Los electrodos son conductores que ayudan a la corriente a entrar o salir de un medio. Varias industrias los utilizan en diversos dispositivos para distintas aplicaciones. Uno de sus usos más comunes es en los hornos de arco eléctrico (EAF) para la fabricación de acero. Aunque los electrodos pueden fabricarse con distintos materiales conductores, el grafito es la opción preferida. ¿Te preguntas cuáles pueden ser las razones? Lea este post hasta el final.
Propiedades del grafito ideales para electrodos
El grafito es una forma de carbono conocida por su estructura cristalina y su acabado metálico. Su elevada conductividad eléctrica, estabilidad térmica y otras características lo hacen adecuado para la fabricación de electrodos.
Exploremos todas las características del grafito que lo convierten en el mejor material para electrodos.
Alta conductividad eléctrica
Los electrodos requieren una alta conductividad eléctrica para transferir carga rápidamente a los equipos. Además, tienen que mantener un rendimiento estable durante las reacciones electroquímicas.
Por ejemplo, una conductividad eléctrica eficiente es crucial para un horno de arco eléctrico para transferir la energía eléctrica en calor. Al fin y al cabo, un calor inadecuado puede afectar al proceso de fundición del acero.
El grafito es un notable conductor eléctrico, por lo que las empresas lo utilizan para fabricar electrodos. Este alótropo del carbono tiene una estructura en capas dispuestas en un patrón hexagonal, que favorece la libre circulación de electrones entre capas.
Además de su elevada conductividad eléctrica, los electrodos de grafito pueden soportar elevadas cargas de corriente.
Resistencia al choque térmico
Otra razón por la que las empresas eligen el grafito para la fabricación de electrodos es que puede soportar elevados choques térmicos.
Como el grafito tiene un bajo coeficiente de dilatación térmica, puede soportar cambios bruscos de temperatura.
El grafito puede soportar temperaturas que oscilan entre -400°F y 850°F, en atmósfera oxidada.
El choque térmico puede afectar a la eficacia de los electrodos de varias maneras. Por ejemplo, puede provocar fallos estructurales en los electrodos. Además, puede acortar el rendimiento y la vida útil de un electrodo.
Los electrodos pueden sufrir choques térmicos durante la fabricación de acero en hornos de arco eléctrico. Incluso durante la soldadura por arco, los electrodos están expuestos a rápidos calentamientos y enfriamientos.
Los electrodos fabricados con otros materiales no pueden soportar este rápido cambio de temperatura. Por eso, el grafito es una opción popular para fabricar electrodos.
Alta resistencia al calor
El grafito puede sobrevivir a la exposición a altas temperaturas. Después de todo, su punto de fusión es 3650°C. Como resultado, los electrodos fabricados con grafito soportan un entorno de alto calor.
Pueden incluso soportar la temperatura máxima de un horno de arco eléctrico UHP. La temperatura de estos hornos puede alcanzar los 3500°C. Generalmente, la temperatura es tan alta como esta durante la fundición del acero.
Los electrodos de grafito no pierden su integridad estructural con el calor extremo. La estructura en capas de los átomos de grafito le ayuda a repartir el calor con rapidez.
No es fácil que los electrodos fabricados con otros materiales mantengan su rendimiento en un entorno de calentamiento tan elevado.
Durabilidad
El compuesto de grafito es conocido por su gran resistencia mecánica. Aunque existe en varios grados, el poder de tracción del grafito oscila entre 20 y 40 MPa.
Debido a su gran integridad estructural, los fabricantes lo utilizan para fabricar electrodos. Al fin y al cabo, los electrodos mantienen su integridad en condiciones extremas de calor y presión mecánica.
Los electrodos de grafito no se agrietan. No se desgastan bajo la alta presión de un horno eléctrico.
Mientras tanto, pueden soportar la intensa presión del proceso de fusión del acero en el horno de arco eléctrico.
Fácil de moldear
El material de grafito se puede moldear fácilmente para darle diferentes formas. Es otra cualidad que hace que el grafito sea ideal para fabricar electrodos.
La estructura atómica del grafito tiene un enlace intermedio débil que facilita su forma y moldeado.
Los electrodos de grafito se fabrican en diversos tamaños en función de sus aplicaciones. Tienen tamaños únicos para diferentes industrias.
Incluso los hornos eléctricos de distintos tipos necesitan electrodos de grafito de diversos tamaños y especificaciones.
Alta estabilidad química
La inercia química debe ser una característica primordial de un electrodo. Los electrodos tienen que funcionar en distintos entornos. Por consiguiente, no pueden reaccionar con productos químicos ni gases.
Lo bueno es que los electrodos de grafito son muy resistentes a los productos químicos. No reaccionan cuando se exponen a atmósferas ácidas o alcalinas. Recuerde que estos ambientes son habituales en diversas aplicaciones de procesamiento de metales.
Los electrodos de grafito pueden mantener su integridad durante mucho tiempo. Cumplen su función incluso en entornos químicos. Por eso, las empresas las utilizan en baterías, hornos eléctricos y pilas de combustible.
Además, la inercia química de los electrodos de grafito minimiza el riesgo de numerosas reacciones peligrosas.
Propiedades autolubricantes
Estos electrodos son especialmente beneficiosos para las fundiciones y los hornos de arco eléctrico. Gracias a la autolubricación, los electrodos de grafito causan menos fricción al horno y a sí mismos. Esto significa que gastará menos dinero en mantenimiento. Además, los electrodos durarán mucho tiempo.
Los electrodos de grafito son los preferidos para numerosos procesos electroquímicos e industriales debido a sus propiedades autolubricantes.
Rentable
Los electrodos de grafito también son económicos. Las empresas los utilizan en hornos de arco eléctrico que consumen mucha menos energía que los hornos tradicionales. Naturalmente, esto reduce el coste operativo global.
Además, como los electrodos de grafito tienen una alta conductividad eléctrica, pierden muy poco calor durante el proceso. Por tanto, los hornos de arco eléctrico calientan y funden el acero en menos tiempo.
Los electrodos de grafito presentan una gran resistencia mecánica y térmica. Como resultado, duran más horas que los electrodos de carbono.
Sostenibilidad
Las prácticas industriales sostenibles son cruciales para minimizar la contaminación y preservar nuestros recursos naturales.
Los electrodos de grafito se consideran respetuosos con el medio ambiente.
Los hornos de arco eléctrico emplean estos electrodos para fundir chatarra metálica y fabricar nuevos productos de acero. Así se minimiza la necesidad de extraer nuevas materias primas.
Además, los electrodos de grafito tienen bajas emisiones de carbono en comparación con las fuentes de energía siderúrgicas convencionales.
Conclusión:
El grafito posee numerosas propiedades que lo convierten en el material más adecuado para la fabricación de electrodos. Desde la alta transferencia de energía y la resistencia al calor hasta la maquinabilidad, el grafito destaca en todos los factores.
A diferencia de otros materiales, el grafito no se descompone con los choques térmicos y el calor. Son situaciones habituales en los hornos de arco eléctrico para fabricar acero.
Además, es fácil dar forma a los electrodos. Por consiguiente, las empresas personalizan las dimensiones de los electrodos en función de sus aplicaciones.
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