1. СЫРЬЕ
Кокс (примерно 75-80% содержания)
Нефтяной кокс
Нефтяной кокс является важнейшим сырьем и образуется в широком диапазоне структур, от высокоанизотропного игольчатого кокса до почти изотропного жидкого кокса. Высокоанизотропный игольчатый кокс, благодаря своей структуре, незаменим для производства высокопроизводительных электродов, используемых в электродуговых печах, где требуется очень высокая степень электрической, механической и тепловой несущей способности. Нефтяной кокс почти исключительно производится методом замедленного коксования, который представляет собой мягкую медленную процедуру карбонизации остатков перегонки сырой нефти.
Игольчатый кокс — это общепринятый термин для обозначения особого типа кокса с чрезвычайно высокой графитизируемостью, обусловленной сильной предпочтительной параллельной ориентацией его турбостратной слоистой структуры и особой физической формой зерен.
Связующие (примерно 20-25% содержания)
Каменноугольный пек
Связующие вещества используются для агломерации твердых частиц друг с другом. Их высокая смачивающая способность переводит смесь в пластичное состояние для последующего формования или экструзии.
Каменноугольный пек является органическим соединением и имеет отчетливую ароматическую структуру. Благодаря высокой доле замещенных и конденсированных бензольных колец он уже имеет отчетливо сформированную гексагональную решетчатую структуру графита, что облегчает образование хорошо упорядоченных графитовых доменов во время графитизации. Каменноугольный пек оказывается наиболее выгодным связующим веществом. Это остаток перегонки каменноугольной смолы.
2. СМЕШИВАНИЕ И ЭКСТРУЗИЯ
Измельченный кокс смешивается с каменноугольным пеком и некоторыми добавками для образования однородной пасты. Она подается в экструзионный цилиндр. На первом этапе воздух должен быть удален путем предварительного прессования. Затем следует фактический этап экструзии, на котором смесь экструдируется для формирования электрода желаемого диаметра и длины. Для обеспечения смешивания и, в частности, процесса экструзии (см. рисунок справа) смесь должна быть вязкой. Это достигается путем поддержания ее при повышенной температуре около 120°C (в зависимости от шага) в течение всего процесса зеленого производства. Эта базовая форма цилиндрической формы известна как «зеленый электрод».
3. ВЫПЕЧКА
Используются два типа хлебопекарных печей:
Здесь экструдированные стержни помещаются в цилиндрические канистры из нержавеющей стали (саггеры). Чтобы избежать деформации электродов в процессе нагрева, саггеры также заполняются защитным слоем песка. Саггеры загружаются на железнодорожные платформы (днища вагонов) и закатываются в печи, работающие на природном газе.
Кольцевая печь
Здесь электроды помещаются в каменную скрытую полость в нижней части производственного цеха. Эта полость является частью кольцевой системы из более чем 10 камер. Камеры соединены между собой системой циркуляции горячего воздуха для экономии энергии. Пустоты между электродами также заполняются песком, чтобы избежать деформации. Во время процесса обжига, когда смола обугливается, температуру необходимо тщательно контролировать, поскольку при температурах до 800°C быстрое накопление газа может привести к растрескиванию электрода.
В этой фазе электроды имеют плотность около 1,55 – 1,60 кг/дм3.
4. ПРОПИТКА
Обожженные электроды пропитываются специальным пеком (жидким пеком при температуре 200°C), чтобы придать им более высокую плотность, механическую прочность и электропроводность, необходимые для выдерживания тяжелых условий эксплуатации внутри печей.
5. ПОВТОРНАЯ ВЫПЕЧКА
Второй цикл обжига, или «переобжиг», необходим для карбонизации пропитки смолой и удаления оставшихся летучих веществ. Температура переобжига достигает почти 750°C. На этом этапе электроды могут достичь плотности около 1,67 – 1,74 кг/дм3.
6. ГРАФИТИЗАЦИЯ
Печь Ачесона
Последний этап в производстве графита — это преобразование запеченного углерода в графит, называемое графитизацией. В процессе графитизации более или менее упорядоченный углерод (турбостратный углерод) преобразуется в трехмерно упорядоченную структуру графита.
Электроды упакованы в электропечи, окруженные частицами углерода, чтобы сформировать твердую массу. Электрический ток проходит через печь, повышая температуру примерно до 3000°C. Этот процесс обычно достигается с использованием либо ПЕЧИ АЧЕСОНА, либо ДЛИННОЙ ПЕЧИ (LWG).
В печи Ачесона электроды графитизируются с использованием периодического процесса, тогда как в печи LWG графитизация всей колонны происходит одновременно.
7. ОБРАБОТКА
Графитовые электроды (после охлаждения) подвергаются механической обработке с точными размерами и допусками. Этот этап может также включать механическую обработку и установку концов (гнезд) электродов с помощью резьбовой графитовой штифтовой (ниппельной) соединительной системы.
Время публикации: 08.04.2021