ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ્સ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા

૧. કાચો માલ
કોક (આશરે 75-80% સામગ્રી)

પેટ્રોલિયમ કોક
પેટ્રોલિયમ કોક એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ કાચો માલ છે, અને તે ખૂબ જ એનિસોટ્રોપિક સોય કોકથી લઈને લગભગ આઇસોટ્રોપિક પ્રવાહી કોક સુધી, વિવિધ માળખામાં બને છે. તેની રચનાને કારણે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઇલેક્ટ્રોડના ઉત્પાદન માટે અત્યંત એનિસોટ્રોપિક સોય કોક અનિવાર્ય છે જેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ફર્નેસમાં થાય છે, જ્યાં ખૂબ જ ઉચ્ચ ડિગ્રી ઇલેક્ટ્રિકલ, યાંત્રિક અને થર્મલ લોડ-બેરિંગ ક્ષમતા જરૂરી છે. પેટ્રોલિયમ કોક લગભગ ફક્ત વિલંબિત કોકિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, જે ક્રૂડ ઓઇલ ડિસ્ટિલેશન અવશેષોની હળવી ધીમી કાર્બોનાઇઝિંગ પ્રક્રિયા છે.

નીડલ કોક એ ખાસ પ્રકારના કોક માટે સામાન્ય રીતે વપરાતો શબ્દ છે જેમાં અત્યંત ઉચ્ચ ગ્રાફિટાઇઝેબિલિટી હોય છે જે તેના ટર્બોસ્ટ્રેટિક સ્તરની રચના અને અનાજના ચોક્કસ ભૌતિક આકારના મજબૂત પસંદગીના સમાંતર દિશાને કારણે થાય છે.

બાઈન્ડર (આશરે 20-25% સામગ્રી)

કોલસાના ટાર પીચ
બંધનકર્તા એજન્ટોનો ઉપયોગ ઘન કણોને એકબીજા સાથે એકઠા કરવા માટે થાય છે. તેમની ઉચ્ચ ભીની ક્ષમતા આમ મિશ્રણને અનુગામી મોલ્ડિંગ અથવા એક્સટ્રુઝન માટે પ્લાસ્ટિક સ્થિતિમાં પરિવર્તિત કરે છે.

કોલ ટાર પિચ એક કાર્બનિક સંયોજન છે અને તેની એક વિશિષ્ટ સુગંધિત રચના છે. તેના અવેજીકૃત અને ઘટ્ટ બેન્ઝીન રિંગ્સના ઊંચા પ્રમાણને કારણે, તેમાં પહેલાથી જ ગ્રેફાઇટનું સ્પષ્ટ રીતે પૂર્વનિર્ધારિત ષટ્કોણ જાળી માળખું છે, આમ ગ્રાફિટાઇઝેશન દરમિયાન સુવ્યવસ્થિત ગ્રાફિટિક ડોમેન્સની રચનાને સરળ બનાવે છે. પિચ સૌથી ફાયદાકારક બાઈન્ડર સાબિત થાય છે. તે કોલ ટારનો નિસ્યંદન અવશેષ છે.

2. મિશ્રણ અને ઉત્તોદન
મિલ્ડ કોકને કોલ ટાર પિચ અને કેટલાક ઉમેરણો સાથે ભેળવીને એક સમાન પેસ્ટ બનાવવામાં આવે છે. આને એક્સટ્રુઝન સિલિન્ડરમાં લાવવામાં આવે છે. પ્રથમ પગલામાં પ્રીપ્રેસિંગ દ્વારા હવા દૂર કરવી પડે છે. ત્યારબાદ વાસ્તવિક એક્સટ્રુઝન પગલું એ છે જ્યાં મિશ્રણને ઇચ્છિત વ્યાસ અને લંબાઈનો ઇલેક્ટ્રોડ બનાવવા માટે બહાર કાઢવામાં આવે છે. મિશ્રણ અને ખાસ કરીને એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયાને સક્ષમ કરવા માટે (જમણી બાજુનું ચિત્ર જુઓ) મિશ્રણ ચીકણું હોવું જોઈએ. સમગ્ર લીલા ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન તેને આશરે 120°C (પીચ પર આધાર રાખીને) ના ઊંચા તાપમાને રાખીને આ પ્રાપ્ત થાય છે. નળાકાર આકાર સાથેનું આ મૂળભૂત સ્વરૂપ "ગ્રીન ઇલેક્ટ્રોડ" તરીકે ઓળખાય છે.

