Apa Itu Elektroda Grafit
Elektroda grafit adalah kolom konduktif yang membawa arus dari pemegang elektroda tungku busur listrik ke busur pada potongan atau lelehan. Ini dihasilkan dari kokas minyak bumi terkalsinasi atau kokas jarum, dicampur dengan tar batubara sebagai pengikat dan dengan grafit daur ulang, kemudian dibentuk melalui cetakan ekstrusi atau getaran, dipanggang, diresapi pitch,-dipanggang ulang, dan akhirnya dibuat grafit pada suhu di atas 2.500 derajat .
Karena ujungnya dikonsumsi secara terus-menerus, bahan tersebut harus dapat menghantarkan listrik dengan baik, tahan terhadap pemanasan dan pendinginan yang cepat, tahan terhadap oksidasi, dan masih dapat dikerjakan menjadi sambungan runcing yang akurat. Persyaratan layanan tersebut merupakan asal mula karakteristik dasar yang diuraikan di bawah ini.
Karakteristik Utama Elektroda Grafit
Konduktivitas listrik yang tinggi
Grafit menghantarkan listrik sepanjang bidang kristal berlapisnya dengan resistansi yang sangat rendah. Untuk tingkat daya ultra tinggi (UHP), resistivitas elektroda ditentukan di bawah sekitar 6,3 μΩ·m dan resistivitas konektor di bawah sekitar 5,5 μΩ·m. Resistivitas rendah mengurangi pemanasan Joule di dalam kolom, sehingga sebagian besar keluaran transformator mencapai busur daripada hilang di elektroda itu sendiri.
Stabilitas termal yang tinggi
Grafit tidak meleleh pada tekanan tungku normal, ia menyublim, dan mempertahankan kekuatan yang berguna pada suhu jauh di atas titik lunak baja. Inilah sebabnya mengapa grafit digunakan baik sebagai bahan elektroda dan peralatan proses suhu tinggi. Koefisien muai panas badan elektroda UHP adalah sekitar 1,5 × 10-6/ derajat antara suhu kamar dan 600 derajat. Ekspansi yang rendah membatasi tegangan internal yang dihasilkan ketika ujung busur berwarna putih panas sedangkan bagian atas kolom tetap relatif dingin.
Stabilitas kimia dan ketahanan oksidasi
Grafit tidak terpengaruh oleh sebagian besar asam, basa, dan pelarut organik, dan banyak logam cair serta terak tidak membasahinya. Dalam pelayanan, rute degradasi yang dominan adalah oksidasi daripada pelarutan kimia: grafit mulai bereaksi dengan udara di atas sekitar 450 derajat dan laju reaksi meningkat dengan cepat seiring dengan suhu. Busa terak, kontrol panjang terbuka di atas garis terak, dan perlakuan anti-oksidasi pada permukaan elektroda semuanya mengurangi kehilangan ini.
Kemampuan mesin yang baik
Dibandingkan dengan logam, grafit bersifat lunak dan dapat diputar, dibor, digiling, dan diulir dengan perkakas karbida standar. Ujung elektroda dan soket konektor dikerjakan dengan lancip yang terkontrol sehingga sambungan mengalirkan arus secara efisien dan tetap rapat melalui siklus termal, dan benang yang rusak seringkali dapat-dikerjakan ulang, bukan dibuang.
Nilai Indeks Fisika dan Kimia untuk Elektroda UHP
Tabel di bawah ini merangkum batas spesifikasi umum untuk elektroda grafit berdaya sangat tinggi berdasarkan diameter nominal. Resistivitas, modulus elastisitas, ekspansi termal dan abu adalah nilai maksimum; kekuatan lentur dan kepadatan curah adalah nilai minimum yang harus dipenuhi atau dilampaui oleh produk.
| Barang | 300~400mm | 450~500mm | 550~650mm | 700~800mm |
|---|---|---|---|---|
| Resistivitas, elektroda, μΩ·m, maks | 6.2 | 6.3 | 6.0 | 5.8 |
| Resistivitas, konektor, μΩ·m, maks | 5.3 | 5.3 | 4.5 | 4.3 |
| Kekuatan lentur, elektroda, MPa, min | 10.5 | 10.5 | 10.0 | 10.0 |
| Kekuatan lentur, konektor, MPa, min | 20.0 | 20.0 | 22.0 | 23.0 |
| Modulus elastisitas, elektroda, IPK, maks | 14.0 | 14.0 | 14.0 | 14.0 |
| Modulus elastis, konektor, IPK, maks | 20.0 | 20.0 | 22.0 | 22.0 |
| Massa jenis, elektroda, g/cm3, menit | 1.67 | 1.66 | 1.66 | 1.68 |
| Kepadatan curah, konektor, g/cm3, menit | 1.74 | 1.75 | 1.78 | 1.78 |
| Ekspansi termal, elektroda, 20~600 derajat, 10-6/ derajat, maks | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| Ekspansi termal, konektor, 20~600 derajat, 10-6/ derajat, maks | 1.4 | 1.4 | 1.3 | 1.3 |
| Abu, %, maks | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
Ada dua konsekuensi yang muncul dari angka-angka ini. Pertama, diameter yang lebih besar membawa arus yang lebih tinggi, sehingga spesifikasinya semakin ketat: resistivitas dan modulus elastisitas turun sementara kekuatan konektor meningkat. Kedua, kadar abu dijaga pada atau di bawah 0,5 % untuk setiap ukuran, karena pengotor pembentuk abu terbawa ke dalam lelehan ketika ujungnya dikonsumsi dan tidak dapat dihilangkan setelahnya.
