الکترود گرافیتی

 

مهمترین عامل تعیین کننده در تولید و افزایش کیفیت الکترودهای گرافیتی، میزان یا درجه (grade) کک نفتی به‌کار رفته در آن است. هرچه کیفیت یا درجه کک نفتی بالاتر باشد، الکترود باکیفیت‌تری تولید می‌شود.

به جز کیفیت کک نفتی، موارد دیگری نیز در کیفیت و توان انتقال جریان برق الکترود گرافیتی تاثیرگذار هستند:

  • طول الکترود
  • قطر
  • ضخامت
  • چگالی
  • مقاومت و میزان روزنه‌ها

برای نمونه، کک نفتی با درجه کیفیت پایین امکان انتقال جریان برق را به سادگی برقرار نمی‌کنند. همانطور که گفته شد، هرچه درجه کیفیت بالاتر باشد، کیفیت الکترود بهتر بوده و درنتیجه سرعت انتقال جریان نیز افزایش می‌یابد.

به طور کلی دو نوع الکترود وجود دارند:

1. الکترودهای گرافیتی با قطر کم - SDGE: Small Diameter Graphite Electrodes

این نوع الکترود‌ها در کوره‌های قوس الکتریکی به کار می‌روند. این الکترودها با انتقال جریان برق و ایجاد قوس الکتریکی با مواد داخل کوره که در بیشتر مواقع آهن قراضه هست، باعث ذوب آنها می‌شوند.

میزان جریان برق عبوری: 15000 تا 70000 آمپر

2. الکترودهای گرافیتی با قطر بزرگ - LDGE: Large Diameter Graphite Electrodes

این نوع الکترودها به دلیل قدرت بالای انتقال جریان، برای ایجاد قوس الکتریکی بسیار قوی و دمای بسیار بالا به‌کار می‌روند. صنایع فولادسازی و ذوب فولاد دارای کوره‌های قوس الکتریکی بسیار قوی هستند و به این نوع الکترودها نیاز دارند.

میزان جریان برق عبوری: 60000 تا 160000 آمپر

تفاوت اصلی SDGE و LDGE:

در تولید الکترودهای قطر کوچک، بدون در نظر گرفتن درجه آنها اغلب از کک نفتی استفاده می‌شود. گاهی نیز برای بالا بردن کیفیت، درجه‌های متفاوت با یکدیگر ترکیب می‌شوند. اما در تولید الکترودهای قطر بزرگ می‌توان گفت که از کک سوزنی 100% کیفیت بالا  استفاده می‌شود.

انواع دسته‌های الکترود:

کوره ذوب قوس الکتریکی:

این کوره سازه‌ای در کارخانه فولاد می‌باشد که در آن مواد به وسیله قوس الکتریکی گرما داده می‌شوند.

اندازه این کوره‌ها بسته به نوع استفاده آنها از واحد‌هایی با حجم یک تن تا 4000 تن متفاوت است. کوره‌های کوچک برای واحدهای تولیدمحصول‌های چدنی و کوره‌های بزرگ‌تر برای فولادسازی ثانوی کاربرد دارند.

کوره‌های قوس الکتریکی می‌توانند دمایی تا 1800 درجه سانتیگراد داشته باشد. این درحالی است که دمای کوره‌های واحد‌های آزمایشگاهی می‌تواند تا بیش 3000 درجه سانتیگراد افزایش پیدا کند.

کوره‌های قوس الکتریکی با کوره‌های القایی متفاوت هستند، به این صورت که در نوع دوم، مواد درون پاتیل‌های قرار می‌گیرند که به‌دور آنها سیم‌پیچ‌هایی برای عبور مستقیم جریان برق و تولید گرمای زیاد وجود دارند. گرمای ایجاد شده توسط این سیم‌پیچ‌ها باعث ذوب شدن مواد داخل پاتیل می‌شود.

انواع کوره‌های قوس الکتریکی یا EAF:

دو نوع جریان الکتریکی در کوره‌های قوس الکتریکی به‌کار می‌روند:
1. مستقیم DC – Direct Current
2. متناوب AC – Alternating Current

Three-phase AC EAF
با این حال نوعی از کوره‌های قوس الکتریکی وجود دارند که به آنها کوره‌های سه‌فاز متناوب می‌گویند. در این کوره‌ها از الکترودهای گرافیتی استفاده می‌شود که در صنعت فولادسازی بسیار رایج هستند. 

ساختار کوره قوس الکتریکی

1. اجاق کُروی‌ شکل
2. بدنه استوانه‌ای
3. درب‌پوش یا سقف متحرک گنبدی شکل (این قسمت توسط آب خنک می‌شود)
 - روی درب‌پوش سه سوراخ برای قرار گرفتن الکترودهای گرافیتی تعبیه شده است.

4. انبرک‌هایی که حرکت عمودی هر الکترود را به صورت جداگانه کنترل می‌کنند. 

- انبرک‎های نگهدارنده وظیفه انتقال‌‌دهنده‌های جریان برق را نیز به‌عهده داشته که توسط لوله‎های خنک‌کننده تامین می‌شود.

- با پایین آمدن الکترودها، نقطه اتصال با جریان سه‌فاز بین آن‌ها و مواد داخل پاتیل صورت می‌گیرد.

- کوره روی مکانیزمی کج‌شونده قرار گرفته و با کج کردن کوره، مواد ذوب شده از طریق سوراخی که پشت کوره قرار گرفته داخل ظرف انتفال ریخته می‌شوند.

- در قسمت جلو کوره نیز دریچه‌ای برای افزودن سایر مواد برای تولید آلیاژ و نیز خارج شدن مواد زاید (در اصطلاح لجن کوره) تعبیه شده است.

- درب‌پوش کوره قبل از ریختن مواد در کوره کنار زده می‌شود.
- مواد از بالای کوره توسط جرثقیل و چنگک به داخل ریخته می‌شوند.

برای مرحله نخست، برای محافظت از درب‌پوش و دیواره‌ها از گرمای زیاد و قوس‌های به‌وجود آمده، از ولتاژهای پایین‌تر استفاده می‌شود.

زمانی که الکترودها به مواد مذاب در کف کوره رسیده و قوس‌ها توسط مواد ذوب‌شده پوشیده شدند، امکان افزایش ولتاژ فراهم شده و سپس الکترودها به سمت بالا کشیده می‌شوند. با این کار فاصله قوس‌ها با مواد بیشتر شده و قدرت ذوب افزایش می‌یابد. دمای قوس‌ها به حدود 3500 درجه سانتیگراد می‌رسد. 85% مواد در این مرحله ذوب می‌شود

محصولی در این دسته بندی موجود نیست