از مهم‌ترین کاربردهای کک سوزنی تولید الکترود گرافیتی است که در صنایع متنوعی از جمله موتورهای ساده الکتریکی تا صنایع فولادی کاربرد دارد اما استفاده عمده آن در صنایع فولاد به منظور انتقال جریان الکتریسیته در کوره‌های قوس الکتریکی و ذوب شارژ است.
الکترود گرافیتی، قطعه‌ای است که برای انتقال جریان بالای الکتریسیته به کوره‌های قوس الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
الکترود گرافیتی به‌عنوان خوراک اولیه ضروری در کارخانه‌های فولادسازی محسوب می‌شود و نبود آن می‌تواند به قیمت توقف خط تولید تمام شود.
معرفی بیشتر
گرافیت یکی از دگر شکلی‌های ماده کربن بوده که در صنعت متالورژی کاربرد وسیع دارد. در صنایع ذوب و شکل دهی فولاد، گرافیت دو عمکرد مهم آلیاژسازی و روانسازی خواهد داشت.
همینطور گرافیت دارای خاصیت هدایت الکتریکی بوده که از این خاصیت در ساخت الکترودهای کوره‌های قوس الکتریک و آند و کاتد سازی در صنایع شیمیایی و الکترولیز استفاده می‌شود.
یکی از متداول‌ترین روش‌های ذوب فولاد، روش ذوب با کوره قوس الکتریک می‌باشد. در این روش مهم‌ترین ماده مصرفی متعلق به کوره الکترود گرافیتی بوده که همواره از نظر کیفیت و تامین از اهمیت بالایی برخوردار بوده است.
الکترودهای گرافیتی را مطابق با استانداردهای جهانی می‌بایست از پترولیوم کک کلسینه شده (CPC) تهیه نمود. تکنولوژی تولید کک سوزنی (needle coke) بعنوان ماده اولیه شکل دهنده CPC بصورت انحصاری در اختیار معدود کشورهایی نظیر چین، امریکا، ژاپن و آلمان قرار دارد و همین عامل باعث شده است تا ساخت الکترودهای گرافیتی به‌عنوان ماده مصرفی اصلی در کوره های ذوب و ریخته‌گری به روش ایجاد قوس الکتریک به‌صورت انحصاری در اختیار کشورهای توسعه یافته قرار گیرد.
الکترودهای گرافیتی در قطرهای ۱۰۰ تا ۷۰۰ میلی‌متر در سه دسته RP، HP و UHP قابل عرضه هستند. تیپ HP با جریان بالا برای انجام عملیات ریخته‌گری کوره پاتیلی و گاهی اوقات برای انجام عملیات در کوره قوس الکتریکی به‌کار می‌رود.
تیپ UHP با جریان بسیار بالا برای کوره‌های قوس الکتریکی و کوره‌های پاتیلی تحت بار سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مهم‌ترین خواص مورد نیاز در الکترودهای گرافیتی می‌توان به هدایت الکتریکی در دمای بالا و مقاوت مناسب به خوردگی و اکسیداسیون اشاره کرد. این مهم در گرید UHP در بالاترین حد کیفیتی قرار دارد.
قیمت این محصول استراتژیک در بازارهای جهانی بین ۳۰ تا ۴۰ هزار دلار در تن است و نیاز فولاد سازی ایران در سال حدود ۵۰ هزار تن است که این عدد در افق سال ۱۴۰۴ به ۱۰۰ هزار تن در سال می‌رسد.
زمینه مهندسی
بررسی الکترود گرافیتی در این زمینه
به منظور تولید الکترود گرافیتی ابتدا کک سوزنی خرد و سایز بندی می‌شود. سپس ذرات با سایزبندی مناسب با حدود ۲۰ درصد قیر قطران زغال‌‌سنگ مخلوط و خمیر حاصل به مرحله شکل دهی وارد می‌گردد. این مرحله توسط دستگاه اکستروژن و یا قالب گیری با استفاده از فشار انجام می‌گیرد.
حاصل مرحله شکل دهی الکترود خام است. پس از مرحله شکل‌دهی الکترودهای خام وارد مرحله پخت می‌گردند. در عملیات پخت دما بین ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد است. در این دما قیر تبدیل به کربن شده و حدود ۴۰ درصد آن تبخیر می‌شود. حاصل این مرحله الکترودهای کربنی آمورف دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی کمی است. بعد از مرحله پخت الکترودها وارد مرحله‌ی بارورسازی می‌شوند.
در این مرحله تخلخل‌های موجود در الکترود با قیر قطران تحت فشار پر می‌شوند. سپس الکترودها به‌منظور گرافیته شدن باید وارد کوره شوند.
این عملیات در حدود دمای ۲۸۰۰ الی ۳۲۰۰ درجه سانتیگراد انجام می‌پذیرد و طی آن کربن آمورف به گرافیت تبدیل می‌شود. در این مرحله آنچه از عناصر غیر کربن مانند هیدروژن و سولفور باقی مانده حذف می‌گردد. الکترودهای گرافیته شده در مرحله بعد تراشکاری شده و به کارخانجات فولاد ارسال می‌شوند.
