کوره‌های قوس الکتریکی یکی از اصلی‌ترین کوره‌هایی هستند که برای تولید فولاد، ذوب فلزات و… از آن‌ها استفاده می‌شود که مهم‌ترین تجهیزات این کوره‌ها الکترود گرافیتی است. در این مقاله قصد داریم اطلاعات مفیدی در خصوص مشخصات فنی الکترود گرافیتی شامل جریان، ولتاژ و عمر مفید در اختیار شما قرار دهیم. اگر شما هم به دنبال کسب اطلاعات در این زمینه هستید، پیشنهاد می‌کنیم با ما همراه باشید تا علاوه بر معرفی و آشنایی کامل شما با این محصول، اطلاعات مفیدی در خصوص افزایش طول عمر استفاده از آن را در اختیار شما قرار دهیم، پس با ما همراه باشید. 

گرافیت چیست؟

قبل از پرداختن به موضوع بررسی مشخصات فنی الکترود گرافیتی، ابتدا لازم است اطلاعاتی در خصوص گرافیت را در اختیار شما قرار دهیم. در واقع گرافیت با فرمول شیمیایی C,  همان آلوتروپ کربن است. با وجود تفاوت در مشخصات فیزیکی کربن با گرافیت، ترکیبات شیمیایی گرافیت، شباهت زیادی با ماده کربن دارد.

به طور کلی کربن سه آلوتروپ ناهمسان دارد که شامل الماس، آمورف و گرافیت است. ساختار کربن زمانیکه به صورت شش ضلعی باشد، گرافیت به وجود می‌آید که این ساختار به وجود آمده از قابلیت چکش خواری بالایی برخوردار است. این کانی (گرافیت)، در اثر دگرگون شدن زغال سنگ به وجود می‌آید که رنگ آن خاکستری تیره بوده و دارای درخشش فلزی بسیار چشم نوازی است. گرافیت نه تنها ساختار نرم و خوبی دارد؛ بلکه مقاومت بالایی هم در برابر تحمل فشار و حرارت دارد. 

شاید برایتان جالب باشد که بدانید گرافیت ۳۰۰ برابر از فولاد مقاوم‌تر بوده و علاوه بر این ویژگی فوق العاده، به دلیل هدایت الکتریکی و حرارتی بالایی که دارد، کاربردهای فراوانی در صنایع گوناگون دارد. ناگفته نماند که این هدایت الکتریکی در گرافیت، به دلیل وجود الکترون در لایه‌های کربن است. گرافیت، به دلیل وجود خاصیت رسانایی الکتریکی بالایی که دارد، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد که شامل موارد زیر میشود:

• در ساخت الکترود در کوره‌های قوس الکتریکی
• در ساخت باتری‌ها
• در ساخت صفحات خورشیدی
• مغز مداد

موارد ذکر شده جزو کاربردهای گرافیت هستند که می‌توان گفت مهم‌ترین ویژگی این کانی، خاصیت رسانایی الکتریکی است که در ادامه این موضوع را به طور کامل بررسی می‌کنیم.

مراحل تولید الکترو‌د گرافیت

پس از آشنایی کامل شما با گرافیت، اکنون نوبت به بررسی موضوع الکترود گرافیتی است که قصد داریم ابتدا فرآیند تولید این الکترودها را برای شما بازگو کنیم. کک سوزنی، ماده اصلی و سازنده‌ی پترولیوم کک کلسینه شده است که این ماده (کک سوزنی) در کشورهای آمریکا، ژاپن، چین و آلمان ساخته می‌شوند. الکترود گرافیت که در کوره‌های قوس الکتریکی ساخته می‌شود را طبق یک سری استاندارد جهانی و با استفاده از پترلیوم کک کلسینه می‌سازند. فرآیند تولید الکترود گرافیتی شامل ۷ مرحله است که شامل موارد زیر است.

