Porte-électrode en graphite à usage industriel
1. Composition du matériau
Le porte-électrode en graphite industriel est basé sur un matériau composite de graphite et de carbone de haute pureté, avec une teneur en carbone généralement ≥ 98 % et le graphite étant le composant dominant.
Caractéristiques clés
Conductivité élevée : une résistivité aussi faible que 4,0 à 8,8 μΩ·m assure une transmission efficace du courant et réduit les pertes d'énergie.
Résistance aux hautes températures : résiste à des températures supérieures à 3 000 ℃, adapté aux environnements extrêmes tels que les fours à arc électrique et les fours de fusion.
Résistance aux chocs thermiques : en ajoutant des fibres de carbone ou des nanoparticules (telles que le silicium et le bore), la résistance aux chocs thermiques du matériau est améliorée, évitant ainsi les fissures dues aux changements brusques de température.
Résistance à la corrosion : teneur en cendres ≤ 0,5 %, réduisant les impuretés provenant de la corrosion de l'électrode et prolongeant sa durée de vie.
Cas typique : le porte-électrode en graphite UHP (Ultra-High Power) d'une certaine marque utilise une matière première de coke en forme d'aiguille, graphitée à 2 800 ℃, atteignant une densité de 1,77 à 1,82 g/cm³ et une résistance à la flexion ≥ 15 MPa, adaptée au fonctionnement du four à arc électrique à haute charge.
2. Caractéristiques d'apparence
Conception structurelle :
Interface modulaire : le dessus du support est doté d'une interface standard du système 3R (par exemple, trous 3Refix), permettant un remplacement rapide et une compatibilité avec les outils de la marque.
Structure creuse : certains modèles adoptent une conception creuse (par exemple, épaisseur de paroi de 5 à 10 mm), réduisant le poids (20 à 30 % plus léger que les supports solides), facilitant la manipulation robotique.
Élément de positionnement réglable : les éléments de référence en carbure intégrés (par exemple, 3R-651.75EP) fournissent des positions d'index fixes 4 × 90°, garantissant une répétabilité de l'électrode ≤ ± 0,002 mm.
Traitement de surface :
Meulage de précision : les surfaces de contact de la pince sont meulées jusqu'à une rugosité de surface Ra≤0,4 μm, réduisant ainsi la résistance de contact entre l'électrode et la pince.
Protection du revêtement : les pièces critiques (telles que les filetages et les surfaces de contact) sont nickelées (5 à 10 μm d'épaisseur) ou recouvertes de polytétrafluoroéthylène (PTFE) pour améliorer la résistance à la corrosion et à l'usure.
Conception de sécurité :
Canaux de refroidissement : les canaux d'eau de circulation intégrés (tels que les trous de rinçage de Ø7 mm) assurent un refroidissement simultané pendant le traitement, empêchant la pince de surchauffer et de se déformer.
Dispositif anti-desserrage : un mécanisme de verrouillage à double écrou ou hydraulique garantit que l'électrode ne se desserre pas sous l'effet de vibrations à grande vitesse.
3. Industries d'application
Industrie manufacturière de l’acier :
Fabrication de l'acier au four à arc électrique : la pince maintient l'électrode de graphite et l'arc électrique fait fondre la ferraille pour produire de l'acier au carbone, de l'acier allié, etc. La conductivité élevée et la résistance aux températures élevées de l'électrode de graphite uhp peuvent résister à des densités de courant de 18 à 25 A/cm², réduisant ainsi le temps de fabrication de l'acier dans un four unique à moins de 40 minutes. Fonctionnement du four de raffinage : dans le LF (Ladle Refining Furnace), le support prend en charge le réglage de l'électrode pour optimiser la composition et la température de l'acier.
Fonderie de métaux non ferreux :
Électrolyse de l'aluminium : le support fixe l'anode précuite, produisant de l'aluminium métallique par électrolyse de l'alumine. Sa résistance à la corrosion lui permet de résister à l'environnement hautement acide (pH≈2-3) au sein de la cellule électrolytique.
Fusion de silicium et de ferroalliages : dans un four à arc submergé, le support fixe l'électrode auto-cuisson pour la fusion du silicium industriel, du ferromanganèse et d'autres alliages.
Usinage et fabrication de moules en graphite :
Usinage par décharge électrique (EDM) : le support fixe l'électrode de graphite pour l'usinage de moules complexes (tels que les moules de pare-chocs automobiles). Son positionnement de haute précision (≤±0,001 mm) permet d'obtenir une rugosité de surface Ra≤0,8 μm.
Usinage CNC en graphite : le support prend en charge l'usinage simultané sur cinq axes pour produire des pièces de haute précision telles que des moules de pales aérospatiales.
Domaines chimiques et énergétiques nouvelles :
Production d'hydrogène : dans l'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène, un support fixe des électrodes en graphite, générant de l'hydrogène et de l'oxygène par électrolyse de l'eau. Sa résistance à la corrosion lui permet de s'adapter aux environnements électrolytiques (comme une solution à 30% KOH).
Fabrication de semi-conducteurs : le support fixe des électrodes en graphite de haute pureté, fournissant un champ électrique stable dans les processus de photolithographie pour garantir la précision du traitement des plaquettes.
Tendances de l'industrie : avec la mise à niveau de la fabrication intelligente, les porte-électrodes en graphite évoluent vers l'intelligence et l'intégration. Par exemple, certains supports disposent de puces RFID intégrées qui peuvent enregistrer des données telles que la fréquence d'utilisation et l'usure des électrodes, permettant ainsi la traçabilité de la qualité ; certains produits intègrent des capteurs de force pour surveiller la force de serrage en temps réel, empêchant ainsi le desserrage ou la rupture des électrodes.
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