El polvo de grafito utilizado como electrodos presenta numerosas ventajas. Sin embargo, cómo aprovechar al máximo estas ventajas, lograr una mejora real de la eficiencia, una reducción de costes y un aumento de la competitividad en el mercado, no son cuestiones que solo deban considerar los productores de grafito, sino también los usuarios. Por lo tanto, al aplicar materiales de grafito, ¿qué problemas deben resolverse primero?
Eliminación de polvo: Debido a la fina estructura de partículas del grafito, se produce una gran cantidad de polvo durante el procesamiento mecánico, lo que tiene un impacto significativo en el ambiente de la fábrica. Además, el impacto del polvo en los equipos se refleja principalmente en su influencia sobre el suministro eléctrico. Debido a la excelente conductividad eléctrica del grafito, una vez que ingresa al cuadro eléctrico, es propenso a causar cortocircuitos y otras fallas. Por lo tanto, se recomienda utilizar una máquina especial para el procesamiento de grafito. Sin embargo, debido al alto costo de inversión de este equipo, muchas empresas son bastante cautelosas al respecto. En tales circunstancias, se pueden adoptar las siguientes soluciones:
Subcontratación de electrodos de grafito: Con la creciente aplicación del grafito en la industria de los moldes, cada vez más empresas de fabricación por contrato de moldes (OEM) también han introducido el negocio OEM de electrodos de grafito.
Tras el procesamiento por inmersión en aceite: Después de adquirir el grafito, este se sumerge en aceite para soldadura durante un tiempo determinado (la duración depende del volumen del grafito) y, posteriormente, se coloca en un centro de mecanizado para su procesamiento. De esta forma, el polvo de grafito no se dispersa, sino que cae al suelo. Esto minimiza el impacto en el equipo y el medio ambiente.
Modificación de un centro de mecanizado: La denominada modificación consiste principalmente en instalar una aspiradora en un centro de mecanizado convencional.
Espacio de descarga durante el procesamiento del grafito: A diferencia del cobre, debido a la mayor velocidad de descarga de los electrodos de grafito, se genera más escoria por unidad de tiempo. Eliminar esta escoria de manera efectiva se convierte en un problema. Por lo tanto, se requiere que el espacio de descarga sea mayor que el del cobre. En general, al ajustar el espacio de descarga, este debe ser entre un 10 % y un 30 % mayor que el del cobre.
Comprensión correcta de sus limitaciones: Además del polvo, el grafito también presenta algunas deficiencias. Por ejemplo, al procesar moldes con superficie de espejo, en comparación con los electrodos de cobre, los electrodos de grafito tienen menos probabilidades de lograr el efecto deseado. Para obtener un mejor acabado superficial, se debe seleccionar el tamaño de partícula más fino de grafito, cuyo costo suele ser de 4 a 6 veces mayor que el del grafito común. Además, la reutilización del grafito es relativamente baja. Debido al proceso de producción, solo una pequeña porción del grafito puede utilizarse para su reproducción y aprovechamiento. El grafito residual tras el mecanizado por descarga eléctrica no puede reutilizarse por el momento, lo que plantea ciertos desafíos para la gestión ambiental de las empresas. En este sentido, podemos ofrecer el reciclaje gratuito de grafito residual a nuestros clientes para evitarles problemas con su certificación ambiental.
Desconchado en el procesamiento mecánico: Como el grafito es más frágil que el cobre, si se procesa con el mismo método que los electrodos de cobre, es fácil que se produzcan desconchamientos en los electrodos, especialmente al procesar electrodos de nervaduras delgadas. En este sentido, se puede brindar asistencia técnica gratuita a los fabricantes de moldes. Esto se logra principalmente mediante la selección de herramientas de corte, la forma de paso de la herramienta y la configuración adecuada de los parámetros de procesamiento. Se formaron muestras de grafito en escamas naturales mediante prensado en frío sin aglutinante utilizando grafito en escamas naturales. Se estudiaron los efectos de los cambios en la presión de formación y el tiempo de mantenimiento de la presión sobre la densidad, la porosidad y la resistencia a la flexión de las muestras, respectivamente. Se analizó cualitativamente la relación entre la microestructura y la resistencia a la flexión de las muestras de grafito en escamas naturales. Se seleccionaron dos sistemas, ácido bórico-urea y tetraetilsilicato-acetona-ácido clorhídrico, para estudiar y discutir las propiedades antioxidantes y los mecanismos del polvo de grafito natural y las muestras de electrodos de grafito natural antes y después del tratamiento antioxidante, respectivamente. Los principales contenidos y resultados de la investigación son los siguientes: Se estudió el rendimiento de conformado del grafito laminar natural y la influencia de las condiciones de conformado en la microestructura y las propiedades. Los resultados muestran que cuanto mayor es la presión de conformado de la muestra de grafito laminar natural, mayor es la densidad y la resistencia a la flexión de la muestra, mientras que la porosidad de la muestra es menor. El tiempo de mantenimiento de la presión tiene poco efecto sobre la densidad de la muestra. Cuando es superior a 5 minutos, la conformabilidad de la muestra es mejor. La resistencia a la flexión muestra una anisotropía evidente, y las resistencias a la flexión promedio en diferentes direcciones son 5,95 MPa, 9,68 MPa y 12,70 MPa respectivamente. La anisotropía de la resistencia a la flexión está estrechamente relacionada con la microestructura del grafito.
