Grafitová elektróda označuje vysokoteplotne odolný grafitový vodivý materiál vyrobený z ropného koksu a asfaltového koksu ako agregátov, uhoľného dechtu ako spojiva, prostredníctvom kalcinácie surovín, drvenia a mletia, dávkovania, miešania, formovania, kalcinácie, impregnácie, grafitizácie a mechanického spracovania. Nazýva sa umelá grafitová elektróda (označovaná ako grafitová elektróda), ktorá sa líši od prírodnej grafitovej elektródy pripravenej z prírodného grafitu ako suroviny.
Grafitové elektródy sa vyrábajú hlavne z ropného koksu a ihličnatého koksu ako suroviny, pričom ako spojivo sa používa smola z uhoľného dechtu. Vyrábajú sa kalcináciou, dávkovaním, miešaním, lisovaním, pražením, grafitizáciou a obrábaním. Sú to vodiče, ktoré uvoľňujú elektrickú energiu vo forme oblúka v elektrickej oblúkovej peci na ohrev a tavenie materiálu pece. Podľa indikátorov kvality ich možno rozdeliť na bežné výkonové grafitové elektródy, vysokovýkonné grafitové elektródy a ultra{4}}výkonné grafitové elektródy.
Hlavnou surovinou na výrobu grafitových elektród je ropný koks. Do bežných výkonových grafitových elektród je možné pridať malé množstvo asfaltového koksu a obsah síry v ropnom koksu a asfaltovom koksu nemôže prekročiť 0,5 %. Ihlový koks je potrebný aj pri výrobe vysokovýkonných alebo ultra vysokovýkonných grafitových elektród. Hlavnou surovinou na výrobu hliníkových anód je ropný koks a obsah síry je kontrolovaný tak, aby nebol vyšší ako 1,5 % až 2 %. Ropný koks a asfaltový koks by mali spĺňať príslušné národné normy kvality.
Výhoda grafitovej elektródy
(1) Zvyšujúca sa zložitosť geometrie formy a diverzifikácia aplikácií výrobkov viedli k vyšším požiadavkám na presnosť výboja iskrových strojov. Výhody grafitových elektród spočívajú v tom, že sa ľahko spracovávajú, majú vysokú rýchlosť odstraňovania výbojového obrábania a majú nízke straty grafitu. Preto niektorí zákazníci skupinových iskrových strojov opustili medené elektródy a prešli na grafitové elektródy. Navyše, niektoré špeciálne tvarované elektródy nie je možné vyrobiť z medi, no ľahšie sa tvorí grafit a medené elektródy sú ťažšie a nie sú vhodné na spracovanie veľkých elektród. Tieto faktory viedli niektorých zákazníkov skupinových zážihových strojov k používaniu grafitových elektród.
(2) Grafitové elektródy sa ľahšie spracovávajú a majú výrazne vyššiu rýchlosť spracovania ako medené elektródy. Napríklad použitie technológie frézovania na spracovanie grafitu je 2-3-krát rýchlejšie ako iné spracovanie kovov a nevyžaduje dodatočné manuálne spracovanie, zatiaľ čo medené elektródy vyžadujú manuálne brúsenie. Podobne, ak sa na výrobu elektród použijú vysokorýchlostné grafitové obrábacie centrá, rýchlosť bude vyššia, účinnosť bude vyššia a nebude problém s prachom. Pri týchto procesoch obrábania môže výber nástrojov s vhodnou tvrdosťou a grafitom znížiť opotrebovanie nástroja a poškodenie medených elektród. Ak porovnáme čas frézovania medzi grafitovými elektródami a medenými elektródami, grafitové elektródy sú o 67 % rýchlejšie ako medené elektródy. Vo všeobecnosti je pri obrábaní elektrickým výbojom použitie grafitových elektród o 58 % rýchlejšie ako použitie medených elektród. Týmto spôsobom sa výrazne skráti čas spracovania a zároveň sa znížia výrobné náklady.
(3) Konštrukcia grafitových elektród sa líši od konštrukcie tradičných medených elektród. Mnohé továrne na výrobu foriem majú zvyčajne rôzne rezervné množstvá na hrubé a jemné opracovanie medených elektród, zatiaľ čo grafitové elektródy používajú takmer rovnaké rezervné množstvo, čo znižuje počet CAD/CAM a strojového spracovania. To samo o sebe stačí na výrazné zlepšenie presnosti dutín foriem.
Aplikácia grafitovej elektródy
(1) Používa sa pre elektrickú oblúkovú pec na výrobu ocele
Výroba ocele v elektrických peciach je hlavným používateľom grafitových elektród. Výroba ocele pre elektrické pece v Číne predstavuje približne 18 % produkcie surovej ocele a grafitové elektródy používané pri výrobe ocele predstavujú 70 % až 80 % z celkového množstva použitých grafitových elektród. Výroba ocele v elektrickej peci je proces použitia grafitových elektród na zavedenie prúdu do pece a využitie vysokoteplotného zdroja tepla generovaného oblúkom medzi koncom elektródy a náplňou pece na tavenie.
(2) Používa sa pre minerálne tepelné elektrické pece
Minerálne tepelné elektrické pece sa používajú najmä na výrobu priemyselného kremíka a žltého fosforu. Ich charakteristikou je, že spodná časť vodivej elektródy je pochovaná v materiáli pece, pričom vo vrstve materiálu vytvára oblúk a využíva tepelnú energiu emitovanú odporom samotného materiálu pece na ohrev materiálu pece. Medzi nimi minerálne tepelné elektrické pece s vysokou prúdovou hustotou vyžadujú grafitové elektródy. Napríklad asi 100 kg grafitových elektród sa spotrebuje na výrobu 1 tony kremíka a asi 40 kg grafitových elektród sa spotrebuje na výrobu 1 tony žltého fosforu.
(3) Používa sa pre odporové pece
Grafitizačná pec na výrobu grafitových produktov, taviaca pec na tavenie skla a elektrická pec na výrobu karbidu kremíka patria medzi odporové pece. Materiály vo vnútri pece sú vykurovacie odpory a predmety, ktoré sa majú ohrievať. Zvyčajne sú grafitové elektródy pre vodivosť zapustené do steny hlavy pece na konci odporovej pece na diskontinuálnu spotrebu grafitových elektród.
(4) Používa sa na prípravu nepravidelných grafitových výrobkov
Polotovary grafitových elektród sa tiež používajú na spracovanie na rôzne tvarované grafitové výrobky, ako sú tégliky, formy, člny a vykurovacie telesá. Napríklad v priemysle kremenného skla je potrebných na každú 1 tonu vyrobenej elektrickej taviacej rúrky 10 ton polotovarov grafitových elektród; na každú 1 tonu vyrobenej kremennej tehly sa spotrebuje 100 kilogramov polotovarov grafitových elektród.
