Electrodos de grafito
Los electrodos de grafito se utilizan principalmente en hornos de arco eléctrico. Actualmente son los únicos productos disponibles que tienen altos niveles de conductividad eléctrica y la capacidad de soportar los niveles extremadamente altos de calor generados en los hornos de arco eléctrico. Los electrodos de grafito también se utilizan para refinar acero en hornos de cuchara y en otros procesos de fundición. Los electrodos de grafito se dividen en 4 tipos: electrodos de grafito RP, electrodos de grafito HP, electrodos de grafito SHP y electrodos de grafito UHP.
Nuestra fábrica
NY TWO GLOBAL tiene una fuerte presencia en la industria refractaria y abrasiva desde hace diez años. Al combinar fuentes y un equipo de expertos optimizado, estamos ampliando nuestro negocio a las industrias de aleación, Big Bag y venta minorista. Tenemos dos plantas BFA 100% propias y una planta de big bag. Al invertir en otras plantas refractarias, mejoramos nuestra posición de producción y control de calidad a un mejor precio. Materia prima refractaria y abrasiva: Alúmina fundida marrón, Alúmina fundida blanca, Alúmina tabular blanca, Carburo de silicio negro, Mullita fundida, Bauxita, Magnesia fundida, Magnesia calcinada a muerte, Alúmina calcinada, etc. Aleación: Ferromanganeso de alto-medio-bajo contenido de carbono, Ferrocromo de alto carbono, Ferrocromo de bajo carbono, Silicomanganeso, Ferrosilicio, Silicio metálico, Manganeso metálico, Alambres tubulares, Incoulants, etc.
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NY TWO GLOBAL tiene una fuerte presencia en la industria de refractarios y abrasivos desde hace diez años. Al combinar fuentes y un equipo de expertos optimizado, estamos ampliando nuestro negocio a las industrias de aleaciones, big bag y venta minorista.
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¿Qué son los electrodos de grafito?
Los electrodos de grafito se utilizan principalmente en hornos de arco eléctrico. Actualmente son los únicos productos disponibles que tienen altos niveles de conductividad eléctrica y la capacidad de soportar los niveles extremadamente altos de calor generados en los hornos de arco eléctrico. Los electrodos de grafito también se utilizan para refinar acero en hornos de cuchara y en otros procesos de fundición. Los electrodos de grafito se dividen en 4 tipos: electrodos de grafito RP, electrodos de grafito HP, electrodos de grafito SHP y electrodos de grafito UHP.
Beneficios de los electrodos de grafito
La velocidad de procesamiento es más rápida:En circunstancias normales, la velocidad de mecanizado del grafito puede ser de 2 a 5 veces más rápida que la del cobre; y la velocidad de procesamiento de descarga es de 2 a 3 veces más rápida que la del cobre.
El material es más difícil de deformar:Ventajas obvias en el procesamiento de electrodos de paredes delgadas.
peso más ligero:La densidad del grafito es solo 1/5 del cobre, electrodo grande para mecanizado por descarga eléctrica, puede reducir eficazmente la carga de la máquina herramienta (EDM); más adecuado para aplicaciones de moldes grandes.
Tipos de electrodos de grafito
Electrodo de grafito UHP
Está hecho de coque de aguja de alta calidad y tratado con grafitización longitudinal (LWG). La temperatura de grafitización puede ser de hasta 2800 grados -3000 grados. Los productos terminados tienen menor resistencia eléctrica y expansión lineal, buena resistencia al choque térmico y permiten una mayor densidad de corriente.
Electrodo de grafito HP
Utiliza coque de petróleo de calidad o coque de aguja de baja calidad como materia prima. Sus propiedades físicas y mecánicas son superiores a las del electrodo de grafito RP, como una resistencia eléctrica menor y permite una mayor densidad de corriente.
Electrodo de grafito RP
Para la producción se utiliza coque de petróleo de grado ordinario. Este tipo de electrodo de grafito se trata con una temperatura de grafitización baja. La densidad de corriente admisible es menor que la de los electrodos de grafito de alta presión. Los electrodos de grafito de potencia normal se especifican con una densidad de corriente admisible inferior a 17 A/cm2.
Aplicación de electrodos de grafito
Para horno de arco eléctrico para fabricación de acero
La fabricación de acero en hornos eléctricos es un gran consumidor de electrodos de grafito. La producción de acero en hornos eléctricos en mi país representa alrededor del 18% de la producción de acero crudo, y los electrodos de grafito para la fabricación de acero representan entre el 70% y el 80% del consumo total de electrodos de grafito. La fabricación de acero en hornos eléctricos utiliza electrodos de grafito para introducir corriente en el horno y utiliza la fuente de calor de alta temperatura generada por el arco entre la parte eléctrica y la carga para la fundición.
