الکترود گرافیتی به یک ماده رسانای گرافیت مقاوم در برابر درجه حرارت بالا گفته می‌شود که از کک نفتی و کک آسفالت به عنوان سنگدانه، قطران زغال‌سنگ به‌عنوان چسبنده، از طریق کلسینه کردن مواد خام، خرد کردن و آسیاب کردن، بچینگ، اختلاط، قالب‌گیری، کلسینه کردن، آغشته‌سازی، پردازش گرافیتی و گرافیتی‌سازی مواد خام ساخته شده است. به آن الکترود گرافیتی مصنوعی می گویند (که به آن الکترود گرافیتی گفته می شود) که با الکترود گرافیتی طبیعی تهیه شده از گرافیت طبیعی به عنوان ماده خام متفاوت است.
الکترودهای گرافیتی عمدتاً از کک نفتی و کک سوزنی به عنوان مواد خام ساخته می‌شوند و قطران زغال سنگ به عنوان چسبنده می‌باشند. آنها توسط کلسینه کردن، بچینگ، اختلاط، قالب گیری، برشته کردن، گرافیتی شدن و ماشینکاری ساخته می شوند. آنها هادی هستند که انرژی الکتریکی را به شکل قوس در کوره قوس الکتریکی آزاد می کنند تا مواد کوره را گرم و ذوب کنند. با توجه به شاخص های کیفی آنها، می توان آنها را به الکترودهای گرافیت معمولی،-الکترودهای گرافیت با قدرت بالا، و الکترودهای گرافیت فوق-قدرت بالا تقسیم کرد.
ماده اولیه اصلی برای تولید الکترودهای گرافیتی کک نفتی است. مقدار کمی کک آسفالت را می توان به الکترودهای گرافیتی توان معمولی اضافه کرد و محتوای گوگرد هر دو کک نفتی و کک آسفالت نمی تواند از 0.5٪ تجاوز کند. کک سوزنی نیز هنگام تولید الکترودهای گرافیتی با قدرت{{3} یا با قدرت فوق العاده بالا مورد نیاز است. ماده اولیه اصلی برای تولید آندهای آلومینیوم، کک نفتی است و میزان گوگرد آن بیش از 1.5٪ تا 2٪ کنترل می شود. کک نفتی و کک آسفالت باید با استانداردهای کیفیت ملی مربوطه مطابقت داشته باشد.
مزیت الکترود گرافیتی
(1) پیچیدگی فزاینده هندسه قالب و تنوع برنامه های کاربردی محصول منجر به الزامات بالاتری برای دقت تخلیه ماشین های جرقه شده است. مزایای الکترودهای گرافیتی این است که پردازش آنها آسان است، سرعت حذف ماشینکاری تخلیه بالا و تلفات گرافیت کم دارند. بنابراین، برخی از مشتریان ماشین‌های جرقه‌دار گروهی، الکترودهای مسی را رها کرده و به الکترودهای گرافیتی روی آورده‌اند. علاوه بر این، برخی از الکترودهای شکل خاص را نمی توان از مس ساخت، اما گرافیت راحت تر تشکیل می شود و الکترودهای مس سنگین تر هستند و برای پردازش الکترودهای بزرگ مناسب نیستند. این عوامل باعث شده است که برخی از مشتریان ماشین های جرقه ای مبتنی بر گروه از الکترودهای گرافیتی استفاده کنند.
(2) پردازش الکترودهای گرافیتی آسان‌تر است و سرعت پردازش بسیار سریع‌تری نسبت به الکترودهای مسی دارند. برای مثال، استفاده از فناوری آسیاب برای پردازش گرافیت 2{4}}3 برابر سریعتر از سایر پردازش‌های فلز است و نیازی به پردازش دستی اضافی ندارد، در حالی که الکترودهای مسی به آسیاب دستی نیاز دارند. به همین ترتیب، اگر از مراکز ماشینکاری گرافیت با سرعت بالا برای تولید الکترود استفاده شود، سرعت بیشتر، راندمان بالاتر و مشکل گرد و غبار وجود نخواهد داشت. در این فرآیندهای ماشینکاری، انتخاب ابزارهایی با سختی و گرافیت مناسب می تواند سایش ابزار و آسیب الکترودهای مسی را کاهش دهد. اگر زمان آسیاب بین الکترودهای گرافیتی و الکترودهای مس را مقایسه کنیم، الکترودهای گرافیتی 67 درصد سریعتر از الکترودهای مسی هستند. به طور کلی، در ماشینکاری تخلیه الکتریکی، استفاده از الکترودهای گرافیتی 58 درصد سریعتر از استفاده از الکترودهای مسی است. به این ترتیب زمان پردازش به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و هزینه های ساخت نیز کاهش می یابد.
