(57)【要約】【課題】黒鉛電極への酸化防止材の浸透の促進、高温時の防止材付着性の向上および導電性阻害の抑制等を可能にした低コストな塗材を提供すること。【解決手段】酸化防止材を、五酸化燐１〜２０重量％、無水ホウ酸０．１〜１０重量％、酸化マグネシウム０．１〜５重量％、コロイダルシリカ４〜４０重量％を含む水溶液となるようにすると共にその酸性度がｐＨ４以下となるように、燐酸，ホウ酸，水酸化マグネシウム，コロイダルシリカ原液を溶解させておく。これを黒鉛電極に含浸させれば、電極の操業中の表面酸化による消耗を抑制したり防止することができる。その際、電極表面から予め含浸させた酸化防止材は製鋼操業時電極が受ける熱によってガラス化され、その高温下生成物に酸化防止作用の発揮、すなわち酸素との接触を遮断することができるようになる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒鉛電極の表面酸化による消耗を抑制しまたは防止できるようにするため、電極表面から予め含浸させた酸化防止材を製鋼操業時電極が受ける熱によってガラス化等をさせ、その高温下生成物に酸化防止作用を発揮させることができるようにしたアーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の酸化防止材において、
前記酸化防止材は、五酸化燐１〜２０重量％、無水ホウ酸０．１〜１０重量％、酸化マグネシウム０．１〜５重量％、コロイダルシリカ４〜４０重量％を含む水溶液となるようにすると共にその酸性度がｐＨ４以下となるように、燐酸または燐酸塩、ホウ酸またはホウ酸塩、水酸化マグネシウムまたはマグネシウム塩、コロイダルシリカ原液が溶解されていることを特徴とするアーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の導電性酸化防止材。
【請求項２】
黒鉛電極の表面酸化による消耗を抑制しまたは防止できるようにするため、電極表面から予め含浸させた酸化防止材を製鋼操業時電極が受ける熱によってガラス化等をさせ、その高温下生成物が酸化防止作用を発揮できるようにした塗材を結着させた黒鉛電極を製造するため、黒鉛電極を浸漬用容器に装入し、該浸漬用容器内を減圧して酸化防止材の溶液を黒鉛電極のボイドに塗着させるようにしたアーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の酸化防止材塗着法において、
前記酸化防止材を、五酸化燐１〜２０重量％、無水ホウ酸０．１〜１０重量％、酸化マグネシウム０．１〜５重量％、コロイダルシリカ４〜４０重量％を含む水溶液となるようにすると共にその酸性度がｐＨ４以下となるように、燐酸または燐酸塩、ホウ酸またはホウ酸塩、水酸化マグネシウムまたはマグネシウム塩、コロイダルシリカ原液を溶解させて溶液を作り、黒鉛電極のみが装入された状態で減圧されている浸漬用容器に前記溶液を吸入させるようにしたことを特徴とするアーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の導電性酸化防止材の塗着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の導電性酸化防止材およびその塗着法に係り、詳しくは、黒鉛電極の表面酸化による消耗を抑制しまたは防止するため、電極内部のボイドに塗着させた酸化防止材を製鋼操業時電極が受ける熱によって焼成したりガラス化させ、その生成結着物に酸化防止作用を発揮させることができるようにした黒鉛電極の新規な酸化消耗防止材の提案と、そのための塗着法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炉体に装入されたスクラップなどを溶解しその溶鉄から溶鋼を溶製する電気炉では、アークを飛ばすための電極が炉蓋を貫通して降ろされる。このような電極は、製鋼用電気炉で最も多く使用される三相交流炉では３本、直流炉では炉体中心部に降ろされる１本となっている。
【０００３】
その電極の資質は通常カーボンであり、その先端から飛ぶアークによってカーボンが焼失し、短くなる。そこで、或る一定の長さに製作された電極棒は操業中炉蓋上方の空間で順次継ぎ足され、アークを適切な位置に保つことができるよう徐々に降ろされる。なお、電極は炉蓋から出ている部分で左右から挟むようにして把持されるが、その把持部が銅製であって通電用のコンダクタとしても機能するように設計されている。
