1. RAAKA-AINEET
Coca-Cola (noin 75–80 % pitoisuudeltaan)
Öljykoksi
Öljykoksi on tärkein raaka-aine, ja sitä muodostuu monenlaisina rakenteina, erittäin anisotrooppisesta neulakoksista lähes isotrooppiseen nestemäiseen koksiin. Erittäin anisotrooppinen neulakoksi on rakenteensa ansiosta välttämätön sähkökaariuuneissa käytettävien tehokkaiden elektrodien valmistuksessa, joissa vaaditaan erittäin suurta sähköistä, mekaanista ja lämpökuormankestoa. Öljykoksia tuotetaan lähes yksinomaan hidastetulla koksausprosessilla, joka on raakaöljyn tislausjäännösten lievä ja hidas hiilestysmenetelmä.
Neulakoksi on yleisesti käytetty termi erityiselle koksityypille, jolla on erittäin korkea grafitoituvuus, joka johtuu sen turbostraattisen kerrosrakenteen vahvasta yhdensuuntaisesta suuntautumisesta ja rakeiden tietystä fyysisestä muodosta.
Sideaineet (noin 20–25 % sisällöstä)
Kivihiilitervapiki
Sideaineita käytetään kiinteiden hiukkasten agglomeroimiseksi toisiinsa. Niiden korkea kostutuskyky muuttaa seoksen siten plastiseen tilaan myöhempää muovausta tai ekstruusiota varten.
Kivihiilitervapiki on orgaaninen yhdiste, jolla on selkeä aromaattinen rakenne. Suuren substituoitujen ja kondensoituneiden bentseenirenkaiden osuuden ansiosta sillä on jo grafiitille tyypillinen selkeästi muodostunut kuusikulmainen hilarakenne, mikä helpottaa hyvin järjestäytyneiden grafiittisten domeenien muodostumista grafitisaation aikana. Piki osoittautuu edullisimmaksi sideaineeksi. Se on kivihiilitervan tislausjäännös.
2. SEKOITTAMINEN JA SUKENTAMINEN
Jauhettu koksi sekoitetaan kivihiilitervapien ja joidenkin lisäaineiden kanssa tasaisen tahnan muodostamiseksi. Tämä johdetaan ekstruusio-sylinteriin. Ensimmäisessä vaiheessa ilma on poistettava esipuristamalla. Tämän jälkeen seuraa varsinainen ekstruusiovaihe, jossa seos ekstrudoidaan halutun halkaisijan ja pituuden omaavaksi elektrodiksi. Sekoituksen ja erityisesti ekstruusioprosessin (katso kuva oikealla) mahdollistamiseksi seoksen on oltava viskoosia. Tämä saavutetaan pitämällä sitä noin 120 °C:n lämpötilassa (pien määrästä riippuen) koko vihreän tuotantoprosessin ajan. Tätä sylinterimäistä perusmuotoa kutsutaan "vihreäksi elektrodiksi".
3. LEIVONTA
Käytössä on kahdenlaisia paistouuneja:
Tässä puristetut tangot asetetaan lieriömäisiin ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin säiliöihin (saggereihin). Elektrodien muodonmuutoksen välttämiseksi lämmitysprosessin aikana saggerit täytetään myös suojaavalla hiekkakerroksella. Saggerit lastataan junavaunujen alustoille (vaunujen pohjille) ja vieritetään maakaasulla lämmitettyihin uuneihin.
Rengasuuni
Tässä elektrodit sijoitetaan kivestä peitettyyn onteloon tuotantohallin pohjalla. Tämä ontelo on osa yli 10 kammion rengasjärjestelmää. Kammiot on yhdistetty toisiinsa kuumailmakiertojärjestelmällä energian säästämiseksi. Elektrodien väliset ontelot täytetään myös hiekalla muodonmuutoksen välttämiseksi. Paistoprosessin aikana, jossa pihka hiiletään, lämpötilaa on valvottava huolellisesti, koska jopa 800 °C:n lämpötiloissa nopea kaasun muodostuminen voi aiheuttaa elektrodin halkeilua.
Tässä vaiheessa elektrodien tiheys on noin 1,55–1,60 kg/dm3.
4. KYLLÄSTYS
Paistetut elektrodit kyllästetään erityisellä pihkalla (nestemäinen pihka 200 °C:ssa), jotta niille saadaan suurempi tiheys, mekaaninen lujuus ja sähkönjohtavuus, joita ne tarvitsevat kestämään uunien sisällä esiintyvät ankarat käyttöolosuhteet.
5. UUDELLEENPAISTAMINEN
Toinen paistosykli eli "uudelleenpaisto" tarvitaan pihkakyllästyksen hiilestämiseksi ja jäljellä olevien haihtuvien aineiden poistamiseksi. Uudelleenpaistolämpötila nousee lähes 750 °C:een. Tässä vaiheessa elektrodien tiheys voi olla noin 1,67–1,74 kg/dm3.
6. GRAFITISOINTI
Achesonin uuni
Grafiitin valmistuksen viimeinen vaihe on paistetun hiilen muuntaminen grafiitiksi, jota kutsutaan grafitointiksi. Grafitointiprosessissa enemmän tai vähemmän ennalta järjestynyt hiili (turbostraattinen hiili) muunnetaan kolmiulotteisesti järjestäytyneeksi grafiittirakenteeksi.
Elektrodit pakataan sähköuuneihin, joita ympäröivät hiilihiukkaset kiinteän massan muodostamiseksi. Uunin läpi johdetaan sähkövirta, joka nostaa lämpötilan noin 3000 °C:een. Tämä prosessi saavutetaan yleensä käyttämällä joko ACHESON-uunia tai pituussuuntaista uunia (LWG).
Acheson-uunissa elektrodit grafitoidaan panosprosessilla, kun taas LWG-uunissa koko kolonni grafitoidaan samanaikaisesti.
7. TYÖSTÖ
Jäähdytyksen jälkeen grafiittielektrodit koneistetaan tarkkoihin mittoihin ja toleranssien mukaisesti. Tämä vaihe voi sisältää myös elektrodien päiden (holkkien) koneistuksen ja sovittamisen kierteitetyllä grafiittitappiliitosjärjestelmällä.
Julkaisun aika: 8.4.2021