1. MATIÈRES PREMIÈRES
Coca-Cola (environ 75 à 80 % de contenu)
Coke de pétrole
Le coke de pétrole est la matière première la plus importante et il se forme dans une large gamme de structures, du coke aiguilleté hautement anisotrope au coke fluide presque isotrope. Le coke d'aiguilles hautement anisotrope, de par sa structure, est indispensable à la fabrication d'électrodes hautes performances utilisées dans les fours à arc électrique, où une très grande capacité de charge électrique, mécanique et thermique est requise. Le coke de pétrole est presque exclusivement produit par le procédé de cokéfaction retardée, qui est une procédure de carbonisation lente et douce des résidus de distillation du pétrole brut.
Le coke aiguilleté est le terme couramment utilisé pour désigner un type spécial de coke présentant une graphitabilité extrêmement élevée résultant d'une forte orientation parallèle préférée de sa structure de couche turbostratique et d'une forme physique particulière des grains.
Liants (environ 20 à 25 % du contenu)
Brai de goudron de houille
Des liants sont utilisés pour agglomérer les particules solides les unes aux autres. Leur fort pouvoir mouillant transforme ainsi l'enrobé à un état plastique pour un moulage ou une extrusion ultérieur.
Le brai de goudron de houille est un composé organique et possède une structure aromatique distincte. En raison de sa forte proportion de cycles benzéniques substitués et condensés, il possède déjà la structure de réseau hexagonale nettement préformée du graphite, facilitant ainsi la formation de domaines graphitiques bien ordonnés lors de la graphitisation. Le brai s'avère être le liant le plus avantageux. C'est le résidu de distillation du goudron de houille.
2. MÉLANGE ET EXTRUSION
Le coke broyé est mélangé avec du brai de goudron de houille et quelques additifs pour former une pâte uniforme. Celui-ci est amené dans le cylindre d'extrusion. Dans un premier temps, l'air doit être éliminé par prépressage. Vient ensuite l'étape d'extrusion proprement dite, au cours de laquelle le mélange est extrudé pour former une électrode du diamètre et de la longueur souhaités. Pour permettre le mélange et surtout le processus d'extrusion (voir photo à droite), le mélange doit être visqueux. Ceci est réalisé en le maintenant à une température élevée d'env. 120°C (selon le pitch) pendant tout le processus de production verte. Cette forme de base de forme cylindrique est connue sous le nom d'« électrode verte ».
3. CUISSON
Deux types de fours de cuisson sont utilisés :
Ici, les tiges extrudées sont placées dans des bidons cylindriques en acier inoxydable (saggers). Pour éviter la déformation des électrodes pendant le processus de chauffage, les saggers sont également remplis d'une couche protectrice de sable. Les saggers sont chargés sur des plates-formes de wagons (fonds de wagons) et roulés dans des fours alimentés au gaz naturel.
Four annulaire
Ici, les électrodes sont placées dans une cavité cachée en pierre au fond du hall de production. Cette cavité fait partie d'un système annulaire de plus de 10 chambres. Les chambres sont reliées entre elles par un système de circulation d’air chaud pour économiser de l’énergie. Les vides entre les électrodes sont également remplis de sable pour éviter toute déformation. Pendant le processus de cuisson, au cours duquel le brai est carbonisé, la température doit être soigneusement contrôlée car à des températures allant jusqu'à 800°C, une accumulation rapide de gaz peut provoquer une fissuration de l'électrode.
Dans cette phase, les électrodes ont une densité d'environ 1,55 à 1,60 kg/dm3.
4. IMPRÉGNATION
Les électrodes cuites sont imprégnées d'un brai spécial (brai liquide à 200°C) pour leur conférer la densité, la résistance mécanique et la conductivité électrique plus élevées dont elles auront besoin pour résister aux conditions de fonctionnement sévères à l'intérieur des fours.
5. RE-CUISSON
Un deuxième cycle de cuisson, ou « recuisson », est nécessaire pour carboniser l’imprégnation du brai et éliminer tous les composés volatils restants. La température de recuisson atteint près de 750°C. Dans cette phase, les électrodes peuvent atteindre une densité d'environ 1,67 à 1,74 kg/dm3.
6. GRAPHITISATION
Fournaise Acheson
La dernière étape de la fabrication du graphite est une conversion du carbone cuit en graphite, appelée graphitisation. Au cours du processus de graphitisation, le carbone plus ou moins pré-ordonné (carbone turbostratique) est converti en une structure de graphite ordonnée en trois dimensions.
Les électrodes sont emballées dans des fours électriques entourées de particules de carbone pour former une masse solide. Un courant électrique traverse le four, augmentant la température à environ 3 000°C. Ce processus est généralement réalisé en utilisant soit un FOUR ACHESON, soit un FOUR EN LONGUEUR (LWG).
Avec le four Acheson, les électrodes sont graphitées selon un procédé discontinu, tandis que dans un four LWG, la colonne entière est graphitée en même temps.
7. USINAGE
Les électrodes de graphite (après refroidissement) sont usinées selon des dimensions et tolérances exactes. Cette étape peut également inclure l'usinage et l'ajustement des extrémités (prises) des électrodes avec un système de jonction à tige filetée en graphite (mamelon).
Heure de publication : 08 avril 2021