1. RÅMATERIALER
Coca-Cola (omtrent 75–80 % av innholdet)
Petroleumskoks
Petroleumskoks er det viktigste råmaterialet, og det dannes i et bredt spekter av strukturer, fra svært anisotropisk nålkoks til nesten isotropisk flytende koks. Den svært anisotropiske nålkoksen er på grunn av sin struktur uunnværlig for produksjon av høyytelseselektroder som brukes i elektriske lysbueovner, der det kreves en svært høy grad av elektrisk, mekanisk og termisk bæreevne. Petroleumskoks produseres nesten utelukkende ved forsinket koksingsprosess, som er en mild, langsom karboniseringsprosedyre av destillasjonsrester fra råolje.
Nålekoks er den vanlige betegnelsen på en spesiell type koks med ekstremt høy grafitiserbarhet som følge av en sterk foretrukket parallell orientering av dens turbostratiske lagstruktur og en spesiell fysisk form på kornene.
Bindemidler (omtrent 20–25 % av innholdet)
Kulltjærebek
Bindemidler brukes til å agglomerere de faste partiklene til hverandre. Deres høye fukteevne omdanner dermed blandingen til en plastisk tilstand for senere støping eller ekstrudering.
Kulltjærebek er en organisk forbindelse og har en distinkt aromatisk struktur. På grunn av den høye andelen substituerte og kondenserte benzenringer har den allerede den distinkt preformede heksagonale gitterstrukturen til grafitt, noe som letter dannelsen av velordnede grafittiske domener under grafittisering. Bek viser seg å være det mest fordelaktige bindemidlet. Det er destillasjonsresten fra kulltjære.
2. BLANDING OG EKSTRUDERING
Den malte koksen blandes med kulltjærebek og noen tilsetningsstoffer for å danne en jevn pasta. Denne føres inn i ekstruderingssylinderen. I et første trinn må luften fjernes ved forpressing. Deretter følger selve ekstruderingstrinnet hvor blandingen ekstruderes for å danne en elektrode med ønsket diameter og lengde. For å muliggjøre blandingen og spesielt ekstruderingsprosessen (se bildet til høyre) må blandingen være viskøs. Dette oppnås ved å holde den ved en forhøyet temperatur på ca. 120 °C (avhengig av bek) under hele den grønne produksjonsprosessen. Denne grunnleggende formen med sylindrisk form er kjent som "grønn elektrode".
3. STEKING
To typer bakeovner er i bruk:
Her plasseres de ekstruderte stengene i sylindriske beholdere av rustfritt stål (saggers). For å unngå deformasjon av elektrodene under oppvarmingsprosessen, fylles saggene også med et beskyttende lag av sand. Saggerne lastes på jernbaneplattformer (vognbunner) og valses inn i naturgassfyrte ovner.
Ringovn
Her plasseres elektrodene i et skjult steinhulrom i bunnen av produksjonshallen. Dette hulrommet er en del av et ringsystem med mer enn 10 kamre. Kamrene er koblet sammen med et varmluftsirkulasjonssystem for å spare energi. Hulrommene mellom elektrodene er også fylt med sand for å unngå deformasjon. Under brenneprosessen, hvor beken karboniseres, må temperaturen kontrolleres nøye fordi ved temperaturer opptil 800 °C kan en rask gassoppbygging forårsake sprekkdannelse i elektroden.
I denne fasen har elektrodene en tetthet på rundt 1,55–1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNERING
De bakte elektrodene er impregnert med en spesiell behå (flytende behå ved 200 °C) for å gi dem den høyere tettheten, mekaniske styrken og elektriske ledningsevnen de trenger for å tåle de tøffe driftsforholdene inne i ovnene.
5. STEKE PÅ NYTT
En andre stekesyklus, eller «gjenoppvarming», er nødvendig for å karbonisere bekimpregneringen og for å fjerne eventuelle gjenværende flyktige stoffer. Gjenoppvarmingstemperaturen når nesten 750 °C. I denne fasen kan elektrodene nå en tetthet på rundt 1,67–1,74 kg/dm3.
6. GRAFITERING
Acheson-ovnen
Det siste trinnet i grafittproduksjon er en omdanning av brent karbon til grafitt, kalt grafittisering. Under grafittiseringsprosessen omdannes det mer eller mindre forhåndsordnede karbonet (turbostratisk karbon) til en tredimensjonalt ordnet grafittstruktur.
Elektrodene pakkes i elektriske ovner omgitt av karbonpartikler for å danne en fast masse. En elektrisk strøm føres gjennom ovnen, noe som øker temperaturen til omtrent 3000 °C. Denne prosessen oppnås vanligvis ved hjelp av enten en ACHESON-ovn eller en LENGTHWISE FURNACE (LWG).
Med Acheson-ovnen grafittiseres elektrodene ved hjelp av en batch-prosess, mens i en LWG-ovn grafittiseres hele kolonnen samtidig.
7. MASKINERING
Grafittelektrodene (etter avkjøling) maskineres til nøyaktige dimensjoner og toleranser. Denne fasen kan også omfatte maskinering og montering av endene (muffene) på elektrodene med et gjenget grafittpinnesystem (nippel).
Publisert: 08.04.2021