1. MATERIAS PRIMAS
Coca-Cola (aproximadamente 75-80% de contenido)
coque de petróleo
El coque de petróleo es la materia prima más importante y se presenta en una amplia gama de estructuras, desde el coque de aguja altamente anisótropo hasta el coque fluido casi isótropo. Debido a su estructura, el coque de aguja altamente anisótropo es indispensable para la fabricación de electrodos de alto rendimiento utilizados en hornos de arco eléctrico, donde se requiere una alta capacidad de carga eléctrica, mecánica y térmica. El coque de petróleo se produce casi exclusivamente mediante el proceso de coquización retardada, que consiste en un proceso de carbonización lenta y suave de los residuos de la destilación del petróleo crudo.
El término coque de aguja es el término comúnmente usado para designar un tipo especial de coque con una capacidad de grafitización extremadamente alta resultante de una fuerte orientación paralela preferida de su estructura de capa turboestrática y una forma física particular de los granos.
Aglutinantes (aproximadamente 20-25% de contenido)
Brea de alquitrán de hulla
Los aglutinantes se utilizan para aglomerar las partículas sólidas entre sí. Su alta capacidad humectante transforma la mezcla en un estado plástico para su posterior moldeo o extrusión.
La brea de alquitrán de hulla es un compuesto orgánico con una estructura aromática distintiva. Debido a su alta proporción de anillos bencénicos sustituidos y condensados, ya posee la distintiva estructura reticular hexagonal preformada del grafito, lo que facilita la formación de dominios grafíticos bien ordenados durante la grafitización. La brea, residuo de la destilación del alquitrán de hulla, resulta ser el aglutinante más ventajoso.
2. MEZCLA Y EXTRUSIÓN
El coque molido se mezcla con brea de alquitrán de hulla y algunos aditivos para formar una pasta uniforme. Esta se introduce en el cilindro de extrusión. En un primer paso, se elimina el aire mediante preprensado. A continuación, se lleva a cabo la extrusión, donde la mezcla se extruye para formar un electrodo del diámetro y la longitud deseados. Para facilitar el mezclado y, en especial, el proceso de extrusión (véase la imagen de la derecha), la mezcla debe ser viscosa. Esto se consigue manteniéndola a una temperatura elevada de aproximadamente 120 °C (dependiendo de la brea) durante todo el proceso de producción en verde. Esta forma básica cilíndrica se conoce como "electrodo verde".
3. HORNEADO
Se utilizan dos tipos de hornos de cocción:
Aquí, las varillas extruidas se colocan en recipientes cilíndricos de acero inoxidable (sagkers). Para evitar la deformación de los electrodos durante el calentamiento, los saggers se rellenan con una capa protectora de arena. Los saggers se cargan en plataformas de vagones y se introducen en hornos de gas natural.
horno de anillo
Aquí, los electrodos se colocan en una cavidad de piedra encubierta en la parte inferior de la nave de producción. Esta cavidad forma parte de un sistema de anillos de más de diez cámaras. Las cámaras están conectadas entre sí mediante un sistema de circulación de aire caliente para ahorrar energía. Los espacios entre los electrodos también se rellenan con arena para evitar deformaciones. Durante el proceso de horneado, donde se carboniza la brea, la temperatura debe controlarse cuidadosamente, ya que a temperaturas de hasta 800 °C, una rápida acumulación de gas puede provocar el agrietamiento del electrodo.
En esta fase los electrodos tienen una densidad de alrededor de 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNACIÓN
Los electrodos horneados se impregnan con una brea especial (brea líquida a 200°C) para brindarles la mayor densidad, resistencia mecánica y conductividad eléctrica que necesitarán para soportar las severas condiciones de operación dentro de los hornos.
5. REHORNEADO
Se requiere un segundo ciclo de horneado, o "rehorneado", para carbonizar la impregnación de brea y eliminar los volátiles restantes. La temperatura de rehorneado alcanza casi los 750 °C. En esta fase, los electrodos pueden alcanzar una densidad de entre 1,67 y 1,74 kg/dm³.
6. GRAFITIZACIÓN
Horno Acheson
El paso final en la fabricación de grafito es la conversión del carbono cocido en grafito, denominada grafitización. Durante el proceso de grafitización, el carbono más o menos preordenado (carbono turbostrático) se transforma en una estructura de grafito tridimensionalmente ordenada.
Los electrodos se introducen en hornos eléctricos rodeados de partículas de carbono para formar una masa sólida. Se hace pasar una corriente eléctrica a través del horno, elevando la temperatura a aproximadamente 3000 °C. Este proceso se suele lograr utilizando un horno Acheson o un horno longitudinal (LWG).
En el horno Acheson los electrodos se grafitizan mediante un proceso discontinuo, mientras que en un horno LWG toda la columna se grafitiza al mismo tiempo.
7. MECANIZADO
Los electrodos de grafito (tras el enfriamiento) se mecanizan con precisión según las dimensiones y tolerancias. Esta etapa también puede incluir el mecanizado y el ajuste de los extremos (enchufes) de los electrodos mediante un sistema de unión roscado de grafito (boquilla).
Hora de publicación: 08-abr-2021