Графітовий електрод – це стійкий до високих температур графітовий провідний матеріал, виготовлений із нафтового коксу та асфальтового коксу як наповнювачів, кам’яновугільної смоли як зв’язуючого шляхом прожарювання сировини, дроблення та подрібнення, дозування, змішування, формування, прожарювання, просочення, графітизації та механічної обробки. Його називають штучним графітовим електродом (іменований графітовим електродом), який відрізняється від природного графітового електрода, виготовленого з природного графіту як сировини.
Графітові електроди в основному виготовляються з нафтового коксу та голчастого коксу як сировини, із кам’яновугільним пеком як сполучною речовиною. Їх виготовляють шляхом прожарювання, дозування, змішування, формування, випалу, графітизації та механічної обробки. Це провідники, які виділяють електричну енергію у вигляді дуги в електродуговій печі для нагрівання та плавлення матеріалу печі. За показниками якості їх можна поділити на звичайні потужні графітові електроди, високо-потужні графітові електроди та ультра-потужні графітові електроди.
Основною сировиною для виробництва графітових електродів є нафтовий кокс. До звичайних енергетичних графітових електродів можна додавати невелику кількість асфальтового коксу, а вміст сірки як у нафтовому коксі, так і в асфальтококсі не може перевищувати 0,5%. Голчастий кокс також потрібен для виробництва високо-потужних або надпотужних графітових електродів. Основною сировиною для виробництва алюмінієвих анодів є нафтовий кокс, вміст сірки в якому контролюється не більше 1,5-2%. Нафтовий кокс і асфальтовий кокс повинні відповідати відповідним національним стандартам якості.
Перевага графітового електрода
(1) Зростаюча складність геометрії прес-форми та диверсифікація застосування продукції призвели до вищих вимог до точності розряду іскрових машин. Переваги графітових електродів полягають у тому, що вони легко обробляються, мають високу швидкість видалення розрядної обробки та мають низькі втрати графіту. Тому деякі групові клієнти іскрових машин відмовилися від мідних електродів і перейшли на графітові. Крім того, деякі електроди спеціальної форми не можуть бути виготовлені з міді, але графіт легше формувати, а мідні електроди важчі і не підходять для обробки великих електродів. Ці фактори змусили деяких груп клієнтів іскрових машин використовувати графітові електроди.
(2) Графітові електроди легше обробляти та мають значно вищу швидкість, ніж мідні електроди. Наприклад, використання фрезерної технології для обробки графіту в 2-3 рази швидше, ніж інша обробка металу, і не вимагає додаткової ручної обробки, тоді як мідні електроди потребують ручного шліфування. Подібним чином, якщо високошвидкісні графітові обробні центри використовуються для виготовлення електродів, швидкість буде вищою, ефективність буде вищою, і не буде проблеми з пилом. У цих процесах обробки вибір інструментів з відповідною твердістю та графітом може зменшити знос інструменту та пошкодження мідних електродів. Якщо порівняти час фрезерування між графітовими електродами та мідними електродами, графітові електроди працюють на 67% швидше, ніж мідні. Загалом при електроерозійній обробці використання графітових електродів на 58% швидше, ніж використання мідних електродів. Таким чином значно скорочується час обробки, а також зменшуються витрати на виробництво.
(3) Конструкція графітових електродів відрізняється від традиційних мідних електродів. Багато фабрик, що виготовляють прес-форми, зазвичай мають різну кількість резерву для грубої та тонкої обробки мідних електродів, тоді як графітові електроди використовують майже однакову кількість резерву, що зменшує кількість CAD/CAM та час машинної обробки. Одного лише цього достатньо, щоб значно підвищити точність порожнин форми.
Застосування графітового електрода
(1) Використовується для електродугової сталеплавильної печі
Основним споживачем графітових електродів є електросталеплавильна промисловість. Виробництво електросталеплавильної сталі в Китаї становить близько 18% виробництва сирої сталі, а графітові електроди, що використовуються в сталеплавинні, складають від 70% до 80% від загальної кількості використовуваних графітових електродів. Виробництво сталі в електропечі – це процес використання графітових електродів для введення струму в піч і використання високотемпературного джерела тепла, яке створюється дугою між кінцем електрода та шихтою печі для плавки.
(2) Використовується для мінеральних термічних електричних печей
Мінеральні термічні електропечі використовуються в основному для виробництва промислового кремнію і жовтого фосфору. Їх характеристика полягає в тому, що нижня частина провідного електрода заглиблена в матеріал печі, утворюючи дугу в шарі матеріалу, і використовує теплову енергію, що виділяється опором самого матеріалу печі, для нагрівання матеріалу печі. Серед них мінеральні термічні електропечі з високою щільністю струму потребують графітових електродів. Наприклад, для виробництва 1 тонни кремнію витрачається близько 100 кг графітових електродів, а для виробництва 1 тонни жовтого фосфору - близько 40 кг графітових електродів.
(3) Використовується для печей опору
Піч графітизації, яка використовується для виробництва виробів з графіту, плавильна піч, яка використовується для плавлення скла, і електрична піч, яка використовується для виробництва карбіду кремнію, належать до печей опору. Матеріали всередині печі є як нагрівальними резисторами, так і предметами, які потрібно нагріти. Зазвичай графітові електроди для вимірювання провідності вбудовані в головну стінку печі в кінці печі опору для періодичного споживання графітових електродів.
(4) Використовується для виготовлення нерегулярних графітових виробів
Заготовка графітових електродів також використовується для переробки в графітові вироби різної форми, такі як тиглі, форми, човни та нагрівальні елементи. Наприклад, у промисловості кварцового скла на кожну 1 т виробленої електроплавильної труби потрібно 10 т заготовок графітових електродів; на кожну 1 тонну виробленої кварцової цегли витрачається 100 кг графітових електродних заготовок.