Se utiliza para horno eléctrico sumergido.
El horno eléctrico sumergido se utiliza principalmente para la producción de silicio industrial y fósforo amarillo. Su característica es que la parte inferior del electrodo conductor está enterrada en la carga para formar un arco en la capa de carga, y la energía térmica de la resistencia de la propia carga se utiliza para calentar la carga, lo que requiere corriente. Los hornos eléctricos sumergidos de alta densidad necesitan electrodos de grafito. Por ejemplo, se consumen unos 100 kg de electrodos de grafito por cada 1 tonelada de silicio producida, y unos 40 kg de electrodos de grafito por cada producción de 1 tonelada de fósforo amarillo.
Para horno de resistencia
Los hornos de grafitización para producir productos de grafito, los hornos de fusión para fundir vidrio y los hornos eléctricos para producir carburo de silicio son todos hornos de resistencia. Los materiales en el horno son tanto resistencias de calentamiento como objetos a calentar. Generalmente, los electrodos de grafito conductores están incrustados en el extremo del horno de resistencia. En la pared superior del horno de la pieza, el electrodo de grafito utilizado aquí se consume de forma discontinua.
Se utiliza para preparar productos de grafito con formas especiales.
Los trozos de electrodos de grafito también se utilizan para su procesamiento en diversos crisoles, moldes, botes y elementos de calentamiento y otros productos de grafito de formas especiales. Por ejemplo, en la industria del vidrio de cuarzo, se requieren 10 t de trozos de electrodos de grafito para producir 1 t de tubos fundidos; se requieren 100 kg de trozos de electrodos de grafito para producir 1 t de ladrillos de cuarzo.
Materias primas para la producción de electrodos de grafito
Coque de petróleo
El coque de petróleo es un producto sólido combustible obtenido a partir de la coquización de residuos de petróleo y asfalto de petróleo. De poros negros, el elemento principal es el carbono y el contenido de cenizas es muy bajo, generalmente inferior al 0,5%. El coque de petróleo es un tipo de carbón grafitizado. El coque de petróleo se utiliza ampliamente en las industrias química y metalúrgica. Es la principal materia prima para producir productos de grafito artificial y productos de carbono para aluminio electrolítico.
Coca-cola de aguja
El coque de aguja es un tipo de coque de alta calidad con una textura fibrosa evidente, especialmente un coeficiente de expansión térmica bajo y una fácil grafitización. Cuando el bloque de coque se descompone, se puede dividir en tiras delgadas (la relación de aspecto es generalmente superior a 1,75). La estructura fibrosa anisotrópica se puede observar con un microscopio polarizador, por lo que se denomina coque de aguja. La anisotropía de las propiedades físicas y mecánicas del coque de aguja es muy obvia. Tiene buena conductividad y conductividad térmica paralela al eje largo de la partícula. El coeficiente de expansión térmica es bajo. Durante la extrusión, el eje largo de la mayoría de las partículas está dispuesto en la dirección de la extrusión.
Brea de alquitrán de hulla
El alquitrán de hulla es uno de los principales productos del procesamiento profundo del alquitrán de hulla. Es una mezcla de varios hidrocarburos. Es un semisólido o sólido negro con alta viscosidad a temperatura ambiente. No tiene un punto de fusión fijo. Se ablanda después del calentamiento y luego se funde. Su densidad es de 1,35 g/cm3. Según su punto de ablandamiento, se puede dividir en tres tipos: asfalto de baja temperatura, temperatura media y temperatura alta. El rendimiento del asfalto de temperatura media es del 54-56% de alquitrán de hulla. El alquitrán de hulla se utiliza como aglutinante y agente de impregnación en la industria del carbón. Su rendimiento tiene una gran influencia en el proceso de producción y la calidad del producto de los productos de carbón. El asfalto aglutinante generalmente se modifica a temperatura media o temperatura media con punto de ablandamiento moderado, alto valor de coquización y resina beta alta.
