1. ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ
Οπτάνθρακα (περίπου 75-80% σε περιεχόμενο)
Οπτάνθρακα πετρελαίου
Ο οπτάνθρακας πετρελαίου είναι η πιο σημαντική πρώτη ύλη και σχηματίζεται σε ένα ευρύ φάσμα δομών, από εξαιρετικά ανισότροπο οπτάνθρακα με βελόνα έως σχεδόν ισοτροπικό ρευστό οπτάνθρακα. Το εξαιρετικά ανισότροπο κοκ βελόνας, λόγω της δομής του, είναι απαραίτητο για την κατασκευή ηλεκτροδίων υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιούνται σε κλιβάνους ηλεκτρικού τόξου, όπου απαιτείται πολύ υψηλός βαθμός ηλεκτρικής, μηχανικής και θερμικής φέρουσας ικανότητας. Ο οπτάνθρακας πετρελαίου παράγεται σχεδόν αποκλειστικά με τη διαδικασία καθυστερημένης οπτανθρακοποίησης, η οποία είναι μια ήπια διαδικασία αργής ενανθράκωσης των υπολειμμάτων απόσταξης αργού πετρελαίου.
Ο οπτάνθρακας βελόνας είναι ο ευρέως χρησιμοποιούμενος όρος για έναν ειδικό τύπο οπτάνθρακα με εξαιρετικά υψηλή ικανότητα γραφιτοποίησης που προκύπτει από τον ισχυρό προτιμώμενο παράλληλο προσανατολισμό της δομής του στροβιλοστρωτικού στρώματος και το συγκεκριμένο φυσικό σχήμα των κόκκων.
Συνδετικά (περίπου 20-25% σε περιεκτικότητα)
Πίσσα λιθανθρακόπισσας
Οι συνδετικοί παράγοντες χρησιμοποιούνται για τη συσσωμάτωση των στερεών σωματιδίων μεταξύ τους. Η υψηλή τους ικανότητα διαβροχής μετατρέπει έτσι το μείγμα σε πλαστική κατάσταση για μεταγενέστερη χύτευση ή εξώθηση.
Η λιθανθρακόπισσα είναι μια οργανική ένωση και έχει μια ξεχωριστή αρωματική δομή. Λόγω της υψηλής αναλογίας υποκατεστημένων και συμπυκνωμένων δακτυλίων βενζολίου, έχει ήδη την ευδιάκριτα προσχηματισμένη εξαγωνική δικτυωτή δομή του γραφίτη, διευκολύνοντας έτσι τον σχηματισμό καλά διατεταγμένων γραφιτικών περιοχών κατά τη γραφιτοποίηση. Το Pitch αποδεικνύεται το πιο πλεονεκτικό συνδετικό υλικό. Είναι το υπόλειμμα απόσταξης της λιθανθρακόπισσας.
2. ΑΝΑΜΕΙΞΗ ΚΑΙ ΕΞΕΛΑΣΗ
Το αλεσμένο κοκ αναμιγνύεται με πίσσα λιθανθρακόπισσας και μερικά πρόσθετα για να σχηματιστεί μια ομοιόμορφη πάστα. Αυτό εισάγεται στον κύλινδρο εξώθησης. Σε ένα πρώτο βήμα, ο αέρας πρέπει να αφαιρεθεί με προπίεση. Στη συνέχεια ακολουθεί το πραγματικό στάδιο της εξώθησης όπου το μείγμα εξωθείται για να σχηματίσει ένα ηλεκτρόδιο της επιθυμητής διαμέτρου και μήκους. Για να ενεργοποιηθεί η ανάμειξη και ιδιαίτερα η διαδικασία εξώθησης (βλ. εικόνα στα δεξιά) το μείγμα πρέπει να είναι παχύρρευστο. Αυτό επιτυγχάνεται διατηρώντας το σε υψηλή θερμοκρασία περίπου. 120°C (ανάλογα με τον αγωνιστικό χώρο) κατά τη διάρκεια όλης της πράσινης παραγωγικής διαδικασίας. Αυτή η βασική μορφή με κυλινδρικό σχήμα είναι γνωστή ως «πράσινο ηλεκτρόδιο».
