흑연전극봉용 흑연압출재(100)는 필러 및 바인더를 포함하여 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the graphite extruded material 100 for a graphite electrode may be formed including a filler and a binder.
상기 필러는 흑연을 형성하는 것으로써, 탄화 및 흑연화를 통해 흑연으로 형성될 수 있는 소재라면 제한 없이 사용할 수 있음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.The filler forms graphite, and any material that can be formed into graphite through carbonization and graphitization can be used without limitation, so this is not particularly limited in the present invention.
한편, 상기 필러는 평균입경이 서로 상이한 2종 이상의 필러를 포함할 수 있고, 바람직하게는 평균입경이 서로 상이한 2종의 필러 또는 3종의 필러를 포함할 수 있다.Meanwhile, the filler may include two or more types of fillers having different average particle diameters, and preferably may include two or three types of fillers having different average particle diameters.
상기 필러가 평균입경이 서로 상이한 2종의 필러를 포함하는 경우, 상기 평균입경이 서로 상이한 2종의 필러의 평균입경은 각각 50㎛ 초과 ~ 500㎛ 이하, 50㎛ 이하일 수 있다. 또한, 이때 상기 평균입경이 50㎛ 초과 ~ 500㎛ 이하인 필러와 평균입경이 50㎛ 이하인 필러의 중량비는 60~90 : 40~10일 수 있다. 상기 각 필러의 평균입경 범위와 중량비 범위를 만족함에 따라 본 발명의 목적 달성에 더욱 유리할 수 있다.When the filler includes two types of fillers with different average particle diameters, the average particle diameters of the two types of fillers with different average particle diameters may be greater than 50 μm, less than 500 μm, and less than 50 μm, respectively. Additionally, at this time, the weight ratio of the filler having an average particle diameter of more than 50 μm to 500 μm or less and the filler having an average particle diameter of 50 μm or less may be 60 to 90:40 to 10. It can be more advantageous to achieve the purpose of the present invention by satisfying the average particle size range and weight ratio range of each filler.
또한, 상기 필러가 평균입경이 서로 상이한 3종의 필러를 포함하는 경우, 상기 평균입경이 서로 상이한 3종의 필러의 평균입경은 각각 500㎛ 초과 ~ 10mm 이하, 50㎛ 초과 ~ 500㎛ 이하, 50㎛ 이하일 수 있다. 또한, 이때 상기 평균입경이 500㎛ 초과 ~ 10mm 이하인 필러와, 평균입경이 50㎛ 초과 ~ 500㎛ 이하인 필러와 평균입경이 50㎛ 이하인 필러의 중량비는 30~50 : 25~45 : 15~35일 수 있다. 상기 각 필러의 평균입경 범위와 중량비 범위를 만족함에 따라 본 발명의 목적 달성에 더욱 유리할 수 있다.In addition, when the filler includes three types of fillers with different average particle diameters, the average particle diameters of the three types of fillers with different average particle diameters are respectively greater than 500㎛ ~ 10mm, greater than 50㎛ ~ 500㎛, 50㎛ It may be ㎛ or less. In addition, at this time, the weight ratio of the filler with an average particle diameter of more than 500 μm to 10 mm or less, the filler with an average particle diameter of more than 50 μm to 500 μm or less and the filler with an average particle diameter of 50 μm or less is 30 to 50: 25 to 45: 15 to 35 days. You can. It can be more advantageous to achieve the purpose of the present invention by satisfying the average particle size range and weight ratio range of each filler.
상기 바인더는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 바인더라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 페놀 수지, 피치, 폴리에스테르 수지, 요소수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 푸란수지, 에폭시 수지 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The binder can be used without limitation as long as it is a binder commonly used in the art, and is preferably any one selected from phenol resin, pitch, polyester resin, urea resin, melamine resin, silicone resin, furan resin, epoxy resin, etc. It may include the above, but is not limited thereto.
한편, 상기 필러 및 바인더는 중량비가 60 : 30 ~ 90 : 10일 수 있고, 바람직하게는 중량비가 65 : 35 ~ 85 : 15일 수 있다. 상기 필러 및 바인더의 중량비가 60 : 30 미만이거나, 중량비가 90 : 10을 초과하면 형상유지력이 저하되고, 표면 품질이 좋지 않거나, 흑연화 시 공정성이 저하될 수 있으며, 흑연화 후 밀도와 굴곡강도가 좋지 않을 수 있다.Meanwhile, the filler and binder may have a weight ratio of 60:30 to 90:10, and preferably, a weight ratio of 65:35 to 85:15. If the weight ratio of the filler and binder is less than 60:30 or exceeds 90:10, the shape retention may be reduced, the surface quality may be poor, or processability may be reduced during graphitization, and the density and bending strength after graphitization may be reduced. may not be good.
