Definición y construcción básica
Un electrodo de grafito es un cuerpo cilíndrico de carbono fabricado con un casquillo roscado en cada extremo, que se utiliza para conducir corriente hacia un horno de arco eléctrico. Los diámetros nominales van desde aproximadamente 75 mm para unidades pequeñas hasta 750 mm para las instalaciones de energía ultra-alta- más grandes, y una sola sección normalmente tiene 1.800, 2.100 o 2.400 mm de largo. El cuerpo se produce a partir de un relleno de coque aguja o coque normal y un aglutinante de brea de alquitrán de hulla, luego se moldea, se hornea, se grafita y se mecaniza. Cada electrodo se suministra con una boquilla correspondiente que se atornilla en los casquillos y une una sección con la siguiente.
Cómo se fabrica el electrodo
La carga se tritura, se muele, se tamiza y se mezcla con brea y luego se forma mediante extrusión o prensado. El cuerpo verde se hornea a una temperatura de entre 800 y 1.000 grados Celsius para que el aglutinante se carbonice y una las partículas de coque formando una masa sólida. Los grados seleccionados se impregnan con brea y se vuelven a cocer para aumentar la densidad antes del tratamiento térmico final. A continuación, el cuerpo horneado pasa a través de un horno de grafitización a entre 2.500 y 3.000 grados Celsius, donde la red de carbono se convierte en grafito ordenado. Finalmente se mecaniza el cuerpo a su serie de dimensiones y se cortan los casquillos con una rosca cónica.
Series de grados y dimensiones
Los electrodos se suministran en grados de potencia regular, alta potencia y ultra{0}}alta potencia, normalmente abreviados RP, HP y UHP. Los grados se diferencian principalmente en la densidad de corriente que pueden transportar y en las materias primas utilizadas: los grados regulares aceptan densidades de corriente más bajas, mientras que los grados de potencia ultra-alta- están hechos de coque puntiagudo con aditivos que reducen el coeficiente de expansión térmica y la resistividad eléctrica. Las designaciones de grados como UHP400, UHP500 y UHP600 indican el diámetro nominal en milímetros e implican una banda de capacidad actual.
Cómo funciona la columna
Sobre la solera del horno se suspenden tres electrodos formando un triángulo. Cada uno se sujeta mediante una abrazadera en una columna de electrodos que también transporta corriente desde el transformador a través de barras colectoras enfriadas por agua-. La punta se baja hasta que el arco se forma entre el grafito y la carga de chatarra. A medida que se consume la punta, la columna se desliza hacia abajo y, cuando una sección se vuelve demasiado corta, se atornilla una nueva sección en la parte superior. El conjunto es por tanto un conductor que se renueva continuamente mientras el horno permanece en funcionamiento.
Papel en la fabricación de acero y otros hornos
Los hornos de arco eléctrico consumen la mayor proporción de electrodos de grafito en todo el mundo, porque el arco es la única forma práctica de entregar varios megavatios de energía directamente a una carga de chatarra. El mismo producto se utiliza en hornos cuchara para refinación secundaria, en hornos de arco sumergido que producen ferroaleaciones, silicio metálico, carburo de calcio y fósforo amarillo, y en algunas instalaciones de arco de corriente continua. En todos los casos el electrodo se selecciona en función de la corriente, el diámetro requerido y la limpieza que exige el producto final.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué es un electrodo de grafito en términos simples?
Es una varilla cilíndrica de carbono consumible que transporta corriente eléctrica a un horno de arco y forma el arco que funde chatarra de acero u otros materiales cargados.
P: ¿Qué materias primas se utilizan para fabricar uno?
Un relleno de coque de aguja o coque de petróleo normal y un aglutinante de brea de alquitrán de hulla. La mezcla se forma, se cuece, se grafita a entre 2.500 y 3.000 grados centígrados y luego se mecaniza.
P: ¿Qué significan los grados RP, HP y UHP?
Significan potencia regular, potencia alta y potencia ultra-alta y describen la densidad de corriente que puede transportar el electrodo. Los grados UHP utilizan coque de aguja y transportan la mayor densidad de corriente.
P: ¿Qué diámetro y longitud están disponibles?
Los diámetros nominales suelen oscilar entre 75 mm y 750 mm, y las longitudes de sección estándar son 1800, 2100 y 2400 mm, con secciones más largas disponibles para hornos muy grandes.
P: ¿Cómo se unen las secciones de electrodos?
Una boquilla de grafito con rosca cónica- se atornilla en el casquillo en cada extremo de la sección. Las tetinas están hechas de grafito más denso porque transportan toda la corriente y la carga en la articulación.
P: ¿Dónde se utilizan los electrodos de grafito?
Principalmente en la fabricación de acero en hornos de arco eléctrico, pero también en el refinado de cuchara, hornos de arco sumergido de ferroaleaciones y silicio, hornos de carburo de calcio y fósforo amarillo y algunas unidades de arco de corriente continua.