【０００４】
ところで、電気炉では、炉内で発生した粉塵を含む排ガスが、炉蓋に設けられた吸引口から排ガス処理設備に吸引される。その際、炉内の含塵排ガスの漏出を防止するため炉内を僅かであるが負圧に保っているので、外気の炉内侵入は防ぎがたい。従って、アーク発生時に電極先端が消耗するだけでなく、炉蓋下で赤熱している電極の表面においても酸化が進み、酸素と反応したカーボンはＣＯ２　となって他の炉内発生ガスと共に排気される。
【０００５】
上記したように電極は徐々に降ろされるので、炉蓋から下になるほど炉内雰囲気に曝される時間が長くなる。従って、先端になるほど電極は側面での消耗が進んでいる結果、電極はペンシル状に先細る。電極は例えば約２メートルのものを継ぎ足して長くされるが、それが炉内に位置する３〜４メートル部分では、元来５０センチメートルあった外径が徐々に痩せ、先端に到ると約２５センチメートルにまでなる。
【０００６】
電極先端から発生するアークによって酸化が進行しカーボンが消失することはやむを得ないとしても、炉内降下中の表層の消耗は製鋼作業に寄与するところでなく、可及的に無くすことが望まれる。しかし、現実には消耗量がアーキングによるそれを越えており、このような無駄を抑えるための努力が長年続けられてきている。その大部分は酸化防止材を電極表面に塗布したり、電極の表層から含浸させるなどして行われる。
【０００７】
いずれの場合でも最も問題となるのは、電極に塗着された酸化防止材によってコンダクタ接触部分における通電障害が発生しないかということである。導電性が悪ければ電力供給が円滑になされなくなり、操業に支障をきたすだけでなく、そこでの抵抗によって発熱するとコンダクタとしての銅製把持材を傷めることにもなってしまう。これ以外にも、酸化防止材が形成する塗膜の結着性の良否、すなわち酸化防止効果の持続性の良し悪しや、酸化防止材自体の材料コストや製造コストの割高化といったことが問題となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
導電性阻害の解消を主たる目的としたものに、特開平７−１３０４６４号公報に記載された導電性酸化防止材がある。これは、耐火性骨材、ガラスフリット、結合剤成分の混合物をコーティング材として準備し、それに高導電性フィラーを或る体積％の割合で分散させたものである。その高導電性フィラーには、カーボン微粉末，金属粉末，ほう化物粉末，炭化物粉末，窒化物粉末といったものが使用される。
【０００９】
このような高導電性フィラーによって導電性の改善はすることができても、あくまでも電極の表面への塗着が主要であって、コンダクタ通過時に剥落するおそれが残る。しかも、その成分は電極のそれと大きく変わるものでないから、炉内に進出した部分ではコーティング材の酸化防止作用が減殺されるおそれも免れない。もちろん、酸化防止基材に導電性保持材料を添加することは、酸化防止材のコスト高を招聘することにもなる。
【００１０】
ところで、電極として使用される大部分のものは人造黒鉛電極である。その電極はコークス微粉を適度な量の結合材と練りあげ、それを棒状に押出成形した生電極を８００〜１，３００℃で焼成した後、黒鉛化炉に入れて２，０００℃を超える温度で結晶化を促し黒鉛組織としたものである。これは、その焼成工程においてＣＯガスが発生し、カーボンが抜けた部分に微小空隙（ボイド）が生じてポーラスとなっている。
【００１１】
このような黒鉛電極に内在するボイドに酸化防止材を含浸させ、酸化を抑制できるようにした方法が特開２０００−１６９８４５号公報に記載されている。それは、第一燐酸アルミニウムに略同等量のコロイダルシリカを加えて溶液とし、これを電極内のボイドに含浸させる酸化防止法となっている。
【００１２】
