電極がグラファイト製である理由

電極は、電流が媒体に出入りするのを助ける導体である。さまざまな産業で、さまざまな用途の装置に使用されている。最も一般的な用途のひとつは、製鋼用の電気アーク炉（EAF）である。 電極はさまざまな導電性材料から作ることができるが、グラファイトが最も好ましい選択である。 その理由は何だろう？この記事を最後までお読みください。

電極に最適な黒鉛の特性

黒鉛は炭素の一種で、その結晶構造と金属的な仕上げで知られている。高い電気伝導性、熱安定性、その他いくつかの特徴により、電極の製造に適している。

黒鉛を最良の電極材料とする、黒鉛のあらゆる特徴を探ってみよう。

高い導電性

電極には、電荷を素早く機器に移動させるための高い導電性が求められる。さらに、電気化学反応中も安定した性能を維持しなければならない。

例えば、効率的な電気伝導性は、自動車にとって極めて重要である。 電気炉 電気エネルギーを熱に変換する。結局のところ、不適切な熱は鉄鋼製錬プロセスに影響を与える可能性がある。

黒鉛は優れた電気伝導体であるため、企業はこれを電極に使用している。この炭素同素体は六角形に配置された層状構造をしており、層間の電子の自由な移動を支えている。

高い導電性に加え、グラファイト電極は高い電流負荷を保持することができる。

耐熱衝撃性

企業が電極製造にグラファイトを選ぶもう一つの理由は、高い熱衝撃に耐えられることだ。

グラファイトは熱膨張係数が小さいため、急激な温度変化にも耐えることができる。

グラファイトは、酸化雰囲気で-400°Fから850°Fの範囲の温度に耐えることができる。

熱衝撃は電極の効率に様々な影響を与える。例えば、電極の構造不良を引き起こす可能性がある。さらに、電極の性能や寿命を縮めることもある。

電極は、電気アーク炉での製鋼中に熱衝撃に直面する可能性がある。アーク溶接中でも、電極は急速な加熱と冷却にさらされます。

他の材料で作られた電極は、この急激な温度変化に耐えられない。そのため、黒鉛は電極の素材としてよく使われている。

高耐熱性

黒鉛は高熱にも耐えられる。結局のところ、その融点は 3650°C.その結果、グラファイト製の電極は高熱環境に耐える。

UHP電気アーク炉の最高温度を維持することもできる。このような炉の温度は最高3500℃に達する。一般に、鉄鋼の製錬ではこれほどの高温になる。

グラファイトベースの電極は、極度の熱でも構造的完全性を失わない。グラファイト原子の層状構造は、熱を素早く拡散させるのに役立つ。

他の材料で作られた電極が、このような高熱環境で性能を維持するのは容易ではない。

耐久性

黒鉛化合物は、その高い機械的強度で知られている。様々なグレードがあるが、グラファイトの引張強度は20～40MPaである。

構造的完全性が高いため、メーカーはこれを電極の製造に使用している。結局のところ、電極は極端な熱と機械的圧力の中でも完全性を維持する。

黒鉛電極は割れない。電気炉の高圧下でも消耗しない。

その一方で、電気炉による鉄鋼溶解プロセスの強い圧力にも耐えることができる。 

成形しやすい

黒鉛材料は簡単にさまざまな形に成形することができます。これも黒鉛を電極作りに最適なものにしている。

グラファイトの原子構造は中間結合が弱いため、成形しやすい。

黒鉛電極は、用途に応じて様々なサイズで作られています。様々な産業向けにユニークなサイズがあります。

異なるタイプの電気炉でさえ、多様なサイズと仕様の黒鉛電極を必要とする。

高い化学的安定性

化学的不活性は電極の第一の特徴でなければならない。電極はさまざまな環境で性能を発揮しなければならない。そのため、電極は化学物質やガスと反応することはできません。

黒鉛電極は耐薬品性に優れている。酸性やアルカリ性の雰囲気にさらされても反応しません。これらの環境は、様々な金属加工用途で一般的であることを覚えておいてください。

黒鉛電極棒は、長期にわたってその完全性を維持することができます。黒鉛電極棒は、化学的環境下でもその機能を発揮する。その結果、企業はバッテリー、電気炉、燃料電池に使用している。

その上、黒鉛電極は化学的に不活性であるため、多くの危険な反応のリスクを最小限に抑えることができる。

自己潤滑性

これらの電極は、鋳物工場やEAFにとって特に有益です。自己潤滑性により、黒鉛電極は炉とそれ自体への摩擦を少なくします。つまり、メンテナンスにかかる費用が少なくなります。さらに、電極は長持ちします。

グラファイト製の電極は、自己潤滑性があるため、多くの電気化学および工業プロセスで好まれている。

費用対効果

黒鉛電極は懐にも優しい。企業は、従来の炉よりも消費エネルギーが大幅に少ない電気アーク炉に使用している。当然、全体的な操業コストも下がる。

さらに、黒鉛電極は電気伝導率が高いため、プロセス中の熱損失はごくわずかである。そのため、電気アーク炉はより短時間で鋼を加熱・溶解することができる。

グラファイト電極は、高い機械的強度と熱的強度を特徴とする。その結果、次のような利点がある。 カーボン電極.

持続可能性

持続可能な産業慣行は、汚染を最小限に抑え、天然資源を保護するために極めて重要である。

黒鉛電極は環境に優しいと考えられている。

電気アーク炉はこの電極を使って金属くずを溶かし、新しい鉄鋼製品を作る。新しい原料を採掘する必要性を最小限に抑えることができる。

さらに、黒鉛電極は、従来の製鉄エネルギー源に比べて炭素排出量が少ない。

結論

グラファイトには多くの特性があり、電極の製造に最も適した材料です。高いエネルギー伝導性、耐熱性から機械加工性まで、黒鉛はすべての要素に優れています。

他の材料と異なり、黒鉛は高熱衝撃や高熱でも分解しない。これらは、鉄鋼を製造する際の電気アーク炉でよく見られるシナリオである。

また、電極の成形も容易である。その結果、企業は用途に応じて電極の寸法をカスタマイズしている。