Din ce sunt fabricați electrozii de grafit
Electrozii de grafit sunt produse din grafit artificial, nu grafit natural în fulgi. Cocsul de petrol sau cocsul de ac este amestecat cu smoală de gudron de cărbune-ca liant, apoi frământat, format prin extrudare, copt, impregnat și în final grafitizat la aproximativ 2.500-3.000 de grade . Cocsul de ac oferă structura anizotropă de care depind gradele de putere ultra-înaltă, în timp ce coacerea atentă și impregnarea controlează densitatea și porozitatea.
Electrozii finiți sunt prelucrați cu o mufă conică la fiecare capăt și îmbinați cu un niplu filetat, astfel încât o coloană poate fi construită la înălțimea cerută de cuptor și consumată progresiv de la vârf.
Caracteristici fizice și chimice cheie
| Caracteristică | Valoare sau comportament tipic | De ce contează |
|---|---|---|
| Rezistivitate electrică, corp | 4,6-8,8 μΩ·m în funcție de grad | Setează-capacitatea de transport curentă și pierderile |
| Densitate în vrac | 1,55-1,75 g/cm³ | Controlează rezistența și rezistența la oxidare |
| Rezistența la încovoiere | Mai mare sau egal cu 8,0 MPa corp, mai mare sau egal cu 15,0 MPa mamelon | Rezistă la sarcinile de încovoiere din coloană |
| Expansiune termică, 100-600 grade | 1,3-2,5 x 10⁻⁶/ grad | Reglează toleranța la șoc termic |
| Sublimarea | aproximativ 3.650 de grade la presiunea atmosferică | Carbonul nu se topește în serviciu |
Conductivitate electrică bună, transportată de electroni delocalizați în structura stratului hexagonal.
Rezistență ridicată-la temperatură: carbonul se sublimează în loc să se topească, astfel încât electrodul își păstrează forma în arc.
Stabilitate chimică: grafitul rezistă la atacul majorității zgurii, acizilor și metalelor topite la temperatura cuptorului.
Dilatare termică scăzută și modul elastic scăzut, care conferă materialului rezistența la șocuri termice.
Prelucrare: electrozii pot fi filetati, rotiti si gauriti cu practica normala de prelucrare a carbonului.
Aceste proprietăți permit unui electrod să poată transporta un curent foarte mare, rezistând în același timp la căldura mediului cuptorului, care este combinația pe care niciun refractar sau metal nu o poate egala în funcționarea cu arc.
Aplicații principale: Cuptoare cu arc electric, cu oală și{0}}cu arc submers
Aplicația dominantă este fabricarea oțelului în cuptorul cu arc electric (EAF). Arcul lovit între electrod și sarcina cuptorului topește deșeurile și fierul redus direct, iar electrodul îndeplinește un dublu rol: conduce curentul în cuptor și supraviețuiește temperaturii arcului. Cuptoarele cu oală reîncălzesc apoi și rafinează oțelul topit la o substanță chimică țintă sub un arc controlat.
Cuptoare cu arc scufundat-: topirea feroaliajului, producția de siliciu metal și carbură de calciu, unde electrodul este îngropat în sarcină.
Cuptoare cu oală și rafinare: corecție de temperatură și aliere sub încălzire cu arc.
Sarcini neferoase și chimice: încălzire cu rezistență și celule electrochimice care au nevoie de un conductor de carbon inert.
Diametrul, lungimea și gradul electrodului sunt potrivite cu capacitatea transformatorului și programul de curent, deoarece densitatea curentului peste limita de proiectare accelerează oxidarea și consumul.
Produse din carbon care nu sunt electrozi pentru cuptor
Mai multe industrii folosesc grafit, dar produsele sunt diferite și nu trebuie confundate cu electrozii de cuptor în scrisul tehnic.
Bateriile cu litiu-ion folosesc pulbere de grafit ca material activ al acoperirii electrodului negativ, nu o tijă de grafit. Bateriile cu plumb-acid folosesc pastă de plumb pentru placa negativă.
Creșterea cristalelor semiconductoare folosește creuzete de grafit, susceptori și izolație din zonă fierbinte-pentru carbură de siliciu și nitrură de galiu, mai degrabă decât electrozi.
Componentele aerospațiale, cum ar fi gâturile duzelor de rachetă și plăcuțele de frână pentru aeronave, sunt fabricate din compozite carbon/carbon sau grafit cu granulație-fină, care aparțin familiei mai largi de materiale de carbon.
Dezvoltarea viitoare a produselor cu electrozi din grafit
Densitate mai mare de putere: grade UHP cu rezistivitate mai mică și densitate în vrac mai mare, fabricate din cocs de ac premium.
Durată de viață mai lungă: acoperiri rezistente la oxidare-și impregnanți care încetinesc consumul-pereților laterali.
Tehnologie de îmbinare: geometrie îmbunătățită a mamelonului și prizei și metode de conectare pentru coloane mai lungi și încărcate mai puternic.
Eficiența resurselor: reciclarea deșeurilor de electrozi și recuperarea carbonului din praful din cuptor.
Optimizarea procesului: continuarea lucrărilor privind modificarea, combinarea și grafitizarea pentru a îmbunătăți conductivitatea, proprietățile mecanice și stabilitatea chimică.
Dezvoltarea este condusă de producătorii de oțel care măsoară performanța electrozilor în kilograme consumate pe tonă de oțel, astfel încât rezistivitate mai mică și pierderi mai mici de oxidare se traduc direct în economii de costuri.
Întrebări frecvente
Î: Din ce sunt făcuți electrozii de grafit?
Cocs de petrol sau cocs de ac cu liant de smoală de gudron de cărbune-, prelucrat în grafit artificial prin formare, coacere, impregnare și grafitizare la aproximativ 2.500-3.000 de grade .
Î: Electrozii de grafit se topesc în cuptor?
Nu. La presiunea atmosferică carbonul nu se topește; grafitul se sublimează la aproximativ 3.650 de grade, motiv pentru care supraviețuiește unui arc care depășește 3.000 de grade.
Î: Sunt anozii bateriei același produs cu electrozii?
Nu. Anozii cu litiu-ion folosesc pulbere de grafit ca material activ al unei acoperiri, în timp ce electrozii cuptorului sunt tije mari de grafit artificial prelucrate.
Î: Care este principala aplicație a electrozilor de grafit?
Fabricarea oțelului în cuptoare cu arc electric, urmată de topirea în cuptoare cu arc scufundat-a feroaliajelor, a siliciului metalic și a carburii de calciu și rafinarea cuptoarelor cu oală.
Î: De ce notele UHP costă mai mult decât notele RP?
Producția UHP necesită cocs cu ac de calitate superioară, pași suplimentari de impregnare și un control mai strict al densității, iar rezultatul este o rezistivitate mai mică și un consum mai mic în cuptoarele de-înaltă putere.