そのコロイダルシリカは酸化消耗防止作用を直接発揮するものであるが、第一燐酸アルミニウムはコロイダルシリカの安定材として使用される。これはガラス化の中間体を形成する物質であることがよく知られているが、雰囲気温度１，０００℃以下で黒鉛電極の酸化防止効果が発揮されるものの、１，２００〜１，５００℃の高温域では却って酸化防止効果に低下の見られることが、アルミニウム精錬用黒鉛電極において知られている。このことは、本発明者らのアーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の酸化防止に関する研究においても、同様であることが判明している。
【００１３】
その第一燐酸アルミニウムは珪酸ソーダ等と同様に耐熱性バインダとしてよく知られたものであるが、その珪酸ソーダを使用した場合でも或る程度昇温した炉蓋通過部近傍の表面では多数の白泡の発生が観察され、それが落下するなどして電極に対する結着性に問題のあることが本発明者らの研究で明らかとなった。このような現象がそれより上方の電極把持部で起これば、通電障害をきたすこすことは言うまでもない。
【００１４】
特開２００１−１２３１２３号公報には、導電材、耐酸化材、結着材としての重合体エマルジョン、および無機コロイド、遷移金属、アルカリ土類金属を混ぜた導電性酸化防止塗料が開示されている。重合体エマルジョンは均一連続塗膜を形成しまた摺動性を向上させる結着材であり、例えばゴムラテックスや樹脂エマルジョンが使用される。一方、無機コロイドは４００〜６００℃の温度域で塗膜を密着させる結着材として機能するもので、コロイダルシリカやコロイダルアルミナが挙げられている。
【００１５】
このような酸化防止塗料は、その成分構成が複雑となり、上記した例よりも高騰化は避け難い。それのみならず、塗料の粘性も上がる傾向にあってボイドへの浸透の円滑を欠きやすい。いずれの例も、炉内に装入して高温に曝された際の酸化防止塗膜の残留性に疑問の残るところがあり、実用に供するまでには到っていない。
【００１６】
ところで、電極のボイドに塗材を含浸させる方法にも幾つかの提案がなされている。その一例は、先に示した特開２０００−１６９８４５号公報に、黒鉛電極を含浸液に３５０ｍｍＨｇの減圧下で数分浸漬させると紹介されている。また、特開平８−２９６９７９号公報は、その具体的な方策として、周面下部浸漬式や全体浸漬減圧式、さらには全体浸漬減圧・加圧式があると教えている。
【００１７】
その含浸は塗材をそのままボイドに付着させておくだけでなく、その付着液を乾燥させただけでは酸化防止機能を発揮し得ないが、炉に入れるなど高温に曝した時点で酸化防止機能を発現させるようにした思想も既に提案されている。これは、例えば特開昭５３−８２６４１号公報や特開昭５３−８２６４２号公報に記載されている。具体的には、電極に珪酸塩やアルカリ金属を含浸させ、操業中の高温を利してそれらを析出・ガラス化し、これによって酸化防止機能を発揮させようというものである。
【００１８】
しかし、これはあくまで基本的な思想を示しているに過ぎない。すなわち、沈殿しやすいコロイダルシリカを電極に含浸させるまでコロイド状態（ゾル）に維持しておくための方策、導電性の低下回避もしくは抑制を図る工夫、ボイドへの浸透の促進策といった具体的な面での裏づけがほとんどなく、実現に及ぶところでない。
【００１９】
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、黒鉛ボイドへの酸化防止材の浸透の促進、高温時の防止材付着性の向上、導電性阻害の抑制、電極酸化消耗損失額を上回らない低コストな塗材の提供を可能にしたアーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の導電性酸化防止材を得ることであり、加えて、黒鉛電極への酸化防止材の塗着性の優れた含浸法も提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、黒鉛電極の表面酸化による消耗を抑制しまたは防止できるようにするため、電極表面から予め含浸させた酸化防止材を製鋼操業時電極が受ける熱によってガラス化等をさせ、その高温下生成物に酸化防止作用を発揮させることができるようにしたアーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の酸化防止材に適用される。その特徴とするところは、酸化防止材は、五酸化燐１〜２０重量％、無水ホウ酸０．１〜１０重量％、酸化マグネシウム０．１〜５重量％、コロイダルシリカ４〜４０重量％を含む水溶液となるようにすると共にその酸性度がｐＨ４以下となるように、燐酸または燐酸塩、ホウ酸またはホウ酸塩、水酸化マグネシウムまたはマグネシウム塩、コロイダルシリカ原液が溶解されていることである。
