1. СЫРЬЕ
Кокс (содержание примерно 75-80%)
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 изготовления высокоэффективных электродов, применяемых в электродуговых печах, где требуется очень высокая степень электрической, механической и термической несущей способности. Нефтяной кокс почти исключительно производится методом замедленного коксования, который представляет собой мягкую медленную процедуру карбонизации остатков перегонки сырой нефти.
Игольчатый кокс — это обычно используемый термин для обозначения особого типа кокса с чрезвычайно высокой графитируемостью, обусловленной преимущественной параллельной ориентацией его турбостратной слоистой структуры и особой физической формой зерен.
Связующие вещества (приблизительно 20-25% по содержанию)
Каменноугольный пек
Связующие агенты используются для агломерации твердых частиц друг с другом. Таким образом, их высокая смачивающая способность переводит смесь в пластичное состояние для последующего формования или экструзии.
Каменноугольный пек представляет собой органическое соединение и имеет отчетливую ароматическую структуру. Из-за высокой доли замещенных и конденсированных бензольных колец он уже имеет отчетливо сформированную гексагональную структуру решетки графита, что способствует образованию хорошо упорядоченных графитовых доменов во время графитизации. Смола оказывается наиболее выгодным связующим. Это остаток перегонки каменноугольной смолы.
2. СМЕШИВАНИЕ И ЭКСТРУЗИЯ
Молотый кокс смешивают с каменноугольным пеком и некоторыми добавками до образования однородной пасты. Он подается в экструзионный цилиндр. На первом этапе необходимо удалить воздух путем предварительного прессования. Затем следует фактический этап экструзии, на котором смесь экструдируется с образованием электрода желаемого диаметра и длины. Чтобы обеспечить смешивание и особенно процесс экструзии (см. рисунок справа), смесь должна быть вязкой. Это достигается путем поддержания его при повышенной температуре ок. 120°C (в зависимости от пека) в течение всего процесса производства сырца. Эта основная форма цилиндрической формы известна как «зеленый электрод».
3. ВЫПЕЧКА
Используются два типа печей для выпечки:
Здесь экструдированные стержни помещаются в цилиндрические канистры из нержавеющей стали (саггеры). Чтобы избежать деформации электродов в процессе нагрева, сагеры также заполняют защитным слоем песка. Саггеры загружаются на железнодорожные платформы (днища вагонов) и закатываются в печи, работающие на природном газе.
Кольцевая печь
Здесь электроды помещены в каменную скрытую полость внизу производственного цеха. Эта полость является частью кольцевой системы, состоящей из более чем 10 камер. Камеры соединены между собой системой циркуляции горячего воздуха для экономии энергии. Пустоты между электродами также заполняются песком во избежание деформации. В процессе обжига, при котором пек обугливается, необходимо тщательно контролировать температуру, поскольку при температуре 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 «повторный обжиг», необходим для карбонизации пропитки пеком и удаления оставшихся летучих веществ. Температура повторного обжига достигает почти 750°C. На этом этапе электроды могут достигать плотности около 1,67 – 1,74 кг/дм3.
6. ГРАФИТИЗАЦИЯ
Печь Ачесона
Последним этапом производства графита является преобразование обожженного углерода в графит, называемое графитизацией. В процессе графитизации более или менее предварительно упорядоченный углерод (турбостратный углерод) преобразуется в трехмерно упорядоченную структуру графита.
Электроды упаковываются в электропечи, окруженные частицами углерода, образующими твердую массу. Через печь пропускают электрический ток, повышая температуру примерно до 3000°C. Этот процесс обычно достигается с использованием ПЕЧИ АЧЕСОНА или ПРОДОЛЬНОЙ ПЕЧИ (LWG).
В печи Ачесона электроды графитируются периодическим способом, тогда как в печи LWG одновременно графитируется вся колонна.
7. ОБРАБОТКА
Графитовые электроды (после охлаждения) обрабатываются по точным размерам и допускам. Этот этап также может включать в себя механическую обработку и установку на концах (гнездах) электродов системы соединения резьбового графитового штифта (ниппеля).
Время публикации: 08 апреля 2021 г.