გრაფიტის ელექტროდების წარმოების პროცესი

1. ნედლეული
კოკა (დაახლოებით 75-80% შემცველობით)

ნავთობის კოკა
ნავთობის კოქსი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნედლეული და ის წარმოიქმნება სტრუქტურების ფართო სპექტრში, მაღალი ანისოტროპული ნემსის კოქსიდან თითქმის იზოტროპული სითხის კოქსამდე. უაღრესად ანიზოტროპული ნემსის კოქსი, მისი სტრუქტურის გამო, შეუცვლელია მაღალი ხარისხის ელექტროდების წარმოებისთვის, რომლებიც გამოიყენება ელექტრო რკალის ღუმელებში, სადაც საჭიროა ელექტრო, მექანიკური და თერმული დატვირთვის ძალიან მაღალი ხარისხი. ნავთობის კოქსი თითქმის ექსკლუზიურად იწარმოება დაგვიანებული კოქსირების პროცესით, რომელიც არის ნედლი ნავთობის დისტილაციის ნარჩენების რბილი ნელი კარბონიზაციის პროცედურა.

ნემსის კოქსი არის საყოველთაოდ გამოყენებული ტერმინი სპეციალური ტიპის კოქსისთვის, რომელსაც აქვს უკიდურესად მაღალი გრაფიტიზაცია, რაც გამოწვეულია მისი ტურბოსტრატული შრის სტრუქტურის ძლიერი სასურველი პარალელური ორიენტაციისა და მარცვლების განსაკუთრებული ფიზიკური ფორმის გამო.

ბაინდერები (დაახლოებით 20-25% შემცველობით)

ქვანახშირის ტარი
დამაკავშირებელი აგენტები გამოიყენება მყარი ნაწილაკების ერთმანეთთან აგლომერაციისთვის. მათი მაღალი დატენიანების უნარი ამგვარად გარდაქმნის ნარევს პლასტიკურ მდგომარეობაში შემდგომი ჩამოსხმის ან ექსტრუზიისთვის.

ქვანახშირის ტარი ორგანული ნაერთია და აქვს მკაფიო არომატული სტრუქტურა. ჩანაცვლებული და შედედებული ბენზოლის რგოლების მაღალი პროპორციის გამო, მას უკვე აქვს გრაფიტის მკაფიოდ ჩამოყალიბებული ექვსკუთხა ბადისებრი სტრუქტურა, რაც ხელს უწყობს კარგად მოწესრიგებული გრაფიტული დომენების ფორმირებას გრაფიტიზაციის დროს. Pitch ადასტურებს, რომ ყველაზე ხელსაყრელი დამაკავშირებელია. ეს არის ნახშირის ტარის დისტილაციის ნარჩენი.

2. შერევა და ექსტრუზია
დაფქულ კოქსს ურევენ ქვანახშირის ფისის ქვას და ზოგიერთ დანამატს ერთგვაროვან პასტის შესაქმნელად. ეს შეჰყავთ ექსტრუზიის ცილინდრში. პირველ ეტაპზე ჰაერი უნდა მოიხსნას წინასწარ დაჭერით. შემდეგ ხდება ექსტრუზიის ფაქტობრივი საფეხური, სადაც ნარევი იხსნება სასურველი დიამეტრისა და სიგრძის ელექტროდის შესაქმნელად. შერევის და განსაკუთრებით ექსტრუზიის პროცესის გასააქტიურებლად (იხ. სურათი მარჯვნივ) ნარევი უნდა იყოს ბლანტი. ეს მიიღწევა მისი შენარჩუნებით ამაღლებულ ტემპერატურაზე დაახლ. 120°C (დამოკიდებულია მოედანზე) მთელი მწვანე წარმოების პროცესში. ცილინდრული ფორმის ეს ძირითადი ფორმა ცნობილია როგორც "მწვანე ელექტროდი".