【００２１】
酸化防止材塗着法の発明は、酸化防止材を、五酸化燐１〜２０重量％、無水ホウ酸０．１〜１０重量％、酸化マグネシウム０．１〜５重量％、コロイダルシリカ４〜４０重量％を含む水溶液となるようにすると共にその酸性度がｐＨ４以下となるように、燐酸または燐酸塩、ホウ酸またはホウ酸塩、水酸化マグネシウムまたはマグネシウム塩、コロイダルシリカ原液を溶解させて溶液を作り、黒鉛電極のみが装入された状態で減圧されている浸漬用容器に溶液を吸入させるようにしたことである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るアーク式電気製鋼炉用黒鉛電極の導電性酸化防止材およびその塗着法について、詳細に説明する。本発明は、黒鉛電極の表面酸化による消耗を抑制しまたは防止できるようにするため、電極表面から予め含浸させた酸化防止材を製鋼操業時電極が受ける熱によって焼成およびガラス化等をさせ、その高温下生成物に酸化防止作用を発揮できるようにするものである。なお、本発明は電極の酸化防止作用での現象を技術的・理論的観点に立って詳細に検討し、そこから予測した対策の効果を各種試験で実証してなされたものである。
【００２３】
上記の酸化防止材としての成分配合の好適な割合は、五酸化燐１〜５重量％、無水ホウ酸０．１〜２重量％、酸化マグネシウム０．１〜１重量％、コロイダルシリカ４〜１０重量％を含む水溶液である。そして、その酸性度がｐＨ１〜３となるようにする。なお、そのｐＨは、無水ホウ酸、酸化マグネシウムおよびコロイダルシリカの配合割合が上記範囲において、五酸化燐が１〜５重量％存在することによって達成される。
【００２４】
因みに、五酸化燐、無水ホウ酸、酸化マグネシウムは水溶液のかたちでなく、従って黒鉛電極のボイドに浸透させて含浸することは不可能である。そこで、上記の比率構成となるように、燐酸または燐酸塩、ホウ酸またはホウ酸塩、水酸化マグネシウムまたはマグネシウム塩、コロイダルシリカ原液が適宜の水に混入され、懸濁した酸化防止材溶液として準備される。
【００２５】
五酸化燐Ｐ２　Ｏ５　は上記したように酸化防止材溶液のｐＨを４以下、好ましくは１〜３としておくためのもので、そのために１〜２０重量％を構成する量を使用すればよい。なお、ｐＨが４を超えないようにしているのは、以下の理由による。水溶液が塩基性の場合はコロイダルシリカが珪酸塩となり、特にカセイソーダに変化し、溶液の粘性が増加して酸化防止材をカーボン電極へ含浸させにくくなる。それのみならず、含浸後の乾燥時に粘性増加に伴う発泡現象により、酸化防止材を電極表面へ噴出させてしまうこともある。一方、酸性の場合塩基性の現象をひき起こすことはないが、冷暗所の保存であれば、ｐＨ４以下の強酸状態の場合コロイダルシリカのゲル化が抑制され、１ケ月間以上安定して保存できるようになるからである。
【００２６】
無水ホウ酸Ｂ２　Ｏ３　は０．１〜１０重量％必要とされるが、これもホウ酸の形で使用される。無水ホウ酸は電極の内部ボイドに浸透した塗材を電極の昇温過程でガラス化して結着させるものである。すなわち、ガラス網目構造を強化してガラスの膨張率を下げ、塗膜の結着性を上げることにより黒鉛を酸素から遮断し、酸化防止材として機能するようにしているのである。
【００２７】
なお、本発明に係る酸化防止材において上記した五酸化燐や無水ホウ酸、さらには後述する酸化マグネシウムは副材ともいうべきものであり、酸化防止材としての役割を担うものでない。すなわち、ここで提案されている酸化防止材の主体はコロイダルシリカであって、本発明においては成分構成の著しい単純化が図られていることが分かる。従って、溶液の粘性も下げることが可能となり、ボイドへの浸透量の増大を期すことができるものとなっている。
【００２８】
