กระบวนการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์กำลังสูงพิเศษมีข้อกำหนดพิเศษอะไรบ้าง?

กระบวนการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์กำลังสูงพิเศษต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับความหนาแน่นกระแสสูง ความเค้นความร้อนสูง และคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เข้มงวด ข้อกำหนดพิเศษหลักๆ เหล่านี้สะท้อนให้เห็นในห้าขั้นตอนสำคัญ ได้แก่ การคัดเลือกวัตถุดิบ เทคโนโลยีการขึ้นรูป กระบวนการชุบ การบำบัดด้วยกราไฟต์ และการกลึงที่แม่นยำ ดังรายละเอียดด้านล่าง:

I. การคัดเลือกวัตถุดิบ: การสร้างสมดุลระหว่างความบริสุทธิ์สูงและโครงสร้างเฉพาะทาง

ความต้องการวัตถุดิบหลัก
ถ่านโค้กชนิดเข็ม (Needle coke) ถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบหลักเนื่องจากมีระดับการกราไฟต์สูงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ (α₀-₀: 0.5–1.2×10⁻⁶/℃) ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านเสถียรภาพทางความร้อนที่เข้มงวดของอิเล็กโทรดกำลังสูงพิเศษ ปริมาณถ่านโค้กชนิดเข็มสูงกว่าในอิเล็กโทรดกำลังทั่วไปอย่างมาก โดยคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 60% ในอิเล็กโทรดกำลังสูงพิเศษ ในขณะที่อิเล็กโทรดกำลังทั่วไปส่วนใหญ่ใช้ถ่านโค้กปิโตรเลียม

การเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุเสริม
มีการใช้ยางมะตอยดัดแปลงที่อุณหภูมิสูงเป็นสารยึดเกาะ เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนตกค้างสูงและมีปริมาณสารระเหยต่ำ ซึ่งช่วยเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กโทรด (≥1.68 กรัม/ซม³) และความแข็งแรงเชิงกล (ความแข็งแรงดัดงอ ≥10.5 MPa) นอกจากนี้ ยังมีการเติมโค้กโลหะวิทยาเพื่อปรับการกระจายขนาดอนุภาคให้เหมาะสม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าและความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน

II. เทคโนโลยีการขึ้นรูป: การขึ้นรูปขั้นที่สองช่วยเอาชนะข้อจำกัดด้านขนาด

การขึ้นรูปคอมโพสิตด้วยการอัดรีดแบบสั่นสะเทือน
กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมอาศัยเครื่องอัดรีดขนาดใหญ่สำหรับอิเล็กโทรดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ในขณะที่อิเล็กโทรดกำลังสูงพิเศษจะใช้วิธีการขึ้นรูปขั้นที่สอง:

• การขึ้นรูปขั้นต้น: ใช้เครื่องอัดรีดแบบเกลียวต่อเนื่องที่มีระยะห่างไม่เท่ากันเพื่ออัดวัสดุผสมให้เป็นชิ้นงานดิบในขั้นต้น
• การขึ้นรูปขั้นที่สอง: เทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยการสั่นสะเทือนช่วยขจัดข้อบกพร่องภายในของชิ้นงานดิบได้ดียิ่งขึ้น ส่งผลให้ความหนาแน่นสม่ำเสมอมากขึ้น
  วิธีการนี้ช่วยให้สามารถผลิตอิเล็กโทรดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (เช่น สูงสุด 1,330 มม.) โดยใช้เครื่องมือขนาดเล็กกว่า ซึ่งช่วยเอาชนะข้อจำกัดของกระบวนการแบบดั้งเดิมได้

การประยุกต์ใช้เครื่องอัดรีดอัจฉริยะ
เครื่องอัดขึ้นรูปอิเล็กโทรดกราไฟต์ขนาด 60 MN ที่ติดตั้งระบบตั้งความยาวอัจฉริยะ ระบบตัดเฉือนแบบซิงโครนัส และระบบลำเลียง ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการตั้งความยาวได้ถึง 55% เมื่อเทียบกับกระบวนการแบบดั้งเดิม ทำให้สามารถผลิตได้อย่างต่อเนื่องโดยอัตโนมัติอย่างเต็มรูปแบบ และเพิ่มประสิทธิภาพและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก

