กระบวนการผลิตขั้วไฟฟ้ากราไฟท์

1. วัตถุดิบ
โค้ก (เนื้อหาประมาณ 75-80%)

ปิโตรเลียมโค้ก
โค้กปิโตรเลียมเป็นวัตถุดิบที่สำคัญที่สุด และถูกสร้างขึ้นในโครงสร้างที่หลากหลาย ตั้งแต่โค้กแบบแอนไอโซโทรปิกสูงไปจนถึงโค้กของเหลวไอโซโทรปิกที่เกือบ เนื่องจากโครงสร้างของมัน โค้กแบบแอนไอโซทรอปิกสูง เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการผลิตอิเล็กโทรดประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในเตาอาร์กไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้ความสามารถในการรับน้ำหนักทางไฟฟ้า ทางกล และความร้อนในระดับที่สูงมาก ปิโตรเลียมโค้กแทบจะผลิตได้เฉพาะโดยกระบวนการถ่านโค้กที่ล่าช้า ซึ่งเป็นกระบวนการเติมคาร์บอนที่ช้าเล็กน้อยของสารตกค้างในการกลั่นน้ำมันดิบ

โค้กเข็มเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปสำหรับโค้กชนิดพิเศษที่มีความสามารถในการสร้างกราฟได้สูงมาก ซึ่งเป็นผลมาจากการวางแนวขนานที่ต้องการอย่างมากของโครงสร้างชั้นเทอร์โบสเตติกและรูปร่างทางกายภาพเฉพาะของเมล็ดพืช

สารยึดเกาะ (เนื้อหาประมาณ 20-25%)

น้ำมันดินถ่านหิน
สารยึดเกาะถูกใช้เพื่อจับกลุ่มอนุภาคของแข็งเข้าด้วยกัน ความสามารถในการทำให้เปียกได้สูงจึงเปลี่ยนส่วนผสมให้กลายเป็นสถานะพลาสติกสำหรับการขึ้นรูปหรือการอัดขึ้นรูปในภายหลัง

น้ำมันถ่านหินเป็นสารประกอบอินทรีย์และมีโครงสร้างอะโรมาติกที่แตกต่างกัน เนื่องจากสัดส่วนของวงแหวนเบนซีนที่ถูกแทนที่และควบแน่นมีสัดส่วนสูง จึงทำให้มีโครงสร้างกราไฟท์หกเหลี่ยมที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าอย่างชัดเจนอยู่แล้ว ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการก่อตัวของโดเมนกราไฟต์ที่ได้รับการจัดลำดับอย่างดีในระหว่างการสร้างกราฟ สนามพิสูจน์ได้ว่าเป็นสารยึดเกาะที่ได้เปรียบที่สุด เป็นกากกลั่นของน้ำมันถ่านหิน

2. การผสมและการอัดขึ้นรูป
โค้กที่บดแล้วผสมกับน้ำมันดินจากถ่านหินและสารเติมแต่งบางชนิดเพื่อให้ได้เนื้อครีมที่สม่ำเสมอ สิ่งนี้จะถูกนำเข้าสู่กระบอกอัดรีด ในขั้นตอนแรกจะต้องกำจัดอากาศออกโดยการกดล่วงหน้า กว่าขั้นตอนการอัดขึ้นรูปจริงจะเป็นไปตามที่ส่วนผสมถูกอัดขึ้นรูปเพื่อสร้างอิเล็กโทรดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวที่ต้องการ เพื่อให้ผสมได้ โดยเฉพาะกระบวนการอัดรีด (ดูรูปด้านขวา) ส่วนผสมจะต้องมีความหนืด ซึ่งสามารถทำได้โดยการเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิสูงขึ้นประมาณ 120°C (ขึ้นอยู่กับระดับเสียง) ในระหว่างกระบวนการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมทั้งหมด รูปแบบพื้นฐานที่มีรูปทรงกระบอกนี้เรียกว่า "อิเล็กโทรดสีเขียว"

