ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड विनिर्माण प्रक्रिया

1. कच्चा माल
कोक (सामग्री में लगभग 75-80%)

पेट्रोलियम कोक
पेट्रोलियम कोक सबसे महत्वपूर्ण कच्चा माल है, और यह अत्यधिक अनिसोट्रोपिक सुई कोक से लेकर लगभग आइसोट्रोपिक द्रव कोक तक, संरचनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में बनता है। अत्यधिक अनिसोट्रोपिक सुई कोक, इसकी संरचना के कारण, इलेक्ट्रिक आर्क भट्टियों में उपयोग किए जाने वाले उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए अपरिहार्य है, जहां बहुत उच्च स्तर की विद्युत, यांत्रिक और थर्मल भार-वहन क्षमता की आवश्यकता होती है। पेट्रोलियम कोक लगभग विशेष रूप से विलंबित कोकिंग प्रक्रिया द्वारा उत्पादित किया जाता है, जो कच्चे तेल के आसवन अवशेषों की हल्की धीमी गति से कार्बोनाइजिंग प्रक्रिया है।

नीडल कोक आमतौर पर एक विशेष प्रकार के कोक के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला शब्द है, जिसमें अत्यधिक उच्च ग्रेफाइटिज़ेबिलिटी होती है, जो इसकी टर्बोस्ट्रेटिक परत संरचना और अनाज के एक विशेष भौतिक आकार के एक मजबूत पसंदीदा समानांतर अभिविन्यास के परिणामस्वरूप होती है।

बाइंडर्स (सामग्री में लगभग 20-25%)

कोयला तारकोल पिच
ठोस कणों को एक-दूसरे से जोड़ने के लिए बाइंडिंग एजेंटों का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार उनकी उच्च गीला करने की क्षमता मिश्रण को बाद में मोल्डिंग या एक्सट्रूज़न के लिए प्लास्टिक अवस्था में बदल देती है।

कोल टार पिच एक कार्बनिक यौगिक है और इसकी एक विशिष्ट सुगंधित संरचना होती है। प्रतिस्थापित और संघनित बेंजीन रिंगों के उच्च अनुपात के कारण, इसमें पहले से ही ग्रेफाइट की स्पष्ट रूप से पूर्वनिर्मित हेक्सागोनल जाली संरचना है, इस प्रकार ग्रेफाइटाइजेशन के दौरान सुव्यवस्थित ग्रेफाइटिक डोमेन के गठन की सुविधा मिलती है। पिच सबसे लाभप्रद बाइंडर साबित होती है। यह कोयला टार का आसवन अवशेष है।

2. मिश्रण और निष्कासन
एक समान पेस्ट बनाने के लिए मिल्ड कोक को कोयला टार पिच और कुछ एडिटिव्स के साथ मिलाया जाता है। इसे एक्सट्रूज़न सिलेंडर में लाया जाता है। पहले चरण में हवा को प्रीप्रेस करके निकालना होगा। वास्तविक एक्सट्रूज़न चरण इस प्रकार है जहां वांछित व्यास और लंबाई का इलेक्ट्रोड बनाने के लिए मिश्रण को बाहर निकाला जाता है। मिश्रण और विशेष रूप से एक्सट्रूज़न प्रक्रिया को सक्षम करने के लिए (दाईं ओर चित्र देखें) मिश्रण को चिपचिपा होना चाहिए। इसे लगभग ऊंचे तापमान पर रखकर हासिल किया जाता है। संपूर्ण हरित उत्पादन प्रक्रिया के दौरान 120°C (पिच के आधार पर)। बेलनाकार आकार वाले इस मूल रूप को "हरित इलेक्ट्रोड" के रूप में जाना जाता है।

3. पकाना
दो प्रकार की बेकिंग भट्टियाँ उपयोग में हैं:

