1. 원자재
콜라(함량 약 75~80%)
석유 코크스
석유 코크스는 가장 중요한 원료이며, 고이방성 침상 코크스부터 거의 등방성인 유동 코크스까지 다양한 구조로 형성됩니다. 고이방성 침상 코크스는 그 구조상 매우 높은 전기적, 기계적, 열적 하중 지지력이 요구되는 전기 아크로에 사용되는 고성능 전극 제조에 필수적입니다. 석유 코크스는 거의 전적으로 지연 코킹 공정을 통해 생산되는데, 지연 코킹 공정은 원유 증류 잔류물의 완만한 저속 탄화 과정입니다.
침상 코크스는 터보층 구조의 강한 평행 배향과 입자의 특정한 물리적 모양으로 인해 매우 높은 흑연화성을 갖는 특수한 유형의 코크스를 지칭하는 데 일반적으로 사용되는 용어입니다.
바인더(함유량의 약 20-25%)
콜타르 피치
결합제는 고체 입자들을 서로 응집시키는 데 사용됩니다. 결합제의 높은 습윤성은 혼합물을 후속 성형이나 압출을 위한 가소성 상태로 변화시킵니다.
콜타르 피치는 유기 화합물이며 독특한 방향족 구조를 가지고 있습니다. 치환되고 축합된 벤젠 고리의 비율이 높기 때문에 흑연의 육각형 격자 구조와 유사한 구조를 이미 가지고 있어 흑연화 과정에서 잘 정렬된 흑연 도메인 형성을 용이하게 합니다. 피치는 가장 유리한 결합제로 입증되었으며, 콜타르의 증류 잔류물입니다.
2. 혼합 및 압출
분쇄된 코크스는 콜타르 피치와 몇 가지 첨가제와 혼합되어 균일한 페이스트를 형성합니다. 이 페이스트는 압출 실린더로 이송됩니다. 첫 번째 단계에서는 예비 압착을 통해 공기를 제거해야 합니다. 그 후, 혼합물을 압출하여 원하는 직경과 길이의 전극을 형성하는 실제 압출 단계가 이어집니다. 혼합, 특히 압출 공정(오른쪽 그림 참조)을 위해서는 혼합물이 점성을 가져야 합니다. 이는 그린 생산 공정 전체에서 피치에 따라 약 120°C의 고온을 유지함으로써 달성됩니다. 원통형의 이 기본 형태를 "그린 전극"이라고 합니다.
3. 베이킹
두 가지 유형의 베이킹로가 사용됩니다.
여기서 압출된 막대는 원통형 스테인리스 스틸 용기(sagger)에 놓입니다. 가열 과정 중 전극의 변형을 방지하기 위해, sagger는 모래로 된 보호 덮개로 채워집니다. sagger는 철도 차량 플랫폼(차량 하부)에 적재되어 천연가스 연소 가마로 압연됩니다.
링로
여기서 전극은 생산 홀 바닥의 돌로 된 은밀한 공간에 배치됩니다. 이 공간은 10개가 넘는 챔버로 구성된 링 시스템의 일부입니다. 각 챔버는 에너지 절약을 위해 열풍 순환 시스템으로 연결되어 있습니다. 전극 사이의 빈 공간은 변형을 방지하기 위해 모래로 채워져 있습니다. 피치를 탄화시키는 베이킹 공정에서는 최대 800°C의 온도에서 가스가 빠르게 생성되어 전극에 균열이 발생할 수 있으므로 온도를 신중하게 제어해야 합니다.
이 단계에서 전극의 밀도는 약 1.55~1.60 kg/dm3입니다.
4. 함침
구운 전극은 특수 피치(200°C의 액체 피치)로 함침되어 용광로 내부의 혹독한 작동 조건을 견뎌내는 데 필요한 더 높은 밀도, 기계적 강도 및 전기 전도성을 갖습니다.
5. 다시 굽기
피치 함침을 탄화시키고 잔류 휘발성 물질을 제거하기 위해 두 번째 베이킹 사이클, 즉 "리베이크"가 필요합니다. 리베이크 온도는 거의 750°C에 도달합니다. 이 단계에서 전극의 밀도는 약 1.67~1.74 kg/dm³에 도달할 수 있습니다.
6. 흑연화
애치슨 용광로
흑연 제조의 마지막 단계는 소성 탄소를 흑연으로 변환하는 과정으로, 이를 흑연화라고 합니다. 흑연화 과정에서, 어느 정도 정돈된 탄소(난층 탄소)는 3차원적으로 정렬된 흑연 구조로 변환됩니다.
전극은 탄소 입자로 둘러싸인 전기로에 담겨 고체 덩어리를 형성합니다. 전기로에 전류를 흐르게 하면 온도가 약 3000°C까지 상승합니다. 이 과정은 일반적으로 애치슨로(ACHESON FURNACE) 또는 길이방향로(LENGTHWISE FURNACE, LWG)를 사용하여 수행됩니다.
애치슨로에서는 전극이 일괄 처리 공정을 통해 흑연화되는 반면, LWG로에서는 컬럼 전체가 동시에 흑연화됩니다.
7. 가공
냉각 후 흑연 전극은 정확한 치수와 공차로 가공됩니다. 이 단계에는 나사산 흑연 핀(니플) 접합 시스템을 사용하여 전극 끝단(소켓)을 가공하고 장착하는 작업도 포함될 수 있습니다.
게시 시간: 2021년 4월 8일