Grafit yuqori haroratli sanoat jarayonlarida, jumladan, elektr yoy pechlari (EAF), chovgum pechlari, ferroqotishma eritish va elektrokimyoviy ishlab chiqarish liniyalarida eng koʻp qoʻllaniladigan elektrod materiallaridan biridir. U bir vaqtning o'zida kam sonli xususiyatlar mavjud bo'lishi kerakligi sababli tanlanadi: yuqori elektr o'tkazuvchanligi, haddan tashqari haroratga chidamlilik, termal zarba qarshiligi, kimyoviy barqarorlik, mexanik kuch va yaxshi ishlov berish qobiliyati.
Grafit elektr energiyasini qanday o'tkazadi
Elektrod elektr energiyasini minimal yo'qotish bilan o'choq zaryadiga o'tkazishi kerak. Grafit qatlamli uglerod kristalli tuzilishga ega bo'lib, unda delokalizatsiyalangan elektronlar asosan uglerod tekisliklari bo'ylab harakatlanadi, shuning uchun u yoy haroratida porlaganda ham foydali o'tkazuvchanlikni saqlaydi.
Tananing odatiy elektr qarshiligi: taxminan 8-13 µŌ·m
Ultra{0}}yuqori{1}}quvvat (UHP) darajasidagi tana qarshiligi: taxminan 4,6-6,2 mŌ·m
Grafit misga qaraganda kamroq o'tkazuvchandir, lekin u o'zining o'tkazuvchanligini mis allaqachon yumshagan yoki eritilgan haroratlarda saqlaydi. Yuqori{1}}joriy o'choqlar uchun sotiladigan-, material tanlashni hal qiladi.
Haroratga chidamlilik va termal zarba harakati
Atmosfera bosimi ostida grafit odatdagi ma'noda erimaydi; Taxminan 3600 darajada sublimatsiya qiladi. Elektr pechining ichidagi yoy harorati 3000 darajadan oshib ketishi mumkin, shuning uchun elektrod uchi ko'pchilik metallarning chegarasidan ancha yuqori ishlaydi.
Tez isitish va sovutish ham termal stressni keltirib chiqaradi. Grafit bu bilan ikki sababga ko'ra kurashadi:
Issiqlik kengayishining past koeffitsienti (CTE), odatda taxminan 1–2 × 10⁻⁶ / daraja
Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, odatda taxminan 120-240 Vt / m · K
Past kengayish issiqlik aylanishi davomida hosil bo'lgan ichki stressni cheklaydi, yuqori o'tkazuvchanlik esa issiqlikni tez tarqatadi va termal gradyanlarni tekislaydi. Birgalikda ular takroriy o'choq davrlarida yorilish xavfini kamaytiradi.
Kimyoviy barqarorlik va oksidlanishni nazorat qilish
Grafit erigan metallar, shlaklar, pasaytiruvchi atmosferalar va ko'plab elektrolitlar ta'siriga qarshilik ko'rsatadi, bu esa eritmani toza va elektrodning ishlashini barqaror saqlashga yordam beradi. Uning asosiy zaifligi havodagi oksidlanishdir. Taxminan 400 darajadan yuqori kislorod uglerod yuzasiga hujum qila boshlaydi va oksidlanish EAF ishida elektrod iste'molining asosiy sababidir.
Oksidlanish yo‘qotilishini cheklashning amaliy usullariga himoya qoplamalar, zichroq va oksidlanishga chidamliroq{0}}bardoshli grafit navlari hamda elektrod ustunini himoyalangan holda ushlab turadigan va havoda yuqori haroratda o‘tkaziladigan vaqtni qisqartiruvchi o‘choq amaliyoti kiradi.
Mexanik quvvat, ishlov berish va birlashma sifati
Ko'pgina materiallardan farqli o'laroq, grafit qizib ketganda kuchini yo'qotmaydi. Uning mexanik kuchi barqaror bo'lib qoladi va hatto taxminan 2500 darajaga ko'tarilishi mumkin. Bu juda muhim, chunki elektrod ustuni uzun, og'ir va egilish va tebranishga ta'sir qiladi.
