الکترود گرافیتی وسیله ای است که جریان برق را با قدرت زیاد و با حداقل مقاومت از خود عبور می دهد. این قطعه هادی برای عبور جریان الکتریسته در مقیاس بالا کاربرد دارد. از این رو برای انتقال جریان بالای الکتریسته در کوره قوس الکتریکی برای ذوب شارژ فلزی استفاده می شود.

الکترود گرافيتي با استفاده از مواد کلسینه تحت فشار بالا و خلا تولید می شود. سپس در کوره های گرافیتی، اشباع شده و در نهایت، پروسه ماشین کاری روی آن ها انجام می شود. الکترود های گرافیتی در قطر های 100 تا 700 میلی متر در سه دسته RP، HP و UHP قابل عرضه هستند. تیپ HP با جریان بالا برای انجام عملیات ریخته گری کوره پاتیلی و گاهی اوقات برای انجام عملیات در کوره قوس الکتریکی به کار می رود. تیپUHP  با جریان بسیار بالا برای کوره های قوس الکتریکی و کوره های پاتیلی تحت بار سنگین مورد استفاده قرار می گیرند.

قیمت الکترود گرافیتی

عوامل زیادی بر قیمت الکترود گرافيتي تاثیر دارد، یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر قیمت الکترود گرافيتي کیفیت آن است.به طوری که با افزایش کیفیت، قیمت الکترود گرافيتي نیز افزایش می یابد. از عوامل تاثیر گذار دیگر بر قیمت الکترود گرافیتی می توان به افزایش تقاضا در تولید فولاد با کیفیت بالا اشاره کرد. بطوریکه اگر تقاضای فولاد با کیفیت بالا افزایش یابد قیمت الکترود گرافیتی نیز به تبع افزایش میابد.

الکترود گرافیتی

عوامل تاثیرگذار دیگر بر قیمت الکترود گرافيتي شامل رشد استفاده از کوره قوس الکتریکی برای ساخت فولاد، ظرفیت های تولید الکترود گرافيتي و میزان عرضه آن در بازار، میزان واردات و صادرات الکترود گرافيتي می باشد.

روش تولید الکترود گرافیتی

الکترود گرافيتي طبق استاندارد های جهانی، باید از پترولیوم کک کلسینه ساخته می شود. کک سوزنی ماده اصلی تولید کننده پترولیوم کک کلسینه است. این ماده امروزه به صورت انحصاری در اختیار کشورهایی مثل آمریکا، چین، آلمان و ژاپن قرار دارد که این سبب شده تولید الکترود گرافيتي در انحصار کشورهای توسعه یافته باشد.

برای ساخت الکترود گرافيتي در ابتدا پودر کک سوزنی قالب گیری شده را با ویبراتور فشرده سازی می کنند. سپس الکترودی که فرم گرفته، در کوره پخته می شود، روی این الکترود پس از پخت یک لایه قیر اضافه می شود.

روش تولید الکترود گرافيتي

 در آخرین مرحله از تولید الکترود گرافيتي ، این الکترود در دمای 3000 درجه سانتی گراد قرار گرفته و تبدیل به گرافیت می شود. پس از آنکه فرایند تولید به پایان رسید، عملیات تراشکاری روی الکترودها انجام داده می شود. این الکترودها بیشتر به شکل استوانه قابل تولید هستند و پس از تولید باید در قطرهای استاندارد برش داده شوند. در این حالت لازم است حتما یک پین به عنوان سوکت به سر الکترود نصب شود.

خرید الکترود گرافیتی

اغلب خرید الکترود گرافيتي در قالب صنعتی یا آزمایشگاهی انجام می شود. خرید الکترود گرافیتی هم به صورت حضوری و هم به شکل اینترنتی و آنلاین از فروشگاه های معتبر قابل انجام است. هنگام خرید الکترود گرافیتی باید به پارامترهایی مثل کیفیت الکترود گرافیتی ، انبساط حرارتی و میزان استحکام و کشش الکترود توجه کرد.

فروش الکترود گرافیتی

فروش اینترنتی و بدون واسطه از جمله روش هایی است که جهت عرضه و فروش الکترود گرافیتی استفاده می شود. در این روش نیاز به حضور خریداران در مراکز پخش نمی باشد و لذا خریداران می توانند به راحتی و صرف هزینه کمتر در زمان کوتاه تر، خرید خود را انجام دهند. تقاضای فراوان استفاده از الکترود گرافیتی در ساخت فولاد درجه یک و مرغوب از عوامل مهم در فروش الکترود گرافیتی است.  