1. مواد خام را برای تولید الکترود گرافیتی تهیه می‌کنند که این مواد خام، همان کک سوزنی باکیفیت بالا است.
2. مواد خام را در دستگاه‌های مخصوص، خرد و‌ سپس الک می‌کنند.
3. مواد خام را که به صورت شکسته و خرد شده هستند را در این مرحله با استفاده از حرارت، به شکل یک خمیر پلاستیکی در می‌آورند که این کار را با ورز دادن و مخلوط کردن انجام می‌دهند.
4. خمیر به دست آمده را که سرد شده، در این مرحله، با استفاده از دستگاه‌هایی که با فشار بالا مواد را پرس می‌کنند، کاملا به هم فشرده و پرس می‌کنند.
5. پنجمین مرحله، مرحله برشته کردن الکترودها با توجه به نیازهای مصرفی از آن‌ها است.
6. پس از برشته کردن الکترودها، حالا نوبت به ساخت گرافیت است که در این مرحله، محصولاتی را که برشته شده‌اند را داخل کوره‌هایی که در برابر گرافیت‌ها مقاومت دارند، حرارت می‌دهند. دمای این کوره‌ها، چیزی حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد است که در اثر این حرارت بالا، ساختار کربن کاملا تغییر کرده و‌ به گرافیت تبدیل می‌شود.
7. آخرین مرحله در فرآیند تولید گرافیت الکترود دار، تراشکاری کردن الکترودها در قطرهای متفاوت و به شکل استوانه‌ای است.

در مطالب فوق به بررسی ۷ مرحله اصلی جهت ساخت الکترود گرافیتی پرداختیم که در مراحل تهیه این محصول، از دستگاه‌ها و تجهیزات گران قیمتی استفاده می‌شوند که این دستگاه‌ها شامل کلسینر، پرس هیدرولیک، مخزن اشباع، کوره گرافیت، تجهیزات پردازش مکانیکی و دستگاه برشته کن است.

انواع الکترود گرافیت از لحاظ قطر کدامند؟

پس از آشنایی با گرافیت و مراحل تولید الکترود گرافیت، حالا نوبت به بررسی انواع این محصول است که به طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شود و شامل موارد زیر هستند.

• الکترود گرافیتی SDGE

این نوع از الکترودها که به الکترود قطر کم هم معروف هستند، از آن‌ها در کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌کنند. الکترود کم قطر، با ایجاد یک قوس الکتریکی، باعث جابجایی جریان برق می‌شود. جالب است بدانید علاوه بر جابجایی جریان برق، توانایی تولید حرارت بالا برای ذوب کردن مواد داخل کوره هم دارند.

ضمنا این نوع از الکترود‌های گرافیت، توانایی عبور جریان برق از ۱۵۰۰۰ تا ۷۰۰۰۰ آمپر را دارند. در ساختار این الکترودها، از کک نفتی استفاده می‌شود.

• الکترود گرافیتی LDGE

در صنایعی مانند فولادسازی که به درجات بالا از حرارت و عبور جریان برق نیاز است، از الکترودهای گرافیتی با قطر زیاد( LDGE) استفاده می‌کنند‌. این نوع محصولات در جابجایی برق با جریان‌های قدرتمند مورد استفاده قرار می‌گیرند و توانایی عبور ۶۰۰۰۰ تا ۱۶۰۰۰۰ آمپر جریان برق را دارند. در ساختار الکترودهای گرافیتی با قطر بالا، از کک‌های سوزنی که کیفیت بسیار بالایی دارند، استفاده می‌شود. 

با توجه به وجود این دو نوع الکترود گرافیتی، باید برای ولتاژهای قوی، از الکترود با قطر بالا و ولتاژهای ضعیف‌تر از الکترود با قطر کم استفاده شود. هر چند که این دو نوع محصول از لحاظ میزان جریان عبور برق با یکدیگر تفاوت دارند، اما به طور کلی از آن‌ها به عنوان یک سیم که جریان برق را از بازوهای الکترود جریان می‌دهد، برای ایجاد قوس الکتریکی استفاده می‌شود. در ادامه مطلب قصد بررسی کاربردهای الکترود گرافیتی را داریم.

کاربردهای الکترود گرافیتی چیست؟

اگر بخواهیم مهم‌ترین و اصلی‌ترین کاربرد الکترود گرافیتی را بیان کنیم، باید بگوییم این محصول، اصلی‌ترین تجهیزات لازم برای کوره‌های قوس الکتریکی است که از این کوره‌ها برای ذوب فلزات، فولاد و… استفاده می‌شود. از دیگر کاربردهای الکترود گرافیتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• در صنایع فولادسازی این الکترود کاربرد دارد.
• برای خم‌کاری از الکترود گرافیتی استفاده می‌شود.
• هنگام جوشکاری فلزات سخت و سرامیک از الکترود گرافیتی استفاده می‌شود.
• در کوره‌های ذوب فلزات بیشترین کاربرد را الکترود گرافیتی دارد.
• در تولید محصولات سرامیکی استفاده می‌شود.
• در ایجاد شیار در هنگام جوشکاری و ریخته‌گری و همچنین حذف عیوب در این دو رشته کاربرد دارد.