본 발명의 흑연전극봉용 흑연압출재 및 이를 통해 형성된 흑연전극봉은 형상유지력이 우수하고, 표면 품질이 우수하며, 흑연화 시 공정성 우수한 동시에, 흑연화 후 높은 밀도와 우수한 굴곡강도를 발현하는 효과를 나타낼 수 있다.The graphite extruded material for graphite electrodes of the present invention and the graphite electrode rod formed therefrom have excellent shape retention, excellent surface quality, and excellent processability during graphitization, and can exhibit the effect of developing high density and excellent flexural strength after graphitization. there is.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples do not limit the scope of the present invention, and should be interpreted to aid understanding of the present invention.
[실시예][Example]
<실시예 1><Example 1>
골재로 평균입경이 3.2mm인 석탄계 하소 코크스를 40 중량%, 조미분으로 평균입경이 251㎛인 석탄계 하소 코크스를 35 중량%, 및 초미분으로 평균입경이 46㎛인 석탄계 하소 코크스를 25 중량%를 포함하는 필러(이하, 배합 A)와, 바인더로 석탄계 핏치를 75 : 25의 중량비로 혼합하고, 열간혼련기(KNEADER 10L, BTBsolution)를 통해 혼련속도 120rpm, 혼련온도 및 혼련시간 250℃, 30분 조건으로 혼련하여 혼련물을 제조하였다.40% by weight of coal-based calcined coke with an average particle diameter of 3.2mm as aggregate, 35% by weight of coal-based calcined coke with an average particle diameter of 251㎛ as seasoned powder, and 25% by weight of coal-based calcined coke with an average particle diameter of 46㎛ as ultrafine powder. A filler containing (hereinafter, mixture A) and a coal-based pitch as a binder were mixed at a weight ratio of 75:25, and mixed through a hot kneader (KNEADER 10L, BTBsolution) at a kneading speed of 120 rpm, kneading temperature and kneading time of 250°C, and 30°C. A kneaded product was prepared by kneading under minute conditions.
제조한 혼련물을 압출기(흑연압출기, 자체제작)를 통해 압출온도 150℃, 압출속도 1.5mm/sec 조건으로 성형하여 도 1과 같은 원기둥 형상의 성형체를 제조한 후, 탄화로(CARBONIZATION FURNACE, THERM VAC)를 통해 N₂ gas를 2L/min의 유량으로 주입하여 탄화로 내부에 불활성분위기를 조성한 상태로, 온도 500℃까지는 0.5℃/min의 승온속도로 승온 후, 온도 1000℃까지는 2℃/min의 승온속도로 승온시킨 후, 온도 1000℃에서 1시간 유지시켜 탄화함으로써 탄화체를 형성하였다.The prepared kneaded material is molded through an extruder (graphite extruder, self-manufactured) under the conditions of an extrusion temperature of 150°C and an extrusion speed of 1.5 mm/sec to produce a cylindrical molded body as shown in Figure 1, and then placed in a carbonization furnace (CARBONIZATION FURNACE, THERM). N₂ gas was injected at a flow rate of 2L/min through VAC to create an inert atmosphere inside the carbonization furnace. After increasing the temperature at a rate of 0.5℃/min up to 500℃, the temperature was increased at a rate of 2℃/min up to 1000℃. After increasing the temperature at a temperature increasing rate, the temperature was maintained at 1000°C for 1 hour to carbonize to form a carbonized body.
