1. ROHSTOFFE
Cola (ca. 75-80 % des Inhalts)
Petrolkoks
Petrolkoks ist der wichtigste Rohstoff und kommt in einer Vielzahl von Strukturen vor, von hochanisotropem Nadelkoks bis hin zu nahezu isotropem Flüssigkoks. Der hochanisotrope Nadelkoks ist aufgrund seiner Struktur unverzichtbar für die Herstellung von Hochleistungselektroden für Lichtbogenöfen, die eine sehr hohe elektrische, mechanische und thermische Belastbarkeit erfordern. Petrolkoks wird fast ausschließlich im Delayed-Coking-Verfahren hergestellt, einem schonenden, langsamen Verkokungsverfahren aus Rohöldestillationsrückständen.
Nadelkoks ist die allgemein gebräuchliche Bezeichnung für eine spezielle Koksart mit extrem hoher Graphitisierbarkeit, die sich aus einer stark bevorzugten parallelen Ausrichtung seiner turbostratischen Schichtstruktur und einer besonderen physikalischen Form der Körner ergibt.
Bindemittel (ca. 20-25 % des Inhalts)
Kohlenteerpech
Bindemittel dienen dazu, die Feststoffpartikel miteinander zu verbinden. Ihre hohe Benetzungsfähigkeit versetzt die Mischung in einen plastischen Zustand, der für die anschließende Formgebung oder Extrusion geeignet ist.
Steinkohlenteerpech ist eine organische Verbindung mit ausgeprägter aromatischer Struktur. Aufgrund seines hohen Anteils an substituierten und kondensierten Benzolringen weist es bereits die ausgeprägte hexagonale Gitterstruktur des Graphits auf und erleichtert so die Bildung wohlgeordneter Graphitdomänen bei der Graphitisierung. Pech erweist sich als das vorteilhafteste Bindemittel. Es ist der Destillationsrückstand des Steinkohlenteers.
2. MISCHEN UND EXTRUSION
Der gemahlene Koks wird mit Kohlenteerpech und einigen Additiven zu einer homogenen Paste vermischt. Diese wird in den Extrusionszylinder gegeben. Zunächst wird die Luft durch Vorpressen entfernt. Anschließend folgt der eigentliche Extrusionsschritt, bei dem die Mischung zu einer Elektrode mit dem gewünschten Durchmesser und der gewünschten Länge extrudiert wird. Um das Mischen und insbesondere den Extrusionsprozess (siehe Abbildung rechts) zu ermöglichen, muss die Mischung viskos sein. Dies wird erreicht, indem sie während des gesamten Grünherstellungsprozesses auf einer erhöhten Temperatur von ca. 120 °C (abhängig vom Pech) gehalten wird. Diese zylindrische Grundform wird als „Grünelektrode“ bezeichnet.
3. BACKEN
Es sind zwei Arten von Brennöfen im Einsatz:
Hier werden die extrudierten Stäbe in zylindrische Edelstahlbehälter (Sagger) gefüllt. Um eine Verformung der Elektroden während des Erhitzungsprozesses zu vermeiden, werden die Sagger zusätzlich mit einer schützenden Sandschicht gefüllt. Die Sagger werden auf Waggonplattformen (Waggonböden) verladen und in erdgasbefeuerte Öfen gerollt.
Ringofen
Hier werden die Elektroden in einem steinernen Hohlraum im Boden der Produktionshalle platziert. Dieser Hohlraum ist Teil eines Ringsystems aus über zehn Kammern. Die Kammern sind durch ein Heißluftsystem miteinander verbunden, um Energie zu sparen. Die Hohlräume zwischen den Elektroden werden zusätzlich mit Sand gefüllt, um Verformungen zu vermeiden. Während des Brennprozesses, bei dem das Pech karbonisiert wird, muss die Temperatur sorgfältig kontrolliert werden, da bei Temperaturen von bis zu 800 °C eine schnelle Gasbildung zu Rissen in der Elektrode führen kann.
In dieser Phase haben Elektroden eine Dichte von etwa 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPRÄGNIERUNG
Die gebrannten Elektroden werden mit einem speziellen Pech (flüssiges Pech bei 200 °C) imprägniert, um ihnen die höhere Dichte, mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit zu verleihen, die sie benötigen, um den harten Betriebsbedingungen in den Öfen standzuhalten.
5. ERNEUT BACKEN
Ein zweiter Brennzyklus, auch „Rebake“ genannt, ist erforderlich, um die Pechimprägnierung zu karbonisieren und verbleibende flüchtige Bestandteile auszutreiben. Die Temperatur des Rebakes erreicht knapp 750 °C. In dieser Phase können die Elektroden eine Dichte von etwa 1,67 – 1,74 kg/dm3 erreichen.
6. GRAPHITISIERUNG
Acheson-Ofen
Der letzte Schritt der Graphitherstellung ist die Umwandlung von gebranntem Kohlenstoff in Graphit, die sogenannte Graphitisierung. Beim Graphitisierungsprozess wird der mehr oder weniger vorgeordnete Kohlenstoff (turbostratischer Kohlenstoff) in eine dreidimensional geordnete Graphitstruktur umgewandelt.
Die Elektroden werden in Elektroöfen mit Kohlenstoffpartikeln zu einer festen Masse gefüllt. Ein elektrischer Strom wird durch den Ofen geleitet, wodurch die Temperatur auf ca. 3000 °C steigt. Dieser Prozess wird üblicherweise mit einem ACHESON-OFEN oder einem LÄNGSOFEN (LWG) durchgeführt.
Beim Acheson-Ofen werden die Elektroden in einem Batch-Prozess graphitiert, während in einem LWG-Ofen die gesamte Säule gleichzeitig graphitiert wird.
7. BEARBEITUNG
Die Graphitelektroden werden nach dem Abkühlen auf exakte Abmessungen und Toleranzen bearbeitet. Dieser Schritt kann auch die Bearbeitung und Montage der Elektrodenenden (Buchsen) mit einem Gewindeverbindungssystem aus Graphitstiften (Nippeln) umfassen.
Beitragszeit: 08.04.2021