1. TOORMATERJAL
Koks (umbes 75-80% sisaldusega)
Naftakoks
Naftakoks on kõige olulisem tooraine ja seda moodustub paljudes struktuurides, alates väga anisotroopsest nõelkoksist kuni peaaegu isotroopse vedelkoksini. Väga anisotroopne nõelkoks on oma struktuuri tõttu asendamatu suure jõudlusega elektroodide valmistamiseks, mida kasutatakse elektrikaarahjudes, kus on vaja väga suurt elektrilist, mehaanilist ja termilist kandevõimet. Naftakoksi toodetakse peaaegu eranditult viivitatud koksistamise protsessiga, mis on toornafta destilleerimise jääkide aeglane karboniseerimisprotsess.
Nõelkoks on tavaliselt kasutatav termin, mis tähistab eriti kõrge grafitiseeritavusega koksi eritüüpi, mis tuleneb selle turbostraatilise kihistruktuuri tugevast eelistatud paralleelsest orientatsioonist ja terade konkreetsest füüsilisest kujust.
Sideained (umbes 20-25% sisaldusest)
Kivisöetõrva pigi
Tahkete osakeste omavaheliseks aglomereerimiseks kasutatakse sideaineid. Nende kõrge niisutusvõime muudab segu plastiliseks olekuks järgnevaks vormimiseks või ekstrusiooniks.
Kivisöetõrva pigi on orgaaniline ühend ja sellel on selge aromaatne struktuur. Asendatud ja kondenseeritud benseenitsüklite suure osakaalu tõttu on sellel juba selgelt eelvormitud grafiidi kuusnurkne võrestruktuur, mis hõlbustab grafitiseerimise ajal hästi järjestatud grafiitdomeenide moodustumist. Kõige soodsamaks sideaineks osutub pigi. See on kivisöetõrva destilleerimisjääk.
2. SEGAMINE JA EKSTRUDEERIMINE
Jahvatatud koks segatakse kivisöetõrva pigi ja mõningate lisanditega, et moodustada ühtlane pasta. See viiakse ekstrusioonisilindrisse. Esimeses etapis tuleb õhk eelpressimise teel eemaldada. Seejärel järgneb tegelik ekstrusioonietapp, kus segu ekstrudeeritakse, et moodustada soovitud läbimõõdu ja pikkusega elektrood. Segamise ja eriti ekstrusiooniprotsessi võimaldamiseks (vt pilti paremal) peab segu olema viskoosne. See saavutatakse hoides seda kõrgendatud temperatuuril u. 120°C (olenevalt pigist) kogu rohelise tootmisprotsessi jooksul. See silindrilise kujuga põhivorm on tuntud kui "roheline elektrood".
3. KÜPSETAMINE
Kasutusel on kahte tüüpi küpsetusahjud:
Siin asetatakse ekstrudeeritud vardad silindrilistesse roostevabast terasest kanistritesse (saggers). Vältimaks elektroodide deformeerumist kuumutamisprotsessi ajal, täidetakse nõlvad ka liivast kaitsekattega. Sagerid laaditakse vagunite platvormidele (vagunite põhjadele) ja veeretatakse maagaasi – köetavatesse ahjudesse.
Rõngasahi
Siin asetatakse elektroodid tootmissaali põhjas asuvasse kivist varjatud süvendisse. See õõnsus on osa enam kui 10 kambrist koosnevast rõngasüsteemist. Kambrid on energia säästmiseks ühendatud kuuma õhu tsirkulatsioonisüsteemiga. Elektroodide vahelised tühimikud täidetakse samuti liivaga, et vältida deformatsiooni. Küpsetamise ajal, kus pigi karboniseeritakse, tuleb temperatuuri hoolikalt kontrollida, sest temperatuuril kuni 800°C võib kiire gaasi kogunemine põhjustada elektroodi pragunemist.
Selles faasis on elektroodide tihedus umbes 1,55–1,60 kg/dm3.
4. IMMUTAMINE
Küpsetatud elektroodid on immutatud spetsiaalse sammuga (vedel pigi 200 °C juures), et anda neile suurem tihedus, mehaaniline tugevus ja elektrijuhtivus, mida nad vajavad, et taluda raskeid töötingimusi ahjudes.
5. ÜLEKÜPSETAMINE
Pigi immutamise karboniseerimiseks ja järelejäänud lenduvate ainete eemaldamiseks on vaja teist küpsetustsüklit ehk "rebake". Küpsetustemperatuur ulatub peaaegu 750 °C-ni. Selles faasis võivad elektroodid saavutada umbes 1,67–1,74 kg/dm3 tiheduse.
6. GRAFITISEERIMINE
Achesoni ahi
Grafiidi valmistamise viimane etapp on küpsetatud süsiniku muundamine grafiidiks, mida nimetatakse grafitimiseks. Grafitiseerimisprotsessi käigus muudetakse enam-vähem ette tellitud süsinik (turbostraatiline süsinik) kolmemõõtmeliselt järjestatud grafiitstruktuuriks.
Elektroodid on pakitud elektriahjudesse, mis on ümbritsetud süsinikuosakestega, moodustades tahke massi. Läbi ahju juhitakse elektrivool, mis tõstab temperatuuri ligikaudu 3000°C-ni. See protsess saavutatakse tavaliselt kas ACHESON FURNACE või LENGTHWISE FURNACE (LWG) abil.
Achesoni ahju puhul grafitiseeritakse elektroodid perioodilise protsessi abil, samas kui LWG ahjus grafitiseeritakse kogu kolonn samal ajal.
7. TÖÖSTUS
Grafiitelektroodid (pärast jahutamist) töödeldakse täpsete mõõtmete ja tolerantside järgi. See etapp võib hõlmata ka elektroodide otste (pesade) töötlemist ja paigaldamist keermestatud grafiittihvti (nipli) ühendussüsteemiga.
Postitusaeg: aprill-08-2021