상기 제조한 탄화체를 250℃로 가열하여 용융시킨 석탄계 함침 핏치에 넣고, 열간함침기(열간진공함침기, ㈜노아테크)를 통해 온도 200℃ 조건에서 100min 동안 5bar의 압력을 가해 함침한 후, 상기 탄화조건과 동일 조건으로 재탄화하여 제1함침체를 제조하였다. 이후, 제조한 제1함침체를 상기와 동일하게 함침 및 재탄화하여 제2함침체를 제조하고, 상기 제2함침체를 상기와 동일하게 함침 및 재탄화하여 제3함침체를 제조하였다. 상기 제조한 제3함침체는 선반가공하여 도 1과 같은 원기둥 형상의 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다. 이때, 상기 제조한 흑연전극봉용 흑연압출재의 지름은 80mm였고, 제1영역은 정중앙부 기준 지름 40mm의 영역이며, 제2영역은 제1영역을 제외한 영역이었다.The prepared carbonized body was heated to 250°C and placed into a molten carbon dioxide impregnation pitch, and then impregnated by applying a pressure of 5 bar for 100 min at a temperature of 200°C through a hot impregnation machine (hot vacuum impregnation machine, Noatech Co., Ltd.). The first impregnated body was manufactured by recarbonizing under the same conditions as the carbonization conditions above. Thereafter, the prepared first impregnated body was impregnated and recarbonized in the same manner as above to prepare a second impregnated body, and the second impregnated body was impregnated and recarbonized in the same manner as above to prepare a third impregnated body. The third impregnation body prepared above was processed on a lathe to produce a graphite extruded material for a graphite electrode rod having a cylindrical shape as shown in FIG. 1. At this time, the diameter of the graphite extruded material for the graphite electrode manufactured above was 80 mm, the first area was an area with a diameter of 40 mm based on the exact center, and the second area was an area excluding the first area.
<실시예 2><Example 2>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 제3함침체의 제조 없이, 제2함침체를 재탄화하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.A graphite extruded material for a graphite electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the second impregnated body was recarbonized without producing the third impregnated body.
<실시예 3><Example 3>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 제2함침체 ~ 제3함침체의 제조 없이, 제1함침체를 재탄화하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.A graphite extruded material for a graphite electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first impregnation body was recarbonized without producing the second to third impregnation bodies.
<실시예 4><Example 4>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 제1함침체 ~ 제3함침체의 제조 없이, 상기 성형체를 탄화하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.It was manufactured in the same manner as in Example 1, but without manufacturing the first to third impregnation bodies, the molded body was carbonized to produce a graphite extruded material for a graphite electrode.
<실시예 5><Example 5>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 필러를 조미분으로 평균입경이 251㎛인 석탄계 하소 코크스를 75 중량%, 및 초미분으로 평균입경이 46㎛인 석탄계 하소 코크스를 25 중량%를 25 중량% 포함하는 필러(이하, 배합 B)로 변경하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.It was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the filler was 75% by weight of coal-based calcined coke with an average particle diameter of 251㎛ as seasoned fine powder, and 25% by weight of coal-based calcined coke with an average particle diameter of 46㎛ as ultrafine powder. Graphite extruded material for graphite electrode rods was manufactured by changing the filler containing % by weight (hereinafter, mixture B).
<실시예 6><Example 6>
상기 실시예 5와 동일하게 실시하여 제조하되, 제3함침체의 제조 없이, 제2함침체를 재탄화하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.A graphite extruded material for a graphite electrode was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the second impregnated body was recarbonized without producing the third impregnated body.
<실시예 7><Example 7>
상기 실시예 5와 동일하게 실시하여 제조하되, 제2함침체 ~ 제3함침체의 제조 없이, 제1함침체를 재탄화하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.A graphite extruded material for a graphite electrode was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the first impregnation body was recarbonized without producing the second to third impregnation bodies.
<실시예 8><Example 8>
상기 실시예 5와 동일하게 실시하여 제조하되, 제1함침체 ~ 제3함침체의 제조 없이, 상기 성형체를 탄화하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.A graphite extruded material for a graphite electrode was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the molded body was carbonized without manufacturing the first to third impregnation bodies.
<실시예 9><Example 9>
실시예 5와 동일하게 실시하되, 가하는 압력을 5bar에서 2bar로 변경하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.Graphite extrusion material for graphite electrodes was manufactured in the same manner as in Example 5, but by changing the applied pressure from 5 bar to 2 bar.
<비교예 1><Comparative Example 1>
실시예 5와 동일하게 실시하되, 압출온도를 150℃에서 180℃로, 압출속도를 1.5mm/sec에서 3mm/sec로 변경하여 흑연전극봉용 흑연압출재를 제조하였다.Graphite extrusion material for graphite electrodes was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the extrusion temperature was changed from 150°C to 180°C and the extrusion speed was changed from 1.5 mm/sec to 3 mm/sec.
<실험예 1><Experimental Example 1>
실시예 및 비교예에 따라 제조한 각각의 흑연전극봉용 흑연압출재에 대하여, 하기의 물성을 평가하여 표 1 내지 표 2에 나타내었다.For each graphite extruded material for graphite electrodes manufactured according to Examples and Comparative Examples, the following physical properties were evaluated and shown in Tables 1 and 2.
