1. SIROVINE
Koka-kola (otprilike 75-80% sadržaja)
Petrolej koks
Naftni koks najvažnija je sirovina, a nastaje u širokom rasponu struktura, od visoko anizotropnog igličastog koksa do gotovo izotropnog fluidnog koksa. Visoko anizotropni igličasti koks je zbog svoje strukture neophodan za izradu visokoučinkovitih elektroda koje se koriste u elektrolučnim pećima, gdje se zahtijeva vrlo visok stupanj električne, mehaničke i toplinske nosivosti. Naftni koks gotovo se isključivo proizvodi postupkom odgođenog koksiranja, što je blagi spori postupak karbonizacije ostataka destilacije sirove nafte.
Igličasti koks je uobičajeno korišten izraz za posebnu vrstu koksa s izuzetno visokom sposobnošću grafitizacije koja proizlazi iz jake preferirane paralelne orijentacije strukture turbostratnog sloja i posebnog fizičkog oblika zrna.
Veziva (približno 20-25% u sadržaju)
Ugljena smola
Sredstva za vezivanje koriste se za aglomeriranje čvrstih čestica jedne s drugom. Njihova visoka sposobnost vlaženja tako pretvara smjesu u plastično stanje za naknadno oblikovanje ili ekstruziju.
Katranska smola je organski spoj i ima izrazitu aromatsku strukturu. Zbog visokog udjela supstituiranih i kondenziranih benzenskih prstenova, on već ima jasno oblikovanu heksagonalnu strukturu rešetke grafita, čime se olakšava stvaranje dobro uređenih grafitnih domena tijekom grafitizacije. Smola se pokazala kao najpovoljnije vezivo. To je ostatak od destilacije ugljenog katrana.
2. MIJEŠANJE I EKSTRUDIJA
Mljeveni koks se pomiješa sa smolom ugljenog katrana i nekim dodacima kako bi se dobila jednolika pasta. Ovo se dovodi u cilindar za istiskivanje. U prvom koraku zrak se mora ukloniti predprešanjem. Zatim slijedi korak stvarne ekstruzije gdje se smjesa ekstrudira kako bi se formirala elektroda željenog promjera i duljine. Kako bi se omogućilo miješanje, a posebno proces ekstruzije (vidi sliku desno), smjesa mora biti viskozna. To se postiže držanjem na povišenoj temperaturi od cca. 120°C (ovisno o smoli) tijekom cijelog procesa zelene proizvodnje. Ovaj osnovni oblik cilindričnog oblika poznat je kao "zelena elektroda".
3. PEČENJE
U upotrebi su dvije vrste peći za pečenje:
Ovdje se ekstrudirane šipke stavljaju u cilindrične kanistere od nehrđajućeg čelika (saggers). Kako bi se izbjegla deformacija elektroda tijekom procesa zagrijavanja, ulošci su također ispunjeni zaštitnim slojem pijeska. Saggeri se utovaruju na platforme željezničkih vagona (dna vagona) i kotrljaju u peći na prirodni plin.
Prstenasta peć
Ovdje se elektrode postavljaju u kamenu prekrivenu šupljinu na dnu proizvodne hale. Ova šupljina dio je prstenastog sustava od više od 10 komora. Komore su međusobno povezane sustavom cirkulacije vrućeg zraka radi uštede energije. Praznine između elektroda također su ispunjene pijeskom kako bi se izbjegle deformacije. Tijekom procesa pečenja, gdje se smola karbonizira, temperatura se mora pažljivo kontrolirati jer na temperaturama do 800°C brzo nakupljanje plina može uzrokovati pucanje elektrode.
U ovoj fazi elektrode imaju gustoću oko 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNACIJA
Pečene elektrode su impregnirane posebnom smolom (tekuća smola na 200°C) kako bi im se dala veća gustoća, mehanička čvrstoća i električna vodljivost koja će im biti potrebna da izdrže teške uvjete rada unutar peći.
5. PONOVNO PEČENJE
Drugi ciklus pečenja ili "ponovno pečenje" potreban je za karbonizaciju impregnacije smole i uklanjanje svih preostalih hlapljivih tvari. Temperatura ponovnog pečenja doseže gotovo 750°C. U ovoj fazi elektrode mogu postići gustoću oko 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. GRAFITIZACIJA
Achesonova peć
Posljednji korak u proizvodnji grafita je pretvorba pečenog ugljika u grafit, koja se naziva grafitizacija. Tijekom procesa grafitizacije, više ili manje unaprijed uređeni ugljik (turbostratni ugljik) pretvara se u trodimenzionalno uređenu strukturu grafita.
Elektrode su pakirane u električnim pećima okružene česticama ugljika kako bi formirale čvrstu masu. Kroz peć prolazi električna struja koja podiže temperaturu na otprilike 3000°C. Ovaj se proces obično postiže korištenjem ili ACHESONOVE PEĆI ili PEĆI ZA UZDUŽNU PEĆ (LWG).
Kod Achesonove peći elektrode se grafitiziraju šaržnim postupkom, dok se kod LWG peći cijeli stup grafitizira u isto vrijeme.
7. STROJNA OBRADA
Grafitne elektrode (nakon hlađenja) strojno se obrađuju na točne dimenzije i tolerancije. Ova faza također može uključivati strojnu obradu i postavljanje krajeva (utičnica) elektroda sa sustavom spajanja grafitne igle (bradavice) s navojem.
Vrijeme objave: 8. travnja 2021