يشير قطب الجرافيت إلى مادة موصلة من الجرافيت عالية المقاومة للحرارة-مصنوعة من فحم الكوك البترولي وفحم الكوك الإسفلتي كركام، وقطران الفحم كمواد رابطة، من خلال تكليس المواد الخام، والسحق والطحن، والخلط، والقولبة، والتكليس، والتشريب، والجرافيت، والمعالجة الميكانيكية. يطلق عليه قطب الجرافيت الاصطناعي (يشار إليه باسم قطب الجرافيت)، وهو يختلف عن قطب الجرافيت الطبيعي المحضر من الجرافيت الطبيعي كمواد خام.
تُصنع أقطاب الجرافيت بشكل أساسي من فحم الكوك البترولي وفحم الكوك كمواد خام، مع قطران الفحم كمواد رابطة. يتم تصنيعها عن طريق التكليس، والخلط، والخلط، والقولبة، والتحميص، والجرافيت، والتصنيع الآلي. وهي موصلات تطلق الطاقة الكهربائية على شكل قوس في فرن القوس الكهربائي لتسخين وصهر مادة الفرن. وفقًا لمؤشرات جودتها، يمكن تقسيمها إلى أقطاب جرافيت عادية ذات قدرة عالية، وأقطاب جرافيت عالية القدرة-، وأقطاب جرافيت فائقة الطاقة- فائقة.
المادة الخام الرئيسية لإنتاج أقطاب الجرافيت هي فحم الكوك. يمكن إضافة كمية صغيرة من فحم الكوك الأسفلت إلى أقطاب الجرافيت الكهربائية العادية، ولا يمكن أن يتجاوز محتوى الكبريت في كل من فحم الكوك البترولي وفحم الكوك الأسفلت 0.5%. يعد فحم الكوك مطلوبًا أيضًا عند إنتاج أقطاب الجرافيت عالية الطاقة-أو فائقة الطاقة. المادة الخام الرئيسية لإنتاج أنودات الألومنيوم هي فحم الكوك البترولي، ويتم التحكم في محتوى الكبريت بحيث لا يزيد عن 1.5% إلى 2%. يجب أن يتوافق فحم الكوك البترولي وفحم الكوك الإسفلتي مع معايير الجودة الوطنية ذات الصلة.
ميزة قطب الجرافيت
(1) أدى التعقيد المتزايد لهندسة القالب وتنوع تطبيقات المنتج إلى زيادة المتطلبات لدقة التفريغ لآلات الشرر. مزايا أقطاب الجرافيت هي أنها سهلة المعالجة، ولها معدل إزالة عالي بالتفريغ، ولها فقدان منخفض للجرافيت. ولذلك، فقد تخلى بعض عملاء آلات الشرارة القائمة على المجموعة عن الأقطاب الكهربائية النحاسية وتحولوا إلى أقطاب الجرافيت. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن تصنيع بعض الأقطاب الكهربائية ذات الأشكال الخاصة من النحاس، ولكن من الأسهل تشكيل الجرافيت، والأقطاب الكهربائية النحاسية أثقل وغير مناسبة لمعالجة الأقطاب الكهربائية الكبيرة. دفعت هذه العوامل بعض عملاء آلات الشرارة الجماعية إلى استخدام أقطاب الجرافيت.
(2) تعد أقطاب الجرافيت أسهل في المعالجة ولها سرعة معالجة أسرع بكثير من أقطاب النحاس. على سبيل المثال، يعد استخدام تقنية الطحن لمعالجة الجرافيت أسرع بمقدار 2-3 مرات من معالجة المعادن الأخرى ولا يتطلب معالجة يدوية إضافية، بينما تتطلب أقطاب النحاس طحنًا يدويًا. وبالمثل، إذا تم استخدام مراكز تصنيع الجرافيت عالية السرعة لتصنيع الأقطاب الكهربائية، فستكون السرعة أسرع، وستكون الكفاءة أعلى، ولن تكون هناك مشكلة في الغبار. في عمليات التصنيع هذه، يمكن أن يؤدي اختيار الأدوات ذات الصلابة المناسبة والجرافيت إلى تقليل تآكل الأدوات وتلف الأقطاب الكهربائية النحاسية. إذا قارنا وقت الطحن بين أقطاب الجرافيت وأقطاب النحاس، فإن أقطاب الجرافيت أسرع بنسبة 67٪ من أقطاب النحاس. بشكل عام، في معالجة التفريغ الكهربائي، يكون استخدام أقطاب الجرافيت أسرع بنسبة 58% من استخدام أقطاب النحاس. بهذه الطريقة، يتم تقليل وقت المعالجة بشكل كبير، في حين يتم تقليل تكاليف التصنيع أيضًا.
