Elektrotların Grafitten Yapılmasının Nedenleri?

Elektrotlar, akımın bir ortama girmesine veya bir ortamdan çıkmasına yardımcı olan iletkenlerdir. Çeşitli endüstriler bunları farklı uygulamalar için çeşitli cihazlarda kullanır. En yaygın kullanımlarından biri, çelik üretimi için elektrik ark fırınlarıdır (EAF'ler). Elektrotlar farklı iletken malzemelerden yapılabilse de grafit en çok tercih edilen seçenektir. Sebeplerin ne olabileceğini merak mı ediyorsunuz? Bu yazıyı sonuna kadar okuyun.

Grafiti Elektrotlar İçin İdeal Kılan Özellikler

Grafit, kristal yapısı ve metalik yüzeyiyle bilinen bir karbon türüdür. Yüksek elektrik iletkenliği, termal kararlılığı ve diğer bazı özellikleri onu elektrot yapımı için uygun hale getirir.

Grafiti en iyi elektrot malzemesi yapan tüm özelliklerini inceleyelim.

Yüksek Elektriksel İletkenlik

Elektrotlar, yükü ekipmana hızlı bir şekilde aktarmak için yüksek elektrik iletkenliği gerektirir. Ayrıca, elektrokimyasal reaksiyonlar sırasında istikrarlı performansı sürdürmeleri gerekir.

Örneğin, etkin elektriksel iletkenlik, aşağıdakiler için çok önemlidir elektri̇k ark ocaği elektrik enerjisini ısıya dönüştürmek için. Sonuçta, uygun olmayan ısı çelik eritme sürecini etkileyebilir.

Grafit olağanüstü bir elektrik iletkenidir, bu nedenle şirketler onu elektrot yapımında kullanmaktadır. Bu karbon allotropu, elektronların katmanlar arasında serbestçe hareket etmesini destekleyen altıgen bir düzende düzenlenmiş katmanlı bir yapıya sahiptir.

Yüksek elektrik iletkenliğinin yanı sıra, grafit elektrotlar yüksek akım yüklerini tutabilir.

Termal Şoka Karşı Direnç

Şirketlerin elektrot üretimi için grafiti seçmesinin bir diğer nedeni de yüksek termal şoka dayanabilmesidir.

Grafit düşük bir termal genleşme katsayısına sahip olduğundan, ani sıcaklık değişikliklerine dayanabilir.

Grafit, oksitlenmiş bir atmosferde -400°F ile 850°F arasında değişen sıcaklıklara dayanabilir.

Termal şok elektrotların verimliliğini çeşitli şekillerde etkileyebilir. Örneğin, elektrot yapısal arızasına neden olabilir. Ayrıca, bir elektrotun performansını ve hizmet ömrünü kısaltabilir.

Elektrotlar, elektrik ark fırınlarında çelik üretimi sırasında termal şokla karşılaşabilir. Ark kaynağı sırasında bile elektrotlar hızlı ısınma ve soğumaya maruz kalır.

Diğer malzemelerden yapılan elektrotlar sıcaklıktaki bu hızlı değişime dayanamaz. Bu nedenle grafit, elektrot yapımında popüler bir seçimdir.

Yüksek Isı Dayanımı

Grafit yüksek ısıya maruz kalmaya dayanabilir. Sonuçta, erime noktası 3650°C. Sonuç olarak, grafitten yapılmış elektrotlar yüksek ısılı bir ortama dayanır.

Bir UHP elektrik ark fırınının maksimum sıcaklığını bile sürdürebilirler. Bu tür fırınların sıcaklığı 3500°C'ye kadar ulaşabilir. Genellikle çeliğin eritilmesi sırasında sıcaklık bu kadar yüksektir.

Grafit bazlı elektrotlar aşırı sıcakta yapısal bütünlüklerini kaybetmezler. Grafit atomlarının katmanlı yapısı ısıyı hızlı bir şekilde yaymasına yardımcı olur.

Diğer malzemelerden yapılan elektrotların bu kadar yüksek ısılı bir ortamda performanslarını korumaları kolay değildir.

Dayanıklılık

Grafit bileşiği yüksek mekanik mukavemeti ile bilinir. Çeşitli derecelerde üretilse de grafitin çekme gücü 20 ila 40 MPa arasında değişir.

Yüksek yapısal bütünlüğü nedeniyle, üreticiler bunu elektrot yapmak için kullanırlar. Sonuçta, elektrotlar aşırı ısı ve mekanik basınçta bütünlüklerini korurlar.

