1. Composition du matériau
Le matériau de base des électrodes de graphite personnalisées est du graphite de haute pureté (teneur en carbone ≥99 %), dont la matière première de base est généralement du coke de pétrole ou du coke d'aiguilles (teneur en carbone ≥98 %), qui est calciné à haute température (2 500-3 000 ℃) pour former une structure graphitée. Certains produits haut de gamme ajoutent des fibres de carbone, des particules métalliques (comme le cuivre, le nickel) ou des revêtements anti-oxydants (comme le nitrure de bore) pour améliorer la conductivité, la stabilité thermique ou la résistance à la corrosion. Par exemple, les électrodes UHP (ultra-haute puissance) nécessitent du coke d'aiguille pour garantir une faible résistivité (≤5,5μΩ·m) et une résistance mécanique élevée (résistance à la flexion ≥11MPa).
2. Domaines d'application
Fusion d'acier : représentant 70 à 80 % de la consommation mondiale, utilisée dans les fours à arc électrique (EAF) et les fours d'affinage (LF) pour fondre la ferraille d'acier et les matières premières alliées à des températures élevées (3 000 à 3 600 ℃) à l'aide d'un arc électrique.
Fusion de métaux non ferreux : utilisé comme conducteur pour transférer le courant pendant l'électrolyse ou la fusion de métaux tels que l'aluminium, le cuivre et le silicium.
Industrie chimique : utilisée dans la production électrolytique de chlore-alcali, de phosphore jaune, etc., en s'appuyant sur la résistance à la corrosion chimique des électrodes de graphite.
Domaines émergents : Batteries double ion (DIB) : le graphite est utilisé comme matériau d'électrode positive, permettant d'obtenir une densité d'énergie élevée (> 300 Wh/kg) et une charge rapide (charge à 80 % en 15 minutes) grâce à l'intercalation des anions.
Impression 3D et semi-conducteurs : électrodes de graphite personnalisées de haute précision pour les processus de frittage laser ou de photolithographie.
3. Spécifications et types
Par puissance nominale :
RP (puissance standard) : diamètre 50-600 mm, résistivité ≤8,5μΩ·m, adapté aux petits fours à arc électrique.
HP (haute puissance) : diamètre 300-700 mm, résistivité ≤6,5μΩ·m, utilisé dans les aciéries de taille moyenne.
UHP (Ultra-High Power) : électrode en graphite uhp diamètre 400-800 mm, résistivité ≤5,5μΩ·m, adaptée aux grands fours à arc électrique (capacité >100 tonnes/four).
Par taille :
Diamètre : Gamme standard 50-1 200 mm ; les diamètres extra-larges (par exemple 800 mm) nécessitent des moules personnalisés.
Longueur : 1 500-3 600 mm ; les électrodes longues (> 3 000 mm) nécessitent une conception segmentée pour éviter les dommages liés au transport.
Structures spéciales :
Connecteurs filetés : assurent la stabilité de la connexion des électrodes et réduisent la résistance de contact.
Structure creuse : Pour les processus nécessitant un refroidissement ou une protection contre les gaz.
4. Options de personnalisation
Ajustement de la formulation du matériau :
L'ajout de fibre de carbone (5 % à 10 %) améliore la résistance aux chocs thermiques, adaptée aux fours à arc électrique avec des cycles marche-arrêt fréquents.
Le revêtement avec une couche antioxydante (par exemple SiC) prolonge la durée de vie (de 20 à 30 %).
Taille et forme personnalisées :
Diamètres non standard : tels que 900 mm, 1 000 mm, nécessitent des moules d'extrusion repensés.
Sections transversales irrégulières : telles que les électrodes hexagonales, optimisent la répartition du courant.
Paramètres de performances personnalisés :
Résistivité : Contrôlés en ajustant la température de graphitisation (2 800-3 000 ℃), les modèles à faible résistivité conviennent aux applications à courant élevé.
Densité : L'augmentation de la densité de compactage (1,7-1,8 g/cm³) améliore la résistance mécanique.
Traitement de surface :
Usinage : le polissage de haute précision (rugosité de surface Ra≤0,8 μm) répond aux exigences de l'industrie des semi-conducteurs.
Traitement anti-oxydation : l'imprégnation avec une solution de borate améliore la résistance à l'oxydation à haute température.
5. Tendances du secteur et études de cas
Cas 1 : Une aciérie a personnalisé des électrodes UHP650 x 2 700 mm, utilisant une formule de coke aiguilleté + 5 % de fibre de carbone, réduisant de 15 % la consommation d'électrodes par tonne d'acier.
Cas 2 : Une entreprise de batteries double ion a personnalisé une électrode en graphite poreux, permettant une intercalation rapide des anions grâce à une porosité optimisée (30 % à 40 %), augmentant la durée de vie du cycle de 50 %. Tendances : avec la proportion croissante de production d'acier au four à arc électrique (plus de 30 % à l'échelle mondiale), la demande d'électrodes UHP augmente de 8 % par an ; la demande d’électrodes de graphite personnalisées de haute pureté dans le nouveau secteur de l’énergie augmente rapidement.
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