1. СУРОВИНИ
Кокс (приблизително 75-80% съдържание)
Петролен кокс
Петролният кокс е най-важната суровина и се образува в широк диапазон от структури, от силно анизотропен игловиден кокс до почти изотропен течен кокс. Силно анизотропният иглен кокс, поради своята структура, е незаменим за производството на високопроизводителни електроди, използвани в електродъгови пещи, където се изисква много висока степен на електрическа, механична и термична носеща способност. Петролният кокс се произвежда почти изключително чрез процеса на забавено коксуване, който е мека бавна процедура на карбонизиране на остатъците от дестилация на суров нефт.
Иглестият кокс е често използваният термин за специален тип кокс с изключително висока способност за графитизиране, произтичаща от силна предпочитана паралелна ориентация на структурата на неговия турбостратичен слой и специфична физическа форма на зърната.
Свързващи вещества (приблизително 20-25% съдържание)
Смола от каменовъглен катран
Свързващите агенти се използват за агломериране на твърдите частици една към друга. Тяхната висока омокряща способност по този начин превръща сместа в пластично състояние за последващо формоване или екструдиране.
Въглищният катран е органично съединение и има отчетлива ароматна структура. Поради високия си дял от заместени и кондензирани бензенови пръстени, той вече има ясно оформена шестоъгълна решетъчна структура на графита, като по този начин улеснява образуването на добре подредени графитни домени по време на графитизация. Смолата се оказва най-изгодното свързващо вещество. Това е остатък от дестилация на въглищен катран.
2. СМЕСВАНЕ И ЕКСТРУЗИЯ
Смленият кокс се смесва с каменовъглен катран и някои добавки, за да се образува еднородна паста. Това се вкарва в екструзионния цилиндър. В първата стъпка въздухът трябва да бъде отстранен чрез предварително пресоване. След това следва действителната стъпка на екструдиране, където сместа се екструдира, за да се образува електрод с желания диаметър и дължина. За да се позволи смесването и особено процеса на екструдиране (вижте снимката вдясно), сместа трябва да бъде вискозна. Това се постига чрез поддържане при повишена температура от прибл. 120°C (в зависимост от терена) по време на целия процес на зелено производство. Тази основна форма с цилиндрична форма е известна като „зелен електрод“.
3. ПЕЧЕНЕ
Използват се два вида пещи за печене:
Тук екструдираните пръти се поставят в цилиндрични кутии от неръждаема стомана (сагери). За да се избегне деформацията на електродите по време на процеса на нагряване, сагерите също се пълнят със защитно покритие от пясък. Сагерите се товарят на вагонни платформи (вагонни дъна) и се навиват в пещи, работещи с природен газ.
Пръстенова пещ
Тук електродите се поставят в каменна скрита кухина в дъното на производственото хале. Тази кухина е част от пръстеновидна система от повече от 10 камери. Камерите са свързани заедно със система за циркулация на горещ въздух за пестене на енергия. Кухините между електродите също се запълват с пясък, за да се избегне деформация. По време на процеса на печене, където смолата се карбонизира, температурата трябва да се контролира внимателно, тъй като при температури до 800°C бързото натрупване на газ може да причини напукване на електрода.
В тази фаза електродите са с плътност около 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. ИМПРЕГНАЦИЯ
Изпечените електроди са импрегнирани със специална смола (течна смола при 200°C), за да им се даде по-висока плътност, механична якост и електрическа проводимост, от които ще се нуждаят, за да издържат на тежките работни условия вътре в пещите.
5. ПОВТОРНО ПЕЧЕНЕ
Необходим е втори цикъл на печене, или „повторно изпичане“, за да се карбонизира импрегнирането на смола и да се изгонят всички останали летливи вещества. Температурата на повторно изпичане достига почти 750°C. В тази фаза електродите могат да достигнат плътност около 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. ГРАФИТИЗАЦИЯ
Пещ Ачесън
Последната стъпка в производството на графит е превръщането на изпечен въглерод в графит, наречено графитизиране. По време на процеса на графитизиране повече или по-малко предварително подреденият въглерод (турбостратичен въглерод) се превръща в триизмерна подредена графитна структура.
Електродите са опаковани в електрически пещи, заобиколени от въглеродни частици, за да образуват твърда маса. През пещта преминава електрически ток, който повишава температурата до приблизително 3000°C. Този процес обикновено се постига с помощта на пещ ACHESON или пещ по дължина (LWG).
При пещта Acheson електродите се графитизират с помощта на партиден процес, докато в пещта LWG цялата колона се графитизира едновременно.
7. МАШИННА ОБРАБОТКА
Графитните електроди (след охлаждане) се обработват до точни размери и допуски. Този етап може също да включва механична обработка и монтиране на краищата (гнездата) на електродите със система за свързване на резбован графитен щифт (нипел).
Време на публикуване: 8 април 2021 г