Belgilanishi kerak bo'lgan xususiyatlar egiluvchanlik kuchi, massa zichligi va elastik modul, ayniqsa yuqori{0}}quvvat (HP) va UHP sinflari uchun. Grafitni tornalash, frezalash, burg'ulash va silliqlash orqali ishlov berish ham oson, shuning uchun elektrodlarni aniq tishli nipellar va rozetkalar bilan ishlab chiqarish mumkin. Aniq birikma kontakt qarshiligini past darajada ushlab turadi va ulanishda uzilish ehtimolini kamaytiradi.
Mis, volfram va po'lat bilan solishtirganda grafit
| Material | Asosiy afzallik | Asosiy cheklov |
|---|---|---|
| Mis | Juda yuqori o'tkazuvchanlik | Past erish nuqtasi |
| Volfram | Juda yuqori harorat qarshiligi | Yuqori narx, katta o'choqlarga o'lchash qiyin |
| Chelik | Kuchli va arzon narx | Eritmani oksidlaydi va ifloslantiradi |
| Grafit | Supero'tkazuvchilar, issiqlikka chidamli, kimyoviy jihatdan barqaror | Oksidlanishdan himoya qilish kerak |
Grafit tanlandi, chunki u elektr quvvati, issiqlikka chidamlilik, mexanik barqarorlik va katta{0}}oʻchoqli ish uchun eng yaxshi umumiy muvozanatni taʼminlaydi.
Grafit elektrodlari qayerda ishlatiladi
Elektr kamon pechlari:hurda eritish, karbonli po'lat va zanglamaydigan po'lat ishlab chiqarish
Olovli pechlar:po'latni tozalash, haroratni sozlash va qotishma nazorati
Suv osti pechlari:kremniy metall, ferroqotishma va kaltsiy karbid ishlab chiqarish
Boshqa majburiyatlar:elektroliz, maxsus qotishma eritish va yuqori-haroratli uskunalar
Tez-tez so'raladigan savollar
Savol: Nima uchun grafit misga qaraganda yaxshiroq elektrod materialidir?
Mis xona haroratida yaxshiroq o'tkazadi, lekin nisbatan past haroratda yumshaydi va eriydi, grafit esa 3000 darajadan yuqori yoy haroratida foydalanish mumkin bo'lgan o'tkazuvchanlik va quvvatni saqlaydi.
Savol: Grafit qanday haroratda oksidlanadi?
Havoda oksidlanish taxminan 400 darajadan boshlanadi va bu elektr kamon pechlarida elektrod iste'molining asosiy sababidir, shuning uchun uni sekinlashtirish uchun qoplamalar va zichroq navlar qo'llaniladi.
Savol: Grafit o'choq ichida eriydimi?
Atmosfera bosimi ostida emas. Grafit erish o'rniga taxminan 3600 darajaga tushadi, shuning uchun u 3000 darajadan oshadigan yoy zonalarida omon qoladi.
Savol: UHP grafit elektrodi nima?
UHP ultra-yuqori quvvatni bildiradi. Bu navlar kamroq tana qarshiligiga ega, odatda taxminan 4,6-6,2 mŌ·m va yuqori tokdagi pechlar uchun yuqori mexanik kuchga ega.
Savol: Qaysi sohalarda grafit elektrodlari ishlatiladi?
Po'lat ishlab chiqarish uchun elektr yoy va po'lat pechlar, kremniy metall, ferroqotishmalar va kaltsiy karbid uchun suv ostidagi kamon pechlari, shuningdek, elektroliz va maxsus qotishma eritish uchun.
Savol: Grafit elektrod ustuni qanday birlashtiriladi?
Individual elektrodlar ishlov berilgan tishli nipellar va rozetkalar bilan birlashtiriladi. To'g'ri iplar qo'shma qarshilikni past darajada ushlab turadi va ulanishda uzilish xavfini kamaytiradi.