کاربرد الکترود گرافیتی

الکترود گرافيتي در کوره قوس الکتریکی برای تولید فولاد، تولید فرآورده های فلزی و فرآیند ذوب استفاده می شود. این الکترود ها مقاومت حرارتی بالایی دارند، لذا دمای نوک این الکترودها می تواند به 3000 سانتی گراد برسد که تقریبا نیمی از دمای خورشید است. مهم ترین مزیت الکترود گرافيتي هدایت الکتریکی آن است. بنابراین، این الکترود ها توانایی حفظ حرارت تولید شده را دارند. از الکترود گرافيتي در در پالایش فلزات و همچنین فرایند ذوب مشابه استفاده می شود.

الکترود گرافيتي قادر به تولید فولاد با گرید های مختلف به واسطه کوره قوس الکتریکی و فلزات غیر آهنی است. لذا با افزایش تقاضای فولاد در صنایع گوناگون از قبیل صنایع هواپیمایی، استفاده از الکترود گرافيتي هم افزایش یافته است.

کاربرد الکترود گرافيتي

علاوه بر کاربردهای اشاره شده الکترود گرافيتي ، می توان به ایجاد شیار، خم کاری یا حذف عیوب در قطعات ریخته گری و جوشکاری شده از طریق قوس الکتریکی اشاره کرد. در این حالت با ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود و سطح قطعه، سطوحی از مذاب روی قطعه تشکیل می شود. در آخر، با هوای فشرده یا نیتروژن، فلز مذاب از روی سطح پاک می شود. از الکترود گرافيتي به عنوان ماده نسوز در کوره قوس الکتریکی استفاده می شود. استفاده از این الکترودها سبب می شود که میزان حرارتی که می توان در ریخته گری استفاده شود، به طور قابل توجهی افزایش یابد. بنابراین محصولات تولید شده کیفیت بالایی دارد که این عامل روی قیمت الکترود گرافيتي تاثیرگذار است.

تقسیم بندی الکترود گرافیتی

چند نوع تقسیم بندی برای الکترود گرافيتي وجود داردکه رایج ترین آن ها شامل تقسیم بندی براساس محصولات تولیدی و تقسیم بندی براساس کاربرد می باشند.

تقسیم بندی الکترود گرافيتي براساس محصولات تولیدی شامل قدرت فوق العاده بالا (UHP)، قدرت بالا (HP)، قدرت عادی(RP)  می باشد.

الکترود گرافيتي با قدرت فوق العاده بالا(UHP)  به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. درصد بالایی از فروش الکترود گرافيتي مربوط به الکترود گرافيتي با قدرت فوق العاده بالا است. عواملی مثل صنعتی سازی سریع و افزایش هزینه ها سبب افزایش تقاضای فولاد با کیفیت شده و در نتیجه این مسائل باعث رشد صنعت الکترود گرافيتي شده است. لذا از الکترود گرافيتي برای ساخت فلزات غیر آهنی و فولاد با گرید های متوسط و پایین، از طریق کوره قوس الکتریکی استفاده می شود.

الکترود گرافيتي

تقسیم بندی دیگر الکترود های گرافیتی براساس کاربرد است که این تقسیم بندی شامل کوره قوس الکتریکی(EAF)  و کوره پاتیلی (LF) می شود. از الکترود گرافيتي در فرایند تولید و پالایش فولاد در کوره قوس الکتریکی استفاده می شود.

نحوه کار الکترود گرافیتی

در کوره قوس الکتریکی الکترود های گرافیتی نقش مهمی دارند. این الکترودها به شکل استوانه ای ساخته شده اند و بر روی درب کوره ها کار گذاشته می شوند. بعد از شروع کار کوره، الکتریسته از درون الکترود گرافيتي رد شده و قوس الکتریکی می تواند گرمای بسیار شدیدی را تولید کند که قابلیت ذوب کردن فولاد را خواهد داشت. در زمان ذوب شدن، الکترود های روی قطعات فولاد، به سمت پایین منتقل خواهد شد. بعد از این فرایند قوس بین الکترود گرافيتي و فولاد یا فلز ایجاد می شود. برای بالا بردن ایمنی، در ابتدای فرایند ذوب از ولتاژهای پایین استفاده می کنند، اما به مرور زمان برای سرعت بخشیدن به روند ذوب، ولتاژ افزایش می یابد.