電極の導電性を確保するため酸化防止材料で試みられてきた対策は、従来の技術の項でも述べたように、導電材として例えば、金属粉末、炭化物粉末、窒化物粉末などを組み合わせる配合処理であった。これによって導電性に関する問題は解決されたが、その一方で本来の目的である酸化消耗防止効果はむしろ低下する傾向が伺われた。これは電極黒鉛に対する塗材成分の濡れ性が低下するためと考えられるが、本発明においてはこの点を考慮し、上記したごとく塗材成分構成の単純化を目指して浸透性を上げ、これによって結着性を増強しひいては塗材原価を下げることができるようにもしている。そのため、電極の酸化消耗防止材としては経済性の高いものとなっていると言える。
【００２９】
なお、五酸化燐が１重量％以下、無水ホウ酸が０．１重量％以下のときは、塗膜のガラス化、粘着性が十分に得られず、また前者は２０重量％、後者は１０重量％を超えると浸透力が低下して酸化防止効果の減退が見られた。それゆえ、それぞれを下限および上限として規制しているのである。
【００３０】
酸化マグネシウムＭｇＯは０．１〜５重量％の割合であり、これは水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２　のかたちで与えられる。塗材の溶融助材として配合するアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩の中で、水酸化マグネシウムを単味配合すると、前述した白泡の噴き出しが顕著に抑制されることが、本発明者らの幾多のテストの中から見い出された。これに基づけば、塗材が電極表面へ現出することが極めて少なくなり、とりわけ電極把持部での接触障害を回避して、導電性の確保におおいに寄与することが確認された。
【００３１】
従って、五酸化燐１〜２０重量％、無水ホウ酸０．１〜１０重量％、酸化マグネシウム０．１〜５重量％、コロイダルシリカ４〜４０重量％を含む水溶液としておけば、すなわち上記各成分の残分を水としておけば、本発明の目的を達成できる酸化防止材とすることができるのである。
【００３２】
なお、電極把持部の接触抵抗が５Ω／ｍｍ２　以下なら、実機操業に支障をきたさないことはよく知られている。一方、本発明の塗材を使用した場合でも、把持力５〜１０ｋｇ／ｃｍ２　の範囲でその接触抵抗値の達成が明らかとなっており、塗材の導電性に関わる問題が一気に解決された。それを図１および図２をもとに簡単に説明する。
【００３３】
図１において実線は未だ処理も施されていない黒鉛電極であり、把持力５〜１０ｋｇ／ｃｍ２　では接触抵抗が約３Ω／ｍｍ２　である。二点鎖線のようなＰ２　Ｏ５　−Ｂ２　Ｏ３　−ＳｉＯ２　の塗材とした場合に比べて、それにＭｇＯが加えられている破線の塗材の場合には、より安定して約５Ω／ｍｍ２　を確保できていることが分かる。
【００３４】
図２は塗材にＭｇＯを含ませた場合であって、銅製コンダクタの電極接触面に生じた酸化銅皮膜を除去した場合としない場合について比較したものである。図中の黒丸を結んだ細かい破線は、酸化銅皮膜を除去していない場合を示す。皮膜の除去の如何によらずＭｇＯが含まれていると、その二つの破線は未処理電極の実線よりは少し劣るものの、使用に耐える範囲の導電性が得られていることが分かる。
【００３５】
因みに、酸化マグネシウムの配合は０．１重量％以下では白泡発生抑制効果がほとんど見られず、５重量％以上では白泡発生抑制効果のそれ以上の増大が得られず、従って、配合率は上記の通りの選定範囲にとどめられている。
【００３６】
以上の説明からも分かるように、本発明においては、黒鉛電極の表面酸化による消耗を抑制・防止できるようにするため、電極内部のボイドに塗着させた酸化防止材液を製鋼操業時電極が受ける熱によって焼成やガラス化し、その生成結着物に酸化防止作用を発揮させ、すなわち酸素との接触を遮断することができるようにしているのである。なお、ボイドに付着したもののうち水酸化マグネシウムは、電極が炉内熱に曝されることによって焼成される。これによって酸化マグネシウムが生成され、酸化防止材を構成する他の成分のスラグ化を促す溶融助材などとして溶鋼への混入を抑止するよう作用する。
【００３７】
ところで、本発明に係る酸化防止材は、従来の技術の項で挙げなかったが、特開平７−２９６９６８号公報や特開平８−２９６９７９号公報に記載された酸化防止剤と、コロイダルシリカ、無水ホウ酸、燐酸を含む点で共通している。しかし、これらの先行技術においては酸化マグネシウムは使用されておらず、導電性を確保する積極的な配慮は見られない。
