Pasaulinė plieno ir geležies lydinių pramonė priklauso nuo grafito elektrodų, kurie yra būtini elektros lanko krosnies (EAF) ir povandeninės lankinės krosnies (SAF) naudojimo komponentai. Šie cilindriniai grafito komponentai perneša didžiules elektros sroves į krosnis, generuodami intensyvią šilumą per lankinį arba varžinį kaitinimą, kuris lydo plieno laužą, sumažina rūdos kiekį ir gamina lydinius. Plieno pramonei pereinant prie mažesnės-anglies elektrinių krosnių gamybos, o pasaulinė geležies lydinių paklausa didėja dėl infrastruktūros ir atsinaujinančios energijos plėtros, grafito elektrodai išlieka būtini šiuolaikinei metalurgijai.
Pasaulinis metinis grafito elektrodų suvartojimas pastaraisiais metais buvo maždaug 966 000 metrinių tonų, o paklausa glaudžiai susijusi su elektros lanko krosnių plieno gamybos apimtimis. Grafitiniai elektrodai pagal našumą skirstomi į tris pagrindines klases: įprastos galios (RP), didelės galios (HP) ir itin{3}}didelės galios (UHP). UHP elektrodai, pagaminti iš aukščiausios kokybės adatinio kokso žaliavų, atlaiko didžiausią srovės tankį ir dominuoja šiuolaikinėse didelio našumo{5}}plieno gamybos krosnyse, o HP ir RP klasės tinka mažesnėms krosnims ir geležies lydinių gamybai.
Plieno gamyboje elektros lankinėse krosnyse grafito elektrodai yra esminė elektros energijos tiekimo ir išlydyto plieno vonios grandis. Trys didelio-skersmens elektrodai (paprastai 300–700 mm) nuleidžiami į krosnį, o elektros srovės lankai tarp elektrodų galiukų ir plieno laužo krūvio sukuria aukštesnę nei 3000 laipsnių temperatūrą. Dėl didelio karščio metalo laužas greitai ištirpsta, todėl EAF gali pagaminti visą plieno šilumą per 40–60 minučių. Veikimo metu elektrodai palaipsniui eikvoja-tiek dėl karšto galo sublimacijos, tiek dėl šoninių paviršių oksidacijos{11}}ir yra nuolat tiekiami į krosnį, kad būtų išlaikytas optimalus lanko ilgis.
Dėl unikalių grafito savybių jis yra vienintelė praktiška medžiaga šiam sudėtingam pritaikymui. Jis sujungia puikų elektrinį laidumą su galimybe atlaikyti temperatūrą, gerokai viršijančią plieno lydymosi temperatūrą. Skirtingai nuo metalinių laidininkų, grafitas netirpsta; Vietoj to, jis sublimuojasi tiesiogiai iš kietos medžiagos į dujinę apytiksliai 3600 laipsnių kampu, todėl lanko viršūnėje jis išlaiko struktūrinį vientisumą. Grafitas taip pat pasižymi dideliu atsparumu šiluminiam smūgiui, mechaniniam atsparumui aukštoje temperatūroje ir santykinai mažomis sąnaudomis, palyginti su kitomis aukštai{5}}temperatūrai laidžiomis medžiagomis.
Be plieno gamybos, grafito elektrodai yra būtini ferolydinių ir silicio metalo gamybai povandeninėse lankinėse krosnyse. Ferosilicis, feromanganas, ferochromas, silicio metalas ir kalcio karbidas yra gaminami dideliuose SAF, kuriuose elektrodai yra iš dalies palaidoti žaliavos įkrovoje. Čia elektrodai veikia nuolat didelės-apkrovos sąlygomis, tiekdami srovę, kuri šildo krūvį tiek lanku, tiek varžiniu būdu. Reikalavimai šiek tiek skiriasi nuo plieno gamybos -geležies lydinio krosnyse, kuriose daugiau dėmesio skiriama atsparumui oksidacijai ir ilgaamžiškumui dėl nuolatinio veikimo-, tačiau pagrindiniai grafito medžiagų pranašumai išlieka tie patys.
1 paveikslas: Elektros lanko krosnyje veikiantys grafito elektrodai, generuojantys aukštesnę nei 3000 laipsnių temperatūrą, kad išlydytų plieno laužą perdirbto plieno gamybai.
