Staalproductie met elektrische boogovens
De grootste toepassing qua volume is de staalproductie met elektrische vlamboogovens, die ongeveer 30 procent van de mondiale productie van ruwstaal voor zijn rekening neemt. Drie elektroden leveren stroom rechtstreeks aan een schrootlading, en de boog smelt zowel het schroot als verfijnt het bad. Ovens variëren van kleine eenheden van een paar ton tot moderne ultra-hoog-ovens die meer dan 150 ton per hitte aftappen, en de elektroden hebben dienovereenkomstig de afmetingen. De boogroute wordt gewaardeerd omdat deze een groot deel van het gerecyclede staal kan smelten en snel kan worden gestart en gestopt om de elektriciteitsprijzen te evenaren.
Gietlepelovens en secundaire raffinage
Na het tappen wordt staal vaak opnieuw verwarmd en gelegeerd in een gietlepeloven, waar elektroden de temperatuur van de smelt op peil houden en een nauwkeurige controle van de samenstelling mogelijk maken. Doordat de gietpan kleiner is dan de smeltoven en de boog is afgeschermd door een slaklaag is de stroomdichtheid lager en zijn kleinere diameters doorgaans voldoende. Elektroden die bij secundaire raffinage worden gebruikt, moeten schoon en maatvast zijn, aangezien elke koolstofopname of vormverlies de uiteindelijke staalkwaliteit beïnvloedt.
Ondergedompelde boogovens en ferrolegeringen
Ondergedompelde boogovens verbruiken continu elektroden in een lading die de boog bedekt, en ze zijn de standaardroute voor ferrolegeringen zoals ferrochroom met hoog koolstofgehalte, silicomangaan en ferrosilicium, evenals siliciummetaal. De elektrode werkt hier in een sterk reducerende omgeving en de lading zelf beschermt de punt tegen oxidatie. Het verbruik is hoog omdat het proces wekenlang continu draait, waardoor de elektroden naar beneden worden gevoerd en nieuwe secties bovenaan de kolom worden toegevoegd.
Gele fosfor en calciumcarbide
Twee andere procesindustrieën vertrouwen op grafietelektroden voor hun kernreactie. Gele fosfor wordt in een elektrische oven geproduceerd uit fosfaatgesteente, cokes en silica, waarbij de elektroden zowel warmte als de reducerende energie voor de reactie leveren. Calciumcarbide wordt op een vergelijkbare manier gemaakt uit kalk en cokes. In beide gevallen werken de elektroden in een afgesloten of semi{3}}afgedichte oven met een zeer reactieve lading, dus de verbindingsintegriteit en weerstand tegen thermische schokken zijn de doorslaggevende selectiecriteria.
Andere industriële toepassingen
Naast deze grootschalige processen{0}}worden grafietelektroden ook gebruikt in gelijkstroomboogovens, bij titaniumslakken en andere smeltactiviteiten, in gieterijen die ijzer- en legeringsladingen smelten, en in sommige grafitiserings- en warmtebehandelingsovens. Elektroden met een kleine- diameter worden ook gebruikt in laboratoriumboogovens en bij bepaalde elektrochemische processen. Voor al deze toepassingen geldt dezelfde logica: de elektrode wordt gekozen om de vereiste stroom bij de vereiste temperatuur te leveren en tegelijkertijd de thermische en chemische omstandigheden van de specifieke oven te overleven.
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat is de belangrijkste toepassing van grafietelektroden?
Staalproductie met vlamboogovens is de grootste toepassing, gevolgd door pollepelraffinage, ondergedompelde vlamboogovens van ferrolegeringen en silicium, en de productie van gele fosfor en calciumcarbide.
Vraag: Waarom worden grafietelektroden gebruikt bij de staalproductie?
Omdat grafiet bij boogtemperatuur een zeer hoge stroom geleidt en een boog kan onderhouden die staal doet smelten, wat metalen geleiders niet kunnen doen zonder zichzelf te smelten of te verzachten.
Vraag: Worden elektroden gebruikt in ovens van ferrolegeringen?
Ja. Ondergedompelde boogovens voor ferrochroom, silicomangaan, ferrosilicium en siliciummetaal gebruiken continu grafietelektroden, waarbij de lading de boog bedekt en oxidatie beperkt.
Vraag: Hoe verschillen pollepelovenelektroden van smeltovenelektroden?
Ze hebben meestal een kleinere diameter omdat de slak-afgeschermde boog in een gietpan een lagere stroomdichtheid heeft, en ze moeten bijzonder schoon zijn om te voorkomen dat koolstof in het staal wordt opgenomen.
Vraag: Worden grafietelektroden buiten de metallurgie gebruikt?
Ja. Gele fosfor- en calciumcarbideovens, het smelten van titaniumslakken, het smelten van gieterijen, gelijkstroomboogovens en sommige warmtebehandelingsinstallaties zijn allemaal afhankelijk van grafietelektroden.
Vraag: Wat bepaalt de elektrodegrootte voor een toepassing?
Het ovenvermogen en de vereiste stroom bepalen de stroomdichtheid, die op zijn beurt de diameter en de kwaliteit bepaalt, waarbij grotere ovens met ultra-hoog- vermogen de grootste UHP-elektroden gebruiken.