గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్ల తయారీ ప్రక్రియ

1. ముడి పదార్థాలు
కోక్ (సుమారు 75-80% పరిమాణంలో)

పెట్రోలియం కోక్
పెట్రోలియం కోక్ అత్యంత ముఖ్యమైన ముడి పదార్థం, మరియు ఇది అత్యంత అనిసోట్రోపిక్ నీడిల్ కోక్ నుండి దాదాపు ఐసోట్రోపిక్ ఫ్లూయిడ్ కోక్ వరకు అనేక రకాల నిర్మాణాలలో ఏర్పడుతుంది. అత్యంత అనిసోట్రోపిక్ నీడిల్ కోక్, దాని నిర్మాణం కారణంగా, ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఫర్నేస్‌లలో ఉపయోగించే అధిక-పనితీరు గల ఎలక్ట్రోడ్‌ల తయారీకి అనివార్యం. ఈ ఫర్నేస్‌లలో చాలా అధిక స్థాయి విద్యుత్, యాంత్రిక మరియు ఉష్ణ భారాన్ని మోసే సామర్థ్యం అవసరం. పెట్రోలియం కోక్ దాదాపుగా ప్రత్యేకంగా డిలేడ్ కోకింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. ఇది ముడి చమురు స్వేదన అవశేషాలను నెమ్మదిగా కార్బనైజ్ చేసే ఒక తేలికపాటి ప్రక్రియ.

నీడిల్ కోక్ అనేది ఒక ప్రత్యేక రకమైన కోక్‌కు సాధారణంగా ఉపయోగించే పదం. దీని టర్బోస్ట్రాటిక్ పొర నిర్మాణం యొక్క బలమైన ప్రాధాన్య సమాంతర ధోరణి మరియు రేణువుల యొక్క ఒక నిర్దిష్ట భౌతిక ఆకారం ఫలితంగా దీనికి అత్యంత అధిక గ్రాఫిటైజబిలిటీ ఉంటుంది.

బైండర్లు (సుమారు 20-25% కంటెంట్)

బొగ్గు తారు పిచ్
ఘన కణాలను ఒకదానికొకటి అతుక్కోవడానికి బైండింగ్ ఏజెంట్లను ఉపయోగిస్తారు. వాటి అధిక వెట్టింగ్ సామర్థ్యం, ​​ఆ మిశ్రమాన్ని తదుపరి మోల్డింగ్ లేదా ఎక్స్‌ట్రూషన్ కోసం ప్లాస్టిక్ స్థితిలోకి మారుస్తుంది.

కోల్ తార్ పిచ్ ఒక సేంద్రీయ సమ్మేళనం మరియు ఒక ప్రత్యేకమైన ఆరోమాటిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దీనిలో ప్రతిక్షేపిత మరియు సంక్షేపిత బెంజీన్ వలయాలు అధిక నిష్పత్తిలో ఉండటం వలన, ఇది ఇప్పటికే గ్రాఫైట్ యొక్క స్పష్టంగా ముందుగా ఏర్పడిన షట్కోణ జాలక నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది, తద్వారా గ్రాఫైటైజేషన్ సమయంలో క్రమబద్ధమైన గ్రాఫైటిక్ డొమైన్‌ల ఏర్పాటును సులభతరం చేస్తుంది. పిచ్ అత్యంత ప్రయోజనకరమైన బైండర్‌గా నిరూపించబడింది. ఇది కోల్ తార్ యొక్క స్వేదన అవశేషం.

2. మిక్సింగ్ మరియు ఎక్స్‌ట్రూషన్
మిల్లింగ్ చేసిన కోక్‌ను కోల్ టార్ పిచ్ మరియు కొన్ని సంకలితాలతో కలిపి ఒకేరకమైన పేస్ట్‌గా తయారు చేస్తారు. దీనిని ఎక్స్‌ట్రూషన్ సిలిండర్‌లోకి తీసుకువస్తారు. మొదటి దశలో, ప్రీప్రెస్సింగ్ ద్వారా గాలిని తొలగించాలి. ఆ తర్వాత అసలైన ఎక్స్‌ట్రూషన్ దశ వస్తుంది, ఇక్కడ కావలసిన వ్యాసం మరియు పొడవు గల ఎలక్ట్రోడ్‌ను రూపొందించడానికి మిశ్రమాన్ని ఎక్స్‌ట్రూడ్ చేస్తారు. కలపడానికి మరియు ముఖ్యంగా ఎక్స్‌ట్రూషన్ ప్రక్రియకు (కుడివైపు ఉన్న చిత్రాన్ని చూడండి) మిశ్రమం చిక్కగా ఉండాలి. మొత్తం గ్రీన్ ప్రొడక్షన్ ప్రక్రియలో దీనిని సుమారు 120°C (పిచ్‌ను బట్టి) అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉంచడం ద్వారా దీనిని సాధిస్తారు. స్థూపాకారంలో ఉండే ఈ ప్రాథమిక రూపాన్ని "గ్రీన్ ఎలక్ట్రోడ్" అని పిలుస్తారు.