طول عمر الکترود گرافیتی

الکترود گرافیتی مصرفی بوده و پس از استفاده در زمانی مشخص، نیاز به تعویض دارد. از مهم ترین عواملی که بر میزان ماندگاری الکترود گرافيتي نقش دارد، چگالی آن خواهد بود. لذا بر طبق مطالعات انجام شده عمر الکترودهایی که چگالی 1.7 دارند، بیش از دو برابر الکترود با چگالی 1.5 است. بنابراین با افزایش چگالی الکترود گرافیتی طول عمر آن هم افزایش می یابد. لازم به ذکر است که چیدمان مواد مواد الکترود گرافیتی هم بر روی طول عمر آن تاثیر می گذارد. همچنین عمر الکترود گرافيتي ارتباط مستقیمی با مواد اولیه آن دارد. از این رو هر چه ماده اولیه استفاده شده در تولید این قطعات مرغوب تر و باکیفبت تر باشد، طول عمر الکترود گرافيتي هم افزایش پیدا می کند.

راه های کاهش مصرف الکترود گرافیتی

الکترود گرافیتی دارای طول عمر مشخصی است. با توجه به میزان بالای استهلاک الکترود درون کوره، کاهش مصرف الکترود خصوصا در شرایط سخت تحریم و تامین دشوار می تواند به سودآوری صنعت فولاد کمک بسزایی بکند. در ادامه راه های کاهش مصرف الکترود گرافیتی بررسی شده اند.

خنک کاری الکترود گرافیتی

خنک سازی از طریق بخار در کوره قوس الکتریکی با ظرفیت کم، دمای الکترود گرفیتی را اغلب کاهش می دهد. لذا کاهش دمای الکترود گرافيتي سبب کاهش مصرف آن نیز می شود. زیرا در این حالت، اکسیداسیون سطوح جانبی و شکست ترمودینامیکی کاهش می یابد و موجب کاهش خوردگی الکترود می شود. خنک کاری به دو صورت خنک کاری الکترود گرافيتي توسط اسپری و خنک سازی و خنک کاری الکترود گرافيتي توسط سیستم آبگرد انجام می شود.

خنثی سازی اتمسفر اطراف الکترود

بیش از نیمی از مصرف الکترود گرافيتي مربوط به فرسایش جانبی آن می شود، در این روش با استفاده از یک گاز خنثی و ایجاد یک لایه محافظ اطراف الکترود که مانع از اکسید شدن آن می شود، مصرف الکترود کاهش پیدا می کند. در این حالت گاز خنثی به صورت جریان مایع به فضای بین الکترود ها تزریق می شود و با ورود به فضای داخل کوره بلافاصله تبخیر شده و یک لایه چگال از گاز خنثی اطراف الکترودها شکل می گیرد.

پوشش دهی الکترود

پوشش دهی الکترود گرافيتي با ایجاد حائلی بین گرافیت و اتمسفر کوره، مانع اکسیداسیون الکترود می شود. این پوشش ها باید در مقابل الکتریسیته مقاومت کمی داشته باشند تا هدایت الکتریکی الکترود را ضعیف نکند. بطور عمده دو نوع پوشش برای الکترود گرافيتي وجود دارد. اولین مورد پوشش های فلزی است که بهتر ترین مواد برای این نوع پوشش، آلومینیوم و یا مخلوطی از آلومینیوم و کاربید سیلیسیم است. دومین نوع پوشش، پوشش های غیر فلزی است. در پوشش های غیرفلزی، سطح خارجی الکترود با موادشیمیایی از جمله نمک های باریم، اسید بوریک و یا ترکیبی از مواد دیگر پوشش دهی می شود.

اصلاح پروفیل ولتاژ کوره قوس الکتریکی جهت مصرف نوک الکترود کمتر

تنظیم و بهینه سازی ولتاژ عملکردی کوره قوس الکتریکی یکی از عوامل تاثیرگذار در مصرف الکترود و افزایش راندمان انرژی کوره است. با توجه به تحقیقات انجام شده، بهینه سازی ولتاژ، مصرف نوک الکترود گرافيتي را کاهش می دهد. این بهینه سازی روی کاهش خوردگی الکترود تاثیر بسزایی دارد.