1. 밀도 및 기공률 평가1. Density and porosity evaluation
실시예 및 비교예에 따라 제조한 각각의 흑연전극봉용 흑연압출재에 대하여, 제1영역 및 제2영역에서 가로×세로×높이가 각각 10㎜인 시편을 각각 채취하고, KS L ISO 18754:2017(ISO 18754:2013) 규격을 따라 Archimedes 법을 사용해 밀도와 기공률을 측정하였다. 이를 5회 반복하여 밀도와 기공률 평균치를 계산하였다.For each graphite extruded material for graphite electrodes manufactured according to Examples and Comparative Examples, specimens with a width × length × height of 10 mm each were collected from the first and second areas, respectively, and were tested according to KS L ISO 18754:2017 ( Density and porosity were measured using the Archimedes method according to ISO 18754:2013) standards. This was repeated 5 times to calculate the average density and porosity.
2. 굴곡강도 평가2. Flexural strength evaluation
실시예 및 비교예에 따라 제조한 각각의 흑연전극봉용 흑연압출재에 대하여, 제1영역 및 제2영역에서 가로×세로×높이가 각각 10㎜×10㎜×50㎜인 시편을 각각 채취하고, KS L 3409:2020 규격을 따라 3점 굽힘 시험법으로 굴곡강도를 측정하였다. 이를 5회 반복하여 밀도와 기공률 평균치를 계산하였다.For each graphite extruded material for graphite electrodes manufactured according to the Examples and Comparative Examples, specimens with a width × length × height of 10 mm × 10 mm × 50 mm were collected from the first and second areas, respectively, and KS The bending strength was measured using a three-point bending test method according to the L 3409:2020 standard. This was repeated 5 times to calculate the average density and porosity.
3. 형상 평가3. Shape evaluation
실시예 및 비교예에 따라 제조한 각각의 흑연전극봉용 흑연압출재에 대하여, 업계 경력 10년 이상의 전문인력 20명에 의하여 흑연압출재 표면의 크랙 발생, 조각 발생 등 형상유지력과 표면 품질 등 종합적인 형상을 7점법(7 - 매우 좋음, 6 - 좋음, 5 - 약간 좋음, 4 - 보통, 3 - 약간 나쁨, 2 - 나쁨, 1 - 매우 나쁨)으로 평가하였다.For each extruded graphite material for graphite electrodes manufactured according to the Examples and Comparative Examples, 20 experts with more than 10 years of industry experience evaluated the comprehensive shape, including shape retention and surface quality, including cracks and fragments on the surface of the extruded graphite material. It was evaluated on a 7-point scale (7 - very good, 6 - good, 5 - slightly good, 4 - average, 3 - slightly bad, 2 - bad, 1 - very bad).
1Example
One
2Example
2
3Example
3
4Example
4
5Example
5
6Example
6
7Example
7
8Example
8
9Example
9
1Comparative example
One
상기 표 1 및 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제1영역과 제2영역 간 밀도, 굴곡강도, 기공률 대소관계 및 조건 (1) ~ (3) 등을 모두 만족하는 실시예 1 ~ 실시예 8이, 이 중에서 하나라도 만족하지 못하는 실시예 9 및 비교예 1에 비하여 형상유지력이 우수하고, 표면 품질이 우수한 효과를 모두 동시에 달성할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from Tables 1 and 2, Examples 1 to 2 satisfies all of the density, flexural strength, and porosity relationships and conditions (1) to (3) between the first and second regions according to the present invention. It can be confirmed that Example 8 is superior to Example 9 and Comparative Example 1, which do not satisfy even one of these, and can achieve both the effects of excellent shape retention and excellent surface quality at the same time.
<제조예 1, 5, 9 및 비교제조예 1><Preparation Examples 1, 5, 9 and Comparative Preparation Example 1>
실시예 1, 5, 9 및 비교예 1에 따른 흑연전극봉용 흑연압출재 각각을 흑연화로(Ultra-High Graphite Furnace, 나실테크㈜)를 통해 Ar gas 분위기가 조성된 상태로 온도 2500℃에서 1시간 동안 흑연화하여 흑연전극봉을 각각 제조하였다.Each of the graphite extruded materials for graphite electrodes according to Examples 1, 5, and 9 and Comparative Example 1 was heated at 2500°C for 1 hour in an Ar gas atmosphere through a graphite furnace (Ultra-High Graphite Furnace, Nasil Tech Co., Ltd.). Each graphite electrode was manufactured by graphitization.
