Чому електроди виготовляються з графіту?

Електроди - це провідники, які допомагають струму входити або виходити з середовища. У різних галузях промисловості їх використовують у різних пристроях для різних цілей. Одне з найпоширеніших застосувань - в електродугових печах (ЕДП) для виплавки сталі. Хоча електроди можуть бути виготовлені з різних провідних матеріалів, графіт є найкращим вибором. Цікаво, які можуть бути причини? Прочитайте цей пост до кінця.

Властивості, що роблять графіт ідеальним матеріалом для електродів

Графіт - це форма вуглецю, відома своєю кристалічною структурою та металевим блиском. Його висока електропровідність, термічна стабільність та ряд інших властивостей роблять його придатним для виготовлення електродів.

Давайте розглянемо всі характеристики графіту, які роблять його найкращим електродним матеріалом.

Висока електропровідність

Електроди повинні мати високу електропровідність, щоб швидко передавати заряд до обладнання. Крім того, вони повинні підтримувати стабільну продуктивність під час електрохімічних реакцій.

Наприклад, ефективна електропровідність має вирішальне значення для електродугова піч для перетворення електричної енергії в теплову. Адже неналежне тепло може вплинути на процес виплавки сталі.

Графіт є чудовим електропровідником, тому компанії використовують його для виготовлення електродів. Цей вуглецевий алотроп має шарувату структуру, розташовану в гексагональному порядку, що підтримує вільний рух електронів між шарами.

Окрім високої електропровідності, графітові електроди витримують великі струмові навантаження.

Стійкість до теплового удару

Ще одна причина, чому компанії обирають графіт для виробництва електродів, полягає в тому, що він може витримувати сильні термічні удари.

Оскільки графіт має низький коефіцієнт теплового розширення, він може витримувати різкі перепади температури.

Графіт витримує температури від -400°F до 850°F в окисленій атмосфері.

Тепловий удар може впливати на ефективність електродів різними способами. Наприклад, він може спричинити структурне руйнування електродів. Крім того, це може скоротити продуктивність і термін служби електрода.

Під час виплавки сталі в електродугових печах електроди можуть зазнавати термічного впливу. Навіть під час дугового зварювання електроди піддаються швидкому нагріванню та охолодженню.

Електроди з інших матеріалів не витримують такої швидкої зміни температури. Тому графіт - популярний вибір для виготовлення електродів.

Висока термостійкість

Графіт може витримувати високу температуру. Адже його температура плавлення становить 3650°C. Як наслідок, електроди з графіту витримують високу температуру навколишнього середовища.

Вони можуть витримувати навіть максимальну температуру електродугової печі UHP. Температура в таких печах може сягати 3500°C. Зазвичай така температура досягається під час виплавки сталі.

Електроди на основі графіту не втрачають своєї структурної цілісності в умовах екстремальної спеки. Шарувата структура атомів графіту допомагає йому швидко розсіювати тепло.

Електродам з інших матеріалів нелегко підтримувати свою продуктивність у такому високотемпературному середовищі.

Довговічність

Графіт відомий своєю високою механічною міцністю. Хоча графіт буває різних марок, його межа міцності на розрив коливається від 20 до 40 МПа.

Завдяки високій структурній цілісності, виробники використовують його для виготовлення електродів. Адже електроди зберігають свою цілісність в умовах екстремальних температур і механічного тиску.

Графітові електроди не тріскаються. Вони не зношуються під високим тиском електричної печі.

При цьому вони можуть витримувати інтенсивний тиск процесу виплавки сталі в електродугових печах. 

Легко формувати

Графітовий матеріал можна легко формувати в різні форми. Це ще одна якість, яка робить графіт ідеальним для виготовлення електродів.

Атомна структура графіту має слабкі проміжні зв'язки, завдяки чому він легко піддається формуванню та литтю.

Графітові електроди виготовляються різних розмірів залежно від їх застосування. Вони мають унікальні розміри для різних галузей промисловості.

Навіть електричні печі різних типів потребують графітових електродів різних розмірів і специфікацій.

Висока хімічна стабільність

Хімічна інертність повинна бути основною характеристикою електрода. Електроди повинні працювати в різних середовищах. Отже, вони не можуть вступати в реакцію з хімічними речовинами та газами.

Графітові електроди мають високу хімічну стійкість. Вони не вступають в реакцію під впливом кислотних або лужних середовищ. Пам'ятайте, що ці середовища є поширеними в різних сферах обробки металів.

Графітовий електродний стрижень може зберігати свою цілісність протягом тривалого періоду. Вони виконують свої функції навіть у хімічному середовищі. Тому компанії використовують їх в акумуляторах, електричних печах і паливних елементах.

Крім того, хімічна інертність графітових електродів зводить до мінімуму ризик численних небезпечних реакцій.

Самозмащувальні властивості

Ці електроди особливо корисні для ливарних цехів і електросталеплавильних печей. Завдяки самозмащуванню графітові електроди спричиняють менше тертя з піччю та самими собою. Це означає, що ви будете витрачати менше грошей на обслуговування. Крім того, електроди прослужать довго.

Графітові електроди є кращими для багатьох електрохімічних і промислових процесів завдяки їхнім самозмащувальним властивостям.

Економічна ефективність

Графітові електроди також легкі для кишені. Компанії використовують їх в електродугових печах, які споживають значно менше енергії, ніж традиційні печі. Це, природно, знижує загальні експлуатаційні витрати.

Крім того, оскільки графітові електроди мають високу електропровідність, вони втрачають незначну кількість тепла під час процесу. Тому електродугові печі нагрівають і плавлять сталь за менший час.

Графітові електроди мають високу механічну та термічну міцність. Завдяки цьому вони служать більше годин, ніж вугільні електроди.

Сталий розвиток

Сталі промислові практики мають вирішальне значення для мінімізації забруднення та збереження наших природних ресурсів.

Графітові електроди вважаються екологічно чистими.

Електродугові печі використовують ці електроди для переплавлення металевого брухту та виробництва нових сталевих виробів. Це мінімізує потребу у видобутку нової сировини.

Крім того, графітові електроди мають низький рівень викидів вуглецю порівняно з традиційними джерелами енергії для виробництва сталі.

Висновок:

Графіт має численні властивості, що роблять його найбільш придатним матеріалом для виготовлення електродів. Від високої передачі енергії та жаростійкості до оброблюваності, графіт перевершує інші матеріали за всіма показниками.

На відміну від інших матеріалів, графіт не руйнується під впливом високих температурних навантажень і високої температури. Це звичайні сценарії з електродуговими печами при виплавці сталі.

Крім того, електроди легко формувати. Таким чином, компанії налаштовують розміри електродів відповідно до їхнього застосування.