Gründe, warum Elektroden aus Graphit hergestellt werden?

Elektroden sind Leiter, die dem Strom helfen, in ein Medium einzudringen oder es zu verlassen. In verschiedenen Industriezweigen werden sie in verschiedenen Geräten für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. Am häufigsten werden sie in Elektrolichtbogenöfen (EAF) für die Stahlerzeugung verwendet. Obwohl Elektroden aus verschiedenen leitfähigen Materialien hergestellt werden können, ist Graphit die bevorzugte Wahl. Sie fragen sich, was die Gründe dafür sein könnten? Lesen Sie diesen Beitrag bis zum Ende.

Eigenschaften, die Graphit ideal für Elektroden machen

Graphit ist eine Form von Kohlenstoff, die für ihre kristalline Struktur und metallische Oberfläche bekannt ist. Seine hohe elektrische Leitfähigkeit, thermische Stabilität und einige andere Eigenschaften machen es für die Herstellung von Elektroden geeignet.

Lassen Sie uns alle Eigenschaften von Graphit untersuchen, die es zum besten Elektrodenmaterial machen.

Hohe elektrische Leitfähigkeit

Elektroden benötigen eine hohe elektrische Leitfähigkeit, um Ladungen schnell an Geräte zu übertragen. Außerdem müssen sie bei elektrochemischen Reaktionen eine stabile Leistung erbringen.

So ist beispielsweise eine effiziente elektrische Leitfähigkeit entscheidend für eine Elektrolichtbogenofen um elektrische Energie in Wärme umzuwandeln. Schließlich kann eine unangemessene Wärme den Stahlschmelzprozess beeinträchtigen.

Graphit ist ein hervorragender elektrischer Leiter, weshalb Unternehmen es für die Herstellung von Elektroden verwenden. Dieses Kohlenstoff-Allotrop hat eine Schichtstruktur, die in einem sechseckigen Muster angeordnet ist, was die freie Bewegung von Elektronen zwischen den Schichten unterstützt.

Neben der hohen elektrischen Leitfähigkeit können Graphitelektroden hohe Strombelastungen aufnehmen.

Widerstandsfähigkeit gegen thermische Schocks

Ein weiterer Grund, warum Unternehmen Graphit für die Elektrodenherstellung wählen, ist die hohe Temperaturwechselbeständigkeit des Materials.

Da Graphit einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, kann er plötzlichen Temperaturschwankungen standhalten.

Graphit kann Temperaturen zwischen -400°F und 850°F in einer oxidierten Atmosphäre standhalten.

Temperaturschocks können die Effizienz von Elektroden auf verschiedene Weise beeinträchtigen. So kann er beispielsweise zu einem strukturellen Versagen der Elektroden führen. Außerdem kann er die Leistung und Lebensdauer einer Elektrode verkürzen.

Bei der Stahlerzeugung in Lichtbogenöfen können Elektroden einem Temperaturschock ausgesetzt sein. Auch beim Lichtbogenschweißen sind die Elektroden einer schnellen Erwärmung und Abkühlung ausgesetzt.

Elektroden aus anderen Materialien können diesen schnellen Temperaturwechsel nicht verkraften. Daher ist Graphit eine beliebte Wahl für die Herstellung von Elektroden.

Hohe Hitzebeständigkeit

Graphit kann hohe Hitzeeinwirkung überstehen. Schließlich liegt sein Schmelzpunkt bei 3650°C. Daher sind Elektroden aus Graphit einer hohen Hitze ausgesetzt.

Sie können sogar die Höchsttemperatur eines UHP-Elektrolichtbogenofens aushalten. Die Temperatur eines solchen Ofens kann bis zu 3500 °C erreichen. Im Allgemeinen ist die Temperatur beim Schmelzen von Stahl so hoch.

Elektroden auf Graphitbasis verlieren auch bei extremer Hitze nicht ihre strukturelle Integrität. Die Schichtstruktur der Graphitatome trägt dazu bei, dass sich die Wärme schnell verteilt.

Für Elektroden aus anderen Materialien ist es nicht einfach, ihre Leistung in einer so hoch erhitzten Umgebung aufrechtzuerhalten.

Dauerhaftigkeit

Die Graphitverbindung ist für ihre hohe mechanische Festigkeit bekannt. Es gibt sie in verschiedenen Qualitäten, aber die Zugfestigkeit von Graphit liegt zwischen 20 und 40 MPa.

Aufgrund seiner hohen strukturellen Integrität verwenden die Hersteller es zur Herstellung von Elektroden. Schließlich behalten die Elektroden ihre Integrität bei extremer Hitze und mechanischem Druck.

