กราไฟท์อิเล็กโทรดกระบวนการผลิต

1. วัตถุดิบ
โค้ก (เนื้อหาประมาณ 75-80%)

ปิโตรเลียมโค้ก
ปิโตรเลียมโค้กเป็นวัตถุดิบที่สำคัญที่สุด และก่อตัวขึ้นในโครงสร้างที่หลากหลาย ตั้งแต่โค้กแบบเข็มแอนไอโซทรอปิกสูงไปจนถึงโค้กของเหลวที่มีไอโซทรอปิกเกือบเนื่องจากโครงสร้างของมันเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการผลิตอิเล็กโทรดประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในเตาอาร์คไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้ความสามารถในการรับน้ำหนักทางไฟฟ้า เครื่องกล และความร้อนในระดับสูงปิโตรเลียมโค้กถูกผลิตขึ้นเกือบทั้งหมดโดยกระบวนการโค้กที่ล่าช้า ซึ่งเป็นกระบวนการคาร์บอไนซ์แบบช้าๆ ที่ไม่รุนแรงของสารตกค้างจากการกลั่นน้ำมันดิบ

เข็มโค้กเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปสำหรับโค้กชนิดพิเศษที่มีความสามารถในการกราฟได้สูงมาก ซึ่งเป็นผลมาจากการวางแนวขนานที่แข็งแกร่งของโครงสร้างชั้นเทอร์โบสเตรติกและรูปร่างทางกายภาพเฉพาะของเมล็ดพืช

สารยึดเกาะ (เนื้อหาประมาณ 20-25%)

ลานน้ำมันถ่านหิน
สารยึดเกาะใช้เพื่อจับตัวอนุภาคของแข็งเข้าด้วยกันความสามารถในการทำให้เปียกสูงจึงเปลี่ยนส่วนผสมให้อยู่ในสถานะพลาสติกสำหรับการขึ้นรูปหรือการอัดขึ้นรูปในภายหลัง

ระยะพิทช์ถ่านหินเป็นสารประกอบอินทรีย์และมีโครงสร้างอะโรมาติกที่แตกต่างกันเนื่องจากมีสัดส่วนที่สูงของวงแหวนเบนซีนที่ถูกแทนที่และควบแน่น ทำให้มีโครงสร้างกราไฟท์หกเหลี่ยมที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าอย่างชัดเจนอยู่แล้ว ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการสร้างโดเมนกราไฟท์ที่มีการจัดลำดับอย่างดีในระหว่างการสร้างกราฟอักเสบPitch พิสูจน์แล้วว่าเป็นเครื่องผูกที่ได้เปรียบที่สุดเป็นสารตกค้างจากการกลั่นของน้ำมันดิน

2. การผสมและการอัดรีด
โค้กที่บดแล้วผสมกับน้ำมันดินถ่านหินและสารเติมแต่งบางชนิดเพื่อให้ได้แป้งที่สม่ำเสมอนี้ถูกนำเข้าสู่กระบอกอัดรีดในขั้นแรก อากาศจะต้องถูกกำจัดออกโดยการเตรียมการล่วงหน้ากว่าขั้นตอนการอัดรีดจริงจะตามมาด้วยการอัดส่วนผสมเพื่อสร้างอิเล็กโทรดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวที่ต้องการเพื่อให้สามารถผสมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการอัดรีด (ดูภาพด้านขวา) ส่วนผสมจะต้องมีความหนืดทำได้โดยการเก็บไว้ที่อุณหภูมิสูงประมาณ120 องศาเซลเซียส (ขึ้นอยู่กับระยะพิทช์) ในระหว่างกระบวนการผลิตสีเขียวทั้งหมดรูปแบบพื้นฐานที่มีรูปทรงกระบอกนี้เรียกว่า "อิเล็กโทรดสีเขียว"

3. การอบ
มีการใช้เตาหลอมสองประเภท:

