Isostaattinen puristusgrafiittion 1960-luvulla kehitetty uudentyyppinen grafiittimateriaali, jolla on useita erinomaisia ominaisuuksia. Esimerkiksi isostaattisesti puristetulla grafiitilla on hyvä lämmönkestävyys. Inertissä ilmakehässä sen mekaaninen lujuus ei ainoastaan vähene lämpötilan noustessa, vaan myös kasvaa ja saavuttaa korkeimman arvonsa noin 2500 ℃:ssa; tavalliseen grafiittiin verrattuna sen rakenne on hieno ja tiheä, ja sen tasaisuus on hyvä; lämpölaajenemiskerroin on erittäin alhainen ja sillä on erinomainen lämmönshokin kestävyys; isotrooppinen; vahva kemiallinen korroosionkestävyys, hyvä lämmön- ja sähkönjohtavuus; sillä on erinomainen mekaaninen prosessointikyky.
Juuri erinomaisen suorituskykynsä ansiosta isostaattisen puristuksen grafiittia käytetään laajalti esimerkiksi metallurgiassa, kemiassa, sähkö-, ilmailu- ja atomienergiateollisuudessa. Lisäksi tieteen ja teknologian kehityksen myötä sovellusalueet laajenevat jatkuvasti.
Isostaattisen puristuksen grafiitin tuotantoprosessi
Isostaattisen puristuksen grafiitin tuotantoprosessi on esitetty kuvassa 1. On selvää, että isostaattisen puristuksen grafiitin tuotantoprosessi eroaa grafiittielektrodien tuotantoprosessista.
Isostaattisen puristuksen grafiitti vaatii rakenteellisesti isotrooppisia raaka-aineita, jotka on jauhettava hienommaksi jauheeksi. On käytettävä kylmäisostaattista puristusmuovaustekniikkaa, ja pasutussykli on erittäin pitkä. Tavoitetiheyden saavuttamiseksi tarvitaan useita kyllästyspasutussyklejä, ja grafitointisykli on paljon pidempi kuin tavallisella grafiitilla.
Toinen menetelmä isostaattisen puristuksen grafiitin valmistamiseksi on käyttää raaka-aineena mesofaasisia hiilimikropalloja. Ensin mesofaasiset hiilimikropallot altistetaan hapetusstabilointikäsittelylle korkeammissa lämpötiloissa, minkä jälkeen ne puristetaan isostaattisesti ja lopuksi kalsinoidaan ja grafitoidaan. Tätä menetelmää ei esitellä tässä artikkelissa.
1.1 Raaka-aineet
ThIsostaattisen puristuksen grafiitin valmistuksen raaka-aineita ovat kiviainekset ja sideaineet. Kiviainekset valmistetaan yleensä öljykokista ja asfalttikokista sekä jauhetusta asfalttikokista. Esimerkiksi Yhdysvalloissa POCO:n tuottama AXF-sarjan isostaattinen grafiitti valmistetaan jauhetusta asfalttikokista eli Gilsontecokesta.
Tuotteen suorituskyvyn säätämiseksi eri käyttötarkoitusten mukaan käytetään lisäaineina myös hiilimustaa ja keinotekoista grafiittia. Yleensä maaöljykoksi ja asfalttikoksi on kalsinoitava 1200–1400 ℃:ssa kosteuden ja haihtuvien aineiden poistamiseksi ennen käyttöä.
Tuotteiden mekaanisten ominaisuuksien ja rakenteellisen tiheyden parantamiseksi on kuitenkin olemassa myös isostaattisen puristuksen grafiittituotantoa suoraan raaka-aineista, kuten koksista. Koksin ominaispiirteisiin kuuluu haihtuvien aineiden pitoisuus, itsesintrautuvat ominaisuudet sekä laajeneminen ja supistuminen synkronoidusti sideainekoksin kanssa. Sideaineena käytetään yleensä kivihiilitervapikeä, ja kunkin yrityksen erilaisten laitteisto-olosuhteiden ja prosessivaatimusten mukaan käytetyn kivihiilitervapiken pehmenemispiste vaihtelee 50 ℃:sta 250 ℃:een.
Isostaattisen puristuksen grafiittipuristimen suorituskykyyn vaikuttavat suuresti raaka-aineet, ja raaka-aineiden valinta on keskeinen osa vaaditun lopputuotteen tuotantoa. Ennen syöttöä raaka-aineiden ominaisuudet ja tasaisuus on tarkastettava tarkasti.
1.2 Hionta
Isostaattisen puristuksen grafiitin runkoaineksen koon on yleensä oltava alle 20 μm. Tällä hetkellä jalostetuimman isostaattisen puristuksen grafiitin hiukkaskoko on enintään 1 μm. Se on hyvin ohutta.
Kivimurskekoksin jauhamiseen tällaiseksi hienoksi jauheeksi tarvitaan erittäin hieno murskain. Jauhatus keskimääräiseen hiukkaskokoon 10–20 μ. M-jauhe vaatii pystysuoran valssimyllyn käytön, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on alle 10 μ. M-jauhe vaatii ilmavirtausjauhimen käytön.
1.3 Sekoittaminen ja vaivaaminen
Laita jauhe ja kivihiilitervapiki-sideaine suhteessa lämmityssekoittimeen vaivaamista varten niin, että asfalttikerros tarttuu tasaisesti jauhekoksihiukkasten pintaan. Vaivaamisen jälkeen poista tahna ja anna sen jäähtyä.
Julkaisun aika: 27.9.2023