૩. બેકિંગ
બે પ્રકારના બેકિંગ ભઠ્ઠીઓનો ઉપયોગ થાય છે:

અહીં બહાર કાઢેલા સળિયા નળાકાર સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ડબ્બા (સેગર્સ) માં મૂકવામાં આવે છે. ગરમીની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડના વિકૃતિને ટાળવા માટે, સેગર્સ રેતીના રક્ષણાત્મક આવરણથી પણ ભરવામાં આવે છે. સેગર્સ રેલકાર પ્લેટફોર્મ (કારના તળિયા) પર લોડ કરવામાં આવે છે અને કુદરતી ગેસથી ચાલતા ભઠ્ઠામાં ફેરવવામાં આવે છે.

રીંગ ભઠ્ઠી

અહીં ઇલેક્ટ્રોડ્સને પ્રોડક્શન હોલના તળિયે પથ્થરની ગુપ્ત પોલાણમાં મૂકવામાં આવે છે. આ પોલાણ 10 થી વધુ ચેમ્બરની રિંગ સિસ્ટમનો ભાગ છે. ઉર્જા બચાવવા માટે ચેમ્બર ગરમ હવા પરિભ્રમણ પ્રણાલી સાથે જોડાયેલા છે. વિકૃતિ ટાળવા માટે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના ખાલી જગ્યાઓ પણ રેતીથી ભરવામાં આવે છે. પકવવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન, જ્યાં પિચ કાર્બનાઇઝ્ડ હોય છે, ત્યાં તાપમાનને કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત કરવું પડે છે કારણ કે 800°C સુધીના તાપમાને ગેસનો ઝડપી સંચય ઇલેક્ટ્રોડમાં તિરાડનું કારણ બની શકે છે.

આ તબક્કામાં ઇલેક્ટ્રોડની ઘનતા લગભગ 1,55 - 1,60 kg/dm3 હોય છે.

૪. ગર્ભાધાન
ભઠ્ઠીઓની અંદરની ગંભીર કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરવા માટે જરૂરી ઉચ્ચ ઘનતા, યાંત્રિક શક્તિ અને વિદ્યુત વાહકતા આપવા માટે બેક કરેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સને ખાસ પિચ (200°C પર પ્રવાહી પિચ) થી ગર્ભિત કરવામાં આવે છે.

5. ફરીથી બેકિંગ
પીચ ઇમ્પ્રેગ્નેશનને કાર્બોનાઇઝ કરવા અને બાકી રહેલા કોઈપણ અસ્થિર પદાર્થોને દૂર કરવા માટે બીજું બેકિંગ ચક્ર, અથવા "રીબેક" જરૂરી છે. રીબેકનું તાપમાન લગભગ 750°C સુધી પહોંચે છે. આ તબક્કામાં ઇલેક્ટ્રોડ્સ 1,67 - 1,74 kg/dm3 ની આસપાસ ઘનતા સુધી પહોંચી શકે છે.

6. ગ્રાફિટાઇઝેશન
એચેસન ફર્નેસ
ગ્રેફાઇટ ઉત્પાદનમાં અંતિમ પગલું એ બેક્ડ કાર્બનનું ગ્રેફાઇટમાં રૂપાંતર છે, જેને ગ્રાફિટાઇઝિંગ કહેવાય છે. ગ્રાફિટાઇઝિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, વધુ કે ઓછા પૂર્વ-ઓર્ડર કરેલ કાર્બન (ટર્બોસ્ટ્રેટિક કાર્બન) ત્રિ-પરિમાણીય રીતે ક્રમબદ્ધ ગ્રેફાઇટ માળખામાં રૂપાંતરિત થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોડ્સને કાર્બન કણોથી ઘેરાયેલા ઇલેક્ટ્રિક ભઠ્ઠીઓમાં પેક કરવામાં આવે છે જેથી ઘન સમૂહ બને. ભઠ્ઠીમાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થાય છે, જે તાપમાનને આશરે 3000°C સુધી વધારી દે છે. આ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે ACHESON FURNACE અથવા LENGTHWISE FURNACE (LWG) નો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે.

એચેસન ફર્નેસમાં ઇલેક્ટ્રોડ્સને બેચ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને ગ્રાફાઇટાઇઝ કરવામાં આવે છે, જ્યારે LWG ફર્નેસમાં સમગ્ર સ્તંભને એક જ સમયે ગ્રાફાઇટાઇઝ કરવામાં આવે છે.

7. મશીનરી
ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ્સ (ઠંડુ થયા પછી) ચોક્કસ પરિમાણો અને સહિષ્ણુતા અનુસાર મશીન કરવામાં આવે છે. આ તબક્કામાં થ્રેડેડ ગ્રેફાઇટ પિન (નિપલ) જોડાવાની સિસ્ટમ સાથે ઇલેક્ટ્રોડ્સના છેડા (સોકેટ્સ) ને મશીનિંગ અને ફીટ કરવાનો પણ સમાવેશ થઈ શકે છે.