1. ROHSTOFFE
Cola (ca. 75-80 % Inhalt)
Petrolkoks
Petrolkoks ist der wichtigste Rohstoff und wird in einer Vielzahl von Strukturen gebildet, von hoch anisotropem Nadelkoks bis hin zu nahezu isotropem Flüssigkoks.Der hoch anisotrope Nadelkoks ist aufgrund seiner Struktur unverzichtbar für die Herstellung von Hochleistungselektroden für Elektrolichtbogenöfen, wo eine sehr hohe elektrische, mechanische und thermische Belastbarkeit gefordert ist.Petrolkoks wird fast ausschließlich durch das Delayed-Coking-Verfahren hergestellt, bei dem es sich um ein mildes langsames Karbonisierungsverfahren von Rohöldestillationsrückständen handelt.
Nadelkoks ist die gebräuchliche Bezeichnung für eine spezielle Koksart mit extrem hoher Graphitisierbarkeit, die aus einer stark bevorzugten parallelen Ausrichtung seiner turbostratischen Schichtstruktur und einer besonderen physikalischen Form der Körner resultiert.
Bindemittel (ca. 20-25 % Inhalt)
Kohlenteerpech
Bindemittel werden verwendet, um die festen Partikel aneinander zu agglomerieren.Ihre hohe Benetzungsfähigkeit überführt somit die Mischung in einen plastischen Zustand für das anschließende Formen oder Extrudieren.
Kohlenteerpech ist eine organische Verbindung und hat eine ausgeprägte aromatische Struktur.Aufgrund seines hohen Anteils an substituierten und kondensierten Benzolringen weist es bereits die ausgeprägt vorgeformte hexagonale Gitterstruktur von Graphit auf und erleichtert so die Ausbildung geordneter graphitischer Domänen bei der Graphitisierung.Pech erweist sich als das vorteilhafteste Bindemittel.Es ist der Destillationsrückstand von Steinkohlenteer.
2. MISCHUNG UND EXTRUSION
Der gemahlene Koks wird mit Steinkohlenteerpech und einigen Zusatzstoffen vermischt, um eine gleichmäßige Paste zu bilden.Dieses wird in den Extrusionszylinder eingebracht.In einem ersten Schritt muss die Luft durch Vorpressen entfernt werden.Dann folgt der eigentliche Extrusionsschritt, wo die Mischung extrudiert wird, um eine Elektrode mit dem gewünschten Durchmesser und der gewünschten Länge zu bilden.Um den Misch- und insbesondere den Extrusionsprozess (siehe Bild rechts) zu ermöglichen, muss die Mischung viskos sein.Dies wird erreicht, indem es auf einer erhöhten Temperatur von ca.120°C (je nach Spielfeld) während des gesamten grünen Produktionsprozesses.Diese Grundform mit zylindrischer Form wird als „grüne Elektrode“ bezeichnet.
3. BACKEN
Zwei Arten von Backöfen sind im Einsatz:
Hier werden die extrudierten Stäbe in zylindrische Edelstahlkanister (Sagger) eingebracht.Um eine Verformung der Elektroden während des Erwärmungsprozesses zu vermeiden, werden die Brennkapseln zusätzlich mit einer schützenden Sandschicht gefüllt.Die Brennkapseln werden auf Waggonplattformen (Wagenböden) geladen und in erdgasbefeuerte Öfen gerollt.
Ringofen
Hier werden die Elektroden in einem steinernen, verdeckten Hohlraum im Boden der Produktionshalle platziert.Dieser Hohlraum ist Teil eines Ringsystems aus mehr als 10 Kammern.Zur Energieeinsparung sind die Kammern über ein Heißluftumwälzsystem miteinander verbunden.Die Hohlräume zwischen den Elektroden sind ebenfalls mit Sand gefüllt, um Verformungen zu vermeiden.Während des Brennvorgangs, bei dem das Pech karbonisiert wird, muss die Temperatur sorgfältig kontrolliert werden, da bei Temperaturen bis zu 800 °C eine schnelle Gasbildung zum Reißen 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 (Flüssigpech 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. NACHBACKEN
Ein zweiter Backzyklus oder „Wiederbacken“ ist erforderlich, um die Pechimprägnierung zu karbonisieren und alle verbleibenden flüchtigen Stoffe auszutreiben.Die Wiederbacktemperatur erreicht fast 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 bei der Graphitherstellung ist die Umwandlung von gebranntem Kohlenstoff in Graphit, das so genannte Graphitisieren.Während des Graphitisierungsprozesses wird der mehr oder weniger vorgeordnete Kohlenstoff (turbostratischer Kohlenstoff) in eine dreidimensional geordnete Graphitstruktur umgewandelt.
Die Elektroden werden in Elektroöfen verpackt, umgeben von Kohlenstoffpartikeln, um eine feste Masse zu bilden.Durch den Ofen wird elektrischer Strom geleitet, der die Temperatur auf etwa 3000°C erhöht.Dieser Prozess wird normalerweise entweder mit einem ACHESON OFEN oder einem LENGTWISE FURNACE (LWG) durchgeführt.
Beim Acheson-Ofen werden die Elektroden im Batch-Verfahren graphitisiert, während beim LWG-Ofen die gesamte Säule gleichzeitig graphitisiert wird.
7. BEARBEITUNG
Die Graphitelektroden (nach dem Abkühlen) werden auf exakte Abmessungen und Toleranzen bearbeitet.Diese Stufe kann auch die maschinelle Bearbeitung und das Anpassen der Enden (Buchsen) der Elektroden mit einem Verbindungssystem mit Graphitstift (Nippel) mit Gewinde umfassen.
Postzeit: 08.04.2021