موارد ذکر شده همگی جزو کاربردهای الکترود گرافیتی هستند که با توجه به نیاز بالای مصرفی این محصول، تامین و افزایش طول عمر آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است که در ادامه به بررسی موضوع طول عمر این الکترودها و ارائه راهکارهایی در این جهت می‌پردازیم.

توصیه‌های مهم برای افزایش طول عمر الکترود گرافیتی

کارخانه‌ها و کارگاه‌های بسیاری از کوره قوس الکتریکی برای تولید محصولاتشان استفاده می‌کنند که همگی به الکترود گرافیتی برای تهیه مواد مورد نظرشان نیاز دارند.با توجه به اینکه میزان مصرف الکترود گرافیتی بالا است و ماده اولیه این محصول در ایران تولید نمی‌شود؛ بنابراین باید از عواملی که باعث کاهش طول عمر این الکترودها می‌شود، آگاهی داشت. در ادامه به مهم‌ترین عوامل موثر بر کاهش طول عمر این الکترودها و راه حل برای حل این معضل می‌پردازیم.

به طور کلی عواملی که باعث از بین رفتن الکترود گرافیتی می‌شوند به دو دسته که شامل موارد زیر هستند، تقسیم می‌شوند.

1. عوامل پیوسته مانند تصعید و اکسیداسیون دیواره الکترود گرافیتی

والایش یا همان تصعید که در اثر فرو بردن نوک الکترود گرافیتی در کوره‌های قوس الکتریکی به وجود می‌آید یک عامل پیوسته در جهت از بین رفتن الکترودها است. دمای بالای کوره‌های قوس چیزی حدود ۵۰۰ سانتی‌گراد است که هر چقدر الکترودها به سقف کوره نزدیک شوند، این دما افزایش و تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد که همین موضوع باعث اکسیداسیون در کوره می‌شود. 

راه حل برای جلوگیری از بروز تصعید: به طور کلی برای جلوگیری از این مشکل، هر چقدر عملیات قوس را با ولتاژ بالا طولانی‌تر کنید، فرآیند تصعید کاهش پیدا می‌کند. همچنین استفاده از روش‌هایی همچون موارد زیر در کاهش تصعید و اکسیداسیون دیواره‌های الکترود موثر است.

• خنک سازی کردن با بخار یک روش موثر در حل این مشکل است.
• از الکترود توخالی استفاده کنید.
• ولتاژ پروفیل را در زمان کاری و ذوب اصلاح کنید.
• دمای کاری الکترود را کاهش دهید.

با استفاده از روش‌های گفته شده، می‌توانید تا حد زیادی از بروز عوامل ناپیوسته برای از بین رفتن الکترود گرافیتی جلوگیری کنید.

2.  عوامل ناپیوسته مانند شکستن و افتادگی الکترود گرافیتی

عوامل دیگری که یک دفعه و به صورت ناپیوسته ممکن است برای الکترودها پیش آید، شکسته شدن گیره نگهدارنده و بدنه الکترود است. همچنین پوسته پوسته شدن خود الکترود نیز جزو عوامل ناپیوسته از بین رفتن آن‌ها است.

معمولا بروز این مشکل در اثر عواملی همچون موارد زیر به وجود می‌آید.

• شکستگی الکترود
• رها شدن الکترود
• نامناسب بودن شیوه مونتاژ
• نامناسب بودن شارژ قراضه و آهن اسفنجی
• سازه‌های غیر ایمن و نامطلوب

عوامل نام برده جزو مهم‌ترین عوامل موثر در از بین رفتن الکترودها به صورت ناپیوسته است که با بهتر کردن و بهینه سازی این شرایط، می‌توان از بروز این مشکلات جلوگیری کرد.

کلام آخر

در مطالب فوق اطلاعات مفیدی در خصوص گرافیت، الکترود گرافیت، مشخصات فنی، عوامل نابودی الکترود و… را در اختیار شما عزیزان قرار دادیم. مسلما پس از خواندن این مقاله به اهمیت الکترود باکیفیت و همچنین نیازهای کشور به این محصول پی بردید. چنانچه شما عزیزان قصد تهیه الکترود گرافیتی در بالاترین کیفیت را دارید، می‌توانید به مجموعه تجارتگرام مراجعه کنید. ما در مجموعه تجارتگرام ارائه دهنده انواع الکترود گرافیت از لحاظ قطرهای متفاوت در بالاترین و مناسب‌ترین قیمت هستیم. جهت استعلام قیمت و سفارش کلی و جزیی از این محصول می‌توانید با شماره‌های قرار داده شده در ادامه مطلب با ما همراه باشید.