1. SUROVINE
Kokakola (približno 75-80% vsebnosti)
Petrolej koks
Naftni koks je najpomembnejša surovina in nastaja v številnih strukturah, od zelo anizotropnega iglastega koksa do skoraj izotropnega tekočega koksa. Visoko anizotropni iglasti koks je zaradi svoje strukture nepogrešljiv za izdelavo visokozmogljivih elektrod, ki se uporabljajo v elektroobločnih pečeh, kjer se zahteva zelo visoka stopnja električne, mehanske in toplotne nosilnosti. Naftni koks se skoraj izključno proizvaja s postopkom zapoznelega koksanja, ki je blag počasni postopek karbonizacije ostankov destilacije surove nafte.
Iglasti koks je pogosto uporabljen izraz za posebno vrsto koksa z izjemno visoko zmožnostjo grafitizacije, ki je posledica močne prednostne vzporedne orientacije njegove turbostratne strukture plasti in posebne fizične oblike zrn.
Veziva (približno 20-25% vsebnosti)
Smola iz premogovega katrana
Veziva se uporabljajo za aglomeracijo trdnih delcev med seboj. Njihova visoka sposobnost vlaženja tako spremeni zmes v plastično stanje za kasnejše oblikovanje ali ekstruzijo.
Smola premogovega katrana je organska spojina in ima izrazito aromatično strukturo. Zaradi visokega deleža substituiranih in kondenziranih benzenovih obročev ima že izrazito vnaprej oblikovano heksagonalno mrežno strukturo grafita, kar olajša tvorbo dobro urejenih grafitnih domen med grafitizacijo. Kot najugodnejše vezivo se izkaže smola. Je destilacijski ostanek premogovega katrana.
2. MEŠANJE IN EKSTRUZIJA
Zmleti koks se zmeša s smolo premogovega katrana in nekaterimi dodatki, da nastane enotna pasta. To se prenese v ekstruzijski valj. V prvem koraku je treba zrak odstraniti s predstiskanjem. Nato sledi dejanski korak ekstrudiranja, kjer se mešanica ekstrudira, da se oblikuje elektroda želenega premera in dolžine. Za omogočanje mešanja in še posebej postopka ekstrudiranja (glej sliko na desni) mora biti zmes viskozna. To dosežemo tako, da ga hranimo pri povišani temperaturi pribl. 120°C (odvisno od smole) med celotnim procesom zelene proizvodnje. Ta osnovna oblika s cilindrično obliko je znana kot "zelena elektroda".
3. PEKA
Uporabljata se dve vrsti pekovskih peči:
Tukaj so ekstrudirane palice nameščene v cilindrične posode iz nerjavečega jekla (saggers). Da bi se izognili deformaciji elektrod med postopkom segrevanja, so saggerji napolnjeni tudi z zaščitno prevleko iz peska. Vreče se naložijo na ploščadi železniških vagonov (dna vagonov) in zvaljajo v peči na zemeljski plin.
Obročna peč
Tukaj so elektrode nameščene v kamnito skrito votlino na dnu proizvodne hale. Ta votlina je del obročnega sistema z več kot 10 komorami. Komore so med seboj povezane s sistemom kroženja toplega zraka za varčevanje z energijo. Praznine med elektrodama so prav tako napolnjene s peskom, da se prepreči deformacija. Med procesom pečenja, kjer je smola karbonizirana, je treba temperaturo skrbno nadzorovati, saj lahko pri temperaturah do 800 °C hitro kopičenje plina povzroči pokanje 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), ki jim daje višjo gostoto, mehansko trdnost in električno prevodnost, ki jih bodo potrebovale, da prenesejo težke pogoje delovanja v pečeh.
5. PONOVNA PEKA
Drugi cikel pečenja ali "ponovno pečenje" je potreben za karboniziranje impregnacije smole in odstranitev preostalih hlapljivih snovi. Temperatura ponovnega pečenja doseže skoraj 750 °C. V tej fazi lahko elektrode dosežejo gostoto okoli 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. GRAFITIZACIJA
Peč Acheson
Zadnji korak v proizvodnji grafita je pretvorba pečenega ogljika v grafit, imenovana grafitizacija. Med procesom grafitizacije se bolj ali manj vnaprej urejen ogljik (turbostratni ogljik) pretvori v tridimenzionalno urejeno strukturo grafita.
Elektrode so pakirane v električnih pečeh, obdanih z delci ogljika, da tvorijo trdno maso. Skozi peč teče 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 celotna kolona hkrati.
7. STROJNA OBDELAVA
Grafitne elektrode (po ohlajanju) so obdelane na natančne dimenzije in tolerance. Ta stopnja lahko vključuje tudi strojno obdelavo in namestitev koncev (vtičnic) elektrod z navojnim sistemom spajanja grafitnih zatičev (nastavkov).
Čas objave: 8. aprila 2021