Bagaimana Properti Berinteraksi dalam Layanan
Konduktivitas dan densitas curah bekerja sama: benda yang lebih padat memiliki lebih sedikit pori-pori terbuka, sehingga resistivitas lebih rendah dan oksidasi memiliki lebih sedikit permukaan internal untuk diserang.
Kekuatan lentur dan modulus elastisitas harus seimbang. Elektroda yang sangat kaku mentransfer kejutan termal langsung ke sambungan, itulah sebabnya kekuatan konektor ditentukan lebih tinggi daripada kekuatan bodi.
Ekspansi termal yang rendah melindungi ulir, yang biasanya merupakan titik terlemah dari rakitan sambungan.
Kemampuan mesin menentukan seberapa akurat lancip dan soket dipotong, dan oleh karena itu seberapa merata dua elektroda membagi arus pada sambungan.
Apa yang Harus Diperiksa Pembeli Sebelum Memesan
Kelas: daya biasa, daya tinggi, daya super tinggi, atau daya sangat tinggi, disesuaikan dengan trafo tungku dan program saat ini.
Diameter dan panjang: disesuaikan dengan ukuran dudukan dan freeboard tungku, dengan dimensi lancip tertera pada gambar.
Sertifikat pengujian: resistivitas, kekuatan lentur, modulus elastisitas, kepadatan curah, ekspansi termal dan abu, diukur pada sampel bodi dan konektor.
Integritas sambungan: profil ulir, pitch lancip, dan tutup pelindung dipasang untuk pengangkutan dan penyimpanan.
Penanganan dan penyimpanan: jaga agar elektroda tetap kering, simpan di rak yang rata dan hindari benturan, karena kerusakan akibat sengatan sering kali tidak terlihat sampai sambungan gagal dalam servis.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Apa perbedaan antara elektroda grafit berdaya biasa dan elektroda grafit berdaya sangat tinggi?
Nilai ditentukan terutama oleh kepadatan arus yang dapat dibawa oleh elektroda dan seberapa ketat batas resistivitas, kekuatan dan ekspansi. Nilai daya ultra tinggi terbuat dari kokas jarum dan ditentukan dengan resistivitas lebih rendah, kekuatan konektor lebih tinggi, dan abu lebih rendah untuk tungku arus tinggi.
T: Mengapa kepadatan massal penting bagi masa pakai elektroda?
Kepadatan mengukur berapa banyak karbon padat yang menempati volume tertentu. Elektroda yang lebih padat memiliki porositas yang lebih rendah, sehingga teroksidasi lebih lambat, lebih tahan terhadap pengelupasan dan membawa arus dengan pemanasan internal yang lebih sedikit, yang semuanya mengurangi konsumsi per ton baja.
T: Apa yang menyebabkan konsumsi elektroda berlebihan?
Penyebab utamanya adalah konsumsi ujung pada busur, oksidasi samping di atas garis terak, retak kejut termal, dan kegagalan sambungan. Konsumsi dikurangi dengan kepadatan arus yang benar, praktik pembusaan terak, panjang paparan yang lebih pendek, dan torsi make-up yang tepat pada sambungan.
T: Bagaimana cara memilih diameter elektroda?
Mulailah dari arus sekunder maksimum tungku dan rapat arus yang diizinkan untuk tingkatan yang dipilih, kemudian pastikan bahwa diameter yang dipilih sesuai dengan dudukan elektroda dan bukaan atap. Elektroda yang berukuran terlalu kecil menjadi terlalu panas, dan elektroda yang berukuran terlalu besar membuang-buang energi dan modal.
T: Apakah resistivitas rendah saja menjamin kinerja yang baik?
Tidak Resistivitas hanya satu indeks. Kekuatan, modulus elastisitas, kepadatan curah, ekspansi termal dan abu semuanya mempengaruhi tingkat kerusakan dan konsumsi, dan spesifikasi yang seimbang biasanya berkinerja lebih baik daripada angka resistivitas yang sangat rendah.
T: Bagaimana cara menyimpan elektroda grafit sebelum digunakan?
Simpan di tempat yang kering dan tertutup pada tempat yang rata, tutup pelindung tetap terpasang pada benang, hindari penumpukan yang memberi beban pada sambungan dan jangan pernah menjatuhkan atau menyeret elektroda, karena kerusakan akibat benturan tidak terlihat dari luar.