1. RÅVAROR
Coca-Cola (innehåll cirka 75–80 %)
Petroleumkoks
Petroleumkoks är det viktigaste råmaterialet och det bildas i en mängd olika strukturer, från höggradigt anisotropisk nålkoks till nästan isotropisk flytande koks. Den höggradigt anisotropiska nålkoksen är på grund av sin struktur oumbärlig för tillverkning av högpresterande elektroder som används i elektriska ljusbågsugnar, där en mycket hög grad av elektrisk, mekanisk och termisk bärförmåga krävs. Petroleumkoks produceras nästan uteslutande genom fördröjd koksning, vilket är en mild långsam förkolningsprocess av råoljedestillationsrester.
Nålkoks är den allmänt använda termen för en speciell typ av koks med extremt hög grafitiserbarhet till följd av en starkt föredragen parallell orientering av dess turbostratiska skiktstruktur och en särskild fysisk form hos kornen.
Bindemedel (cirka 20–25 % innehåll)
Koltjära
Bindemedel används för att agglomerera de fasta partiklarna till varandra. Deras höga vätningsförmåga omvandlar därmed blandningen till ett plastiskt tillstånd för efterföljande gjutning eller extrudering.
Stenkolstjära är en organisk förening och har en distinkt aromatisk struktur. På grund av sin höga andel substituerade och kondenserade bensenringar har den redan den distinkt förformade hexagonala gitterstrukturen hos grafit, vilket underlättar bildandet av välordnade grafitiska domäner under grafitisering. Beck visar sig vara det mest fördelaktiga bindemedlet. Det är destillationsåterstoden från stenkolstjära.
2. BLANDNING OCH EXTRUDERING
Den malda koksen blandas med koltjära och några tillsatser för att bilda en jämn pasta. Denna förs in i extruderingscylindern. I ett första steg måste luften avlägsnas genom förpressning. Sedan följer själva extruderingssteget där blandningen extruderas för att bilda en elektrod med önskad diameter och längd. För att möjliggöra blandningen och särskilt extruderingsprocessen (se bilden till höger) måste blandningen vara viskös. Detta uppnås genom att hålla den vid en förhöjd temperatur på ca 120 °C (beroende på becket) under hela den gröna produktionsprocessen. Denna grundform med cylindrisk form kallas "grön elektrod".
3. BAKA
Två typer av bakugnar används:
Här placeras de extruderade stavarna i cylindriska behållare av rostfritt stål (saggers). För att undvika deformation av elektroderna under uppvärmningsprocessen fylls saggers också med ett skyddande täcke av sand. Saggers lastas på vagnsplattformar (vagnbottnar) och rullas till naturgaseldade ugnar.
Ringugn
Här placeras elektroderna i en dold stenkammare i botten av produktionshallen. Denna kavitet är en del av ett ringsystem med mer än 10 kammare. Kamrarna är sammankopplade med ett varmluftcirkulationssystem för att spara energi. Hålrummen mellan elektroderna är också fyllda med sand för att undvika deformation. Under bakningsprocessen, där becket förkolnas, måste temperaturen kontrolleras noggrant eftersom en snabb gasbildning vid temperaturer upp till 800 °C kan orsaka sprickbildning i elektroden.
I denna fas har elektroderna en densitet på cirka 1,55–1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNERING
De bakade elektroderna impregneras med ett speciellt beck (flytande beck vid 200 °C) för att ge dem den högre densitet, mekaniska hållfasthet och elektriska ledningsförmåga som de behöver för att motstå de stränga driftsförhållandena inuti ugnarna.
5. OMGRÄDNING
En andra bakningscykel, eller "återbakning", krävs för att karbonisera beckimpregneringen och för att driva bort eventuella kvarvarande flyktiga ämnen. Återbakningstemperaturen når nästan 750 °C. I denna fas kan elektroderna nå en densitet på cirka 1,67–1,74 kg/dm3.
6. GRAFITERING
Acheson-ugnen
Det sista steget i grafittillverkning är en omvandling av bakat kol till grafit, kallad grafitisering. Under grafitiseringsprocessen omvandlas det mer eller mindre förbeställda kolet (turbostratiskt kol) till en tredimensionellt ordnad grafitstruktur.
Elektroderna packas i elektriska ugnar omgivna av kolpartiklar för att bilda en fast massa. En elektrisk ström leds genom ugnen, vilket höjer temperaturen till cirka 3000 °C. Denna process uppnås vanligtvis med antingen en Acheson-ugn eller en längdugn (LWG).
Med Acheson-ugnen grafitiseras elektroderna med hjälp av en batchprocess, medan i en LWG-ugn grafitiseras hela kolonnen samtidigt.
7. BEARBETNING
Grafitelektroderna (efter kylning) bearbetas till exakta dimensioner och toleranser. Detta steg kan också innefatta bearbetning och montering av elektrodernas ändar (hylsor) med ett gängat grafitstift (nippel)-kopplingssystem.
Publiceringstid: 8 april 2021