GRAFIETELEKTRODEN Productieproces

fa8bde289fbb4c17d785b7ddb509ab4

1. GRONDSTOFFEN
Cola (ongeveer 75-80% in inhoud)

Petroleumcokes
Petroleumcokes is de belangrijkste grondstof en wordt gevormd in een breed scala aan structuren, van zeer anisotrope naaldcokes tot bijna isotrope vloeibare cokes. De sterk anisotrope naaldcokes is vanwege zijn structuur onmisbaar voor de vervaardiging van hoogwaardige elektroden die worden gebruikt in vlamboogovens, waar een zeer hoge mate van elektrisch, mechanisch en thermisch draagvermogen vereist is. Petroleumcokes wordt vrijwel uitsluitend geproduceerd via het vertraagde cokesvormingsproces, 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 sterk geprefereerde parallelle oriëntatie van de turbostratische laagstructuur en een bijzondere fysieke vorm van de korrels.

Bindmiddelen (ongeveer 20-25% van de inhoud)

Koolteerpek
Er worden bindmiddelen gebruikt om de vaste deeltjes aan elkaar te agglomereren. Hun hoge bevochtigingsvermogen transformeert het mengsel dus in een plastische toestand voor daaropvolgende vormgeving of extrusie.

Koolteerpek is een organische verbinding en heeft een uitgesproken aromatische structuur. Vanwege het hoge aandeel gesubstitueerde en gecondenseerde benzeenringen heeft het al de duidelijk voorgevormde hexagonale roosterstructuur van grafiet, waardoor de vorming van goed geordende grafietdomeinen tijdens grafitisering wordt vergemakkelijkt. Pek blijkt het meest voordelige bindmiddel. Het is het destillatieresidu van koolteer.

2. MENGEN EN EXTRUSIE
De gemalen cokes wordt gemengd met koolteerpek en enkele additieven om een ​​uniforme pasta te vormen. Dit wordt in de extrusiecilinder gebracht. In een eerste stap moet de lucht worden verwijderd door voorpersen. Dan volgt de eigenlijke extrusiestap waarbij het mengsel wordt geëxtrudeerd om een ​​elektrode met de gewenste diameter en lengte te vormen. Om het mengen en vooral het extrusieproces (zie afbeelding rechts) mogelijk te maken, moet het mengsel stroperig zijn. Dit wordt bereikt door het op een verhoogde temperatuur van ca. 120°C (afhankelijk van de standplaats) tijdens het gehele groene productieproces. Deze basisvorm met cilindrische vorm staat bekend als “groene elektrode”.

3. BAKKEN
Er zijn twee soorten bakovens in gebruik:

Hier worden de geëxtrudeerde staven in cilindrische roestvrijstalen bussen (saggers) geplaatst. Om vervorming van de elektroden tijdens het verwarmingsproces te voorkomen, zijn de zakken bovendien gevuld met een beschermende laag zand. De saggers worden op treinwagonplatforms (wagenbodems) geladen en in aardgasgestookte ovens gerold.

Ring-oven

Hier worden de elektroden in een stenen verborgen holte onder in de productiehal geplaatst. Deze holte maakt deel uit van een ringsysteem van meer dan 10 kamers. De kamers zijn met elkaar verbonden door 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 verkoold, moet de temperatuur zorgvuldig worden gecontroleerd, omdat bij temperaturen tot 800°C een snelle gasophoping scheuren in de elektrode kan veroorzaken.

In deze fase hebben elektroden een dichtheid van ongeveer 1,55 – 1,60 kg/dm3.

4. IMPREGNATIE
De gebakken elektroden zijn 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, of “opnieuw bakken”, is nodig om de pekimpregnering te carboniseren en eventuele resterende vluchtige stoffen te verwijderen. De herbaktemperatuur bereikt bijna 750°C. In deze fase kunnen de elektroden een dichtheid bereiken van ongeveer 1,67 – 1,74 kg/dm3.

6. GRAPHITISATIE
Acheson-oven
De laatste stap bij de productie van grafiet is de omzetting van gebakken koolstof in grafiet, ook wel grafitiseren genoemd. Tijdens het grafitiseringsproces wordt de min of meer vooraf geordende koolstof (turbostratische koolstof) omgezet in een driedimensionaal geordende grafietstructuur.

De elektroden worden in elektrische ovens verpakt, omringd door koolstofdeeltjes, zodat ze een vaste massa vormen. Er wordt een elektrische stroom door de oven geleid, waardoor de temperatuur stijgt tot ongeveer 3000°C. Dit proces wordt meestal bereikt met behulp van een ACHESON-FOVEN of een LENGTHWISE-FOVEN (LWG).

Bij de Acheson-oven worden de elektroden via een batchproces gegrafitiseerd, terwijl bij een LWG-oven de gehele kolom tegelijkertijd wordt gegrafitiseerd.

7. BEWERKING
De grafietelektroden (na afkoeling) worden machinaal bewerkt volgens exacte afmetingen en toleranties. Deze fase kan ook het bewerken en monteren van de uiteinden (contactdozen) van de elektroden omvatten met een verbindingssysteem van grafietpennen (tepels) met schroefdraad.


Posttijd: 08 april 2021