Grafitová elektroda označuje vysokoteplotně odolný grafitový vodivý materiál vyrobený z ropného koksu a asfaltového koksu jako kameniva, uhelného dehtu jako pojiva, prostřednictvím kalcinace surovin, drcení a mletí, dávkování, míchání, lisování, kalcinace, impregnace, grafitizace a mechanického zpracování. Nazývá se umělá grafitová elektroda (označovaná jako grafitová elektroda), která se liší od přírodní grafitové elektrody připravené z přírodního grafitu jako suroviny.
Grafitové elektrody se vyrábějí hlavně z ropného koksu a jehlového koksu jako suroviny, s černouhelným dehtem jako pojivem. Vyrábějí se kalcinací, dávkováním, mícháním, lisováním, pražením, grafitizací a obráběním. Jsou to vodiče, které uvolňují elektrickou energii ve formě oblouku v elektrické obloukové peci k ohřevu a tavení materiálu pece. Podle jejich kvalitativních ukazatelů je lze rozdělit na běžné výkonové grafitové elektrody, vysokovýkonné grafitové elektrody a ultra{4}}výkonné grafitové elektrody.
Hlavní surovinou pro výrobu grafitových elektrod je ropný koks. Do běžných výkonových grafitových elektrod lze přidat malé množství asfaltového koksu a obsah síry v ropném i asfaltovém koksu nesmí překročit 0,5 %. Jehlový koks je také vyžadován při výrobě vysoce-výkonových nebo ultravýkonných grafitových elektrod. Hlavní surovinou pro výrobu hliníkových anod je ropný koks a obsah síry je kontrolován tak, aby nepřesahoval 1,5 % až 2 %. Ropný koks a asfaltový koks by měly splňovat příslušné národní normy kvality.
Výhoda grafitové elektrody
(1) Rostoucí složitost geometrie formy a diverzifikace aplikací výrobků vedly k vyšším požadavkům na přesnost výboje jiskrových strojů. Výhody grafitových elektrod spočívají v tom, že se snadno zpracovávají, mají vysokou rychlost odstraňování výbojového obrábění a mají nízké ztráty grafitu. Proto někteří zákazníci skupinových zapalovacích strojů opustili měděné elektrody a přešli na grafitové elektrody. Některé elektrody speciálního tvaru navíc nelze vyrobit z mědi, ale grafit se snáze tvoří a měděné elektrody jsou těžší a nejsou vhodné pro zpracování velkých elektrod. Tyto faktory vedly některé zákazníky skupinových zapalovacích strojů k používání grafitových elektrod.
(2) Grafitové elektrody se snáze zpracovávají a mají výrazně vyšší rychlost zpracování než měděné elektrody. Například použití technologie frézování ke zpracování grafitu je 2-3krát rychlejší než jiné zpracování kovů a nevyžaduje další ruční zpracování, zatímco měděné elektrody vyžadují ruční broušení. Podobně, pokud se k výrobě elektrod použijí vysokorychlostní grafitová obráběcí centra, rychlost bude vyšší, účinnost bude vyšší a nebude problém s prachem. Při těchto obráběcích procesech může výběr nástrojů s vhodnou tvrdostí a grafitem snížit opotřebení nástroje a poškození měděných elektrod. Pokud porovnáme dobu frézování mezi grafitovými elektrodami a měděnými elektrodami, jsou grafitové elektrody o 67 % rychlejší než elektrody měděné. Obecně platí, že při obrábění elektrickým výbojem je použití grafitových elektrod o 58 % rychlejší než použití měděných elektrod. Tímto způsobem se výrazně zkrátí doba zpracování a zároveň se sníží výrobní náklady.
(3) Konstrukce grafitových elektrod se liší od konstrukce tradičních měděných elektrod. Mnoho továren na formy má obvykle různé rezervy pro hrubé a jemné obrábění měděných elektrod, zatímco grafitové elektrody používají téměř stejné rezervní množství, což snižuje počet časů CAD/CAM a strojního zpracování. To samo o sobě stačí k výraznému zlepšení přesnosti dutin forem.
Aplikace grafitové elektrody
(1) Používá se pro elektrické obloukové pece na výrobu oceli
Výroba oceli v elektrických pecích je hlavním uživatelem grafitových elektrod. Výroba oceli pro elektrické pece v Číně představuje asi 18 % produkce surové oceli a grafitové elektrody používané při výrobě oceli tvoří 70 % až 80 % z celkového množství použitých grafitových elektrod. Výroba oceli v elektrických pecích je proces použití grafitových elektrod k zavedení proudu do pece a využití vysokoteplotního zdroje tepla generovaného obloukem mezi koncem elektrody a vsázkou pece pro tavení.
(2) Používá se pro minerální tepelné elektrické pece
Minerální tepelné elektrické pece se používají především pro výrobu průmyslového křemíku a žlutého fosforu. Jejich charakteristikou je, že spodní část vodivé elektrody je pohřbena v materiálu pece, vytváří oblouk ve vrstvě materiálu a využívá tepelnou energii vyzařovanou odporem samotného materiálu pece k ohřevu materiálu pece. Mezi nimi minerální tepelné elektrické pece s vysokou proudovou hustotou vyžadují grafitové elektrody. Například asi 100 kg grafitových elektrod se spotřebuje na výrobu 1 tuny křemíku a asi 40 kg grafitových elektrod se spotřebuje na výrobu 1 tuny žlutého fosforu.
(3) Používá se pro odporové pece
Grafitizační pec používaná pro výrobu grafitových produktů, tavicí pec používaná pro tavení skla a elektrická pec používaná pro výrobu karbidu křemíku patří mezi odporové pece. Materiály uvnitř pece jsou jak topné odpory, tak předměty, které se mají zahřívat. Obvykle jsou grafitové elektrody pro vodivost zapuštěny do stěny hlavy pece na konci odporové pece pro diskontinuální spotřebu grafitových elektrod.
(4) Používá se pro přípravu výrobků z nepravidelného grafitu
Polotovar z grafitových elektrod se také používá pro zpracování na různé tvarované grafitové výrobky, jako jsou kelímky, formy, čluny a topná tělesa. Například v průmyslu křemenného skla je na každou 1 tunu vyrobené elektrické tavicí trubky potřeba 10 tun polotovarů grafitových elektrod; na každou 1 tunu vyrobené křemenné cihly se spotřebuje 100 kilogramů polotovarů grafitových elektrod.