【００３８】
その一方で、これらの文献では酸化防止材としてコロイダルシリカのみならずコロイダルアルミナも添加されており、これによってボイドへの浸透性を損なうことのないように界面活性剤も使用するという念の入ったものとなっている。酸化防止材の構成を単純化・簡素化して高い浸透性を発揮させ、それを安価に製造できるようにした本発明とは、構成並びに作用効果において比肩し得るものでないことは容易に分かる。
【００３９】
以下には、参考までに公称７０トン実機製鋼作業に適用した電極酸化結果を示す。未処理の電極（比較電極）に対して試験電極である試供体では、その酸化消耗率に４０〜５０％の改善が見られる。なお、出鋼数はともに１５０を超えて行っており、平均重量を表した欄の数値の信頼性が上がり、それゆえ消耗率の改善の信憑性は高い。
【表１】
2004101009.tif 000002
【００４０】
本発明において、酸化防止反応に寄与する主成分はコロイダルシリカである。しかし、コロイダルシリカの市場価格は非常に高く、また容易に自家製造できるものでない。電極の酸化消耗防止の得失は、そのコロイダルシリカの含有量を如何にして低減させるかという点にかかってくる。そこで、塗材の希釈試験をした結果によれば、原液と１／２希釈液（後掲する表３の右端のコラムの構成を参照）の酸化防止効果は、表２の一段目（１００／０）と三段目（５０／５０）から分かるようにほぼ同等であり、経済的に十分引き合うものとなることが確認された。すなわち、上記した配合割合の酸化防止材に、そのコロイダルシリカ原液と略同等重量の水を添加しておいても、酸化防止材としては遜色がなかった。
【表２】
2004101009.tif 000003
【００４１】
因みに、前述した好適な成分配合である五酸化燐１〜５重量％、無水ホウ酸０．１〜２重量％、酸化マグネシウム０．１〜１重量％、コロイダルシリカ４〜１０重量％の平均的なところ、例えば、五酸化燐３重量％、無水ホウ酸１重量％、酸化マグネシウム０．５重量％、コロイダルシリカ８重量％の構成を原試料とし、これに同等体積の水を添加した場合の原試料からの変遷を示すと、表３のようになる。添加した後の１００％換算を表した右の二つのコラムのうち、水を一つに纏めたものが右端のコラムである。これから分かるように、好適な成分配合の原試料に対して同等体積の水を添加しても、その最終比率が好適な成分配合の原試料の範囲から逸脱するものではないことが理解される。
【表３】
2004101009.tif 000004
【００４２】
本発明において幾多の試料をもとにしてその効果を追求したが、結果的には、酸化防止材は、五酸化燐１〜２０重量％、無水ホウ酸０．１〜１０重量％、酸化マグネシウム０．１〜５重量％、コロイダルシリカ４〜４０重量％を含む水溶液となるようにすると共にその酸性度がｐＨ４以下となるように、燐酸、ホウ酸、水酸化マグネシウム、コロイダルシリカ原液を溶解させておくことが肝要であることが確認された。
【００４３】
ところで、この種酸化防止材は従来の技術の項においても説明したように、減圧状態で浸透させることが好ましい。そこで、黒鉛電極を浸漬用容器に装入し、それに酸化防止材の溶液を満たして蓋をし、上方から浸漬用容器内を減圧して酸化防止材の黒鉛電極ボイドへの浸透を促して塗着すればよい。しかし、そのような操作の手順を一部変更し、黒鉛電極のみを浸漬用容器に装入し、その状態で減圧しておき、その浸漬用容器に連なるパイプのバルブを一気に開いて溶液を吸引させるようにしてもよい。
【００４４】
この場合、黒鉛電極は減圧の段階で溶液に浸っていないから、そのボイドに滞留していた空気も浸漬用容器内圧に等しくなるまで排気されることになる。負圧下で供給される溶液のボイドへの浸透は格段に進行し、塗着作用が迅速になると共に、その塗着も確実なものとなる利点がある。このような塗着法によれば、溶液の電極に対する浸透深さは大きく浸透量も多くなることから、表面に付着した溶液が含浸後の乾燥工程などで内方へ引き入れられ、表層での塗膜厚が減少するといったことも起こりにくくなり、ひいては酸化防止作用を強く長く発揮させることができるようになる。
【００４５】
