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Optimierung vom Graphitierungsprozess zur Erzeugung von Graphit-Kathoden

PROJEKT:
Hochlastelektroden für Lichtbogenöfen werden aus hochwertigem Graphit gefertigt, der für hohe elektrische, thermische und mechanische Belastung geeignet ist. Die Qualität der Graphitkathoden hängt entscheidend vom Ausgangsrohstoff und seiner optimalen Verarbeitung in den einzelnen Prozess-Stufen ab. In diesem Projekt sind von Interesse Ideen zu einer Verschnellerung von Fahrkurven, ohne dabei erhöhte Ausschußraten in Kauf nehmen zu müssen bzw. allgemein Möglichkeiten zur Verringerung der Ausschußraten. Eine wichtige Frage ist, inwieweit sich Schwankungen im Ausgangsmaterial auf die Temperatur-entwicklung und mechanische Spannungen (Rißursachen) während der Graphitierung sowie auf die finalen Produkteigenschaften auswirken.

PRODUKT:
In der Graphitierung der Kathoden bei Temperaturen von 2800 °C bis 3200 °C erfolgt die Transformation des teilweise ungeordneten Kohlenstoffs in den dreidimensional geordneten Graphit. Die Änderung der Elektrodenstruktur hat direkte Folgen auf die Werkstoffkennwerte. Das Leistungs-verhalten von Graphitprodukten lässt sich nicht alleine anhand leicht beeinflussbarer und messbarer physik-alischer und mechanischer Eigenschaften bestimmen. Ausgangsrohstoffe (Pech, Koks), Verfahrensschritte und Gefügestruktur können die Produkt-qualität im Hinblick auf den Verbrauch und die bearbeit-ungsbedingte funktionelle Oberfläche ebenfalls stark beeinflussen.

PROZESS:
Der Herstellungszyklus von Kathoden beginnt mit dem Formen von Mischungen. Nach der Formgebung folgt das Carbonisieren. Den nächsten Schritt stellt das Imprägnieren dar. Wesentliche Graphiteigenschaften lassen sich in diesem Vorgang beeinflussen. Im nachfolgenden Arbeits-schritt ist es sehr wichtig, dass die Kathoden ausreichend erhitzt werden. In diesem Schritt, der so genannten Graphit-ierung, werden Temperaturen zwischen 2700-3200 °C benötigt, um den Graphitierungsvorgang vollständig vollziehen zu können.
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