III. กระบวนการอัดฉีด: การอัดฉีดด้วยแรงดันสูงช่วยเพิ่มความหนาแน่นและความแข็งแรง

รอบการอบผสมพันธุ์หลายครั้ง
อิเล็กโทรดกำลังสูงพิเศษต้องผ่านกระบวนการอัดฉีดด้วยแรงดันสูง 2-3 รอบ โดยใช้ยางมะตอยดัดแปลงที่อุณหภูมิปานกลางเป็นสารอัดฉีด ควบคุมการเพิ่มน้ำหนักไว้ที่ 15%–18% ในแต่ละรอบการอัดฉีดจะตามด้วยการอบครั้งที่สอง (1,200–1,250℃) เพื่อเติมเต็มรูพรุน ทำให้ได้ความหนาแน่นรวมสุดท้ายเกิน 1.72 กรัม/ซม³ และความแข็งแรงรับแรงอัด ≥26.8 MPa

การบำบัดพิเศษสำหรับชิ้นส่วนตัวเชื่อมต่อ
ส่วนประกอบของตัวเชื่อมต่อผ่านกระบวนการอัดฉีดด้วยแรงดันสูง (≥2 MPa) และอบหลายรอบเพื่อให้มั่นใจได้ว่าความต้านทานการสัมผัสอยู่ที่ ≤0.15 mΩ ซึ่งตรงตามข้อกำหนดสำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าสูง

IV. การบำบัดด้วยกราไฟต์: การแปลงอุณหภูมิสูงพิเศษและการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

เตาหลอม Acheson สำหรับกระบวนการแปรรูปที่อุณหภูมิสูงพิเศษ
อุณหภูมิในการเกิดกราไฟต์ต้องสูงถึง ≥2,800℃ เพื่อเปลี่ยนอะตอมของคาร์บอนจากโครงสร้างแบบไม่เป็นระเบียบในสองมิติไปเป็นโครงสร้างกราไฟต์แบบเป็นระเบียบในสามมิติ ซึ่งจะทำให้ได้ค่าความต้านทานต่ำ (≤6.5 μΩ·m) และค่าการนำความร้อนสูง ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งสามารถลดระยะเวลาการเกิดกราไฟต์เหลือเพียงห้าเดือนและลดการใช้พลังงานลงได้โดยการปรับปรุงสูตรของวัสดุฉนวนให้เหมาะสม

เทคโนโลยีประหยัดพลังงานแบบบูรณาการ
เทคโนโลยีประหยัดพลังงานแบบปรับความถี่ได้และแบบจำลองประสิทธิภาพพลังงานแบบไดนามิก ช่วยให้สามารถตรวจสอบภาระของอุปกรณ์แบบเรียลไทม์และสลับโหมดการทำงานโดยอัตโนมัติ ลดการใช้พลังงานของกลุ่มปั๊มลง 30% และลดต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมีนัยสำคัญ

V. การผลิตชิ้นส่วนด้วยความแม่นยำสูง: การควบคุมความแม่นยำสูงช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการทำงาน

ข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการกลึงเชิงกล
ค่าความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลางอิเล็กโทรดอยู่ที่ ±1.5% ค่าความคลาดเคลื่อนของความยาวรวมอยู่ที่ ±0.5% และความแม่นยำของเกลียวตัวเชื่อมต่ออยู่ในระดับ Class 4H/4h การควบคุมรูปทรงเรขาคณิตที่มีความแม่นยำสูงทำได้โดยใช้เครื่องจักร CNC และระบบตรวจจับออนไลน์ ซึ่งช่วยป้องกันความผันผวนของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากความเยื้องศูนย์ของอิเล็กโทรดระหว่างการทำงานของเตาหลอมไฟฟ้า

การเพิ่มประสิทธิภาพคุณภาพพื้นผิว
เทคโนโลยีการอัดรีดแบบไร้ของเสียช่วยลดค่าเผื่อการกลึง ทำให้ใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบได้ดียิ่งขึ้น การออกแบบหัวฉีดแบบโค้งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้า เพิ่มผลผลิตได้ 3% และเพิ่มการนำไฟฟ้าได้ 8%