1. SUROVINE
Koka-kola (približno 75–80 % vsebnosti)
Naftni koks
Naftni koks je najpomembnejša surovina in se tvori v najrazličnejših strukturah, od zelo anizotropnega igličastega koksa do skoraj izotropnega tekočega koksa. Zelo anizotropni igličasti koks je zaradi svoje strukture nepogrešljiv za izdelavo visokozmogljivih elektrod, ki se uporabljajo v elektroobločnih pečeh, kjer je potrebna zelo visoka stopnja električne, mehanske in toplotne nosilnosti. Naftni koks se skoraj izključno proizvaja s postopkom zakasnjenega koksanja, ki je blag postopek počasnega karboniziranja ostankov destilacije surove nafte.
Iglasti koks je splošno uporabljen izraz za posebno vrsto koksa z izjemno visoko grafitizabilnostjo, ki je posledica močne prednostne vzporedne orientacije turbostratne plastne strukture in posebne fizikalne oblike zrn.
Veziva (približno 20–25 % vsebnosti)
premogov katranski smol
Veziva se uporabljajo za aglomeracijo trdnih delcev med seboj. Njihova visoka sposobnost omočenja tako pretvori mešanico v plastično stanje za nadaljnje oblikovanje ali ekstruzijo.
Premogov katranski smol je organska spojina z izrazito aromatsko strukturo. Zaradi visokega deleža substituiranih in kondenziranih benzenskih obročev ima že izrazito predhodno oblikovano heksagonalno mrežno strukturo grafita, kar olajša nastanek dobro urejenih grafitnih domen med grafitizacijo. Smola se izkaže za najugodnejše vezivo. Je ostanek destilacije premogovega katrana.
2. MEŠANJE IN IZTISKANJE
Mleti koks se zmeša s premogovo katransko smolo in nekaj dodatki, da se tvori enotna pasta. Ta se vnese v ekstruzijski valj. V prvem koraku je treba s predstiskanjem odstraniti zrak. Nato sledi dejanski korak ekstrudiranja, kjer se zmes ekstrudira, da se oblikuje elektroda želenega premera in dolžine. Da se omogoči mešanje in zlasti postopek ekstrudiranja (glej sliko na desni), mora biti zmes viskozna. To se doseže tako, da se med celotnim postopkom zelene proizvodnje vzdržuje povišana temperatura približno 120 °C (odvisno od smole). Ta osnovna valjasta oblika je znana kot »zelena elektroda«.
3. PEKA
Uporabljata se dve vrsti pečic za peko:
Tukaj so ekstrudirane palice nameščene v valjastih posodah iz nerjavečega jekla (vrečah). Da bi se izognili deformaciji elektrod med postopkom segrevanja, so vreče napolnjene tudi z zaščitno plastjo peska. Vrečke so naložene na ploščadi železniških vagonov (dna vagonov) in zvitne v peči, ki jih kuri zemeljski plin.
Obročasta peč
Tukaj so elektrode nameščene v kamniti prikriti votlini na dnu proizvodne hale. Ta votlina je del obročastega sistema z več kot 10 komorami. Komore so med seboj povezane s sistemom za kroženje vročega zraka za varčevanje z energijo. Praznine med elektrodami so prav tako zapolnjene s peskom, da se prepreči deformacija. Med postopkom pečenja, kjer se smola karbonizira, je treba temperaturo skrbno nadzorovati, saj lahko pri temperaturah do 800 °C hitro kopičenje plinov povzroči razpoke elektrode.
V tej fazi imajo elektrode gostoto okoli 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNACIJA
Pečene elektrode so impregnirane s posebno smolo (tekoča smola pri 200 °C), da dobijo večjo gostoto, mehansko trdnost in električno prevodnost, ki jih potrebujejo za prenašanje težkih obratovalnih pogojev v pečeh.
5. PONOVNO PEČENJE
Drugi cikel pečenja ali »ponovno pečenje« je potreben za karbonizacijo impregnacije smole in odstranitev morebitnih preostalih hlapnih snovi. Temperatura ponovnega pečenja doseže skoraj 750 °C. V tej fazi lahko elektrode dosežejo gostoto okoli 1,67–1,74 kg/dm3.
6. GRAFITIZACIJA
Achesonova peč
Zadnji korak pri izdelavi grafita je pretvorba pečenega ogljika v grafit, imenovana grafitizacija. Med postopkom grafitizacije se bolj ali manj predhodno urejen ogljik (turbostratski ogljik) pretvori v tridimenzionalno urejeno grafitno strukturo.
Elektrode so pakirane v električnih pečeh, obdane z delci ogljika, da tvorijo trdno maso. Skozi peč se spusti električni tok, ki dvigne temperaturo na približno 3000 °C. Ta postopek se običajno izvede z uporabo ACHESONOVE PEČI ali VZDOLŽNE PEČI (LWG).
Pri Achesonovi peči se elektrode grafitizirajo s šaržnim postopkom, medtem ko se pri LWG peči grafitizira celoten stolpec hkrati.
7. STROJNA OBDELAVA
Grafitne elektrode (po ohlajanju) se strojno obdelajo do natančnih dimenzij in toleranc. Ta faza lahko vključuje tudi strojno obdelavo in pritrditev koncev (vtičnic) elektrod s sistemom za spajanje z navojnim grafitnim zatičem (niplom).
Čas objave: 8. april 2021