(3) يختلف تصميم أقطاب الجرافيت عن تصميم أقطاب النحاس التقليدية. عادةً ما يكون لدى العديد من مصانع القوالب كميات احتياطية مختلفة للتصنيع الخشن والدقيق لأقطاب النحاس، بينما تستخدم أقطاب الجرافيت نفس الكمية الاحتياطية تقريبًا، مما يقلل من عدد CAD/CAM وأوقات معالجة الماكينة. وهذا وحده يكفي لتحسين دقة تجاويف العفن بشكل كبير.
تطبيق قطب الجرافيت
(1) تستخدم لفرن صناعة الصلب القوس الكهربائي
تعتبر صناعة الصلب بالأفران الكهربائية مستخدمًا رئيسيًا لأقطاب الجرافيت. يمثل إنتاج فولاذ الأفران الكهربائية في الصين حوالي 18% من إنتاج الصلب الخام، وتمثل أقطاب الجرافيت المستخدمة في صناعة الصلب 70% إلى 80% من إجمالي كمية أقطاب الجرافيت المستخدمة. صناعة الصلب في الفرن الكهربائي هي عملية استخدام أقطاب الجرافيت لإدخال التيار إلى الفرن، والاستفادة من مصدر الحرارة -المرتفع الناتج عن القوس بين نهاية القطب وشحنة الفرن من أجل الصهر.
(2) تستخدم للأفران الكهربائية الحرارية المعدنية
تستخدم الأفران الكهربائية الحرارية المعدنية بشكل رئيسي لإنتاج السيليكون الصناعي والفوسفور الأصفر. وتتمثل خصائصها في أن الجزء السفلي من القطب الموصل مدفون في مادة الفرن، مما يشكل قوسًا في طبقة المادة، واستخدام الطاقة الحرارية المنبعثة من مقاومة مادة الفرن نفسها لتسخين مادة الفرن. من بينها، الأفران الكهربائية الحرارية المعدنية ذات الكثافة الحالية العالية تتطلب أقطاب الجرافيت. على سبيل المثال، يتم استهلاك حوالي 100 كجم من أقطاب الجرافيت لإنتاج طن واحد من السيليكون، ويتم استهلاك حوالي 40 كجم من أقطاب الجرافيت لإنتاج طن واحد من الفوسفور الأصفر.
(3) تستخدم لأفران المقاومة
إن فرن الجرافيت المستخدم لإنتاج منتجات الجرافيت، وفرن الصهر المستخدم لصهر الزجاج، والفرن الكهربائي المستخدم لإنتاج كربيد السيليكون، كلها تنتمي إلى أفران المقاومة. المواد الموجودة داخل الفرن عبارة عن مقاومات تسخين وأشياء سيتم تسخينها. عادة، يتم تضمين أقطاب الجرافيت للتوصيلية في جدار رأس الفرن في نهاية فرن المقاومة للاستهلاك المتقطع لأقطاب الجرافيت.
(4) يستخدم لتحضير منتجات الجرافيت غير المنتظمة
يتم أيضًا استخدام فراغ أقطاب الجرافيت للمعالجة في منتجات الجرافيت ذات الأشكال المختلفة مثل البوتقات والقوالب والقوارب وعناصر التسخين. على سبيل المثال، في صناعة زجاج الكوارتز، لكل طن واحد من أنبوب الصهر الكهربائي المنتج، هناك حاجة إلى 10 أطنان من فراغات قطب الجرافيت؛ لكل طن واحد من طوب الكوارتز يتم إنتاجه، يتم استهلاك 100 كجم من فراغات أقطاب الجرافيت.
