1. 원자재
콜라 (함량 약 75~80%)
석유 코크스
석유 코크스는 가장 중요한 원료이며, 고도로 이방성인 침상 코크스부터 거의 등방성인 유동 코크스에 이르기까지 매우 다양한 구조를 가지고 있습니다. 고도로 이방성인 침상 코크스는 그 구조적 특성 때문에 전기적, 기계적, 열적 하중 지지력이 매우 높은 전기 아크로용 고성능 전극 제조에 필수적입니다. 석유 코크스는 거의 전적으로 지연 코크스 공정을 통해 생산되는데, 이는 원유 증류 잔류물을 천천히 탄화시키는 온화한 공정입니다.
니들 코크스는 층상 구조의 강한 평행 배향과 입자의 특정한 물리적 모양으로 인해 흑연화성이 매우 높은 특수 코크스를 가리키는 일반적인 용어입니다.
결합제 (내용물의 약 20~25%)
콜타르 피치
결합제는 고체 입자들을 서로 응집시키는 데 사용됩니다. 결합제의 높은 습윤성은 혼합물을 후속 성형 또는 압출에 적합한 가소성 상태로 만들어줍니다.
석탄 타르 피치는 독특한 방향족 구조를 가진 유기 화합물입니다. 치환 및 축합된 벤젠 고리의 비율이 높아 흑연의 육각형 격자 구조를 이미 갖추고 있어 흑연화 과정에서 질서정연한 흑연 도메인 형성을 용이하게 합니다. 피치는 가장 유리한 결합제로 입증되었습니다. 이는 석탄 타르의 증류 잔류물입니다.
2. 혼합 및 압출
분쇄된 코크스는 콜타르 피치 및 일부 첨가제와 혼합되어 균일한 반죽을 이룹니다. 이 반죽은 압출 실린더로 투입됩니다. 첫 번째 단계에서는 예비 압착을 통해 공기를 제거해야 합니다. 그 후 실제 압출 공정이 진행되어 혼합물이 원하는 직경과 길이의 전극으로 압출됩니다. 혼합 및 특히 압출 공정(오른쪽 그림 참조)을 원활하게 진행하기 위해서는 혼합물이 점성이 있어야 합니다. 이는 전체 생전극 제조 공정 동안 약 120°C(피치 종류에 따라 다름)의 고온을 유지함으로써 달성됩니다. 이렇게 만들어진 원통형의 기본 형태를 "생전극"이라고 합니다.
3. 베이킹
두 종류의 제빵로가 사용되고 있습니다.
여기서는 압출된 봉을 원통형 스테인리스강 용기(사거)에 넣습니다. 가열 과정 중 전극의 변형을 방지하기 위해 사거에는 모래 보호층을 채웁니다. 사거는 철도 차량 플랫폼(차량 하부)에 실어 천연가스 가마로 옮겨 가열합니다.
링 퍼니스
여기서는 전극이 생산 공장 바닥에 있는 석조 밀폐 공간에 배치됩니다. 이 공간은 10개 이상의 챔버로 이루어진 링 시스템의 일부입니다. 챔버들은 에너지 절약을 위해 열풍 순환 시스템으로 연결되어 있습니다. 전극 사이의 공간은 변형을 방지하기 위해 모래로 채워져 있습니다. 피치를 탄화시키는 소성 공정 중에는 온도를 신중하게 제어해야 하는데, 최대 800°C에 달하는 고온에서 급격한 가스 발생으로 인해 전극에 균열이 생길 수 있기 때문입니다.
이 단계에서 전극의 밀도는 약 1.55~1.60 kg/dm3입니다.
4. 임신
소성된 전극은 특수 피치(200°C의 액체 피치)로 함침되어 용광로 내부의 가혹한 작동 조건을 견딜 수 있도록 더 높은 밀도, 기계적 강도 및 전기 전도성을 갖습니다.
5. 재굽기
피치 함침층을 탄화시키고 남아있는 휘발성 물질을 제거하기 위해서는 두 번째 소성 과정, 즉 "재소성"이 필요합니다. 재소성 온도는 거의 750°C에 달합니다. 이 단계에서 전극은 약 1.67~1.74 kg/dm³의 밀도에 도달할 수 있습니다.
6. 그래픽화
애치슨 용광로
흑연 제조의 마지막 단계는 소성된 탄소를 흑연으로 변환하는 흑연화 공정입니다. 흑연화 공정 동안, 비교적 규칙적인 구조를 가진 탄소(터보스트라틱 탄소)는 3차원적으로 규칙적인 흑연 구조로 변환됩니다.
전극은 탄소 입자로 둘러싸인 전기로에 채워져 고체 덩어리를 형성합니다. 전류가 용광로를 통과하면 온도가 약 3000°C까지 상승합니다. 이 공정은 일반적으로 애치슨 용광로(ACHESON FURNACE) 또는 세로형 용광로(LENGTHWISE FURNACE, LWG)를 사용하여 수행됩니다.
애치슨(Acheson) 전기로에서는 전극을 배치 공정으로 흑연화하는 반면, LWG 전기로에서는 전체 컬럼을 동시에 흑연화합니다.
7. 기계 가공
냉각된 흑연 전극은 정확한 치수와 공차에 맞춰 가공됩니다. 이 단계에는 전극 끝부분(소켓)을 가공하고 나사산이 있는 흑연 핀(니플) 연결 시스템을 장착하는 작업도 포함될 수 있습니다.
게시 시간: 2021년 4월 8일