Điện cực than chì được làm bằng gì
Điện cực than chì là sản phẩm than chì nhân tạo, không phải than chì vảy tự nhiên. Than cốc dầu mỏ hoặc than cốc kim được trộn với hắc ín than-làm chất kết dính, sau đó được nhào trộn, tạo hình bằng cách ép đùn, nung, tẩm và cuối cùng được tạo thành than chì ở nhiệt độ khoảng 2.500-3.000 độ . Than cốc dạng kim mang lại cấu trúc dị hướng mà các cấp công suất cực cao phụ thuộc vào, trong khi quá trình nung và ngâm tẩm cẩn thận sẽ kiểm soát mật độ và độ xốp.
Các điện cực đã hoàn thiện được gia công với một ổ cắm hình côn ở mỗi đầu và được nối bằng một núm có ren, do đó, cột có thể được chế tạo theo chiều cao mà lò yêu cầu và tiêu thụ dần dần từ đầu.
Các đặc tính vật lý và hóa học chính
| đặc trưng | Giá trị hoặc hành vi điển hình | Tại sao nó quan trọng |
|---|---|---|
| Điện trở suất, thân | 4,6-8,8 μΩ·m tùy theo cấp | Đặt-khả năng mang tải và tổn thất hiện tại |
| Mật độ lớn | 1,55-1,75 g/cm³ | Kiểm soát sức mạnh và khả năng chống oxy hóa |
| Độ bền uốn | Thân lớn hơn hoặc bằng 8,0 MPa, Núm vú lớn hơn hoặc bằng 15,0 MPa | Chống lại tải trọng uốn trong cột |
| Giãn nở nhiệt, 100-600 độ | 1,3-2,5 x 10⁻⁶/ độ | Quản lý khả năng chịu sốc nhiệt |
| thăng hoa | khoảng 3.650 độ ở áp suất khí quyển | Carbon không tan chảy trong dịch vụ |
Độ dẫn điện tốt, được mang theo bởi các electron định vị trong cấu trúc lớp lục giác.
Khả năng chịu nhiệt-cao: carbon thăng hoa thay vì tan chảy, do đó điện cực giữ được hình dạng vòng cung.
Tính ổn định hóa học: than chì chống lại sự tấn công của hầu hết xỉ, axit và kim loại nóng chảy ở nhiệt độ lò.
Độ giãn nở nhiệt thấp và mô đun đàn hồi thấp, giúp vật liệu có khả năng chống sốc nhiệt.
Khả năng gia công: các điện cực có thể được ren, tiện và khoan bằng phương pháp gia công cacbon thông thường.
Những đặc tính này cho phép điện cực mang dòng điện rất cao trong khi vẫn chịu được nhiệt của môi trường lò, đây là sự kết hợp mà không vật liệu chịu lửa hoặc kim loại nào có thể sánh được trong dịch vụ hồ quang.
Các ứng dụng chính: Lò hồ quang điện, lò múc và lò hồ quang chìm-
Ứng dụng chủ yếu là sản xuất thép bằng lò hồ quang điện (EAF). Hồ quang tác động giữa điện cực và điện tích của lò làm nóng chảy phế liệu và sắt bị khử trực tiếp, đồng thời điện cực thực hiện một vai trò kép: nó dẫn dòng điện vào lò và tồn tại ở nhiệt độ hồ quang. Lò nung sau đó hâm nóng và tinh luyện thép nóng chảy thành hóa chất mục tiêu dưới vòng cung được kiểm soát.
Lò hồ quang-ngập nước: nấu chảy hợp kim sắt, sản xuất kim loại silicon và cacbua canxi, trong đó điện cực được chôn trong điện tích.
Lò múc và lò tinh chế: hiệu chỉnh nhiệt độ và tạo hợp kim dưới nhiệt độ hồ quang.
Nhiệm vụ của kim loại màu và hóa học: làm nóng điện trở và tế bào điện hóa cần chất dẫn cacbon trơ.
