Produktionsablauf

Der lange Weg vom Nadelkoks zur Graphitelektrode

Die Produktion von Graphitelektroden ist fertigungstechnisch h├Âchst aufwendig und dauert mehrere Wochen. Als Rohstoff kommt Nadelkoks und Steinkohlenteerpech zum Einsatz. Der Produktionsablauf zur Herstellung von Graphitelektroden gliedert sich in folgende Schritte: Abformen, Brennen, Impr├Ągnieren, Gl├╝hen, Graphitieren und Bearbeiten.

Schritt 1: Abformen

Einer der wichtigsten Prozessschritte ist die Formgebung. Die TOKAI ERFTCARBON wendet hierbei die Vakuumvibrationsmethode an. Hierf├╝r wird der Nadelkoks zun├Ąchst gemahlen, gesiebt, fraktioniert und anschlie├čend unter Ber├╝cksichtigung produktspezifischer Rezepturen vermischt. Das Koksgemisch wird ├╝ber ein gekapseltes, mit Filtern versehenes Transportsystem zu einem kompakten, ebenfalls gekapselten Mischsystem gef├╝hrt und dort zusammen mit fl├╝ssigem hei├čem Steinkohlen-Teerpech zur sogenannten ÔÇ×Gr├╝nen MasseÔÇť vermischt. Diese wird dann in einen Formkasten gef├╝llt, der verschlossen und evakuiert wird. Anschlie├čend wird die Form auf einem R├╝ttler in Schwingungen versetzt und die Masse unter hohen Dr├╝cken in die zylindrische Elektrodenform gebracht.

Schritt 2: Brennen

In einem mit Erdgas befeuerten Ringofen werden die Elektroden ├╝ber einen Zeitraum von 1 Monat bei Temperaturen ├╝ber 900 ┬░C gebrannt. Die Brennkammer, in welche die Formk├Ârper gesetzt werden, wird mit Zechenkoks aufgef├╝llt. Dies dient zum einen als Oxidationsschutz, zum anderen sorgt das Material daf├╝r, dass die Temperatur gleichm├Ą├čig auf die Formk├Ârper ├╝bertragen wird. Nach dem Brennvorgang wird der Koks vollst├Ąndig aus den Brennkammern gesaugt, die Elektroden aus den Kammern ausgesetzt und das anhaftende F├╝llmaterial entfernt. Der Koks wird aufbereitet und steht dann f├╝r den n├Ąchsten Brennzyklus wieder zur Verf├╝gung.

Schritt 3: Impr├Ągnieren

Im n├Ąchsten Prozessschritt werden die Elektroden impr├Ągniert. Dies erfolgt in speziellen Druckkesseln (Autoklaven), in denen die K├Ârper erneut mit hei├čem, fl├╝ssigem Teerpech behandelt werden. Das Impr├Ągnieren dient der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften sowie der elektrischen Leitf├Ąhigkeit.

Schritt 4: Gl├╝hen (erneutes Brennen)

Nach der Entnahme aus den Autoklaven und anschlie├čender Abk├╝hlung in einem Wasserbad kommen die Elektroden in mit Erdgas befeuerte Abgl├╝h├Âfen. In diesem weiteren Brennvorgang wird das in die K├Ârper eingedrungene Teerpech bei ca. 700 ┬░C in Pechkoks umgewandelt. Dieser Vorgang dauert mehrere Tage. Der Abgl├╝hvorgang kann aus betrieblichen Gr├╝nden auch in den Brenn├Âfen des vorab beschriebenen Brennbetriebs stattfinden, was eine zus├Ątzliche Produktionsdauer von vier Wochen bedeutet.

Schritt 5: Graphitieren (Umwandlung in Graphit)

Zum Graphitieren werden die Elektroden zu einem Strang zusammengef├╝gt, in einen Ofen verbracht und darin unter Strom gesetzt. Die ÔÇ×WiderstandsheizungÔÇť erw├Ąrmt den Strang auf bis zu 3.000 ┬░C. Bei diesen Temperaturen wandelt sich amorpher in kristallinen Kohlenstoff (Graphit) um. Der Vorgang dauert bis zu 15 Stunden. Die anschlie├čende Abk├╝hlzeit betr├Ągt 1 Woche. Der auch hier als F├╝llmaterial eingesetzte Zechenkoks wird anschlie├čend komplett abgesaugt, gefiltert und dem Produktionsprozess wieder zugef├╝hrt.

Schritt 6: Bearbeiten

Im letzten Produktionsschritt erhalten die Graphitelektroden durch maschinelle Bearbeitung ihre endg├╝ltigen Abmessungen. An beiden Stirnseiten der Elektrode werden Innengewinde eingefr├Ąst und ein Ende mit einem doppelkonischen Gewindest├╝ck (Nippel) ausgestattet. Auf diese Weise lassen sich die Elektroden sp├Ąter beim Kunden zu einem Strang zusammenschrauben.

Schritt 7: Auslieferung

Zum Schluss werden die Graphitelektroden versandfertig verpackt und an die Kunden in der Stahlindustrie ausgeliefert.