Grafitové materiály

1. Úvod

Umělá grafitová elektroda je vyrobena z vysoce kvalitních materiálů chudých na popeloviny, jako například z ropného koksu, jehličkového koksu (needle coke) a uhelného dehtu. Po kalcinaci, zavážení, hnětení, formování, pečení a tlakové impregnaci probíhá přeměna na grafit za vysoké teploty přesahující 3000°C a následné strojové opracování. Takové výrobky jsou charakteristické svým nízkým odporem, dobrou vodivostí, nízkým obsahem popelovin, rovnoměrnou a kompaktní strukturou, dobrou antioxidací a vysokou mechanickou pevností.

2. Silné stránky, kterých nejsou schopny dosáhnout elektrody s jinými komponenty:

1. Dobrá tepelná stabilita, elektrody mohou dosáhnout teploty 3000°C a sublimují při 3550 stupních. Takovým obrovským teplotám nedokáže odolat žádný kov.

2. Nízký odpor, pouze několik ohmů, což zaručuje nízkou spotřebu v průběhu tavení.

3. Lehkost, se čtvrtinovou hustotou mědi. Snadněji se dodává a lépe se drží při práci v peci.

4. Snadné strojní opracování, tři až pětkrát rychlejší opracování než u jiných běžných kovů.

3. Důležité údaje

1. Hustota: Hustota materiálu jej pomáhá odlišit od ostatních materiálů. Vzhledem k tomu, že se hmotnost obvykle udává v gramech a objem v centimetrech krychlových, hustota se vyjadřuje v gramech/centimetr krychlový. Nazýváme to objemovou hmotností.

2. Mechanická pevnost: odkazuje na kompresivní, ohebnou a tahovou sílu. U objektu, na jehož vertikální osu je vyvíjen tlak, je odpor v okamžiku zlomu znám jako ohebná síla (nebo průhybová síla). Zkušenost nám ukazuje, že síla prohybu je dvakrát větší než ohybová síla, která je dvakrát větší než tahová síla.

3. Modul: odkazuje na materiál v elastické deformaci, tlaku a napětí jakožto modul v tahu. Nejen zvýšení mechanické pevnosti, ale i vytvoření modulu v tahu je při výrobě grafitových elektrod v některých kontextech tvrdým oříškem.

4. Elektrický odpor: rovněž zvaný jen jako odpor.

5. Tepelná vodivost: Materiál je testován pod jednotnou teplotou a je měřeno množství tepla, které materiál vede v určitém časovém úseku.

6. Koeficient tepelné roztažnosti: měření roztažnosti materiálu při jeho zahřátí. Skládá se z lineárního koeficientu roztažnosti a radiálního koeficientu r roztažnosti.

7. Vlastností uhlíkových a grafitových produktů používaných ve vysokých teplotách je, že vydrží bez poškození teplotní změny způsobenými skokovými změnami teploty, též známými jako „tepelná odolnost proti rychlému zchlazení“ nebo „tepelná stabilita“. Teplotní roztažnosti uhlíkových a grafitových produktů podrývá základní příčinu tepelného kolísání. Při prudkém zchlazení z vysoké teploty dochází k poškození z důvodu smrštění povrchu, naopak při rychlém zahřátí z nízké teploty na vysokou, se zvětší objem a dojde k rozpínání povrchu.