3. బేకింగ్
రెండు రకాల బేకింగ్ ఫర్నేసులు వాడుకలో ఉన్నాయి:

ఇక్కడ, వెలికితీసిన కడ్డీలను స్థూపాకార స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ డబ్బాలలో (సాగర్‌లు) ఉంచుతారు. వేడిచేసే ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రోడ్‌లు ఆకారం మారిపోకుండా నివారించడానికి, ఈ సాగర్‌లను ఇసుకతో చేసిన రక్షణ పొరతో కూడా నింపుతారు. ఈ సాగర్‌లను రైలు బండి ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల (బండి అడుగుభాగాల) మీదకు ఎక్కించి, సహజ వాయువుతో మండే బట్టీలలోకి దొర్లిస్తారు.

రింగ్ ఫర్నేస్

ఇక్కడ ఎలక్ట్రోడ్‌లను ఉత్పత్తి హాల్ అడుగుభాగంలో ఉన్న రాతితో కప్పబడిన కుహరంలో ఉంచుతారు. ఈ కుహరం 10 కంటే ఎక్కువ గదులతో కూడిన ఒక రింగ్ సిస్టమ్‌లో భాగం. శక్తిని ఆదా చేయడానికి ఈ గదులు వేడి గాలి ప్రసరణ వ్యవస్థతో ఒకదానికొకటి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. ఆకారం మారకుండా నివారించడానికి ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ఉన్న ఖాళీలను కూడా ఇసుకతో నింపుతారు. పిచ్‌ను కార్బనైజ్ చేసే బేకింగ్ ప్రక్రియలో, ఉష్ణోగ్రతను జాగ్రత్తగా నియంత్రించాలి, ఎందుకంటే 800°C వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వేగంగా వాయువు ఏర్పడటం వలన ఎలక్ట్రోడ్ పగిలిపోయే అవకాశం ఉంది.

ఈ దశలో ఎలక్ట్రోడ్‌ల సాంద్రత సుమారు 1.55 – 1.60 kg/dm³ ఉంటుంది.

4. గర్భధారణ
కొలిమిల లోపల ఉండే తీవ్రమైన నిర్వహణ పరిస్థితులను తట్టుకోవడానికి అవసరమైన అధిక సాంద్రత, యాంత్రిక బలం మరియు విద్యుత్ వాహకతను అందించడానికి, కాల్చిన ఎలక్ట్రోడ్‌లకు ఒక ప్రత్యేకమైన పిచ్ (200°C వద్ద ద్రవ పిచ్) పూయబడుతుంది.

5. తిరిగి బేకింగ్ చేయడం
పిచ్ ఇంప్రెగ్నేషన్‌ను కార్బనైజ్ చేయడానికి మరియు మిగిలి ఉన్న అస్థిర పదార్థాలను తొలగించడానికి రెండవ బేకింగ్ సైకిల్, లేదా “రీబేక్” అవసరం. రీబేక్ ఉష్ణోగ్రత దాదాపు 750°Cకి చేరుకుంటుంది. ఈ దశలో ఎలక్ట్రోడ్‌లు సుమారు 1.67 – 1.74 kg/dm³ సాంద్రతను చేరుకోగలవు.

6. గ్రాఫిటైజేషన్
అచెసన్ ఫర్నేస్
గ్రాఫైట్ తయారీలో చివరి దశ, కాల్చిన కార్బన్‌ను గ్రాఫైట్‌గా మార్చడం, దీనిని గ్రాఫైటైజింగ్ అంటారు. గ్రాఫైటైజింగ్ ప్రక్రియలో, దాదాపుగా ముందుగా అమర్చబడిన కార్బన్ (టర్బోస్ట్రాటిక్ కార్బన్) త్రిమితీయంగా అమర్చబడిన గ్రాఫైట్ నిర్మాణంగా మార్చబడుతుంది.

ఘన ద్రవ్యరాశిని ఏర్పరచడానికి ఎలక్ట్రోడ్‌లను కార్బన్ కణాలతో చుట్టుముట్టి విద్యుత్ కొలిమిలలో ప్యాక్ చేస్తారు. కొలిమి గుండా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పంపి, ఉష్ణోగ్రతను సుమారుగా 3000°C కి పెంచుతారు. ఈ ప్రక్రియను సాధారణంగా అచెసన్ ఫర్నేస్ లేదా లెంగ్త్‌వైజ్ ఫర్నేస్ (LWG) ఉపయోగించి సాధిస్తారు.

అచెసన్ ఫర్నేస్‌లో ఎలక్ట్రోడ్‌లను బ్యాచ్ ప్రాసెస్ పద్ధతిలో గ్రాఫైటైజ్ చేస్తారు, అయితే LWG ఫర్నేస్‌లో మొత్తం కాలమ్‌ను ఒకేసారి గ్రాఫైటైజ్ చేస్తారు.

7. యంత్రణ
గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు (చల్లబడిన తర్వాత) ఖచ్చితమైన కొలతలు మరియు టాలరెన్స్‌లకు అనుగుణంగా మెషిన్ చేయబడతాయి. ఈ దశలో, ఎలక్ట్రోడ్‌ల చివరలను (సాకెట్‌లను) మెషిన్ చేసి, థ్రెడ్ ఉన్న గ్రాఫైట్ పిన్ (నిపుల్) జాయినింగ్ సిస్టమ్‌తో అమర్చడం కూడా ఉండవచ్చు.