<실험예 2><Experimental Example 2>
제조예 1, 5, 9 및 비교제조예 1에 따라 제조한 각각의 흑연전극봉에 대하여, 하기의 물성을 평가하여 표 3에 나타내었다.For each graphite electrode manufactured according to Preparation Examples 1, 5, and 9 and Comparative Preparation Example 1, the following physical properties were evaluated and are shown in Table 3.
1. 밀도 및 기공률 평가1. Density and porosity evaluation
제조예 1, 5, 9 및 비교제조예 1에 따라 제조한 각각의 흑연전극봉에 대하여, 제1영역 및 제2영역에서 가로×세로×높이가 각각 10㎜인 시편을 각각 채취하고, KS L ISO 18754:2017(ISO 18754:2013) 규격을 따라 Archimedes 법을 사용해 밀도와 기공률을 측정하였다. 이를 5회 반복하여 밀도와 기공률 평균치를 계산하였다.For each graphite electrode manufactured according to Preparation Examples 1, 5, and 9 and Comparative Preparation Example 1, specimens each measuring 10 mm in width × length × height were collected from the first and second areas, respectively, and KS L ISO Density and porosity were measured using the Archimedes method according to the 18754:2017 (ISO 18754:2013) standard. This was repeated 5 times to calculate the average density and porosity.
2. 굴곡강도 평가2. Flexural strength evaluation
제조예 1, 5, 9 및 비교제조예 1에 따라 제조한 각각의 흑연전극봉에 대하여, 제1영역 및 제2영역에서 가로×세로×높이가 각각 10㎜×10㎜×50㎜인 시편을 각각 채취하고, KS L 3409:2020 규격을 따라 3점 굽힘 시험법으로 굴곡강도를 측정하였다. 이를 5회 반복하여 밀도와 기공률 평균치를 계산하였다.For each graphite electrode manufactured according to Preparation Examples 1, 5, and 9 and Comparative Preparation Example 1, a specimen with a width × length × height of 10 mm × 10 mm × 50 mm was prepared in the first and second areas, respectively. The samples were collected, and the bending strength was measured using a three-point bending test method according to the KS L 3409:2020 standard. This was repeated 5 times to calculate the average density and porosity.
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 1영역과 제2영역 간 밀도, 굴곡강도, 기공률 대소관계 및 조건 (1) ~ (3) 등을 모두 만족하는 실시예 1 및 실시예 5에 따른 흑연전극봉용 흑연압출재를 사용한 제조예 1 및 제조예 5가, 이 중에서 하나라도 만족하지 못하는 실시예 9 및 비교예 1에 따른 흑연전극봉용 흑연압출재를 사용한 제조예 9 및 비교제조예 1에 비하여 흑연화 후 높은 밀도와 우수한 굴곡강도를 발현하는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 3, according to Examples 1 and 5, all of the density, flexural strength, and porosity relationships and conditions (1) to (3) between the first and second regions according to the present invention are satisfied. Compared to Preparation Example 1 and Preparation Example 5 using the graphite extruded material for graphite electrodes, which do not satisfy any one of them, Preparation Example 9 and Comparative Preparation Example 1 using the graphite extruded material for graphite electrodes according to Example 9 and Comparative Example 1, the graphite It can be confirmed that high density and excellent flexural strength are achieved after conversion.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiment presented in the present specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , other embodiments can be easily proposed by change, deletion, addition, etc., but this will also be said to be within the scope of the present invention.
10: 제1영역
20: 제2영역
100: 흑연전극봉용 흑연압출재10: Area 1
20: Second area
100: Graphite extrusion material for graphite electrode rods
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230130330AKR102685517B1 (en) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | Graphite extruded material for graphite electrode rod and graphite electrode rod formed therefrom |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230130330AKR102685517B1 (en) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | Graphite extruded material for graphite electrode rod and graphite electrode rod formed therefrom |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102685517B1true KR102685517B1 (en) | 2024-07-15 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020230130330AActiveKR102685517B1 (en) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | Graphite extruded material for graphite electrode rod and graphite electrode rod formed therefrom |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20120112676A (en) | 2009-12-31 | 2012-10-11 | 에스지엘 카본 에스이 | Graphite-containing moulded body and method for the production thereof |
| KR101626082B1 (en)* | 2012-08-01 | 2016-05-31 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | Hybrid electrostatic lens with increased natural frequency |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120112676A (en) | 2009-12-31 | 2012-10-11 | 에스지엘 카본 에스이 | Graphite-containing moulded body and method for the production thereof |
| KR101626082B1 (en)* | 2012-08-01 | 2016-05-31 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | Hybrid electrostatic lens with increased natural frequency |
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