فرآیند تولید الکترودهای گرافیت

1. مواد خام
کک (تقریباً 75-80٪ در محتوا)

کک نفتی
کک نفتی مهمترین ماده خام است و در طیف وسیعی از ساختارها از کک سوزنی بسیار ناهمسانگرد گرفته تا کک سیال تقریباً همسانگرد تشکیل می شود. کک سوزنی بسیار ناهمسانگرد، به دلیل ساختاری که دارد، برای ساخت الکترودهای با کارایی بالا که در کوره‌های قوس الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، که در آن به درجه بالایی از ظرفیت باربری الکتریکی، مکانیکی و حرارتی نیاز است، ضروری است. کک نفتی تقریباً به طور انحصاری توسط فرآیند کک‌سازی تاخیری تولید می‌شود که یک روش کربن‌سازی آهسته خفیف باقیمانده‌های تقطیر نفت خام است.

کک سوزنی اصطلاحی است که معمولاً برای نوع خاصی از کک استفاده می‌شود که قابلیت گرافیتی‌پذیری بسیار بالایی دارد که ناشی از جهت‌گیری موازی ترجیحی قوی ساختار لایه توربواستراتیک آن و شکل فیزیکی خاصی از دانه‌ها است.

کلاسورها (تقریباً 20-25٪ از نظر محتوا)

زمین قطران زغال سنگ
از عوامل اتصال برای آگلومره کردن ذرات جامد به یکدیگر استفاده می شود. بنابراین، توانایی مرطوب کنندگی بالای آنها، مخلوط را به حالت پلاستیکی برای قالب گیری یا اکستروژن بعدی تبدیل می کند.

قطران زغال سنگ یک ترکیب آلی است و ساختار معطر مشخصی دارد. به دلیل نسبت بالای حلقه‌های بنزن جایگزین و متراکم، از قبل ساختار شبکه‌ای شش ضلعی گرافیت را دارد، بنابراین تشکیل حوزه‌های گرافیتی منظم در طول گرافیت‌سازی را تسهیل می‌کند. ثابت می‌کند که Pitch سودمندترین چسب است. این بقایای تقطیر قطران زغال سنگ است.

2. اختلاط و اکستروژن
کک آسیاب شده با قطران زغال سنگ و برخی مواد افزودنی مخلوط می شود تا خمیر یکنواختی ایجاد شود. این به داخل سیلندر اکستروژن آورده می شود. در مرحله اول هوا باید با پیش پرس خارج شود. سپس مرحله اکستروژن واقعی دنبال می شود که در آن مخلوط اکسترود می شود تا الکترودی با قطر و طول مورد نظر را تشکیل دهد. برای فعال کردن اختلاط و به خصوص فرآیند اکستروژن (به تصویر سمت راست مراجعه کنید) مخلوط باید ویسکوز باشد. این با نگه داشتن آن در دمای بالا تقریباً به دست می آید. 120 درجه سانتیگراد (بسته به زمین) در کل فرآیند تولید سبز. این فرم اولیه با شکل استوانه ای به نام "الکترود سبز" شناخته می شود.

3. پخت
دو نوع کوره پخت مورد استفاده قرار می گیرد:

در اینجا میله های اکسترود شده در قوطی های استوانه ای از جنس استیل ضد زنگ قرار می گیرند. برای جلوگیری از تغییر شکل الکترودها در طول فرآیند گرمایش، ساگرها نیز با یک پوشش محافظ از ماسه پر می شوند. قایق‌ها بر روی سکوهای واگن‌های ریلی بارگیری می‌شوند و در کوره‌های گاز طبیعی قرار می‌گیرند.

کوره حلقه ای

در اینجا الکترودها در یک حفره مخفی سنگی در پایین سالن تولید قرار می گیرند. این حفره بخشی از یک سیستم حلقه ای با بیش از 10 اتاق است. محفظه ها با یک سیستم گردش هوای گرم به یکدیگر متصل شده اند تا در مصرف انرژی صرفه جویی کنند. فضاهای خالی بین الکترودها نیز برای جلوگیری از تغییر شکل با ماسه پر می شود. در طول فرآیند پخت، جایی که زمین کربنیزه می شود، دما باید به دقت کنترل شود زیرا در دماهای تا 800 درجه سانتیگراد، تجمع سریع گاز می تواند باعث ترک خوردن الکترود شود.

در این فاز الکترودها دارای چگالی در حدود 1.55 - 1.60 kg/dm3 هستند.

4. اشباع
الکترودهای پخته شده با یک گام ویژه (گام مایع در 200 درجه سانتیگراد) آغشته می شوند تا چگالی، مقاومت مکانیکی و هدایت الکتریکی بیشتری را به آنها بدهد تا در شرایط سخت عملیاتی در داخل کوره مقاومت کنند.

5. پخت مجدد
یک چرخه پخت دوم یا «باز پخت» برای کربن‌سازی آغشته‌سازی زمین و از بین بردن مواد فرار باقی‌مانده لازم است. دمای پخت مجدد تقریباً به 750 درجه سانتیگراد می رسد. در این فاز الکترودها می توانند به چگالی حدود 1.67 - 1.74 kg/dm3 برسند.

6. گرافیت سازی
کوره آچسون
مرحله نهایی در ساخت گرافیت تبدیل کربن پخته به گرافیت است که به آن گرافیت می گویند. در طول فرآیند گرافیتی کردن، کربن کم و بیش از پیش سفارش داده شده (کربن توربوستراتیک) به یک ساختار گرافیت مرتب شده سه بعدی تبدیل می شود.

الکترودها در کوره های الکتریکی که توسط ذرات کربن احاطه شده اند بسته بندی می شوند تا یک توده جامد تشکیل دهند. جریان الکتریکی از کوره عبور می کند و دما را تا حدود 3000 درجه سانتی گراد افزایش می دهد. این فرآیند معمولاً با استفاده از کوره آچسون یا کوره طولی (LWG) انجام می شود.

با کوره آچسون، الکترودها با استفاده از فرآیند دسته ای گرافیت می شوند، در حالی که در کوره LWG کل ستون به طور همزمان گرافیت می شود.

7. ماشینکاری
الکترودهای گرافیتی (پس از سرد شدن) با ابعاد و تلورانس های دقیق ماشین کاری می شوند. این مرحله همچنین ممکن است شامل ماشینکاری و اتصال انتهای (سوکت) الکترودها با یک سیستم اتصال پین گرافیت (نیپل) باشد.