Đường kính, chiều dài và cấp điện cực phù hợp với công suất máy biến áp và chương trình dòng điện, vì mật độ dòng điện vượt quá giới hạn thiết kế sẽ đẩy nhanh quá trình oxy hóa và tiêu thụ.
Sản phẩm cacbon không phải là điện cực lò
Một số ngành công nghiệp sử dụng than chì, nhưng các sản phẩm này khác nhau và không nên nhầm lẫn với các điện cực lò nung trong văn bản kỹ thuật.
Pin lithium{0}}ion sử dụng bột than chì làm vật liệu hoạt động của lớp phủ điện cực âm chứ không phải thanh than chì. Pin axit chì-sử dụng keo chì cho tấm âm.
Sự tăng trưởng tinh thể bán dẫn sử dụng nồi nấu kim loại bằng than chì, chất nhạy cảm và chất cách điện-nóng cho cacbua silic và gali nitrit thay vì điện cực.
Các bộ phận trong ngành hàng không vũ trụ như họng vòi tên lửa và má phanh máy bay được làm từ vật liệu tổng hợp cacbon/cacbon hoặc than chì-hạt mịn, thuộc họ vật liệu cacbon rộng hơn.
Sự phát triển trong tương lai của các sản phẩm điện cực than chì
Mật độ năng lượng cao hơn: Lớp UHP có điện trở suất thấp hơn và mật độ khối cao hơn, được làm từ than cốc kim loại cao cấp.
Tuổi thọ sử dụng dài hơn: lớp phủ-chống oxy hóa và chất thấm giúp làm chậm quá trình tiêu thụ-thành bên.
Công nghệ mối nối: cải thiện hình dạng núm và ổ cắm cũng như phương pháp kết nối cho các cột dài hơn, chịu tải nặng hơn.
Hiệu quả tài nguyên: tái chế phế liệu điện cực và thu hồi cacbon từ bụi lò.
Tối ưu hóa quy trình: tiếp tục nghiên cứu sửa đổi, tạo hỗn hợp và tạo đồ họa để cải thiện độ dẫn điện, tính chất cơ học và độ ổn định hóa học.
Sự phát triển được thúc đẩy bởi các nhà sản xuất thép, những người đo hiệu suất điện cực tính bằng kilôgam tiêu thụ trên mỗi tấn thép, do đó điện trở suất thấp hơn và tổn thất oxy hóa thấp hơn sẽ trực tiếp giúp tiết kiệm chi phí.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Điện cực than chì được làm bằng gì?
Than cốc dầu mỏ hoặc than cốc kim với chất kết dính hắc ín than đá, được xử lý thành than chì nhân tạo bằng cách tạo hình, nung, ngâm tẩm và tạo than chì ở nhiệt độ khoảng 2.500-3.000 độ.
Hỏi: Điện cực than chì có tan chảy trong lò không?
Không. Ở áp suất khí quyển carbon không tan chảy; than chì thăng hoa ở nhiệt độ khoảng 3.650 độ, đó là lý do tại sao nó tồn tại ở nhiệt độ hồ quang vượt quá 3.000 độ.
Hỏi: Cực dương của pin có phải là sản phẩm giống như điện cực không?
Không. Cực dương ion lithium- sử dụng bột than chì làm vật liệu hoạt động của lớp phủ, trong khi điện cực lò là các thanh than chì nhân tạo được gia công lớn.
Hỏi: Ứng dụng chính của điện cực than chì là gì?
Sản xuất thép bằng lò hồ quang điện, tiếp theo là lò hồ quang chìm-nấu chảy hợp kim sắt, kim loại silicon và cacbua canxi cũng như tinh luyện bằng lò muôi.
Hỏi: Tại sao loại UHP có giá cao hơn loại RP?
Quá trình sản xuất UHP yêu cầu than cốc dạng kim cao cấp, các bước ngâm tẩm bổ sung và kiểm soát mật độ chặt chẽ hơn, đồng thời kết quả thu được là điện trở suất thấp hơn và mức tiêu thụ thấp hơn trong các lò nung có công suất cao.