表４は、３００φ×２１００Ｌ（ｍｍ）の黒鉛電極における減圧浸漬の一例を示したものである。これからも分かるように、浸漬用容器の内圧を１００ｍｍＨｇとした場合、５分の浸漬であっても３０分の場合と大した変りがない。一方、同じ５分の場合、２０ｍｍＨｇ時に得られる浸透量とは比べようもない値であるとは言え、真空を立てるエネルギの大きさを考慮すれば、１００ｍｍＨｇの５１．２は決して見劣りするものでない。この表から見る限り、浸漬用容器の内圧は１００ｍｍＨｇ、浸漬時間を５分としておけば実用的な浸透量が得られ、他とも遜色のない浸透の達成がなされると理解される。
【表４】
2004101009.tif 000005
【００４６】
なお、電極の直径が５００ミリメートルの場合、表面から約１２０ミリメートル深さまで浸透していた。酸化防止処理をしていない電極の場合ですら、５００φの場合アークの出る先端に向けて痩せ細っても一般には２５０φは残ることが観察されているので、酸化防止処理電極でも酸化消耗があるとしても、上記した浸透深さは、アーク発生部近傍において十分に酸化防止材処理部が残されることになるのが分かる。
【００４７】
含浸操作は１００ｍｍＨｇ程度での数分の浸漬とその後の自然乾燥で達成される（夏場は約１週間、冬場は約２週間の乾燥）ので、この施工に伴って発生する費用は製鋼費に影響を及ぼすほどのものでないことは述べるまでもない。また、塗材には有機系材が含まれておらず、その廃液処理においても環境に対して優れた適合性を有するものとなる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の組成範囲に調整することにより酸化防止材溶液のｐＨを４以下に保つことができ、これにより酸化防止材としてのコロイダルシリカの析出を抑止し、酸化防止材の化学的安定を含浸作業時まで維持しておくことができる。酸化防止材は主としてコロイダルシリカであり、その結果塗材構成の単純化が図られて溶液の濡れ性が増大することになり、酸化防止材の電極内部のボイドへの浸透性が飛躍的に改善される。
【００４９】
無水ホウ酸は０．１〜１０重量％としているので、含浸乾燥後の塗膜のガラス網目構造を強化しておくことができ、黒鉛に対する良好な結着性が発揮される。そのうえ、電極が炉で使用されたときに掛かる熱で塗膜をガラス化させ、安定した酸化防止塗膜の生成が助長される。
【００５０】
酸化マグネシウムは０．１〜５重量％となるように水酸化マグネシウムが添加されているから、しかもそれ以外のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩を含まないため、これが炉熱で焼成される前の段階で、塗材の一部が電極把持部やその近傍の表面で白泡となって現れるのを抑制し、従って電極への通電が阻害されることも排除され、無処理電極に近い導電性が確保される。
【００５１】
上記の各作用を発揮する五酸化燐、無水ホウ酸、酸化マグネシウムは固体もしくは粉体状であるが、燐酸または燐酸塩、ホウ酸またはホウ酸塩、水酸化マグネシウムまたはマグネシウム塩を使用することによってそれらを溶液としておくことができ、黒鉛電極への含浸も容易となる。ボイドに付着したもののうち水酸化マグネシウムは電極が炉内熱に曝されることによって焼成されることから酸化マグネシウムが生成され、これが酸化防止材を構成する他の成分のスラグ化を促すなどして溶鋼への混入を抑制する。本塗材には有機系材料が含まれず、そのため廃液処理するにあたっても環境適合性は優れたものである。
【００５２】
黒鉛電極のみが装入された状態で減圧されている浸漬用容器に酸化防止材溶液を供給するようにしておけば、黒鉛電極の表層における空気を排除するだけでなく、溶液が浸透するボイド内空気の吸引も促され、浸漬法による酸化防止材の塗着精度の向上ならびに強化、および塗着作業の円滑化が図られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塗材の成分と電極把持力による電気抵抗値の変化を、未処理電極と対比して示すグラフ。
【図２】コンダクタにおける酸化皮膜の有無と電極把持力による電気抵抗値の変化を、未処理電極と対比して示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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