Unter Graphitelektrode versteht man ein hochtemperaturbeständiges leitfähiges Graphitmaterial, das aus Petrolkoks und Asphaltkoks als Zuschlagstoffen und Kohlenteer als Bindemittel durch Kalzinieren, Zerkleinern und Mahlen, Dosieren, Mischen, Formen, Kalzinieren, Imprägnieren, Graphitieren und mechanische Bearbeitung des Rohmaterials hergestellt wird. Sie wird als künstliche Graphitelektrode (auch als Graphitelektrode bezeichnet) bezeichnet und unterscheidet sich von der natürlichen Graphitelektrode, die aus natürlichem Graphit als Rohmaterial hergestellt wird.
Graphitelektroden werden hauptsächlich aus Petrolkoks und Nadelkoks als Rohstoffen hergestellt, wobei Steinkohlenteerpech als Bindemittel dient. Sie werden durch Kalzinieren, Dosieren, Mischen, Formen, Rösten, Graphitieren und Bearbeiten hergestellt. Dabei handelt es sich um Leiter, die in einem Lichtbogenofen elektrische Energie in Form eines Lichtbogens freisetzen, um das Ofenmaterial zu erhitzen und zu schmelzen. Entsprechend ihren Qualitätsindikatoren können sie in Graphitelektroden mit gewöhnlicher Leistung, Graphitelektroden mit hoher -Leistung und Graphitelektroden mit ultrahoher Leistung unterteilt werden.
Der Hauptrohstoff für die Herstellung von Graphitelektroden ist Petrolkoks. Eine kleine Menge Asphaltkoks kann gewöhnlichen Leistungsgraphitelektroden zugesetzt werden, und der Schwefelgehalt sowohl von Petrolkoks als auch von Asphaltkoks darf 0,5 % nicht überschreiten. Nadelkoks wird auch bei der Herstellung von Hochleistungs- oder Ultrahochleistungs-Graphitelektroden benötigt. Der Hauptrohstoff für die Herstellung von Aluminiumanoden ist Petrolkoks, und der Schwefelgehalt wird auf nicht mehr als 1,5 % bis 2 % begrenzt. Petrolkoks und Asphaltkoks sollten den einschlägigen nationalen Qualitätsstandards entsprechen.
Der Vorteil der Graphitelektrode
(1) Die zunehmende Komplexität der Formgeometrie und die Diversifizierung der Produktanwendungen haben zu höheren Anforderungen an die Ausstoßgenauigkeit von Funkenmaschinen geführt. Die Vorteile von Graphitelektroden bestehen darin, dass sie einfach zu verarbeiten sind, eine hohe Abtragsrate bei der Entladungsbearbeitung aufweisen und einen geringen Graphitverlust aufweisen. Aus diesem Grund haben einige gruppenbasierte Funkenmaschinenkunden Kupferelektroden aufgegeben und sind auf Graphitelektroden umgestiegen. Darüber hinaus können einige speziell geformte Elektroden nicht aus Kupfer hergestellt werden, Graphit lässt sich jedoch leichter formen und Kupferelektroden sind schwerer und nicht für die Verarbeitung großer Elektroden geeignet. Diese Faktoren haben dazu geführt, dass einige konzernbasierte Funkenmaschinenkunden Graphitelektroden verwenden.
(2) Graphitelektroden sind einfacher zu verarbeiten und haben eine deutlich schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeit als Kupferelektroden. Beispielsweise ist die Verarbeitung von Graphit mithilfe der Frästechnologie 2-3-mal schneller als die andere Metallverarbeitung und erfordert keine zusätzliche manuelle Bearbeitung, während Kupferelektroden manuelles Schleifen erfordern. Wenn zur Herstellung von Elektroden Hochgeschwindigkeits-Graphitbearbeitungszentren verwendet werden, ist die Geschwindigkeit höher, die Effizienz höher und es entsteht kein Staubproblem. Bei diesen Bearbeitungsprozessen kann die Auswahl von Werkzeugen mit geeigneter Härte und Graphit den Werkzeugverschleiß und die Beschädigung der Kupferelektroden reduzieren. Wenn wir die Fräszeit zwischen Graphitelektroden und Kupferelektroden vergleichen, sind Graphitelektroden 67 % schneller als Kupferelektroden. Im Allgemeinen ist bei der Funkenerosion die Verwendung von Graphitelektroden 58 % schneller als die Verwendung von Kupferelektroden. Auf diese Weise wird die Bearbeitungszeit erheblich verkürzt und gleichzeitig die Herstellungskosten gesenkt.
