黒鉛電極の用途は？

黒鉛電極の用途は、電気炉製鋼用途の発展により増加している。20世紀以降、自動車、航空機、機械、電解などの産業で特殊鋼の需要が急増した。1950年代以降、電炉製鋼は大規模化・超高出力化へと発展し、生産性が向上するとともに、鉄スクラップから普通鋼を製錬する製鋼法が開発された。

近年、製鉄所ではスクラップを利用して普通鋼を生産するようになり、大型直流電気炉の開発に成功したことで、電気炉製鋼がさらに推進されている。黒鉛電極は、電気炉製鋼において導電体としての役割を果たし、製鋼工程をサポートする役割を担っている。

eaf製鋼に使用される黒鉛電極

グラファイト電極 は主にイーフ製鋼に使用される。電気伝導性が高く、熱的・化学的安定性が高いため、鉄鋼の精錬、金属の製錬、非鉄合金の製造など、産業界で幅広い用途がある。

その高温安定性により、様々な工業プロセスに適している。これらのグラファイト電極は、様々な金属溶解用途で電気アークを発生させるために使用される。これには、鋼やその他の金属の溶解、合金の作成、鋳物の溶接、部品の鍛造などが含まれます。

強い電流衝撃に耐えることができ、通電導体として酸化しにくい。摂氏3600度の超高温にも耐えることができる。現在のところ、製錬プロセスにおいて黒鉛電極に代わる材料はない。

黒鉛電極の特性

• 密度：他の材料に比べ、黒鉛電極の密度は1.6～1.78g/cm3と高い。
• 導電性：グラファイトの炭素原子の特殊な層状構造は、電子の自由な流れを助長するため、導電性は強固である。
• 曲げ強度：グラファイトは機械的強度が高いため、単位面積当たりの曲げモーメント応力は比較的大きい。
• 弾性率：ヤング率は温度とともに増加する。
• 熱伝導性：黒鉛は非金属鉱物であり、その熱伝導方法は格子原子の熱振動による熱伝達である。
• 熱膨張係数：他の素材よりはるかに低く、高温で変化の大きい環境に適している。
• 耐食性：化学的性質が安定しているため、常温では他の物質と反応しない。

  

 直流電気炉用黒鉛電極

の単位電圧当たりのアーク長を示す。 直流電気炉 は交流電気アーク炉よりも大きく、黒鉛電極の運転条件はより厳しい。

産業界は、このような大電流動作のために、より低い抵抗率、熱膨張係数、より高い嵩密度を持つ電極を必要としている。

原料や製造プロセスの種類を調整することで、特性を変えることができます。電気アーク炉の操業条件に適応した特性の制御を実現します。

グラファイト電極を使用した具体的な事例と成功例：

鉄鋼業： 鉄鋼生産用の電気アーク炉（EAF）で広く使用されている。電極は、スクラップを溶かすための電気アークを発生させる導電性要素として機能する。電極は極端な温度と高い機械的応力に耐えなければなりません。耐熱性と機械的強度に優れ、この用途に最適です。

アルミニウム産業： 黒鉛電極はアルミニウム製造の製錬工程で使用される。電解槽で酸化アルミニウム（アルミナ）を電気分解する際に使用される。陰極として働き、電流を流してアルミナからアルミニウムを分離します。黒鉛の高い電気伝導性と化学的安定性は、このプロセスに適している。

シリコン産業： シリコンやその他のシリコン系材料を製造することができる。シリコン精製では、石英やコークスなどを原料として、化学反応によって高純度のシリコンを得る。反応に必要な熱を供給するために抵抗炉で使用される。熱安定性、耐薬品性に優れている。

鋳物産業： 黒鉛電極は、鋳物工場で鋳鉄や鋼鉄製品を製造する。このプロセスでは、電気アーク炉で金属を溶かし、鋳造プロセスを開始する際の導体として使用されます。黒鉛の高い融点と熱伝導率は、効率的な熱伝達を促進し、鋳物の品質を向上させることができます。

化学産業： 高温と電気伝導性を必要とする様々な化学プロセスで使用される。例えば、食塩水から塩素ガスや苛性ソーダを製造する電解槽で使用される。また、電気化学反応によってフッ化黒鉛のような特定の化学物質を生成するためにも使用される。

黒鉛電極の需要の変化

95%以上の人造黒鉛電極が電気炉用電極として使用されている。 製鋼.したがって、電極の品質は電気炉製鋼の生産量に正比例します。ニードルコークスを使用した高品質の電極から利益を得てください。

世界に目を向けると、電炉製鋼の増加や電極の単位消費量の減少により、人造黒鉛電極の需要は横ばいか微増にとどまる可能性がある。 

将来的には

需要と成長：黒鉛電極の需要を支えているのは主に鉄鋼業であり、世界的な鉄鋼生産量の増加に伴い、黒鉛電極の需要も堅調に推移すると思われる。さらに、電気自動車や再生可能エネルギーなどの新興産業が、特にリチウムイオン電池製造などの用途で、黒鉛電極の需要をさらに押し上げるだろう。

持続可能性と環境問題：持続可能性と二酸化炭素排出量の削減がますます重視される中、産業界は代替プロセスと代替材料を模索している。黒鉛電極は、電気アーク炉のようなエネルギー効率が高く環境に優しいプロセスに貢献していますが、より持続可能で環境に優しい代替品を開発するための研究が続けられています。

技術の進歩：新しい技術や材料の開発は、黒鉛電極の将来に影響を与える可能性がある。例えば、ナノテクノロジーや炭素系材料の進歩により、性能や特性が向上した新しい電極材料が開発される可能性がある。

産業プロセスの変化：新しい製錬技術や代替製造方法の採用など、産業プロセ スの進化が需要に影響を与える可能性がある。業界の動向やイノベーションをモニターし、その将来性を測ることが不可欠である。

結論として

黒鉛電極は様々な産業や用途で重要な役割を果たしているが、その将来を予測するには複数の要因を考慮する必要がある。黒鉛電極に依存する産業の成長、材料科学の進歩、持続可能性への懸念、新興技術が将来の展望を形成する。長期的な展望を決定するためには、業界の動向と技術の進歩を監視することが極めて重要である。