Grafiitelektrood viitab kõrgele{0}}temperatuurile vastupidavale grafiitjuhtivale materjalile, mis on valmistatud naftakoksist ja asfaltkoksist kui täitematerjalidest, kivisöetõrvast kui sideainest tooraine kaltsineerimise, purustamise ja jahvatamise, partiide jaotamise, segamise, vormimise, kaltsineerimise, immutamise, grafitimise ja mehaanilise töötlemise teel. Seda nimetatakse tehisgrafiitelektroodiks (mida nimetatakse grafiitelektroodiks), mis erineb looduslikust grafiitelektroodist, mis on valmistatud toorainena looduslikust grafiidist.
Grafiitelektroodid valmistatakse peamiselt toormaterjalina naftakoksist ja nõelkoksist, sideainena kasutatakse kivisöetõrva pigi. Neid valmistatakse kaltsineerimise, partiide, segamise, vormimise, röstimise, grafitimise ja mehaanilise töötlemise teel. Need on juhid, mis vabastavad elektrienergiat kaare kujul, et soojendada ja sulatada ahju materjali. Nende kvaliteedinäitajate järgi võib need jagada tavalisteks grafiitelektroodideks, suure-võimsusega grafiitelektroodideks ja üli-suure võimsusega grafiitelektroodideks.
Grafiitelektroodide tootmise peamine tooraine on naftakoks. Tavalistele jõugrafiitelektroodidele võib lisada väikese koguse asfaltkoksi ning nii naftakoksi kui ka asfaltkoksi väävlisisaldus ei tohi ületada 0,5%. Nõelkoksi on vaja ka suure-või ülivõimsusega grafiitelektroodide tootmisel. Alumiiniumanoodide tootmise peamiseks tooraineks on naftakoks ja väävlisisaldust kontrollitakse nii, et see ei ületaks 1,5–2%. Naftakoks ja asfaltkoks peaksid vastama asjakohastele riiklikele kvaliteedistandarditele.
Grafiitelektroodi eelised
(1) Vormi geomeetria muutumise keerukus ja tooterakenduste mitmekesistamine on toonud kaasa kõrgemad nõuded sädemasinate tühjendamise täpsusele. Grafiitelektroodide eelised on, et neid on lihtne töödelda, neil on suur tühjendustöötluse eemaldamise kiirus ja madal grafiidikadu. Seetõttu on mõned kontsernipõhised sädememasinate kliendid loobunud vaskelektroodidest ja läinud üle grafiitelektroodidele. Lisaks ei saa osa erikujulisi elektroode teha vasest, kuid grafiiti on lihtsam vormida ning vaskelektroodid on raskemad ega sobi suurte elektroodide töötlemiseks. Need tegurid on pannud mõned kontsernipõhised sädememasinate kliendid kasutama grafiitelektroode.
(2) Grafiitelektroode on lihtsam töödelda ja nende töötlemiskiirus on oluliselt suurem kui vaskelektroodidel. Näiteks freesimistehnoloogia kasutamine grafiidi töötlemiseks on 2-3 korda kiirem kui muu metallitöötlemine ega vaja täiendavat käsitsi töötlemist, samas kui vaskelektroodid nõuavad käsitsi lihvimist. Samamoodi, kui elektroodide valmistamiseks kasutatakse kiireid grafiiditöötluskeskusi, on kiirus kiirem, efektiivsus suurem ja tolmuprobleeme ei teki. Nendes töötlemisprotsessides võib sobiva kõvaduse ja grafiidiga tööriistade valimine vähendada tööriista kulumist ja vaskelektroodide kahjustusi. Kui võrrelda grafiitelektroodide ja vaskelektroodide jahvatusaega, on grafiitelektroodid 67% kiiremad kui vaskelektroodid. Üldiselt on elektrilahendusega töötlemisel grafiitelektroodide kasutamine 58% kiirem kui vaskelektroodide kasutamine. Nii väheneb oluliselt töötlemisaeg, samas vähenevad ka tootmiskulud.
(3) Grafiitelektroodide konstruktsioon erineb traditsiooniliste vaskelektroodide omast. Paljudes vormitehastes on tavaliselt vaskelektroodide töötlemata ja peentöötluse jaoks erinevad varukogused, grafiitelektroodid kasutavad aga peaaegu sama reservi, mis vähendab CAD/CAM-i ja masinatöötluse aega. Ainuüksi sellest piisab, et hallitusõõnsuste täpsust oluliselt parandada.
Grafiitelektroodi kasutamine
(1) Kasutatakse elektrilise kaarterase valmistamise ahjus
Elektriahjude terase tootmine on suur grafiitelektroodide kasutaja. Elektriahjude terase tootmine Hiinas moodustab umbes 18% toorterase toodangust ja terasetööstuses kasutatavad grafiitelektroodid moodustavad 70–80% kasutatud grafiitelektroodide koguhulgast. Elektriahju terase tootmine on protsess, kus kasutatakse grafiitelektroode, et juhtida ahju voolu, ning kõrge temperatuuriga soojusallikat, mille tekitab elektroodi otsa ja ahju laengu vahel kaar, kasutatakse sulatamiseks.
(2) Kasutatakse mineraaltermiliste elektriahjude jaoks
Mineraalsoojuselektriahjusid kasutatakse peamiselt tööstusliku räni ja kollase fosfori tootmiseks. Nende eripäraks on see, et juhtiva elektroodi alumine osa maetakse ahju materjali sisse, moodustades materjalikihis kaare ning kasutades ahju materjali enda soojendamiseks soojusenergiat, mis eraldub ahju materjali takistusest. Nende hulgas vajavad suure voolutihedusega mineraaltermilised elektriahjud grafiitelektroode. Näiteks kulub 1 tonni räni tootmiseks umbes 100 kg grafiitelektroode ja 1 tonni kollase fosfori tootmiseks umbes 40 kg grafiitelektroode.
(3) Kasutatakse takistusahjude jaoks
Takistusahjude hulka kuuluvad grafiittoodete tootmiseks kasutatav grafitiseerimisahi, klaasi sulatamiseks kasutatav sulatusahi ja ränikarbiidi tootmiseks kasutatav elektriahi. Ahju sees olevad materjalid on nii küttetakistid kui ka soojendatavad esemed. Tavaliselt on juhtivuse tagamiseks grafiitelektroodid paigaldatud takistusahju otsas olevasse ahju peaseina, et grafiitelektroodid tarbida katkendlikult.
(4) Kasutatakse ebakorrapärase grafiittoodete valmistamiseks
Grafiitelektroodide toorikut kasutatakse ka erineva kujuga grafiittoodete, näiteks tiiglite, vormide, paatide ja kütteelementide töötlemiseks. Näiteks kvartsklaasitööstuses on iga 1 tonni toodetud elektrisulatustoru kohta vaja 10 tonni grafiitelektroodide toorikuid; iga 1 tonni toodetud kvartstellise kohta kulub 100 kilogrammi grafiitelektroodide toorikuid.
