1. 原材料
コーラ（含有量約75～80％）
石油コークス
石油コークスは最も重要な原料であり、異方性の高いニードルコークスからほぼ等方性の流動コークスまで、幅広い構造を有しています。異方性の高いニードルコークスは、その構造上、非常に高い電気的、機械的、熱的負荷耐性が求められる電気炉で使用される高性能電極の製造に不可欠です。石油コークスは、ほぼすべて、原油蒸留残渣の穏やかな緩やかな炭化処理であるディレードコーキング法によって生産されています。
ニードルコークスは、乱層構造の強い優先平行配向と粒子の特定の物理的形状から生じる極めて高い黒鉛化性を持つ特殊なタイプのコークスを指す一般的な用語です。
バインダー（含有量約20～25％）
コールタールピッチ
結合剤は固体粒子同士を凝集させるために使用されます。その高い濡れ性により、混合物は可塑性状態へと変化し、その後の成形や押出成形が可能になります。
コールタールピッチは有機化合物であり、独特の芳香族構造を有しています。置換ベンゼン環および縮合ベンゼン環の割合が高いため、黒鉛特有の六角格子構造が既に形成されており、黒鉛化反応において整列した黒鉛ドメインの形成を促進します。ピッチは最も優れたバインダーであることが証明されています。これはコールタールの蒸留残渣です。
2. 混合と押し出し
粉砕されたコークスは、コールタールピッチおよびいくつかの添加剤と混合され、均一なペースト状になります。このペースト状になったものは、押出シリンダーに投入されます。最初のステップでは、予備圧縮によって空気を除去します。次に、実際の押出工程に進み、混合物を押出して、所定の直径と長さの電極を形成します。混合、特に押出工程（右図参照）を可能にするために、混合物は粘性を持つ必要があります。これは、グリーン製造プロセス全体を通して、混合物を約120℃（ピッチによって異なります）の高温に保つことで実現されます。この円筒形の基本形状は、「グリーン電極」と呼ばれます。
3. ベーキング
使用されている焼成炉には次の 2 種類があります。
押出された棒は、円筒形のステンレス鋼製容器（サガー）に収納されます。加熱処理中の電極の変形を防ぐため、サガーには砂の保護カバーが詰められます。サガーは貨車のプラットフォーム（車底）に積み込まれ、天然ガス焚き窯に転がり込まれます。
リング炉
電極は生産ホールの底部にある石造りの密閉された空洞に設置されます。この空洞は10以上のチャンバーからなる環状システムの一部です。各チャンバーは熱風循環システムで連結されており、エネルギーを節約します。電極間の隙間には、変形を防ぐため砂が充填されています。ピッチを炭化させる焼成工程では、800℃にも達する急激なガス蓄積によって電極に亀裂が生じる可能性があるため、温度を厳密に管理する必要があります。
この段階では電極の密度は約 1.55 – 1.60 kg/dm3 になります。
4. 含浸
焼成電極には特殊なピッチ（200℃で液体ピッチ）が含浸されており、炉内の厳しい動作条件に耐えるために必要な高密度、機械的強度、導電性が得られます。
5. 再焼成
ピッチ含浸物を炭化し、残留揮発分を除去するために、2回目の焼成サイクル（「再焼成」）が必要です。再焼成温度はほぼ750℃に達します。この段階で、電極の密度は約1.67～1.74 kg/dm³に達します。
6. グラファイト化
アチソン炉
グラファイト製造の最終段階は、焼成炭素をグラファイトに変換する工程、いわゆるグラファイト化です。グラファイト化の過程で、ある程度規則的な構造を持つ炭素（乱層炭素）が、三次元的に規則的なグラファイト構造へと変化します。
電極は炭素粒子に囲まれた電気炉に詰められ、固体の塊を形成します。電流が炉に流され、温度は約3000℃まで上昇します。このプロセスは通常、アチソン炉または長手方向炉（LWG）のいずれかを用いて行われます。
アチソン炉ではバッチプロセスを使用して電極がグラファイト化されますが、LWG 炉ではカラム全体が同時にグラファイト化されます。
7. 機械加工
冷却後のグラファイト電極は、正確な寸法と公差に合わせて機械加工されます。この工程には、電極の端部（ソケット）を機械加工し、ネジ付きグラファイトピン（ニップル）接合システムで取り付ける作業も含まれる場合があります。
投稿日時: 2021年4月8日