1. HAM MADDELER
Kola (yaklaşık %75-80 oranında)
Petrol Kokusu
Petrol koku, en önemli ham maddedir ve oldukça anizotropik iğne kokudan neredeyse izotropik akışkan kokuya kadar geniş bir yapı yelpazesinde oluşur. Yapısı nedeniyle oldukça anizotropik iğne koku, çok yüksek derecede elektriksel, mekanik ve termal yük taşıma kapasitesinin gerekli olduğu elektrik ark fırınlarında kullanılan yüksek performanslı elektrotların üretiminde vazgeçilmezdir. Petrol koku neredeyse tamamen, ham petrol damıtma kalıntılarının yavaş ve hafif bir karbonizasyon işlemi olan gecikmeli koklaştırma işlemiyle üretilir.
İğne kok, türbostratik katman yapısının güçlü bir şekilde tercih edilen paralel yöneliminden ve tanelerin özel fiziksel şeklinden kaynaklanan, son derece yüksek grafitlenebilirliğe sahip özel bir kok türü için yaygın olarak kullanılan terimdir.
Klasörler (yaklaşık %20-25 oranında)
Kömür katranı zifti
Bağlayıcı maddeler, katı parçacıkları birbirine yapıştırmak için kullanılır. Yüksek ıslatma yetenekleri sayesinde karışım, daha sonraki kalıplama veya ekstrüzyon için plastik bir hale dönüşür.
Kömür katranı zifti, belirgin bir aromatik yapıya sahip organik bir bileşiktir. Yüksek oranda ikame edilmiş ve yoğunlaştırılmış benzen halkaları içermesi nedeniyle, grafitin belirgin şekilde önceden oluşturulmuş altıgen kafes yapısına sahiptir ve bu da grafitizasyon sırasında iyi düzenlenmiş grafitik alanların oluşumunu kolaylaştırır. Zift, en avantajlı bağlayıcı madde olduğunu kanıtlamıştır. Kömür katranının damıtma kalıntısıdır.
2. KARIŞTIRMA VE EKSTRÜZYON
Öğütülmüş kok, kömür katranı zifti ve bazı katkı maddeleriyle karıştırılarak homojen bir macun oluşturulur. Bu macun ekstrüzyon silindirine getirilir. İlk adımda, ön presleme ile hava uzaklaştırılmalıdır. Daha sonra, karışımın istenen çap ve uzunlukta bir elektrot oluşturacak şekilde ekstrüzyon işlemi gerçekleştirilir. Karıştırma ve özellikle ekstrüzyon işlemini (sağdaki resme bakınız) mümkün kılmak için karışımın viskoz olması gerekir. Bu, tüm ham üretim süreci boyunca yaklaşık 120°C'lik (zifte bağlı olarak) yüksek bir sıcaklıkta tutularak sağlanır. Silindirik şekle sahip bu temel form "ham elektrot" olarak bilinir.
3. FIRINLAMA
İki çeşit fırın kullanılmaktadır:
Burada ekstrüde edilmiş çubuklar silindirik paslanmaz çelik kaplara (sagger) yerleştirilir. Isıtma işlemi sırasında elektrotların deformasyonunu önlemek için saggerler ayrıca koruyucu bir kum tabakasıyla doldurulur. Saggerler vagon platformlarına (vagon altlarına) yüklenir ve doğal gazla çalışan fırınlara doğru yuvarlanır.
Halka fırın
Burada elektrotlar, üretim salonunun tabanındaki taştan yapılmış gizli bir oyuğa yerleştirilir. Bu oyuk, 10'dan fazla odadan oluşan bir halka sisteminin parçasıdır. Odalar, enerji tasarrufu sağlamak için sıcak hava sirkülasyon sistemiyle birbirine bağlanmıştır. Elektrotlar arasındaki boşluklar da deformasyonu önlemek için kumla doldurulmuştur. Ziftin karbonlaştırıldığı fırınlama işlemi sırasında, 800°C'ye varan sıcaklıklarda hızlı gaz birikimi elektrotun çatlamasına neden olabileceğinden, sıcaklığın dikkatlice kontrol edilmesi gerekir.
Bu aşamada elektrotların yoğunluğu yaklaşık 1,55 – 1,60 kg/dm3 civarındadır.
4. GEBELİK
Fırınlanmış elektrotlar, fırınların içindeki zorlu çalışma koşullarına dayanabilmeleri için ihtiyaç duyacakları daha yüksek yoğunluk, mekanik dayanıklılık ve elektriksel iletkenliği sağlamak amacıyla özel bir zift (200°C'de sıvı zift) ile emprenye edilir.
5. TEKRAR PİŞİRME
Zift emdirme işleminin karbonlaştırılması ve kalan uçucu maddelerin uzaklaştırılması için ikinci bir fırınlama döngüsü veya "yeniden fırınlama" gereklidir. Yeniden fırınlama sıcaklığı neredeyse 750°C'ye ulaşır. Bu aşamada elektrotlar yaklaşık 1,67 – 1,74 kg/dm³ yoğunluğa ulaşabilir.
6. GRAFİTİZASYON
Acheson Fırını
Grafit üretimindeki son adım, fırınlanmış karbonun grafite dönüştürülmesidir ve bu işleme grafitizasyon denir. Grafitizasyon işlemi sırasında, az çok önceden düzenlenmiş karbon (turbostratik karbon), üç boyutlu olarak düzenlenmiş bir grafit yapısına dönüştürülür.
Elektrotlar, katı bir kütle oluşturmak üzere karbon parçacıklarıyla çevrili elektrikli fırınlara yerleştirilir. Fırından elektrik akımı geçirilerek sıcaklık yaklaşık 3000°C'ye yükseltilir. Bu işlem genellikle ACHESON FIRINI veya BOYUNA FIRIN (LWG) kullanılarak gerçekleştirilir.
Acheson fırınında elektrotlar toplu işlemle grafitlenirken, LWG fırınında tüm kolon aynı anda grafitlenir.
7. İŞLEME
Grafit elektrotlar (soğuduktan sonra) tam boyut ve toleranslara göre işlenir. Bu aşama ayrıca elektrotların uçlarının (soketlerinin) dişli grafit pim (meme) birleştirme sistemi ile işlenmesini ve takılmasını da içerebilir.
Yayın tarihi: 08.08.2021