Che cos'è l'elettrodo di grafite?

L'elettrodo di grafite è un elettrodo conduttore utilizzato nei forni elettrici ad arco. Il calore generato dopo l'accensione può essere utilizzato per la produzione di acciaio. In questo articolo presenteremo in modo approfondito gli elettrodi di grafite, compresi il processo di produzione, le proprietà e l'applicazione.

Definizione dell'elettrodo di grafite

A elettrodo di grafite è un componente conduttivo essenziale nella produzione di acciaio con forno elettrico ad arco (eaf). Ricavati da needle coke (un tipo di coke di petrolio) di alta qualità, questi elettrodi sono noti per la loro superiore conducibilità elettrica, resistenza termica e meccanica.

Tipi di elettrodi di grafite

• Elettrodo di grafite di potenza ordinaria (RP), la densità di corrente nell'uso del forno elettrico ad arco deve essere inferiore a 17A/cm2. Le materie prime sono principalmente coke di petrolio e pece di catrame di carbone, il ciclo di produzione è di circa 45 giorni. È possibile utilizzarlo per fondere acciaio ordinario, silicio e fosforo giallo.

• Elettrodo di grafite ad alta potenza (HP), consente il passaggio di una densità di corrente compresa tra 18~25A/cm2; le materie prime sono coke di petrolio, pece di catrame di carbone e needle coke. Il ciclo di produzione è di circa 60 giorni, utilizzato principalmente per la fusione di acciaio inossidabile e corindone.

• Elettrodo di grafite ad altissima potenza (UHP), la densità di corrente utilizzata nel forno elettrico ad arco in corrente alternata è superiore a 25A/cm2. Le materie prime includono coke di petrolio, needle coke, pece di catrame di carbone e il contenuto di needle coke è superiore a quello del grado HP. Tuttavia, il ciclo di produzione è superiore a 65 giorni e può essere utilizzato per la fusione di acciaio fine e acciaio speciale.

Processo di produzione

La creazione di un elettrodo di grafite è sottoposta a un processo preciso in più fasi, progettato per preservare e migliorare le sue proprietà desiderabili.

Lavorazione delle materie prime

Le materie prime comprendono coke di petrolio, needle coke e pitch coke, tutte sostanze a base di carbonio.

Formazione

Questa miscela viene poi modellata nella forma desiderata mediante estrusione. Il risultato è un "green stock", cotto ad alte temperature per carbonizzare la pece e indurire la struttura.

Panificazione

Posizionare il grezzo in un forno e riscaldarlo a oltre 1200 gradi Celsius in atmosfera controllata per volatilizzare il legante come l'asfalto.

Grafitizzazione

L'ultima fase cruciale è la grafitizzazione. In questo caso, il riscaldamento a temperature superiori a 3.000°C ha fatto sì che gli atomi di carbonio si riorganizzassero in una struttura cristallina di grafite. Questo processo conferisce agli elettrodi proprietà elettriche e termiche uniche.

Proprietà dell'elettrodo di grafite

Si distinguono per la loro capacità di resistere a condizioni estreme, un attributo dovuto principalmente alle loro caratteristiche uniche.

Conducibilità elettrica

Essendo composti di grafite, questi elettrodi sono eccellenti conduttori di elettricitàconsentendo un trasferimento efficiente dell'energia in applicazioni che richiedono correnti elevate.

Resistenza termica

Possono sopportare temperature estremamente elevate senza perdere la loro integrità strutturale. Questa proprietà è preziosa nei processi metallurgici, che spesso prevedono operazioni ad alta intensità di calore.

Resistenza meccanica

Sotto l'azione di forze esterne, in genere non si piega né si rompe. Ciò lo rende durevole e affidabile in ambienti industriali difficili.

Inerzia chimica

Sono chimicamente inerte e non reagiscono facilmente con i metalli fusi o altri materiali presenti nel forno. Questa caratteristica garantisce la purezza e l'integrità dei prodotti finali.

Applicazioni degli elettrodi di grafite

Comprende principalmente vari forni elettrici, come il forno elettrico ad arco per la produzione di acciaio, il forno a calore minerale, il forno a resistenza e la produzione di prodotti di grafite eterogenea.

Nella produzione di acciaio ad arco elettrico, la corrente viene introdotta nel forno attraverso elettrodi di grafite e il calore generato dall'arco viene utilizzato per la fusione. È possibile utilizzare elettrodi di diverso diametro e diversa potenza in base alla capacità del forno elettrico. Inoltre, nel forno di raffinazione, gli elettrodi di grafite raffinano l'acciaio fuso in condizioni di alta temperatura e alta pressione per migliorarne la purezza e la qualità.

I forni elettrici a calore minerale sono utilizzati principalmente per produrre ferroleghe, silicio puro, fosforo giallo, matte e carburo di calcio. La sua caratteristica è che la parte inferiore dell'elettrodo conduttore è sepolta nella carica e la corrente genera calore attraverso la resistenza della carica.

In termini di forni a resistenza, i forni di grafitizzazione per la produzione di prodotti di grafite, i forni di fusione per la fusione del vetro e i forni elettrici per la produzione di carburo di silicio sono tutti forni a resistenza. I materiali caricati nel forno sono sia resistenze che oggetti da riscaldare. Di solito, gli elettrodi di grafite per la conduzione sono incassati nella parete della testa del forno all'estremità del letto del forno.

Inoltre, possiamo trasformare gli elettrodi di grafite in vari prodotti di forma speciale, come crogioli, barche di grafite, stampi per pressatura a caldo ed elementi riscaldanti per forni a vuoto. Questi prodotti possono essere utilizzati in molti settori industriali, come la produzione di vetro e di carburo di silicio.

Conclusione

Grazie all'eccellente conduttività, alla resistenza alle alte temperature e alla resistenza alla corrosione, gli elettrodi di grafite svolgono un ruolo indispensabile in molti settori industriali, come la produzione di acciaio con forno elettrico ad arco, e sono materiali importanti nella moderna produzione industriale.