Was sind die Verwendungszwecke von Graphitelektroden?

Die Verwendung von Graphitelektroden nimmt aufgrund der Entwicklung von Anwendungen für die Stahlerzeugung im Lichtbogenofen zu. Seit dem 20. Jahrhundert ist die Nachfrage nach Spezialstahl in Branchen wie der Automobilindustrie, der Luftfahrt, dem Maschinenbau und der Elektrolyse stark angestiegen. Nach den 1950er Jahren entwickelte sich die Elektrolichtbogenofen-Stahlerzeugung in Richtung Großanlagen und Ultrahochleistung, was die Produktivität verbesserte, und es wurde eine Stahlerzeugungsmethode zum Schmelzen von Normalstahl aus Stahlschrott entwickelt.

In den letzten Jahren haben die Stahlwerke damit begonnen, Stahlschrott für die Herstellung von Normalstahl zu verwenden, und haben mit der erfolgreichen Entwicklung des großen Gleichstrom-Elektroofens die Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen weiter gefördert. Graphitelektroden dienen bei der Herstellung von Stahl im Elektrolichtbogenofen als Leiter und spielen eine unterstützende Rolle in diesem Prozess.

Graphitelektrode für die eaf-Stahlerzeugung

Graphit-Elektrode wird hauptsächlich für die eaf-Stahlerzeugung verwendet. Aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit und ihrer hohen thermischen und chemischen Stabilität finden sie in der Industrie eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. beim Raffinieren von Stahl, beim Schmelzen von Metallen und bei der Herstellung von Nichteisen-Legierungen.

Aufgrund ihrer hohen Temperaturstabilität sind sie für verschiedene industrielle Prozesse geeignet. Diese Graphitelektroden werden zur Erzeugung von Lichtbögen in verschiedenen Metallschmelzanwendungen eingesetzt. Dazu gehören das Schmelzen von Stahl und anderen Metallen, die Herstellung von Legierungen, das Schweißen von Gussteilen und das Schmieden von Teilen.

Sie können starken Stromstößen widerstehen und sind als stromführende Leiter nicht leicht zu oxidieren. Sie können extrem hohen Temperaturen von 3600 Grad Celsius standhalten. Derzeit gibt es kein Material, das Graphitelektroden im Verhüttungsprozess ersetzen kann.

Eigenschaften von Graphitelektroden

• Die Dichte: Im Vergleich zu anderen Materialien ist die Dichte von Graphitelektroden höher und liegt zwischen 1,6 und 1,78 g/cm3.
• Leitfähigkeit: Die besondere Schichtstruktur der Kohlenstoffatome in Graphit begünstigt den freien Fluss von Elektronen, so dass die Leitfähigkeit solide ist.
• Biegefestigkeit: Graphit hat eine hohe mechanische Festigkeit, so dass die Biegemomentspannung pro Flächeneinheit relativ groß ist.
• Elastizitätsmodul: Der Elastizitätsmodul nimmt mit der Temperatur zu.
• Wärmeleitfähigkeit: Graphit ist ein nichtmetallisches Mineral, und seine Wärmeleitfähigkeit beruht auf der thermischen Vibration der Gitteratome zur Wärmeübertragung.
• Wärmeausdehnungskoeffizient: Er ist viel niedriger als bei anderen Materialien und eignet sich besser für Umgebungen mit hohen Temperaturen und starken Veränderungen.
• Korrosionsbeständigkeit: Aufgrund seiner stabilen chemischen Eigenschaften reagiert es bei Raumtemperatur nicht mit anderen Stoffen.

  

 Graphitelektrode für Gleichstrom-Elektrolichtbogenöfen

Die Lichtbogenlänge pro Spannungseinheit der Gleichstrom-Elektrolichtbogenofen ist größer als beim Wechselstrom-Lichtbogenofen, und die Betriebsbedingungen der Graphitelektroden sind strenger.

Die Industrie benötigt Elektroden mit einem geringeren Widerstand, einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und einer höheren Schüttdichte für einen solchen Hochstrombetrieb.

Wir können die Eigenschaften verändern, indem wir die Rohstoffe und die Art des Produktionsprozesses anpassen. Sie haben die Kontrolle über diese Eigenschaften, die sich an die Betriebsbedingungen des Elektrolichtbogenofens anpassen.

Spezifische Fallstudien und Beispiele für den erfolgreichen Einsatz von Graphitelektroden:

Stahlindustrie: Sie werden häufig in Elektrolichtbogenöfen (EAF) für die Stahlproduktion verwendet. Sie dienen als leitende Elemente, die den elektrischen Lichtbogen zum Schmelzen des Schrotts erzeugen. Die Elektroden müssen extremen Temperaturen und hohen mechanischen Belastungen standhalten. Sie verfügen über eine ausgezeichnete thermische Beständigkeit und mechanische Festigkeit und sind die bevorzugte Wahl für diese Anwendung.

