1. MATIÈRES PREMIÈRES
Coca (environ 75-80% de contenu)
Coke de pétrole
Le coke de pétrole est la matière première la plus importante et il est formé dans une large gamme de structures, du coke en aiguille hautement anisotrope au coke fluide presque isotrope.Le coke en aiguille très anisotrope, de par sa structure, est indispensable à la fabrication d'électrodes performantes 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 différée, qui est une procédure de carbonisation douce et lente des résidus de distillation du pétrole brut.
Le coke en aiguille est le terme couramment utilisé pour désigner un type spécial de coke avec une graphitisabilité 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 % de contenu)
Brai de goudron de houille
Des agents liants sont utilisés pour agglomérer les particules solides les unes aux autres.Leur grande capacité de mouillage transforme ainsi le mélange en un état plastique pour un moulage ou une extrusion ultérieur.
Le brai de goudron de houille est un composé organique et a 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.Celle-ci est amenée dans le cylindre d'extrusion.Dans un premier temps, l'air doit être évacué par prépressage.Ensuite, l'étape d'extrusion proprement dite suit où 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 terrain) pendant tout le processus de production verte.Cette forme de base de forme cylindrique est appelée « 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 circulaire
Ici, les électrodes sont placées dans une cavité cachée en pierre au fond du hall de production.Cette cavité fait partie d'un système d'anneaux 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 la déformation.Pendant le processus de cuisson, où le brai est carbonisé, la température doit être contrôlée avec soin car à des températures allant jusqu'à 800°C, une accumulation rapide de gaz peut provoquer la fissuration de l'électrode.
Dans cette phase, les électrodes ont une densité d'environ 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPRÉGNATION
Les électrodes cuites sont imprégnées d'un brai spécial (brai liquide à 200°C) pour leur donner 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 de brai et chasser tous les volatils restants.La température de recuisson atteint presque 750°C.Dans cette phase, les électrodes peuvent atteindre une densité d'environ 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. GRAPHITATION
Four d'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 conditionnées dans des fours électriques entourés de particules de carbone pour former une masse solide.Un courant électrique traverse le four, élevant la température à environ 3000°C.Ce processus est généralement réalisé à l'aide d'un FOUR ACHESON ou d'un FOUR LONGUEUR (LWG).
Avec le four Acheson, les électrodes sont graphitées en utilisant un procédé discontinu, tandis que dans un four LWG, toute la colonne est graphitée en même temps.
7. USINAGE
Les électrodes en graphite (après refroidissement) sont usinées aux dimensions et tolérances exactes.Cette étape peut également comprendre l'usinage et l'emmanchement des extrémités (douilles) des électrodes avec un système d'assemblage à tige filetée en graphite (mamelon).
Heure de publication : 08 avril 2021