Graphitelektroden reißen nicht. Sie verschleißen nicht unter dem hohen Druck eines Elektroofens.

Gleichzeitig halten sie dem hohen Druck stand, der beim Schmelzen von Stahl im Elektrolichtbogenofen entsteht. 

Leicht zu formen

Graphit lässt sich leicht in verschiedene Formen bringen. Dies ist eine weitere Eigenschaft, die Graphit ideal für die Herstellung von Elektroden macht.

Die atomare Struktur von Graphit weist eine schwache Zwischenbindung auf, so dass es sich leicht formen und gestalten lässt.

Graphitelektroden werden je nach Anwendung in verschiedenen Größen hergestellt. Sie haben einzigartige Größen für verschiedene Branchen.

Auch Elektroöfen verschiedener Typen benötigen Graphitelektroden in unterschiedlichen Größen und Spezifikationen.

Hohe chemische Beständigkeit

Chemische Inertheit muss ein Hauptmerkmal einer Elektrode sein. Elektroden müssen in verschiedenen Umgebungen funktionieren. Daher dürfen sie nicht mit Chemikalien und Gasen reagieren.

Das Gute daran ist, dass Graphitelektroden sehr chemikalienbeständig sind. Sie reagieren nicht, wenn sie sauren oder alkalischen Atmosphären ausgesetzt werden. Denken Sie daran, dass diese Umgebungen in verschiedenen Metallverarbeitungsanwendungen üblich sind.

Graphitelektrodenstäbe können ihre Integrität über einen langen Zeitraum aufrechterhalten. Sie erfüllen ihre Funktion auch in chemischer Umgebung. Daher verwenden Unternehmen sie in Batterien, Elektroöfen und Brennstoffzellen.

Außerdem minimiert die chemische Inertheit von Graphitelektroden das Risiko zahlreicher gefährlicher Reaktionen.

Selbstschmierende Eigenschaften

Diese Elektroden sind besonders vorteilhaft für Gießereien und Elektrolichtbogenöfen. Aufgrund der Selbstschmierung verursachen Graphitelektroden weniger Reibung am Ofen und an sich selbst. Das bedeutet, dass Sie weniger Geld für die Wartung ausgeben müssen. Außerdem haben die Elektroden eine lange Lebensdauer.

Elektroden aus Graphit werden aufgrund ihrer selbstschmierenden Eigenschaften für zahlreiche elektrochemische und industrielle Prozesse bevorzugt.

Kosteneffizient

Graphitelektroden sind auch für den Geldbeutel geeignet. Die Unternehmen verwenden sie in Elektrolichtbogenöfen, die deutlich weniger Energie verbrauchen als herkömmliche Öfen. Das senkt natürlich die Gesamtbetriebskosten.

Da Graphitelektroden außerdem eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben, verlieren sie während des Prozesses nur wenig Wärme. Daher erhitzen und schmelzen Elektrolichtbogenöfen Stahl in kürzerer Zeit.

Graphitelektroden weisen eine hohe mechanische und thermische Festigkeit auf. Daher halten sie mehr Stunden lang als Kohleelektroden.

Nachhaltigkeit

Nachhaltige Industriepraktiken sind entscheidend für die Minimierung der Umweltverschmutzung und die Erhaltung unserer natürlichen Ressourcen.

Graphitelektroden gelten als umweltfreundlich.

In Elektrolichtbogenöfen werden diese Elektroden verwendet, um Metallabfälle zu schmelzen und neue Stahlprodukte herzustellen. Dadurch wird die Notwendigkeit des Abbaus neuer Rohstoffe minimiert.

Darüber hinaus weisen Graphitelektroden im Vergleich zu herkömmlichen Energiequellen für die Stahlerzeugung geringe Kohlenstoffemissionen auf.

Schlussfolgerung:

Graphit hat zahlreiche Eigenschaften, die es zum geeignetsten Material für die Herstellung von Elektroden machen. Von hoher Energieübertragung und Hitzebeständigkeit bis hin zur Bearbeitbarkeit zeichnet sich Graphit in allen Bereichen aus.

Im Gegensatz zu anderen Materialien zerfällt Graphit nicht bei starken thermischen Schocks und Hitze. Dies sind häufige Szenarien bei Elektrolichtbogenöfen zur Stahlherstellung.

Außerdem lassen sich Elektroden leicht formen. Daher passen die Unternehmen die Abmessungen der Elektroden je nach Anwendung an.