Aluminiumindustrie: Graphitelektroden werden im Schmelzprozess der Aluminiumherstellung verwendet. Sie werden bei der Elektrolyse von Aluminiumoxid (Tonerde) in Elektrolysezellen eingesetzt. Sie fungieren als Kathode und leiten den Strom, um das Aluminium von der Tonerde zu trennen. Die hohe elektrische Leitfähigkeit und die chemische Stabilität von Graphit kommen diesem Verfahren entgegen.

Silizium-Industrie: Sie können Silizium und andere Materialien auf Siliziumbasis herstellen. Bei der Siliziumraffination werden Quarz, Koks usw. als Rohstoffe verwendet, um durch chemische Reaktionen hochreines Silizium zu gewinnen. Sie werden in einem Widerstandsofen verwendet, um die für die Reaktion erforderliche Wärme zu erzeugen. Sie weisen eine ausgezeichnete thermische Stabilität und chemische Beständigkeit auf.

Gießerei-Industrie: Graphitelektroden dienen der Herstellung von Gusseisen- und Stahlerzeugnissen in Gießereien. Dabei werden sie in elektrischen Lichtbogenöfen verwendet, um das Metall zu schmelzen und beim Start des Gießvorgangs als Leiter zu fungieren. Der hohe Schmelzpunkt und die Wärmeleitfähigkeit von Graphit ermöglichen eine effiziente Wärmeübertragung und können die Qualität der Gussstücke verbessern.

Chemische Industrie: Sie werden in verschiedenen chemischen Prozessen eingesetzt, die hohe Temperaturen und elektrische Leitfähigkeit erfordern. So werden sie beispielsweise in Elektrolyseuren zur Herstellung von Chlorgas und Natronlauge aus Salzlösungen verwendet. Sie werden auch verwendet, um bestimmte Chemikalien wie Graphitfluorid durch elektrochemische Reaktionen herzustellen.

Entwicklung der Nachfrage nach Graphitelektroden

Mehr als 95% Elektroden aus künstlichem Graphit werden als Elektroden für Elektrolichtbogenöfen verwendet Stahlwerk. Daher ist die Qualität der Elektroden direkt proportional zur Leistung der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen. Profitieren Sie von hochwertigen Elektroden mit Nadelkoks.

Was die Welt anbelangt, so könnte die Nachfrage nach Kunstgraphitelektroden angesichts der Zunahme der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen und des Rückgangs des Elektrodenverbrauchs unverändert bleiben oder leicht steigen. 

In der Zukunft

Nachfrage und Wachstum: Der Bedarf an Graphitelektroden wird in erster Linie von der Stahlindustrie getragen und dürfte angesichts der weltweit steigenden Stahlproduktion auch weiterhin hoch bleiben. Darüber hinaus werden aufstrebende Branchen wie Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien die Nachfrage nach Graphitelektroden wahrscheinlich weiter ankurbeln, insbesondere für Anwendungen wie die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien.

Nachhaltigkeit und Umweltaspekte: Angesichts der zunehmenden Bedeutung von Nachhaltigkeit und der Reduzierung von Kohlenstoffemissionen erforscht die Industrie alternative Verfahren und Materialien. Graphitelektroden tragen zwar zu energieeffizienten und umweltfreundlichen Verfahren wie Lichtbogenöfen bei, aber es wird auch an der Entwicklung nachhaltigerer und umweltfreundlicherer Alternativen geforscht.

Technologischer Fortschritt: Die Entwicklung neuer Technologien und Materialien kann die Zukunft der Graphitelektroden beeinflussen. So könnten beispielsweise Fortschritte in der Nanotechnologie und bei kohlenstoffbasierten Materialien zu neuartigen Elektrodenmaterialien mit verbesserter Leistung und Eigenschaften führen.

Veränderungen in industriellen Prozessen: Die Entwicklung industrieller Prozesse, wie z. B. die Einführung neuer Schmelztechnologien oder alternativer Herstellungsverfahren, könnte die Nachfrage nach diesen Produkten beeinflussen. Es ist wichtig, die Trends und Innovationen in der Industrie zu beobachten, um ihre Aussichten abzuschätzen.

Zusammenfassend

Graphitelektroden spielen in verschiedenen Branchen und Anwendungen eine wichtige Rolle. Um ihre Zukunft vorherzusagen, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Das Wachstum von Branchen, die auf Graphitelektroden angewiesen sind, Fortschritte in der Materialwissenschaft, Nachhaltigkeitsaspekte und neue Technologien werden die künftige Landschaft prägen. Die Beobachtung von Branchentrends und technologischen Fortschritten ist von entscheidender Bedeutung für die Bestimmung ihrer langfristigen Aussichten.