(3) Das Design von Graphitelektroden unterscheidet sich von dem herkömmlicher Kupferelektroden. Viele Formenfabriken verfügen in der Regel über unterschiedliche Reservemengen für die Grob- und Feinbearbeitung von Kupferelektroden, während Graphitelektroden fast die gleiche Reservemenge verwenden, was die Anzahl der CAD/CAM- und Maschinenbearbeitungszeiten reduziert. Dies allein reicht aus, um die Genauigkeit der Formhohlräume erheblich zu verbessern.
Die Anwendung einer Graphitelektrode
(1) Wird für Elektrolichtbogenöfen zur Stahlherstellung verwendet
Die Stahlerzeugung in Elektroöfen ist ein Hauptverbraucher von Graphitelektroden. Die Produktion von Elektroofenstahl in China macht etwa 18 % der Rohstahlproduktion aus, und die bei der Stahlherstellung verwendeten Graphitelektroden machen 70 bis 80 % der Gesamtmenge der verwendeten Graphitelektroden aus. Bei der Elektroofen-Stahlherstellung werden Graphitelektroden verwendet, um Strom in den Ofen einzuleiten, und die Hochtemperatur-Wärmequelle, die durch den Lichtbogen zwischen dem Elektrodenende und der Ofenbeschickung erzeugt wird, wird zum Schmelzen genutzt.
(2) Wird für mineralische thermische Elektroöfen verwendet
Mineralthermische Elektroöfen werden hauptsächlich zur Herstellung von Industriesilizium und gelbem Phosphor eingesetzt. Ihr Merkmal besteht darin, dass der untere Teil der leitenden Elektrode im Ofenmaterial vergraben ist, einen Lichtbogen in der Materialschicht bildet und die vom Widerstand des Ofenmaterials selbst abgegebene Wärmeenergie nutzt, um das Ofenmaterial zu erhitzen. Unter anderem erfordern mineralische thermische Elektroöfen mit hoher Stromdichte Graphitelektroden. Beispielsweise werden für die Herstellung von 1 Tonne Silizium etwa 100 kg Graphitelektroden und für die Herstellung von 1 Tonne gelbem Phosphor etwa 40 kg Graphitelektroden verbraucht.
(3) Wird für Widerstandsöfen verwendet
Der Graphitierungsofen zur Herstellung von Graphitprodukten, der Schmelzofen zum Schmelzen von Glas und der Elektroofen zur Herstellung von Siliziumkarbid gehören alle zu Widerstandsöfen. Die Materialien im Inneren des Ofens sind sowohl Heizwiderstände als auch zu erhitzende Gegenstände. Normalerweise sind Graphitelektroden für die Leitfähigkeit in die Ofenkopfwand am Ende des Widerstandsofens eingebettet, um einen diskontinuierlichen Verbrauch von Graphitelektroden zu ermöglichen.
(4) Wird zur Herstellung unregelmäßiger Graphitprodukte verwendet
Der Rohling von Graphitelektroden wird auch zur Verarbeitung zu unterschiedlich geformten Graphitprodukten wie Tiegeln, Formen, Schiffchen und Heizelementen verwendet. Beispielsweise werden in der Quarzglasindustrie für jede produzierte Tonne Elektroschmelzrohr 10 Tonnen Graphitelektrodenrohlinge benötigt; Für jede produzierte Tonne Quarzstein werden 100 Kilogramm Graphit-Elektrodenrohlinge verbraucht.
