З чого виготовляють графітові електроди
Графітові електроди — це вироби зі штучного графіту, а не природний лусковий графіт. Нафтовий кокс або голчастий кокс змішують із-кам’яновугільним пеком як зв’язуючою речовиною, потім замішують, формують шляхом екструзії, запікають, просочують і, нарешті, графітують приблизно за 2500-3000 градусів. Голчастий кокс забезпечує анізотропну структуру, від якої залежать сорти надвисокої потужності, тоді як ретельне випікання та просочення контролюють щільність і пористість.
Готові електроди обробляються з конічними гніздами на кожному кінці та з’єднуються за допомогою різьбового ніпеля, тому колону можна побудувати на висоту, яку вимагає піч, і поступово споживати її від кінчика.
Основні фізико-хімічні характеристики
| Характеристика | Типове значення або поведінка | Чому це важливо |
|---|---|---|
| Питомий електричний опір, тіло | 4,6-8,8 мкОм·м залежно від класу | Встановлює поточну-ємність і втрати |
| Насипна щільність | 1,55-1,75 г/см³ | Контролює міцність і стійкість до окислення |
| Міцність на вигин | Більше або дорівнює 8,0 МПа тіло, більше або дорівнює 15,0 МПа ніпель | Витримує навантаження на вигин в колоні |
| Теплове розширення, 100-600 градусів | 1,3-2,5 x 10⁻⁶/градус | Регулює стійкість до термічного удару |
| Сублімація | приблизно 3650 градусів при атмосферному тиску | Карбон не плавиться під час експлуатації |
Хороша електропровідність, що переноситься делокалізованими електронами в структурі гексагонального шару.
Стійкість до високих-температур: вуглець сублімується, а не плавиться, тому електрод зберігає свою форму в дузі.
Хімічна стійкість: графіт протистоїть впливу більшості шлаків, кислот і розплавлених металів при температурі печі.
Низьке теплове розширення та низький модуль пружності, які надають матеріалу стійкість до термічного удару.
Оброблюваність: електроди можна нарізати, точити та свердлити за допомогою звичайної вуглецевої обробки.
Ці властивості дозволяють електроду пропускати дуже великий струм, витримуючи тепло середовища печі, що є комбінацією, з якою жоден вогнетрив або метал не може зрівнятися в роботі дуги.
Основні сфери застосування: дугові електродугові, ковшові та занурені{0}}дугові печі
Домінуючим застосуванням є виробництво сталі в електродугових печах (ДСП). Дуга, що запалюється між електродом і шихтою печі, плавить брухт і залізо прямого відновлення, а електрод виконує подвійну роль: він проводить струм у піч і витримує температуру дуги. Печі-ковші потім повторно нагрівають і очищають розплавлену сталь до цільового хімічного складу під контрольованою дугою.
Дугові-печі під флюсом: виплавка феросплавів, виробництво металевого кремнію та карбіду кальцію, де електрод розміщено в шихті.
Печі ковші та рафінування: температурна корекція та легування під дуговим нагріванням.
Кольорова та хімічна промисловість: опорний нагрів і електрохімічні елементи, яким потрібен інертний вуглецевий провідник.
Діаметр, довжина та сорт електрода узгоджуються з потужністю трансформатора та програмою струму, тому що щільність струму вище проектної межі прискорює окислення та споживання.
Вуглецеві продукти, які не є електродами печі
У кількох галузях промисловості використовується графіт, але продукти відрізняються, і їх не слід плутати з електродами для печей у технічній документації.
Літій{0}}іонні батареї використовують графітовий порошок як активний матеріал покриття негативного електрода, а не графітовий стрижень. У свинцевих-кислотних акумуляторах для негативної пластини використовується свинцева паста.
Для вирощування напівпровідникових кристалів використовуються графітові тиглі, токоприймачі та ізоляція гарячої-зони для карбіду кремнію та нітриду галію, а не електроди.
Аерокосмічні компоненти, такі як горловини ракетних сопел і гальмівні колодки літаків, виготовляються з вуглецевих/вуглецевих композитів або дрібно-зернистого графіту, які належать до ширшої групи вуглецевих матеріалів.
Майбутній розвиток графітових електродів
Вища щільність потужності: марки UHP з нижчим питомим опором і вищою насипною щільністю, виготовлені з голчастого коксу преміум-класу.
Довший термін служби: стійкі-до окислення покриття та просочення, які сповільнюють споживання бічних-стін.
Технологія з’єднання: покращена геометрія ніпеля та розетки, а також методи з’єднання для більш довгих, більш навантажених колон.
Ефективність використання ресурсів: переробка електродного брухту та відновлення вуглецю з пилу печі.
Оптимізація процесу: продовження роботи над модифікацією, компаундуванням і графітизацією для покращення провідності, механічних властивостей і хімічної стабільності.
Розвитком керують виробники сталі, які вимірюють продуктивність електродів у спожитих кілограмах на тонну сталі, тому нижчий питомий опір і менші втрати від окислення безпосередньо призводять до економії коштів.
Часті запитання
З: З чого зроблені графітові електроди?
Нафтовий кокс або голчастий кокс зі зв’язуючим -кам’яновугільним пеком, перероблений у штучний графіт шляхом формування, випікання, просочення та графітизації приблизно за 2500–3000 градусів.
З: Чи плавляться графітові електроди в печі?
Ні. При атмосферному тиску вуглець не плавиться; Графіт сублімується приблизно при 3650 градусах, тому він витримує дугу, що перевищує 3000 градусів.
Питання: Чи є аноди акумуляторів тим самим продуктом, що й електроди?
Ні. Літій{1}}аноди використовують порошок графіту як активний матеріал покриття, тоді як електроди для печей є великими обробленими штучними графітовими стрижнями.
З: Яке основне застосування графітових електродів?
Виробництво сталі в електродуговій печі з подальшою-дуговою плавкою феросплавів, кремнію та карбіду кальцію в печі під флюсом, а також рафінування в ковшовій печі.
З: Чому класи UHP коштують дорожче, ніж класи RP?
Виробництво UHP потребує голчастого коксу преміум-класу, додаткових етапів просочування та суворішого контролю щільності, а виграшем є нижчий питомий опір і менше споживання в -потужних печах.