Grafito elektrodų gamyba yra sudėtingas, kelių{0}}pakopų procesas. Aukštos-kokybės adatinis koksas (skirtas UHP rūšims) arba įprastas naftos koksas susmulkinamas, pagal dydį ir sumaišomas su akmens anglių deguto pikio rišikliu. Mišinys išspaudžiamas į cilindrinius žalius kūnelius, tada kepamas ~1000 laipsnių temperatūroje, kad rišiklis susikarbonizuotų. Didelės-našumo klasės impregnuojamos vakuuminiu žingsniu, siekiant padidinti tankį ir stiprumą, o po to kepami antrą kartą. Paskutinis ir daugiausiai energijos reikalaujantis žingsnis yra grafitizavimas, kai elektrodai įkaitinami iki maždaug 3000 laipsnių Acheson krosnyse, paverčiant amorfinę anglies struktūrą į tvarkingą kristalinį grafitą. Galutinis CNC apdirbimas sukuria tikslias sriegines jungtis nipelio surinkimui.
2 pav. Trifazių-kintamosios srovės elektros lanko krosnies diagrama, kurioje parodyta grafito elektrodo konfigūracija ir pagrindiniai krosnies komponentai. Šaltinis: Resonac.
Huixian Jincheng abrazyvinių ir grafito formų gamyklapasitelkia savo 40+ metų grafito apdirbimo patirtį gamindama didelio-tankio grafito elektrodų ruošinius ir pritaikytus elektrodų komponentus metalurgijos reikmėms. Įkurta 1984 m. Huixian mieste, Henano provincijoje, įmonė gamina įvairius metalurgijos grafito gaminius, naudodama miltelinio presavimo, vakuuminio impregnavimo ir tikslaus apdirbimo procesus, optimizuotus aukštos-temperatūroms pramoninėje aplinkoje.
Jincheng Graphite gamina elektrodų{0} rūšies grafito medžiagas, naudodamas aukščiausios kokybės žaliavas, įskaitant lietinį grafitą ir izostatinį grafitą, pritaikytas pagal konkrečius srovės tankio ir temperatūros reikalavimus. Įmonės miltelinio liejimo procese taikomas 10–90 MPa slėgis, kad susidarytų tankūs, vienodi grafito ruošiniai, kurių struktūrinės savybės yra vienodos. Keli vakuuminio impregnavimo ciklai su fenolio derva arba akmens anglių deguto pikiu dar labiau padidina tankį, sumažina poringumą ir pagerina atsparumą oksidacijai,{5}}pailgindami elektrodo tarnavimo laiką ir sumažindami sunaudojimą vienai pagaminto metalo tonai.
„Jincheng Graphite“, turėdamas daugiau nei 50 CNC apdirbimo centrų, gali apdoroti grafito elektrodus ir elektrodų komponentus iki 1000 mm maksimalaus matmens. Įmonė specializuojasi nestandartinių -dydžių elektrodų, specialių-profilinių elektrodų ir elektrodų sujungimo komponentų, skirtų specialioms metalurginėms krosnims, kuriose nenaudojami standartiniai elektrodų dydžiai, gamyba. Ši pritaikymo galimybė skirta liejykloms, geležies lydinių lydykloms ir retųjų žemių elektrolizės operacijoms, kurioms taikomi specifiniai proceso reikalavimai.
Metalurgijos elektrodų kokybės užtikrinimas yra svarbiausias dalykas, nes priešlaikinis lūžimas arba per didelis suvartojimas tiesiogiai veikia gamybos sąnaudas ir krosnies veikimo laiką. Jincheng Graphite atlieka išsamų bandymą, įskaitant tūrinio tankio matavimą, elektrinės varžos bandymą, gniuždymo stiprumo įvertinimą ir šiluminio smūgio veikimo patikrinimą. Kiekvieną partiją galima atsekti gamybos procese, todėl ilgalaikiams-klientams užtikrinama pastovi kokybė.
Žvelgiant į ateitį, grafito elektrodų paklausą lems kelios pramonės tendencijos. Pasaulinis perėjimas prie mažesnės-anglies plieno gamybos yra palankus elektros lanko krosnių maršrutams, kuriuose sunaudojama daugiau perdirbto laužo ir išmetama mažiau teršalų nei aukštakrosnėse-tiesiogiai didėja grafito elektrodų poreikis vienai pagaminto plieno tonai. Elektrinių transporto priemonių ir atsinaujinančios energijos sektorių augimas skatina ferolydinių ir silicio metalo, naudojamo akumuliatoriuose, varikliuose ir saulės baterijose, paklausą. Be to, nuolatinis elektrodų technologijos tobulinimas,{5}}įskaitant didesnio-tankio medžiagas, optimizuotą jungčių dizainą ir antioksidacines dangas-, padės metalurgijos operatoriams sumažinti suvartojimą ir pagerinti krosnies našumą. Grafito gamintojams, tokiems kaip „Jincheng Graphite“, šios tendencijos palaiko nuolatinę aukštos -kokybės metalurgijos elektrodų produktų paklausą.