3. ΨΗΣΙΜΟ
Δύο τύποι φούρνων ψησίματος χρησιμοποιούνται:
Εδώ οι εξωθημένες ράβδοι τοποθετούνται σε κυλινδρικά δοχεία από ανοξείδωτο χάλυβα (σαγκέρ). Για να αποφευχθεί η παραμόρφωση των ηλεκτροδίων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης, τα sagger γεμίζονται επίσης με ένα προστατευτικό κάλυμμα άμμου. Τα sagger φορτώνονται σε πλατφόρμες σιδηροδρομικών βαγονιών (πάτος αυτοκινήτων) και κυλίονται σε κλιβάνους φυσικού αερίου.
Δακτυλιοειδής φούρνος
Εδώ τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται σε μια πέτρινη κρυφή κοιλότητα στο κάτω μέρος της αίθουσας παραγωγής. Αυτή η κοιλότητα είναι μέρος ενός συστήματος δακτυλίων με περισσότερους από 10 θαλάμους. Οι θάλαμοι συνδέονται μεταξύ τους με σύστημα κυκλοφορίας ζεστού αέρα για εξοικονόμηση ενέργειας. Τα κενά μεταξύ των ηλεκτροδίων γεμίζονται επίσης με άμμο για να αποφευχθεί η παραμόρφωση. Κατά τη διαδικασία ψησίματος, όπου η πίσσα είναι ενανθρακωμένη, η θερμοκρασία πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά γιατί σε θερμοκρασίες έως 800°C μια γρήγορη συσσώρευση αερίου μπορεί να προκαλέσει ρωγμές του ηλεκτροδίου.
Σε αυτή τη φάση τα ηλεκτρόδια έχουν πυκνότητα περίπου 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. ΕΜΠΟΤΙΣΜΟΣ
Τα ψημένα ηλεκτρόδια εμποτίζονται με ειδικό βήμα (βήμα υγρού στους 200°C) για να τους δώσουν την υψηλότερη πυκνότητα, μηχανική αντοχή και ηλεκτρική αγωγιμότητα που θα χρειαστούν για να αντέχουν στις δύσκολες συνθήκες λειτουργίας μέσα στους κλιβάνους.
5. ΞΑΝΑΨΗΙΝΟ
Απαιτείται ένας δεύτερος κύκλος ψησίματος ή «ξαναψήσιμο», για να ανθρακοποιηθεί ο εμποτισμός της πίσσας και να απομακρυνθούν τυχόν πτητικά που έχουν απομείνει. Η θερμοκρασία επαναψησίματος φτάνει σχεδόν τους 750°C. Σε αυτή τη φάση τα ηλεκτρόδια μπορούν να φτάσουν σε πυκνότητα γύρω στα 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. ΓΡΑΦΙΤΙΣΜΟΣ
Φούρνος Acheson
Το τελευταίο βήμα στην κατασκευή γραφίτη είναι η μετατροπή του ψημένου άνθρακα σε γραφίτη, που ονομάζεται γραφιτοποίηση. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γραφιτοποίησης, ο περισσότερο ή λιγότερο προπαραγγελμένος άνθρακας (turbostratic carbon) μετατρέπεται σε μια τρισδιάστατα διατεταγμένη δομή γραφίτη.
Τα ηλεκτρόδια συσκευάζονται σε ηλεκτρικούς κλιβάνους που περιβάλλονται από σωματίδια άνθρακα για να σχηματίσουν μια στερεή μάζα. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τον κλίβανο, αυξάνοντας τη θερμοκρασία στους 3000°C περίπου. Αυτή η διαδικασία συνήθως επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας είτε έναν ΦΟΥΡΝΟ ACHESON είτε έναν ΦΟΥΡΝΟ ΜΗΚΟΥΣ (LWG).
Με τον κλίβανο Acheson τα ηλεκτρόδια γραφιτίζονται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία παρτίδας, ενώ σε έναν κλίβανο LWG ολόκληρη η στήλη γραφιτοποιείται ταυτόχρονα.
7. ΜΗΧΑΝΙΚΗ
Τα ηλεκτρόδια γραφίτη (μετά την ψύξη) υποβάλλονται σε μηχανική επεξεργασία σε ακριβείς διαστάσεις και ανοχές. Αυτό το στάδιο μπορεί επίσης να περιλαμβάνει κατεργασία και τοποθέτηση των άκρων (υποδοχών) των ηλεκτροδίων με ένα σύστημα σύνδεσης με πείρο γραφίτη (θηλή) με σπείρωμα.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-08-2021