Het productieproces van ultrahoogvermogen grafietelektroden moet voldoen aan strenge eisen op het gebied van hoge stroomdichtheid, hoge thermische belasting en strikte fysisch-chemische eigenschappen. De belangrijkste specifieke eisen komen tot uiting in vijf cruciale fasen: materiaalselectie, vormtechnologie, impregneringsprocessen, grafitisatiebehandeling en precisiebewerking, zoals hieronder gedetailleerd beschreven:
I. Grondstofselectie: Balans tussen hoge zuiverheid en gespecialiseerde structuur
Primaire grondstofvereisten
Naaldcokes dient als belangrijkste grondstof vanwege de hoge grafitisatiegraad en de lage thermische uitzettingscoëfficiënt (α₀-₀: 0,5–1,2×10⁻⁶/℃), waardoor het voldoet aan de strenge eisen voor thermische stabiliteit van elektroden met ultrahoge vermogens. Het gehalte aan naaldcokes is aanzienlijk hoger dan in gewone elektroden, namelijk meer dan 60% in elektroden met ultrahoge vermogens, terwijl gewone elektroden voornamelijk petroleumcokes gebruiken.
Optimalisatie van hulpstoffen
Door de hoge opbrengst aan koolstofresidu en het lage gehalte aan vluchtige stoffen wordt hittebestendige pek als bindmiddel gebruikt, waardoor de bulkdichtheid (≥1,68 g/cm³) en de mechanische sterkte (buigsterkte ≥10,5 MPa) van de elektrode worden verbeterd. Daarnaast wordt metallurgische cokes toegevoegd om de deeltjesgrootteverdeling aan te passen, waardoor de geleidbaarheid en de thermische schokbestendigheid worden geoptimaliseerd.
II. Vormtechnologie: Secundaire vormgeving overwint beperkingen qua afmetingen
Vibratie-extrusie composietvorming
Traditionele processen maken gebruik van grote extruders voor elektroden met een grote diameter, terwijl elektroden met een ultrahoog vermogen een secundaire vormmethode toepassen:
- Primaire vorming: Een spiraalvormige continue extruder met ongelijke spoed wordt gebruikt om het gemengde materiaal voor te persen tot groene compacten.
- Secundaire vorming: Trillingsvormingstechnologie elimineert verder interne defecten in de ongebakken compacten, waardoor de dichtheidsuniformiteit verbetert.
Deze aanpak maakt de productie van elektroden met een grote diameter (bijvoorbeeld tot 1330 mm) mogelijk met behulp van kleinere apparatuur, waardoor de beperkingen van traditionele processen worden overwonnen.
Toepassing van intelligente extrusieapparatuur
Een 60 MN grafietelektrode-extruder, uitgerust met intelligente lengte-instel-, synchrone snij- en transportsystemen, verbetert de nauwkeurigheid van de lengte-instelling met 55% ten opzichte van traditionele processen. Dit maakt volledig geautomatiseerde continue productie mogelijk en verhoogt de efficiëntie en productconsistentie aanzienlijk.
III. Impregneringsproces: Impregnering onder hoge druk verhoogt de dichtheid en sterkte
Meerdere impregneer- en bakcycli
Voor elektroden met een ultrahoog vermogen zijn 2-3 impregneercycli onder hoge druk nodig, waarbij gemodificeerd pek met een gemiddelde temperatuur als impregneermiddel wordt gebruikt en de gewichtstoename wordt beperkt tot 15-18%. Elke impregnering wordt gevolgd door een tweede bakproces (1200-1250 °C) om de poriën te vullen, waardoor een uiteindelijke bulkdichtheid van meer dan 1,72 g/cm³ en een druksterkte van ≥26,8 MPa wordt bereikt.
Gespecialiseerde behandeling van connectorblanks
De verbindingsdelen ondergaan impregnering onder hoge druk (≥2 MPa) en meerdere bakcycli om een contactweerstand van ≤0,15 mΩ te garanderen, waarmee aan de eisen voor hoge stroomoverdracht wordt voldaan.
IV. Grafitisatiebehandeling: Ultra-hoge temperatuurconversie en optimalisatie van de energie-efficiëntie
Acheson-oven voor ultrahoge temperatuurverwerking
Grafitisatietemperaturen moeten ≥2800℃ bereiken om koolstofatomen van een tweedimensionale, ongeordende structuur om te zetten in een driedimensionale, geordende grafietstructuur, waarbij een lage soortelijke weerstand (≤6,5 μΩ·m) en een hoge thermische geleidbaarheid worden bereikt. Zo heeft een bedrijf de grafitisatiecyclus bijvoorbeeld verkort tot vijf maanden en het energieverbruik verlaagd door de samenstelling van isolatiematerialen te optimaliseren.
Geïntegreerde energiebesparende technologieën
Energiebesparende technologieën met variabele frequentie en dynamische energie-efficiëntiemodellen maken realtime monitoring van de belasting van apparatuur en automatische omschakeling tussen bedrijfsmodi mogelijk, waardoor het energieverbruik van de pompgroep met 30% wordt verminderd en de operationele kosten aanzienlijk dalen.
V. Precisiebewerking: uiterst nauwkeurige besturing garandeert operationele prestaties
Nauwkeurigheidseisen voor mechanische bewerking
De toleranties voor de elektrodediameter bedragen ±1,5%, de toleranties voor de totale lengte bedragen ±0,5%, en de nauwkeurigheid van de connectordraad bereikt klasse 4H/4h. Zeer nauwkeurige geometrische controle wordt bereikt door middel van CNC-bewerking en online detectiesystemen, waardoor stroomschommelingen als gevolg van excentriciteit van de elektroden tijdens de werking van de elektrische vlamboogoven worden voorkomen.
Optimalisatie van de oppervlaktekwaliteit
Afvalvrije extrusietechnologie minimaliseert bewerkingsmarges en verbetert het gebruik van grondstoffen. Gebogen spuitmondontwerpen optimaliseren de geleidbaarheid, waardoor de productopbrengst met 3% toeneemt en de geleidbaarheid met 8% verbetert.
Geplaatst op: 21 juli 2025