Se estudiaron las propiedades antioxidantes del sistema boro-nitrógeno preparado por el método de solución y el método sol, y el polvo de grafito en escamas natural recubierto con sol de sílice antes y después. Los resultados muestran que a medida que aumenta el número de impregnaciones, aumenta la cantidad de sol de sílice y del sistema boro-nitrógeno recubierto en la superficie del polvo de grafito, y la propiedad antioxidante se vuelve mejor. La temperatura de oxidación inicial del grafito en escamas natural es de 883 K, y la tasa de pérdida de peso por oxidación a 923 K es de 407,6 mg/g/h. El polvo de grafito se impregnó nueve veces respectivamente en el sistema de ácido bórico-urea y en el sistema de silicato de etilo-etanol-ácido clorhídrico. Después del tratamiento térmico durante 1 hora bajo la atmósfera de 1273 K y N2, la tasa de pérdida de peso por oxidación del grafito en escamas natural a 923 K fue de 47,9 mg/g/h y 206,1 mg/g/h respectivamente. Tras un tratamiento térmico de 1 hora en atmósferas de N2 a 1973 K y 1723 K respectivamente, las tasas de pérdida de peso por oxidación del grafito en escamas natural a 923 K fueron de 3,0 mg/g/h y 42,0 mg/g/h respectivamente; ambos sistemas pueden reducir la tasa de pérdida de peso por oxidación del grafito en escamas natural, pero el efecto antioxidante del sistema de ácido bórico-urea es mejor que el del sistema de silicato de etilo-etanol-ácido clorhídrico.
Los electrodos de grafito se utilizan principalmente en industrias a gran escala, como la siderurgia en hornos eléctricos, la producción de fósforo en hornos de mineral, la fusión eléctrica de arena de magnesia, la preparación de materiales refractarios mediante fusión eléctrica, la electrólisis de aluminio y la producción industrial de fósforo, silicio y carburo de calcio. Los electrodos de grafito se dividen en dos tipos: electrodos de grafito natural y electrodos de grafito artificial. En comparación con los electrodos de grafito artificial, los electrodos de grafito natural no requieren un proceso químico. Como resultado, el ciclo de producción de los electrodos de grafito natural se reduce significativamente, el consumo de energía y la contaminación disminuyen considerablemente, y los costos se reducen notablemente. Presentan claras ventajas en precio y beneficios económicos, lo que constituye una de las principales razones para el desarrollo de los electrodos de grafito natural.
Además, los electrodos de grafito natural son productos de alto valor añadido, procesados en profundidad, que poseen un importante potencial de desarrollo y aplicación. Sin embargo, su capacidad de conformado, resistencia a la oxidación y propiedades mecánicas son actualmente inferiores a las de los electrodos de grafito artificial, lo que constituye el principal obstáculo para su desarrollo. Por lo tanto, superar estos obstáculos es fundamental para el desarrollo de las aplicaciones de los electrodos de grafito natural.
Se estudiaron las propiedades antioxidantes del sistema boro-nitrógeno preparado por el método de solución y el método sol, y los bloques de grafito en escamas naturales recubiertos con sol de sílice antes y después. Los resultados muestran que la propiedad antioxidante de los bloques de grafito natural recubiertos con sol de sílice empeora a medida que aumenta el número de impregnaciones. Los bloques de grafito natural recubiertos con el sistema boro-nitrógeno tienen mejores propiedades antioxidantes a medida que aumenta el número de impregnaciones. Las tasas de pérdida de peso por oxidación de los bloques de grafito natural a 923 K y 1273 K fueron 122,432 mg/g/h y 191,214 mg/g/h, respectivamente. Los bloques de grafito natural se impregnaron nueve veces respectivamente en el sistema ácido bórico-urea y el sistema silicato de etilo-etanol-ácido clorhídrico. Después del tratamiento térmico durante 1 hora en la atmósfera de 1273 K y N2, las tasas de pérdida de peso por oxidación a 923 K fueron 20,477 mg/g/h y 28,753 mg/g/h, respectivamente. A 1273 K, fueron 37,064 mg/g/h y 54,398 mg/g/h respectivamente; Después del tratamiento a 1973 K y 1723 K respectivamente, las tasas de pérdida de peso por oxidación de los bloques de grafito natural a 923 K fueron 8,182 mg/g/h y 31,347 mg/g/h respectivamente; A 1273 K, fueron 126,729 mg/g/h y 169,978 mg/g/h respectivamente; Ambos sistemas pueden reducir significativamente la tasa de pérdida de peso por oxidación de los bloques de grafito natural. De manera similar, el efecto antioxidante del sistema ácido bórico-urea es superior al del sistema silicato de etilo-etanol-ácido clorhídrico.
Fecha de publicación: 12 de junio de 2025