الکترود گرافیتی | بررسی کاربرد و مشخصات

برای توضیح الکترود گرافیتی قبل از هرچیز نیاز است که با گرافیت آشنا شوید. آشنایی با ترکیب گرافیت، به مصرف کننده در درک کاربردهای الکترود گرافیتی کمک می کند. فرمول شیمیایی گرافیت C است.  گرافیت یک آلوتروپ کربن است، به این معنی که آن ترکیب شیمیایی همانند کربن است، اما دارای مشخصات فیزیکی متفاوت است.

کربن قادر به تشکیل سه آلوتروپ طبیعی است: کربن آمورف، گرافیت و الماس. هنگامی که اتم های کربن ساختار بلوری شش ضلعی را تشکیل می دهند، گرافیت تشکیل می شود. لبه های شش ضلعی در لایه ها به یکدیگر متصل می شوند و گرافیت را برای استفاده نرم، چکش خوار و ایده آل می کند.

با این حال، هر لایه گرافیت به طور جداگانه محکم است. یک لایه گرافیت به عنوان گرافن شناخته می شود. گرافیت بیش از 300 برابر قویتر از فولاد است. استحکام گرافن و خواص هدایت الکتریکی و حرارتی آن، این ماده را برای استفاده های صنعتی مفید میکند.

کاربرد الکترود گرافیتی

الکترودهای گرافیتی در کوره قوس الکتریکی (EDF) برای تولید فولاد، تولید فرآورده های فلزی، تولید فلزات سیلیکونی و فرآیند ذوب استفاده می شود. نوک این الکترودها می تواند تا 3000 درجه سانتیگراد برسد که تقریبا نیمی از دمای خورشید است. الکترودهای گرافیتی می توانند سطح بالایی از هدایت الکتریکی داشته باشند. الکترودها دارای توانایی حفظ حرارت تولید شده را دارند. الکترودهای گرافیتی نیز در پالایش فلزات و فرآیند ذوب مشابه استفاده می شود.

انتظار می رود که افزایش تقاضا برای فولاد در ساخت و ساز، نفت و گاز و صنایع خودرو، باعث افزایش بازار الکترودهای گرافیتی شود. در سال 2016، حدود 50 درصد از فولاد تولید شده در سطح جهان در صنعت ساختمان و زیر ساخت مورد استفاده قرار گرفت. افزایش تقاضا برای فولاد در صنایع مختلف مانند هواپیمایی، الکترونیک و بسته بندی پیش بینی می شود که استفاده از کوره قوس الکتریکی را افزایش دهد.

تقسیم بندی الکترود گرافیتی

چند نوع تقسیم بندی برای الکترود گرافیتی وجود دارد که رایج ترین آنها عبارتند از: براساس محصولات تولیدی، بر اساس کاربرد، بر اساس منطقه .

تقسیم بندی بر اساس محصولات تولیدی

• قدرت فوق العاده بالا ( UHP )

• قدرت بالا (HP )

• قدرت عادی ( RP )

در سال 2016، الکترودهای گرافیت با قدرت فوق العاده بالا ( UHP ) به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفتند. در واقع 65.4% از سهم فروش الکترود گرافیتی مربطو به این نوع الکترود بود. صنعتی سازی سریع و افزایش هزینه های زیربنایی باعث افزایش تقاضای فولاد با کیفیت می شود. این مساله سبب رشد صنعت الکترود گرافیتی می شود.

از الکترودهای گرافیتی با قدرت بالا برای ساخت فلزات غیر آهنی و فولاد با گریدهای متوسط و پایین از طریق کوره قوس الکتریکی و کوره مجهز استفاده می شود.

تقسیم بندی الکترودهای گرافیتی بر اساس کاربرد

• کوره قوس الکتریکی (EAF)

• کوره پاتیلی  (LF)و غیره

الکترودهای گرافیتی در فرایند تولید و پالایش فولاد در کوره قوس الکتریکی استفاده می شود. افزایش استفاده از مواد در کوره قوس الکتریکی برای فرایند ذوب فلزات و ضایعات فولاد، تقاضا برای مواد را بیش از مقدار پیش بینی شده افزایش می دهد.

کشورهایی مانند ایالات متحده آمریکا، ژاپن و هند و خاورمیانه بیشترین استفاده از روش EAF را دارند. در سال 2016، در هند، نزدیک به 60 درصد از فولاد از طریق روشEAF تولید شد. در حالی که این مقدار در خاورمیانه نزدیک به 90 درصد بود.

تقسیم بندی بر اساس منطقه

• آمریکای شمالی

     • مکزیک

• اروپا

     • فرانسه

• آسیا و اقیانوسیه

     • چین

     • ژاپن

     • هند

• آمریکای مرکزی و جنوبی

• MEA

یکی از انواع الکترود گرافیتی که تولید می شود و دارای مزایای بسیاری است و کاربرد دارد، الکترود گرافیتی بلند است. در گذشته، حداکثر طول الکترود عرضه شده 2900 میلیمتر بود. تكنولوژی جدید تولید الکترود گرافیتی قادر به تولید الکترودهای تا طول 3600 میلیمتر می باشد.

 الکترودهای گرافیتی بلند دارای مزایای بسیاری است که عبارتند از:

•  به علت الکترود های بلند، به اتصالات کمتری مورد نیاز است
• کاهش زمان اتصال الکترود، به دلیل اتصالات کمتر که منجر به افزایش بهره وری می شود
•  ستون های کمتر الکتریکی که باعث کاهش اکسیداسیون و از بین رفتن گرافیت می شود
•  کاهش هزینه های تولید ناشی از افزایش حرارت بین الکترود

الکترودهای گرافیتی برای بازیافت فولاد در صنعت کوره قوس الکتریکی، به اصطلاح "مینی میلز" استفاده می شود. آنها در پالایش فولاد و همچنین در صنایع غیر آهنی استفاده می شود. الکترودهای گرافیت برای انتقال انرژی الکتریکی از منبع تغذیه به ذوب فولاد در حمام EAF استفاده می شود.

توسعه کوره قوس الکتریکی از روزهای اولیه تا طرح های مدرن امروز با تحولات همزمان در تولید الکترودهای گرافیت امکان پذیر شد. با وجود  پیشرفت الکترودهای گرافیتی، توجه داشته باشید که هر گونه تغییر در شرایط عملیاتی متالورژی، الکتریکی و مکانیکی می تواند تاثیر قابل توجهی بر رفتار الکترود گرافیتی داشته باشد. تکنیک های ذوب جدید در کوره های مدرن، بزرگ و کوره های قدرتمند باعث گرم شدن سریع تر الکترودهای گرافیتی نسبت به کوره های کوچک می‌شود. این مساله نیازمند مقاومت الکتریکی  الکترودهای گرافیتی در برابر شوک های حرارتی و مکانیکی است.

تهیه شده توسط تیم تولید محتوای فولاد ایرانیان