1. MATERIE PRIME
Coca-Cola (circa il 75-80% di contenuto)
Coca Cola di petrolio
Il coke di petrolio è la materia prima più importante ed è formato in un'ampia gamma di strutture, dal coke ad ago altamente anisotropo al coke fluido quasi isotropo.Il coke ad aghi altamente anisotropo, per la sua struttura, è indispensabile per la fabbricazione di elettrodi ad alte prestazioni utilizzati nei forni elettrici ad arco, dove è richiesto un grado molto elevato di capacità di carico elettrica, meccanica e termica.Il coke di petrolio è prodotto quasi esclusivamente dal processo di cokefazione ritardata, che è una procedura di carbonizzazione lenta mite dei residui della distillazione del petrolio greggio.
Needle coke è il termine comunemente usato per un tipo speciale di coke con una grafitizzabilità estremamente elevata risultante da un forte orientamento parallelo preferito della sua struttura a strati turbostratici e da una particolare forma fisica dei chicchi.
Leganti (circa 20-25% di contenuto)
Pece di catrame di carbone
Gli agenti leganti vengono utilizzati per agglomerare le particelle solide tra loro.La loro elevata capacità bagnante trasforma così l'impasto in uno stato plastico per il successivo stampaggio o estrusione.
La pece di catrame di carbone è un composto organico e ha una struttura aromatica distinta.A causa della sua elevata proporzione di anelli benzenici sostituiti e condensati, ha già la struttura reticolare esagonale distintamente preformata della grafite, facilitando così la formazione di domini grafitici ben ordinati durante la grafitizzazione.La pece si rivela il legante più vantaggioso.È il residuo della distillazione del catrame di carbone.
2. MISCELAZIONE ED ESTRUSIONE
Il coke macinato viene miscelato con pece di catrame di carbone e alcuni additivi per formare una pasta uniforme.Questo viene portato nel cilindro di estrusione.In una prima fase l'aria deve essere rimossa mediante prepressatura.Quindi segue la fase di estrusione vera e propria in cui la miscela viene estrusa per formare un elettrodo del diametro e della lunghezza desiderati.Per consentire la miscelazione e soprattutto il processo di estrusione (vedi figura a destra) la miscela deve essere viscosa.Ciò si ottiene mantenendolo ad una temperatura elevata di ca.120°C (a seconda della falda) durante tutto il processo di produzione del verde.Questa forma base di forma cilindrica è nota come “elettrodo verde”.
3. COTTURA
Sono in uso due tipi di forni da forno:
Qui le bacchette estruse vengono poste in contenitori cilindrici di acciaio inossidabile (saggers).Per evitare la deformazione degli elettrodi durante il processo di riscaldamento, i saggers sono anche riempiti con una copertura protettiva di sabbia.I sagger vengono caricati su piattaforme di vagoni ferroviari (fondi di vagoni) e arrotolati in forni a gas naturale.
Forno ad anello
Qui gli elettrodi sono posti in una cavità nascosta di pietra nella parte inferiore del capannone di produzione.Questa cavità fa parte di un sistema ad anello di più di 10 camere.Le camere sono collegate tra loro con un sistema di circolazione dell'aria calda per risparmiare energia.Anche i vuoti tra gli elettrodi sono riempiti di sabbia per evitare deformazioni.Durante il processo di cottura, dove la pece viene carbonizzata, la temperatura deve essere controllata con attenzione perché a temperature fino a 800°C un rapido accumulo di gas può causare la rottura dell'elettrodo.
In questa fase gli elettrodi hanno una densità di circa 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNAZIONE
Gli elettrodi cotti sono impregnati con un passo speciale (passo liquido a 200°C) per conferire loro la maggiore densità, resistenza meccanica e conduttività elettrica di cui avranno bisogno per resistere alle severe condizioni operative all'interno dei forni.
5. RICOTTURA
Un secondo ciclo di cottura, o "rebake", è necessario per carbonizzare l'impregnazione della pece e per scacciare eventuali sostanze volatili rimanenti.La temperatura di cottura raggiunge quasi i 750°C.In questa fase gli elettrodi possono raggiungere densità intorno a 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. GRAFIZZAZIONE
Forno Acheson
Il passaggio finale nella produzione della grafite è una conversione del carbone cotto in grafite, chiamata grafitizzazione.Durante il processo di grafitizzazione, il carbonio più o meno preordinato (carbonio turbostratico) viene convertito in una struttura di grafite ordinata tridimensionalmente.
Gli elettrodi sono confezionati in forni elettrici circondati da particelle di carbonio per formare una massa solida.Una corrente elettrica viene fatta passare attraverso il forno, portando la temperatura a circa 3000°C.Questo processo viene solitamente ottenuto utilizzando un FORNO ACHESON o un FORNO A LUNGHEZZA (LWG).
Con il forno Acheson gli elettrodi vengono grafitizzati utilizzando un processo batch, mentre in un forno LWG l'intera colonna viene grafitizzata contemporaneamente.
7. LAVORAZIONE
Gli elettrodi di grafite (dopo il raffreddamento) sono lavorati secondo dimensioni e tolleranze esatte.Questa fase può includere anche la lavorazione e il montaggio delle estremità (prese) degli elettrodi con un sistema di giunzione a perno filettato di grafite (nipplo).
Tempo di pubblicazione: 08-aprile-2021