1. GRONDSTOFFEN
Coca-Cola (ongeveer 75-80% inhoud)
Petroleumcoke
Petroleumcokes is de belangrijkste grondstof en wordt gevormd in een breed scala aan structuren, van zeer anisotrope naaldcokes tot bijna isotrope vloeibare cokes. De zeer anisotrope naaldcokes is vanwege zijn structuur onmisbaar voor de productie van hoogwaardige elektroden voor gebruik in vlamboogovens, waar een zeer hoge elektrische, mechanische en thermische belastbaarheid vereist is. Petroleumcokes wordt vrijwel uitsluitend geproduceerd via het vertraagde cokesprocédé, een milde, langzame carbonisatieprocedure van destillatieresiduen van ruwe olie.
Naaldcokes is de algemeen gebruikte term voor een speciaal type cokes met een extreem hoge grafitiseerbaarheid, als gevolg van een sterke, geprefereerde parallelle oriëntatie van de turbostratische laagstructuur en een specifieke fysieke vorm van de korrels.
Bindmiddelen (ongeveer 20-25% inhoud)
Steenkoolteerpek
Bindmiddelen worden gebruikt om de vaste deeltjes aan elkaar te klonteren. Hun sterke bevochtigende vermogen transformeert het mengsel in een plastische toestand voor verdere vormgeving of extrusie.
Teerpek is een organische verbinding met een uitgesproken aromatische structuur. Door het hoge aandeel gesubstitueerde en gecondenseerde benzeenringen heeft het al de kenmerkende hexagonale roosterstructuur van grafiet, wat de vorming van goed geordende grafietdomeinen tijdens grafitisering vergemakkelijkt. Pek blijkt het meest geschikte bindmiddel te zijn. Het is het destillatieresidu van teer.
2. MENGEN EN EXTRUSIE
De gemalen cokes wordt gemengd met koolteerpek en enkele additieven tot een uniforme pasta. Deze wordt in de extrusiecilinder gebracht. In een eerste stap wordt de lucht verwijderd door voorpersen. Daarna volgt de eigenlijke extrusiestap, waarbij het mengsel wordt geëxtrudeerd tot een elektrode met de gewenste diameter en lengte. Om het mengen en vooral het extrusieproces mogelijk te maken (zie afbeelding rechts), moet het mengsel viskeus zijn. Dit wordt bereikt door het gedurende het hele groene productieproces op een verhoogde temperatuur van circa 120 °C (afhankelijk van de pek) te houden. Deze basisvorm met cilindrische vorm staat bekend als "groene elektrode".
3. BAKKEN
Er zijn twee typen bakovens in gebruik:
Hier worden de geëxtrudeerde staven in cilindrische roestvrijstalen containers (saggers) geplaatst. Om vervorming van de elektroden tijdens het verhittingsproces te voorkomen, worden de saggers ook gevuld met een beschermende laag zand. De saggers worden op wagonplatforms (wagenbodems) geladen en in aardgasgestookte ovens gerold.
Ringoven
Hier worden de elektroden in een stenen, verborgen holte onderin de productiehal geplaatst. Deze holte maakt deel uit van een ringsysteem met meer dan 10 kamers. De kamers zijn met elkaar verbonden via een heteluchtcirculatiesysteem om energie te besparen. De holtes tussen de elektroden zijn ook gevuld met zand om vervorming te voorkomen. Tijdens het bakproces, waarbij de pek wordt gecarboniseerd, moet de temperatuur zorgvuldig worden gecontroleerd, omdat bij temperaturen tot 800 °C een snelle gasontwikkeling kan leiden tot scheurvorming in de elektrode.
In deze fase hebben de elektroden een dichtheid van ongeveer 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNATIE
De gebakken elektroden worden geïmpregneerd met een speciale pek (vloeibare pek bij 200 °C) om ze de hogere dichtheid, mechanische sterkte en elektrische geleidbaarheid te geven die ze nodig hebben om de zware bedrijfsomstandigheden in de ovens te weerstaan.
5. OPNIEUW BAKKEN
Een tweede bakcyclus, ook wel "rebake" genoemd, is nodig om de pekimpregnatie te carboniseren en alle resterende vluchtige stoffen te verwijderen. De rebaktemperatuur bereikt bijna 750 °C. In deze fase kunnen de elektroden een dichtheid bereiken van ongeveer 1,67 - 1,74 kg/dm³.
6. GRAFITISATIE
Acheson-oven
De laatste stap in de grafietproductie is de omzetting van gebakken koolstof in grafiet, ook wel grafitiseren genoemd. Tijdens het grafitiseringsproces wordt de min of meer geordende koolstof (turbostratische koolstof) omgezet in een driedimensionaal geordende grafietstructuur.
De elektroden worden verpakt in elektrische ovens, omgeven door koolstofdeeltjes, waardoor een vaste massa ontstaat. Er wordt een elektrische stroom door de oven geleid, waardoor de temperatuur stijgt tot ongeveer 3000 °C. Dit proces wordt meestal uitgevoerd met behulp van een ACHESON-oven of een LENGTHWISE-oven (LWG).
Bij de Acheson-oven worden de elektroden batchgewijs gegrafitiseerd, terwijl bij een LWG-oven de gehele kolom tegelijkertijd wordt gegrafitiseerd.
7. BEWERKING
De grafietelektroden (na afkoeling) worden bewerkt tot exacte afmetingen en toleranties. Deze fase kan ook het bewerken en monteren van de uiteinden (sockets) van de elektroden omvatten, inclusief een verbindingssysteem met een grafietpen (nippel).
Plaatsingstijd: 08-04-2021