Grafit elektrotlar çatlamaz. Bir elektrikli fırının yüksek basıncı altında aşınmazlar.

Bu arada, elektrik ark ocaklı çelik eritme işleminin yoğun basıncına dayanabilirler. 

Kalıplaması Kolay

Grafit malzemeyi kolayca farklı şekillerde kalıplayabilirsiniz. Bu da grafiti elektrot yapımı için ideal kılan bir başka özelliktir.

Grafitin atomik yapısı, şekillendirilmesini ve kalıplanmasını kolaylaştıran zayıf bir ara bağa sahiptir.

Grafit elektrotlar, uygulamalarına bağlı olarak çeşitli boyutlarda yapılır. Farklı endüstriler için benzersiz boyutlara sahiptirler.

Farklı tiplerdeki elektrikli fırınlar bile çeşitli boyutlarda ve özelliklerde grafit elektrotlara ihtiyaç duyar.

Yüksek Kimyasal Kararlılık

Kimyasal inertlik bir elektrotun birincil özelliği olmalıdır. Elektrotlar farklı ortamlarda performans göstermek zorundadır. Sonuç olarak, kimyasallar ve gazlarla reaksiyona giremezler.

İyi olan şey, grafit elektrotların kimyasallara karşı oldukça dayanıklı olmasıdır. Asidik veya alkalin atmosferlere maruz kaldıklarında reaksiyona girmezler. Bu ortamların çeşitli metal işleme uygulamalarında yaygın olduğunu unutmayın.

Grafit elektrot çubukları bütünlüklerini uzun süre koruyabilirler. Kimyasal ortamlarda bile işlevlerini yerine getirirler. Sonuç olarak, şirketler bunları bataryalarda, elektrikli fırınlarda ve yakıt hücrelerinde kullanmaktadır.

Bunun yanı sıra, grafit elektrotların kimyasal inertliği çok sayıda tehlikeli reaksiyon riskini en aza indirir.

Kendinden Yağlama Özellikleri

Bu elektrotlar özellikle dökümhaneler ve EAF'ler için faydalıdır. Kendi kendini yağlaması nedeniyle grafit elektrotlar fırına ve kendisine daha az sürtünmeye neden olur. Bu da bakım için daha az para harcayacağınız anlamına gelir. Ayrıca, elektrotlar uzun süre dayanır.

Grafit yapımı elektrotlar, kendi kendini yağlama özellikleri nedeniyle çok sayıda elektrokimyasal ve endüstriyel işlem için tercih edilmektedir.

Uygun Maliyetli

Grafit elektrotlar cep yakmaz. Şirketler bunları geleneksel fırınlara kıyasla önemli ölçüde daha az enerji tüketen elektrik ark fırınlarında kullanmaktadır. Bu da doğal olarak genel işletme maliyetini düşürür.

Ayrıca, grafit elektrotlar yüksek elektrik iletkenliğine sahip olduklarından, işlem sırasında ihmal edilebilir düzeyde ısı kaybederler. Bu nedenle elektrik ark ocakları çeliği daha kısa sürede ısıtır ve eritir.

Grafit elektrotlar yüksek mekanik ve termal dayanıma sahiptir. Sonuç olarak, aşağıdakilerden daha uzun süre dayanırlar karbon elektrotlar.

Sürdürülebilirlik

Sürdürülebilir endüstriyel uygulamalar, kirliliğin en aza indirilmesi ve doğal kaynaklarımızın korunması açısından büyük önem taşımaktadır.

Grafit elektrotlar çevre dostu olarak kabul edilir.

Elektrik ark ocakları, metal hurdaları eritmek ve yeni çelik ürünler yapmak için bu elektrotları kullanır. Yeni hammadde çıkarma ihtiyacını en aza indirir.

Ayrıca grafit elektrotlar, geleneksel çelik üretim enerji kaynaklarına kıyasla düşük karbon emisyonlarına sahiptir.

Sonuç:

Grafitin sahip olduğu sayısız özellik, onu elektrot üretimi için en uygun malzeme haline getirmektedir. Yüksek enerji transferi ve ısı dayanıklılığından işlenebilirliğe kadar grafit tüm faktörlerde üstündür.

Diğer malzemelerin aksine grafit, yüksek termal şok ve ısıda parçalanmaz. Bunlar, çelik üretiminde elektrik ark ocaklarında sık karşılaşılan senaryolardır.

Ayrıca elektrotları şekillendirmek de kolaydır. Sonuç olarak, şirketler elektrotların boyutlarını uygulamalarına göre özelleştirmektedir.