यहां निकाली गई छड़ों को बेलनाकार स्टेनलेस स्टील के कनस्तरों (सैगर्स) में रखा जाता है। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान इलेक्ट्रोड के विरूपण से बचने के लिए, सैगर्स को रेत के सुरक्षात्मक आवरण से भी भर दिया जाता है। सैगर्स को रेलकार प्लेटफॉर्म (कार के निचले हिस्से) पर लादा जाता है और प्राकृतिक गैस से चलने वाली भट्टियों में लपेटा जाता है।

रिंग भट्टी

यहां इलेक्ट्रोड को उत्पादन हॉल के निचले भाग में एक पत्थर की गुप्त गुहा में रखा गया है। यह गुहा 10 से अधिक कक्षों की रिंग प्रणाली का हिस्सा है। ऊर्जा बचाने के लिए कक्षों को गर्म हवा परिसंचरण प्रणाली के साथ एक साथ जोड़ा जाता है। विरूपण से बचने के लिए इलेक्ट्रोड के बीच के रिक्त स्थान को भी रेत से भर दिया जाता है। बेकिंग प्रक्रिया के दौरान, जहां पिच को कार्बोनेटेड किया जाता है, तापमान को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करना पड़ता है क्योंकि 800°C तक के तापमान पर तेजी से गैस बनने से इलेक्ट्रोड में दरार आ सकती है।

इस चरण में इलेक्ट्रोड का घनत्व लगभग 1,55 - 1,60 किग्रा/डीएम3 होता है।

4. संसेचन
पके हुए इलेक्ट्रोडों को एक विशेष पिच (200°C पर तरल पिच) के साथ संसेचित किया जाता है ताकि उन्हें उच्च घनत्व, यांत्रिक शक्ति और विद्युत चालकता प्रदान की जा सके, जिनकी उन्हें भट्टियों के अंदर गंभीर परिचालन स्थितियों का सामना करने के लिए आवश्यकता होगी।

5. दोबारा पकाना
पिच संसेचन को कार्बोनाइज करने और किसी भी शेष वाष्पशील पदार्थ को हटाने के लिए दूसरे बेकिंग चक्र, या "रीबेक" की आवश्यकता होती है। रीबेक तापमान लगभग 750°C तक पहुँच जाता है। इस चरण में इलेक्ट्रोड 1,67 - 1,74 किग्रा/डीएम3 के आसपास घनत्व तक पहुंच सकते हैं।

6. ग्राफ़िटाइजेशन
एचेसन फर्नेस
ग्रेफाइट निर्माण में अंतिम चरण पके हुए कार्बन का ग्रेफाइट में रूपांतरण है, जिसे ग्रेफाइटाइजिंग कहा जाता है। ग्राफ़िटाइज़िंग प्रक्रिया के दौरान, कमोबेश पूर्व-आदेशित कार्बन (टर्बोस्ट्रेटिक कार्बन) को त्रि-आयामी क्रमबद्ध ग्रेफाइट संरचना में परिवर्तित किया जाता है।

इलेक्ट्रोडों को एक ठोस द्रव्यमान बनाने के लिए कार्बन कणों से घिरी विद्युत भट्टियों में पैक किया जाता है। भट्ठी के माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, जिससे तापमान लगभग 3000°C तक बढ़ जाता है। यह प्रक्रिया आमतौर पर एचेसन फर्नेस या लेंथवाइज फर्नेस (एलडब्ल्यूजी) का उपयोग करके हासिल की जाती है।

एचेसन भट्टी में इलेक्ट्रोडों को एक बैच प्रक्रिया का उपयोग करके रेखांकन किया जाता है, जबकि एलडब्ल्यूजी भट्टी में पूरे कॉलम को एक ही समय में रेखांकन किया जाता है।

7. मशीनिंग
ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड (ठंडा करने के बाद) को सटीक आयामों और सहनशीलता के लिए मशीनीकृत किया जाता है। इस चरण में मशीनिंग और थ्रेडेड ग्रेफाइट पिन (निप्पल) जॉइनिंग सिस्टम के साथ इलेक्ट्रोड के सिरों (सॉकेट) को फिट करना भी शामिल हो सकता है।