Cómo elegir electrodos de grafito
El diámetro medio de las partículas del material afecta directamente a la condición de descarga del material. Cuanto más pequeña sea la partícula media, más uniforme será la descarga, más estable será la condición de descarga y mejor será la calidad de la superficie. Para moldes de forja y fundición a presión con bajos requisitos de superficie y precisión, generalmente se recomienda utilizar materiales con partículas más gruesas, como ISEM-3. Para moldes electrónicos con altos requisitos de superficie y precisión, se recomiendan materiales con un tamaño de partícula medio inferior a 4 μm para garantizar la precisión y el acabado superficial de los moldes a procesar. Cuanto más pequeña sea la partícula media, menor será la pérdida y mayor será la fuerza entre los grupos iónicos.
La resistencia a la flexión es un reflejo directo de la resistencia del material, lo que indica la estanqueidad de la estructura interna. El material con alta resistencia tiene mejor resistencia a la descarga. Para el electrodo de alta precisión, se debe seleccionar el material con mejor resistencia en la medida de lo posible.
En la comprensión subconsciente del grafito, el grafito generalmente se considera un material relativamente blando. Sin embargo, los datos de prueba y la aplicación reales muestran que la dureza del grafito es mayor que la de los materiales metálicos. En la industria del grafito especial, el estándar de prueba de dureza general es el método de prueba de dureza Shaw, el principio de prueba es diferente del principio de prueba del metal. Debido a la estructura en capas del grafito, tiene un rendimiento de corte muy superior en el proceso de corte. La fuerza de corte es solo aproximadamente 1/3 del material de cobre y la superficie mecanizada es fácil de tratar.
Según las estadísticas características, si las partículas promedio son las mismas, la velocidad de descarga con alta resistividad será más lenta que la de baja resistividad. Para materiales con el mismo tamaño de partícula promedio, la resistencia y dureza de los materiales con baja resistividad serán correspondientemente ligeramente menores que las de alta resistividad. Es decir, la velocidad de descarga y la pérdida serán diferentes. Por lo tanto, es muy importante seleccionar materiales de acuerdo con las necesidades de la aplicación práctica. Debido a la particularidad de la pulvimetalurgia, cada parámetro de cada lote de material tiene su valor representativo y tiene un cierto rango de fluctuación.
Proceso de Electrodos de Grafito
Materias primas
El coque de petróleo es la materia prima más importante y se forma en una amplia gama de estructuras, desde el coque de aguja altamente anisotrópico hasta el coque fluido casi isotrópico. El coque de aguja altamente anisotrópico, debido a su estructura, es indispensable para la fabricación de electrodos de alto rendimiento utilizados en hornos de arco eléctrico, donde se requiere un grado muy alto de capacidad de carga eléctrica, mecánica y térmica. El coque de petróleo se produce casi exclusivamente mediante el proceso de coquización retardada, que es un procedimiento de carbonización lenta y suave de los residuos de destilación del petróleo crudo.
Mezcla y extrusión
El coque molido se mezcla con brea de hulla y algunos aditivos para formar una pasta uniforme. Esta se lleva al cilindro de extrusión. En un primer paso, se debe eliminar el aire mediante un prensado previo. A continuación, sigue el paso de extrusión propiamente dicho, en el que se extruye la mezcla para formar un electrodo del diámetro y la longitud deseados. Para permitir el mezclado y, especialmente, el proceso de extrusión (véase la imagen de la derecha), la mezcla debe ser viscosa. Esto se consigue manteniéndola a una temperatura elevada de aproximadamente 120 grados (dependiendo de la brea) durante todo el proceso de producción en verde. Esta forma básica con forma cilíndrica se conoce como "electrodo verde".
Hornada
Aquí las varillas extruidas se colocan en recipientes cilíndricos de acero inoxidable (sagkers). Para evitar la deformación de los electrodos durante el proceso de calentamiento, los saggers también se rellenan con una capa protectora de arena. Los saggers se cargan en plataformas de vagones (fondos de vagón) y se introducen en hornos alimentados con gas natural. Aquí los electrodos se colocan en una cavidad cubierta de piedra en el fondo de la nave de producción. Esta cavidad forma parte de un sistema de anillos de más de 10 cámaras. Las cámaras están conectadas entre sí mediante un sistema de circulación de aire caliente para ahorrar energía.
Impregnación
Los electrodos horneados se impregnan con una brea especial (brea líquida a 200 grados) para brindarles la mayor densidad, resistencia mecánica y conductividad eléctrica que necesitarán para soportar las severas condiciones de operación dentro de los hornos.
Re-horneado
Se requiere un segundo ciclo de cocción, o "recocción", para carbonizar la impregnación de brea y eliminar los componentes volátiles restantes. La temperatura de recocción alcanza casi los 750 grados. En esta fase, los electrodos pueden alcanzar una densidad de alrededor de 1,67 – 1,74 kg/dm3.