3. ცხობა
გამოიყენება ორი ტიპის საცხობი ღუმელი:

აქ გამოწურული წნელები მოთავსებულია ცილინდრულ უჟანგავი ფოლადის კასრებში (საგერები). გათბობის პროცესში ელექტროდების დეფორმაციის თავიდან აცილების მიზნით, საგდები ასევე ივსება ქვიშის დამცავი საფარით. ნაგავსაყრელები იტვირთება სარკინიგზო ვაგონების პლატფორმებზე (მანქანის ფსკერზე) და ახვევენ ბუნებრივ აირში - ღუმელებში.

ბეჭდის ღუმელი

აქ ელექტროდები მოთავსებულია საწარმოო დარბაზის ბოლოში ქვის ფარულ ღრუში. ეს ღრუ 10-ზე მეტი კამერისგან შემდგარი რგოლის სისტემის ნაწილია. კამერები დაკავშირებულია ცხელი ჰაერის ცირკულაციის სისტემით ენერგიის დაზოგვის მიზნით. ელექტროდებს შორის არსებული სიცარიელეები ასევე ივსება ქვიშით დეფორმაციის თავიდან ასაცილებლად. გამოცხობის პროცესის დროს, სადაც მოედანი კარბონიზებულია, ტემპერატურა ფრთხილად უნდა კონტროლდებოდეს, რადგან 800°C-მდე ტემპერატურაზე გაზის სწრაფმა დაგროვებამ შეიძლება გამოიწვიოს ელექტროდის გატეხვა.

ამ ფაზაში ელექტროდებს აქვთ სიმკვრივე დაახლოებით 1,55 – 1,60 კგ/დმ3.

4. გაჟღენთვა
გამომცხვარი ელექტროდები გაჟღენთილია სპეციალური მოედანით (თხევადი მოედანი 200°C-ზე), რათა მათ მისცენ უფრო მაღალი სიმკვრივე, მექანიკური სიმტკიცე და ელექტროგამტარობა, რაც მათ დასჭირდებათ ღუმელების შიგნით მძიმე სამუშაო პირობების გაძლებისთვის.

5. ხელახალი გამოცხობა
მეორე გამოცხობის ციკლი, ანუ „ხელახლა გამომცხვარი“, საჭიროა მოედანის გაჟღენთის კარბონიზაციისთვის და დარჩენილი აქროლადი ნივთიერებების გასაქრობად. ხელახალი გამოცხობის ტემპერატურა აღწევს თითქმის 750°C. ამ ფაზაში ელექტროდებს შეუძლიათ მიაღწიონ სიმკვრივეს დაახლოებით 1,67 – 1,74 კგ/დმ3.

6. გრაფიტიზაცია
აჩესონის ღუმელი
გრაფიტის წარმოების საბოლოო ნაბიჯი არის გამომცხვარი ნახშირბადის გრაფიტად გადაქცევა, რომელსაც გრაფიტიზაცია ეწოდება. გრაფიტიზაციის პროცესში მეტ-ნაკლებად წინასწარ შეკვეთილი ნახშირბადი (ტურბოსტრატული ნახშირბადი) გარდაიქმნება სამგანზომილებიანად მოწესრიგებულ გრაფიტის სტრუქტურად.

ელექტროდები შეფუთულია ელექტრო ღუმელებში, რომლებიც გარშემორტყმულია ნახშირბადის ნაწილაკებით, რათა შექმნან მყარი მასა. ღუმელში გადის ელექტრული დენი, რომელიც ამაღლებს ტემპერატურას დაახლოებით 3000°C-მდე. ეს პროცესი ჩვეულებრივ მიიღწევა ACHESON FURNACE ან LENGTHWISE FURNACE (LWG) გამოყენებით.

აჩესონის ღუმელში ელექტროდების გრაფიტიზირება ხდება სერიული პროცესის გამოყენებით, ხოლო LWG ღუმელში მთელი სვეტი ერთდროულად გრაფიტიზებულია.

7. დამუშავება
გრაფიტის ელექტროდები (გაციების შემდეგ) დამუშავებულია ზუსტი ზომებისა და ტოლერანტების მიხედვით. ეს ეტაპი ასევე შეიძლება მოიცავდეს დამუშავებას და ელექტროდების ბოლოების (სოკეტების) მორგებას ხრახნიანი გრაფიტის ქინძისთავთან (ნაძვი) შეერთების სისტემით.