ที่นี่แท่งที่อัดรีดจะวางอยู่ในถังสแตนเลสทรงกระบอก (saggers)เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนรูปของอิเล็กโทรดระหว่างกระบวนการให้ความร้อน ตัวแซกเกอร์ยังเต็มไปด้วยทรายที่ปกคลุมขนแซ็กเกอร์ถูกบรรจุไว้บนชานชาลารถราง (พื้นรถ) และรีดเป็นเตาเผาที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ

เตาวงแหวน

ที่นี่อิเล็กโทรดจะถูกวางไว้ในช่องลับหินที่ด้านล่างของโถงการผลิตช่องนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบวงแหวนมากกว่า 10 ห้องห้องต่างๆ เชื่อมต่อกับระบบหมุนเวียนลมร้อนเพื่อประหยัดพลังงานช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดยังเต็มไปด้วยทรายเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปในระหว่างกระบวนการอบที่สนามเป็นถ่าน ต้องควบคุมอุณหภูมิอย่างระมัดระวัง เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงถึง 8000°C ก๊าซที่ก่อตัวอย่างรวดเร็วอาจทำให้เกิดการแตกร้าวของอิเล็กโทรด

อิเล็กโทรดในระยะนี้มีความหนาแน่นประมาณ 1.55 – 1,60 กก./dm3

4. การทำให้ชุ่ม
อิเล็กโทรดแบบอบจะเคลือบด้วยพิทช์พิเศษ (ระดับของเหลวที่ 200°C) เพื่อให้มีความหนาแน่น ความแข็งแรงทางกล และค่าการนำไฟฟ้าสูงขึ้น ซึ่งจะต้องทนต่อสภาวะการทำงานที่รุนแรงภายในเตาหลอม

5. การอบซ้ำ
ต้องใช้รอบการอบครั้งที่สองหรือ "การอบซ้ำ" เพื่อทำให้การทำให้ชุ่มด้วยคาร์บอนเป็นคาร์บอนและเพื่อขับสารระเหยที่เหลืออยู่ออกไปอุณหภูมิการอบซ้ำถึงเกือบ 750 องศาเซลเซียสในขั้นตอนนี้ อิเล็กโทรดสามารถเข้าถึงความหนาแน่นได้ประมาณ 1,67 – 1,74 กก./dm3

6. กราไฟท์
เตาอเคสัน
ขั้นตอนสุดท้ายในการผลิตกราไฟท์คือการแปลงคาร์บอนอบเป็นกราไฟท์ เรียกว่ากราไฟท์ในระหว่างกระบวนการกราไฟท์ คาร์บอนที่สั่งซื้อล่วงหน้ามากหรือน้อย (คาร์บอนเทอร์โบ) จะถูกแปลงเป็นโครงสร้างกราไฟท์แบบสามมิติ

อิเล็กโทรดบรรจุในเตาไฟฟ้าที่ล้อมรอบด้วยอนุภาคคาร์บอนเพื่อสร้างมวลของแข็งกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเตาเผา ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นถึงประมาณ 3000 องศาเซลเซียสกระบวนการนี้มักจะทำได้โดยใช้ ACHESON FURNACE หรือ LENGTHWISE FURNACE (LWG)

ด้วยเตาเผา Acheson อิเล็กโทรดจะถูกแกรไฟต์โดยใช้กระบวนการแบบแบตช์ ในขณะที่ในเตาเผา LWG คอลัมน์ทั้งหมดจะถูกแกรไฟต์พร้อมกัน

7. เครื่องจักรกล
อิเล็กโทรดกราไฟต์ (หลังการระบายความร้อน) ได้รับการกลึงตามขนาดและความคลาดเคลื่อนที่แน่นอนขั้นตอนนี้อาจรวมถึงการตัดเฉือนและประกอบปลาย (ซ็อกเก็ต) ของอิเล็กโทรดด้วยระบบเชื่อมต่อกราไฟท์แบบเกลียว (จุกนม)