Grafīta elektrods attiecas uz augstas -temperatūras izturīgu grafīta vadošu materiālu, kas izgatavots no naftas koksa un asfalta koksa kā pildvielas, akmeņogļu darvas kā saistvielas, izmantojot izejvielu kalcinēšanu, sasmalcināšanu un samaļošanu, sadalīšanu, samaisīšanu, formēšanu, kalcinēšanu, impregnēšanu, grafitizāciju un mehānisku apstrādi. To sauc par mākslīgo grafīta elektrodu (sauktu par grafīta elektrodu), kas atšķiras no dabiskā grafīta elektroda, kas izgatavots no dabiskā grafīta kā izejmateriāla.
Grafīta elektrodus galvenokārt izgatavo no naftas koksa un adatu koksa kā izejvielas, kā saistvielu izmantojot akmeņogļu darvas piķi. Tos izgatavo kalcinējot, sijājot, sajaucot, formējot, grauzdējot, grafitējot un apstrādājot. Tie ir vadītāji, kas elektriskajā loka krāsnī izdala elektrisko enerģiju loka veidā, lai uzsildītu un izkausētu krāsns materiālu. Pēc kvalitātes rādītājiem tos var iedalīt parastajos-jaudas grafīta elektrodos un īpaši-lieljaudas grafīta elektrodos.
Galvenā izejviela grafīta elektrodu ražošanai ir naftas kokss. Parastajiem jaudas grafīta elektrodiem var pievienot nelielu daudzumu asfalta koksa, un sēra saturs gan naftas koksā, gan asfalta koksā nedrīkst pārsniegt 0,5%. Adatu kokss ir nepieciešams arī, ražojot lieljaudas-vai īpaši lieljaudas grafīta elektrodus. Galvenā izejviela alumīnija anodu ražošanai ir naftas kokss, un sēra saturs tiek kontrolēts tā, lai tas nepārsniegtu 1,5–2%. Naftas koksam un asfalta koksam jāatbilst attiecīgajiem valsts kvalitātes standartiem.
Grafīta elektroda priekšrocība
(1) Pieaugošās veidņu ģeometrijas sarežģītības un produktu pielietojuma dažādības dēļ ir izvirzītas augstākas prasības dzirksteļu iekārtu izlādes precizitātei. Grafīta elektrodu priekšrocības ir tādas, ka tos ir viegli apstrādāt, tiem ir augsts izlādes apstrādes noņemšanas ātrums un zems grafīta zudums. Tāpēc daži grupas dzirksteļu iekārtu klienti ir atteikušies no vara elektrodiem un pārgājuši uz grafīta elektrodiem. Turklāt dažus īpašas formas elektrodus nevar izgatavot no vara, bet grafītu ir vieglāk veidot, un vara elektrodi ir smagāki un nav piemēroti lielu elektrodu apstrādei. Šo faktoru dēļ daži grupas dzirksteļmašīnu klienti izmanto grafīta elektrodus.
(2) Grafīta elektrodus ir vieglāk apstrādāt, un tiem ir ievērojami ātrāks apstrādes ātrums nekā vara elektrodiem. Piemēram, frēzēšanas tehnoloģijas izmantošana grafīta apstrādei ir 2-3 reizes ātrāka nekā cita metāla apstrāde un nav nepieciešama papildu manuāla apstrāde, savukārt vara elektrodiem nepieciešama manuāla slīpēšana. Tāpat, ja elektrodu ražošanai tiek izmantoti ātrgaitas grafīta apstrādes centri, ātrums būs lielāks, efektivitāte būs augstāka un nebūs putekļu problēmu. Šajos apstrādes procesos, izvēloties instrumentus ar atbilstošu cietību un grafītu, var samazināt instrumenta nodilumu un vara elektrodu bojājumus. Ja salīdzinām frēzēšanas laiku starp grafīta elektrodiem un vara elektrodiem, grafīta elektrodi ir par 67% ātrāki nekā vara elektrodi. Kopumā elektriskās izlādes apstrādē grafīta elektrodu izmantošana ir par 58% ātrāka nekā vara elektrodu izmantošana. Tādā veidā tiek ievērojami samazināts apstrādes laiks, vienlaikus samazinot arī ražošanas izmaksas.
(3) Grafīta elektrodu dizains atšķiras no tradicionālo vara elektrodu konstrukcijas. Daudzās veidņu rūpnīcās parasti ir dažādi rezerves apjomi vara elektrodu neapstrādātai un smalkai apstrādei, savukārt grafīta elektrodos izmanto gandrīz vienādu rezerves daudzumu, kas samazina CAD/CAM skaitu un mašīnas apstrādes laikus. Tas vien ir pietiekami, lai ievērojami uzlabotu pelējuma dobumu precizitāti.
Grafīta elektrodu pielietojums
(1) Izmanto elektriskā loka tērauda ražošanas krāsnī
Elektrisko krāšņu tērauda ražošana ir galvenais grafīta elektrodu lietotājs. Elektrisko krāšņu tērauda ražošana Ķīnā veido aptuveni 18% no neapstrādātā tērauda ražošanas, un tērauda ražošanā izmantotie grafīta elektrodi veido 70% līdz 80% no kopējā izmantoto grafīta elektrodu daudzuma. Elektriskās krāsns tērauda ražošana ir process, kurā izmanto grafīta elektrodus, lai ievadītu krāsnī strāvu, un augstas temperatūras siltuma avotu, ko rada loks starp elektroda galu un krāsns lādiņu, izmanto kausēšanai.
(2) Izmanto minerālu termiskās elektriskās krāsnīs
Minerāltermiskās elektriskās krāsnis galvenokārt tiek izmantotas rūpnieciskā silīcija un dzeltenā fosfora ražošanai. To īpašība ir tāda, ka vadošā elektroda apakšējā daļa ir ierakta krāsns materiālā, veidojot loku materiāla slānī, un izmantojot siltumenerģiju, ko izdala paša krāsns materiāla pretestība, kurtuves materiāla sildīšanai. Starp tiem minerālu termiskajām elektriskajām krāsnīm ar augstu strāvas blīvumu ir nepieciešami grafīta elektrodi. Piemēram, apmēram 100 kg grafīta elektrodu tiek patērēti, lai iegūtu 1 tonnu silīcija, un aptuveni 40 kg grafīta elektrodu tiek patērēti, lai iegūtu 1 tonnu dzeltenā fosfora.
(3) Izmanto pretestības krāsnīm
Grafitizācijas krāsns, ko izmanto grafīta izstrādājumu ražošanai, kausēšanas krāsns, ko izmanto stikla kausēšanai, un elektriskā krāsns, ko izmanto silīcija karbīda ražošanai, pieder pie pretestības krāsnīm. Materiāli krāsnī ir gan sildīšanas rezistori, gan apsildāmi priekšmeti. Parasti grafīta elektrodi vadītspējai ir iestrādāti krāsns galvas sienā pretestības krāsns galā, lai nepārtraukti patērētu grafīta elektrodus.
(4) Izmanto neregulāru grafīta izstrādājumu pagatavošanai
Grafīta elektrodu sagatavi izmanto arī apstrādei dažādu formu grafīta izstrādājumos, piemēram, tīģeļos, veidnēs, laivās un sildelementos. Piemēram, kvarca stikla rūpniecībā uz katru saražoto 1 tonnu elektriskās kausēšanas caurules ir nepieciešamas 10 tonnas grafīta elektrodu sagataves; uz katru saražoto 1 tonnu kvarca ķieģeļu tiek patērēti 100 kilogrami grafīta elektrodu sagataves.