Grafitización
El paso final en la fabricación del grafito es la conversión del carbono cocido en grafito, llamada grafitización. Durante el proceso de grafitización, el carbono más o menos preordenado (carbono turbostrático) se convierte en una estructura de grafito ordenada tridimensionalmente.
Mecanizado
Los electrodos de grafito (después del enfriamiento) se mecanizan para obtener dimensiones y tolerancias exactas. Esta etapa también puede incluir el mecanizado y ajuste de los extremos (enchufes) de los electrodos con un sistema de unión de pasadores (boquillas) de grafito roscados.
Cómo mantener los electrodos de grafito
Selección de materiales: la base de la resistencia a la oxidación
La elección de materiales de grafito de alta calidad con una excelente resistencia a la oxidación es fundamental. Busque palabras clave como "alta pureza", "bajo contenido de impurezas" y "estructura de grano fino" al seleccionar electrodos de grafito. Estos atributos garantizan una mayor resistencia a la oxidación y una vida útil prolongada del electrodo.
Recubrimientos de superficie: protección contra la oxidación
La aplicación de recubrimientos protectores sobre electrodos de grafito crea una barrera física que evita el contacto directo con el oxígeno y otras sustancias reactivas. Considere la posibilidad de utilizar recubrimientos avanzados, como carburo de silicio, grafito unido con resina o recubrimientos antioxidantes. Estos recubrimientos actúan como un escudo, reduciendo la oxidación y promoviendo una mayor vida útil de los electrodos.
Manipulación y almacenamiento adecuados: preservación de la integridad
Las prácticas adecuadas de manipulación y almacenamiento son fundamentales para prevenir la oxidación prematura. Asegúrese de que los electrodos de grafito se almacenen en un entorno controlado con niveles de humedad controlados. Evite la exposición a la humedad, temperaturas extremas y sustancias corrosivas. Implemente protocolos estrictos para el transporte, evitando cualquier daño o contaminación potencial que pueda acelerar la oxidación.
Parámetros operativos optimizados: mitigación de riesgos de oxidación
Ajustar los parámetros operativos puede reducir significativamente los riesgos de oxidación. Mantenga condiciones operativas estables, como la densidad de corriente del electrodo, la entrada de potencia y los parámetros del proceso. Evite fluctuaciones innecesarias de potencia, sobrecargas o cambios repentinos de voltaje, que pueden generar calor excesivo y acelerar la oxidación del electrodo.
Mantenimiento e inspección regulares: cuidado proactivo
Implementar un régimen de mantenimiento e inspección proactivo es esencial para identificar los primeros signos de oxidación y tomar las medidas preventivas necesarias. Controle periódicamente el rendimiento de los electrodos, incluidas las condiciones de la superficie, las dimensiones y la resistencia eléctrica. Programe una limpieza y un reacondicionamiento periódicos para eliminar las impurezas de la superficie y prolongar la vida útil de los electrodos.
Colaboración con expertos: acceso a conocimientos especializados
Trabaje con proveedores experimentados y expertos de la industria que posean un amplio conocimiento de los electrodos de grafito. Solicite su orientación sobre la selección de materiales, las opciones de revestimiento, las técnicas de mantenimiento y las mejores prácticas para prevenir la oxidación. Su experiencia puede ayudar a optimizar sus operaciones y minimizar los desafíos relacionados con la oxidación.
Precauciones para el uso de electrodos de grafito
Mantenerse seco
Los materiales de grafito necesitan mantener un buen grado de sequedad durante su uso. Por lo tanto, al utilizar este tipo de electrodo, primero debe comprobar si la superficie está seca. Si hay humedad, no se puede utilizar, sino que se requiere un proceso especial de deshumidificación para que el grafito pueda volver a utilizarse una vez que esté seco.
Cómo limpiar
Los productos de electrodos de grafito en general no parecen prestar demasiada atención a la limpieza, mientras que los electrodos de grafito son diferentes. Deben limpiarse para evitar el agua y el aceite. Generalmente, se utiliza aire comprimido para la limpieza en el entorno de uso, de modo que se pueda lograr un efecto de limpieza muy bueno sin contaminar el electrodo.
Colgar y colocar
En el uso de electrodos de grafito, a menudo es necesario levantarlos y ensamblarlos. Al levantarlos, preste atención a levantar la parte media del electrodo, luego gire la cabeza hacia abajo y colóquelo sobre un cojín suave. De esta manera, se puede proteger todo el electrodo de vibraciones y daños, y se puede realizar la siguiente instalación.
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