3. การอบ
มีการใช้เตาหลอมสองประเภท:

ในที่นี้แท่งที่อัดขึ้นรูปจะถูกวางไว้ในถังสแตนเลสทรงกระบอก (saggers) เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปของอิเล็กโทรดในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน ลวดสลิงจึงถูกหุ้มด้วยทรายเพื่อการปกป้อง ขนจะถูกบรรทุกบนชานชาลารถราง (พื้นรถ) และรีดเข้าเตาเผาที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ

เตาแหวน

ที่นี่อิเล็กโทรดจะถูกวางไว้ในช่องลับหินที่ด้านล่างของโถงการผลิต ช่องนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบวงแหวนที่มีมากกว่า 10 ห้อง ห้องเชื่อมต่อกันด้วยระบบหมุนเวียนลมร้อนเพื่อประหยัดพลังงาน ช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดจะเต็มไปด้วยทรายเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูป ในระหว่างกระบวนการอบซึ่งมีระยะพิตช์เป็นคาร์บอน จะต้องควบคุมอุณหภูมิอย่างระมัดระวัง เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงถึง 800°C ก๊าซที่สะสมอย่างรวดเร็วอาจทำให้อิเล็กโทรดแตกร้าวได้

ในเฟสนี้ อิเล็กโทรดมีความหนาแน่นประมาณ 1,55 – 1,60 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร

4. การทำให้มีขึ้น
อิเล็กโทรดอบจะถูกชุบด้วยระยะพิทช์พิเศษ (ระยะพิทช์ของเหลวที่อุณหภูมิ 200°C) เพื่อให้มีความหนาแน่น ความแข็งแรงเชิงกล และการนำไฟฟ้าที่สูงขึ้น พวกมันจะต้องทนต่อสภาพการทำงานที่รุนแรงภายในเตาเผา

5. การอบซ้ำ
จำเป็นต้องมีรอบการอบครั้งที่สองหรือ "การอบซ้ำ" เพื่อทำให้การชุบในสนามมีความเป็นคาร์บอน และเพื่อกำจัดสารระเหยที่หลงเหลืออยู่ อุณหภูมิการอบซ้ำสูงถึงเกือบ 750°C ในขั้นตอนนี้ อิเล็กโทรดจะมีความหนาแน่นประมาณ 1,67 – 1,74 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร

6. การสร้างภาพกราฟิก
เตาอเคสัน
ขั้นตอนสุดท้ายในการผลิตกราไฟท์คือการแปลงคาร์บอนอบเป็นกราไฟท์ เรียกว่าการทำกราไฟท์ ในระหว่างกระบวนการสร้างกราฟ คาร์บอนที่สั่งซื้อล่วงหน้าไม่มากก็น้อย (คาร์บอนเทอร์โบสตราติก) จะถูกแปลงเป็นโครงสร้างกราไฟท์ตามลำดับสามมิติ

อิเล็กโทรดจะถูกบรรจุในเตาไฟฟ้าที่ล้อมรอบด้วยอนุภาคคาร์บอนเพื่อสร้างมวลของแข็ง กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านเตาหลอม ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 3,000°C โดยทั่วไปกระบวนการนี้สามารถทำได้โดยใช้ ACHESON FURNACE หรือ LENGTHWISE FURNACE (LWG)

ด้วยเตาหลอม Acheson อิเล็กโทรดจะถูกสร้างกราฟโดยใช้กระบวนการแบทช์ ในขณะที่เตาหลอม LWG ทั้งคอลัมน์จะถูกสร้างกราฟพร้อมกัน

7. การตัดเฉือน
อิเล็กโทรดกราไฟท์ (หลังจากการทำความเย็น) ได้รับการประมวลผลตามขนาดและพิกัดความเผื่อที่แน่นอน ขั้นตอนนี้อาจรวมถึงการตัดเฉือนและการประกอบปลาย (ช่องรับ) ของอิเล็กโทรดด้วยระบบเชื่อมต่อหมุดกราไฟท์แบบเกลียว (หัวนม)