(3) طراحی الکترودهای گرافیتی با الکترودهای مسی سنتی متفاوت است. بسیاری از کارخانه های قالب معمولاً مقادیر ذخیره متفاوتی برای ماشینکاری خشن و ریز الکترودهای مسی دارند، در حالی که الکترودهای گرافیتی تقریباً از همان مقدار ذخیره استفاده می کنند که تعداد CAD/CAM و زمان های پردازش ماشینی را کاهش می دهد. این به تنهایی برای بهبود دقت حفره های قالب کافی است.
کاربرد الکترود گرافیت
(1) برای کوره فولادسازی قوس الکتریکی استفاده می شود
فولادسازی کوره الکتریکی یکی از کاربران عمده الکترودهای گرافیتی است. تولید فولاد کوره الکتریکی در چین حدود 18 درصد از تولید فولاد خام را تشکیل می دهد و الکترودهای گرافیتی مورد استفاده در فولادسازی 70 تا 80 درصد از کل مقدار الکترودهای گرافیتی مورد استفاده را تشکیل می دهند. فولادسازی کوره الکتریکی فرآیند استفاده از الکترودهای گرافیتی برای وارد کردن جریان به کوره و استفاده از منبع حرارتی با دمای بالا است که توسط قوس بین انتهای الکترود و شارژ کوره برای ذوب تولید می‌شود.
(2) برای کوره های الکتریکی حرارتی معدنی استفاده می شود
کوره های الکتریکی حرارتی معدنی عمدتاً برای تولید سیلیکون صنعتی و فسفر زرد استفاده می شود. مشخصه آنها این است که قسمت پایینی الکترود رسانا در مواد کوره دفن شده است و یک قوس در لایه مواد تشکیل می دهد و از انرژی گرمایی ساطع شده از مقاومت خود مواد کوره برای گرم کردن مواد کوره استفاده می کند. در این میان کوره های الکتریکی حرارتی معدنی با چگالی جریان بالا به الکترودهای گرافیتی نیاز دارند. به عنوان مثال، حدود 100 کیلوگرم الکترود گرافیتی برای تولید 1 تن سیلیکون مصرف می شود و حدود 40 کیلوگرم الکترود گرافیتی برای تولید 1 تن فسفر زرد مصرف می شود.
(3) برای کوره های مقاومتی استفاده می شود
کوره گرافیتی که برای تولید محصولات گرافیت استفاده می شود، کوره ذوب مورد استفاده برای ذوب شیشه و کوره الکتریکی که برای تولید کاربید سیلیکون استفاده می شود، همه متعلق به کوره های مقاومتی هستند. مواد داخل کوره هم مقاومت های گرمایشی و هم اشیایی هستند که باید گرم شوند. معمولاً الکترودهای گرافیتی برای رسانایی در دیواره سر کوره در انتهای کوره مقاومتی برای مصرف ناپیوسته الکترودهای گرافیتی تعبیه می شوند.
(4) برای تهیه محصولات گرافیت نامنظم استفاده می شود
بلنک الکترودهای گرافیتی نیز برای پردازش به محصولات گرافیتی شکل های مختلف مانند بوته ها، قالب ها، قایق ها و عناصر گرمایشی استفاده می شود. به عنوان مثال، در صنعت شیشه کوارتز، به ازای هر 1 تن لوله ذوب الکتریکی تولید شده، 10 تن بلنک الکترود گرافیتی مورد نیاز است. به ازای هر 1 تن آجر کوارتزی تولید شده، 100 کیلوگرم بلنک الکترود گرافیتی مصرف می شود.
