Die Hauptverwendung von Graphitprodukten

Graphitprodukte können nach dem Erhitzen Ferninfrarotstrahlen freisetzen.

Magnesium-Kohlenstoff-Steine, ein in den USA entwickeltes Feuerfestmaterial, wurden Mitte der 2000er-Jahre in der japanischen Stahlindustrie für die Lichtbogenofen-Schmelzung eingesetzt. Diese Steine ​​finden weltweit breite Anwendung in der Stahlherstellung und haben sich zu einer traditionellen Alternative zu Graphit entwickelt. Zu Beginn des Jahrzehnts wurden Magnesium-Kohlenstoff-Steine ​​auch für die Auskleidung von Sauerstoffblaskonvertern verwendet.

Aluminiumkohlenstoff-Feuerfestmaterialien werden hauptsächlich im Stranggussverfahren, bei selbstpositionierenden Rohrleitungsabdeckungen aus Flachstahlblöcken, Unterwasserdüsen und Ölquellensprengzylindern eingesetzt. Der in Japan im Stranggussverfahren hergestellte Stahl übersteigt die Gesamtproduktion.

Tiegel und verwandte Produkte aus Graphitformteilen und feuerfesten Tiegeln sowie Zubehör wie Tiegel, Flaschen mit gebogenem Hals, Stopfen und Düsen etc. zeichnen sich durch hohe Feuerbeständigkeit, geringe Wärmeausdehnung, Stabilität im Schmelzprozess durch Metallinfiltration und -erosion, gute Temperaturwechselbeständigkeit bei hohen Temperaturen und ausgezeichnete Leitfähigkeit aus. Daher finden Graphittiegel und verwandte Produkte breite Anwendung beim direkten Metallschmelzen. Traditionelle Graphittiegel werden mit Graphit mit einem höheren Kohlenstoffgehalt als die Graphitschuppen hergestellt. Üblicherweise sollten die Graphitschuppen größer als die Maschenweite (Siebgröße) sein. Eine wichtige Verbesserung in der ausländischen Tiegelproduktionstechnologie besteht in der größeren Flexibilität hinsichtlich Graphitart, Schuppengröße und -qualität. Dies führte zur Verwendung von Siliziumkarbid-Graphittiegeln anstelle der traditionellen Graphittiegel. Diese Entwicklung ist auf die Einführung der Konstantdrucktechnologie in der Stahlindustrie zurückzuführen. Durch die Verwendung der Konstantdrucktechnologie kann auch Graphit im kleinen Maßstab eingesetzt werden, im Ton-Graphit-Tiegel und im Siliciumcarbid-Graphit-Tiegel wird nur der Anteil der großskaligen Komponenten berücksichtigt, und der Kohlenstoffgehalt des Graphits wird reduziert.

Stahlherstellung

Graphit und andere Verunreinigungsstoffe können in der Stahlindustrie als Aufkohlungsmittel eingesetzt werden. Beim Aufkohlen kommt eine breite Palette kohlenstoffhaltiger Materialien zum Einsatz, darunter künstlicher Graphit, Petrolkoks, metallurgischer Koks und Naturgraphit. Graphit ist nach wie vor eine der Hauptanwendungen von natürlichem Graphit weltweit.

Leitfähiges Material

Graphit findet in der Elektroindustrie breite Anwendung, beispielsweise als Elektrode, Bürste, Kohlestab, Kohleröhre, Quecksilbergleichrichter, Graphitdichtung, in Telefonbauteilen und zur Beschichtung von Fernsehbildröhren. Die Graphitelektrode ist dabei am weitesten verbreitet. Beim Schmelzen verschiedener legierter Stähle und Eisenlegierungen wird sie eingesetzt. Durch die Elektrode fließt ein starker Strom in die Schmelzzone des Ofens, wodurch ein Lichtbogen entsteht. Dieser wandelt elektrische Energie in Wärmeenergie um und erhöht die Temperatur, um so das Schmelzen oder die Reaktion zu ermöglichen. Auch bei der Elektrolyse von Magnesium, Aluminium und Natrium wird die Anode der Elektrolysezelle mit einer Graphitelektrode versehen. Graphit dient zudem als leitfähiges Material für den Ofenkopf bei der Herstellung von verschleißfesten Öfen. Die Anforderungen an Partikelgröße und Reinheit des in der Elektroindustrie verwendeten Graphits sind hoch. So muss beispielsweise bei Alkalibatterien und speziellen elektrischen Kohlenstoffprodukten die Graphitpartikelgröße innerhalb der vorgegebenen Spezifikationen liegen, die Reinheit mindestens hoch und der Gehalt an schädlichen Verunreinigungen (hauptsächlich Eisen) minimal sein. Der in Fernsehbildröhren verwendete Graphit unterliegt bestimmten Partikelgrößenanforderungen. Graphit wird häufig als Schmierstoff in der Maschinenbauindustrie eingesetzt. Schmieröl ist unter Bedingungen wie hohen Drehzahlen, hohen Temperaturen und hohem Druck oft nicht anwendbar. Verschleißfeste Graphitwerkstoffe hingegen können bei niedrigen Temperaturen und sehr hohen Gleitgeschwindigkeiten ohne Schmieröl betrieben werden. Viele Anlagen zur Förderung korrosiver Medien verwenden Graphitwerkstoffe für Kolbenringe, Dichtungen und Lager. Diese benötigen im Betrieb kein zusätzliches Schmieröl. Graphitmilch eignet sich zudem gut als Schmierstoff für viele Metallbearbeitungsprozesse (z. B. Draht- und Rohrziehen).

Korrosionsbeständiges Material

Graphit besitzt eine gute chemische Stabilität. Speziell verarbeiteter Graphit zeichnet sich durch Korrosionsbeständigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und geringe Permeabilität aus und findet breite Anwendung in der Herstellung von Wärmetauschern, Reaktionsbehältern, Kondensatoren, Verbrennungstürmen, Absorptionstürmen, Kühlern, Heizgeräten, Filtern, Pumpen und anderen Anlagen. Diese Anlagen werden in der Petrochemie, Hydrometallurgie, Säure- und Laugenproduktion, der Kunstfaser- und Papierindustrie sowie weiteren Industriezweigen eingesetzt und ermöglichen erhebliche Metalleinsparungen. Aufgrund seines geringen Ausdehnungskoeffizienten und seiner Fähigkeit, Temperaturen zu wechseln, kann Graphit beim Gießen, Schleifen, Pressen und in der Hochtemperatur-Metallurgie als Gussform verwendet werden. Nach der Verwendung von Graphit lassen sich Schwarzmetallgussteile mit präzisen Abmessungen, glatter Oberfläche und hoher Ausbeute herstellen, die ohne oder mit nur geringfügiger Nachbearbeitung verwendet werden können, was ebenfalls zu erheblichen Metalleinsparungen führt. In der Carbid- und anderen pulvermetallurgischen Verfahren werden für die Herstellung von Sinterformen üblicherweise Graphitmaterialien zur Druckbeständigkeit verwendet. Tiegel für die Züchtung monokristalliner Siliziumkristalle, regionale Raffinationsgefäße, Halterungen, Vorrichtungen, Induktionserhitzer usw. werden aus hochreinem Graphit gefertigt. Darüber hinaus findet Graphit auch Verwendung als Isolierplatte und -sockel in der Vakuummetallurgie sowie als Ofenrohr, -stab, -platte, -gitter und andere Bauteile für Hochtemperatur-Widerstandsöfen.

Kernenergie

Graphit besitzt eine gute Neutronenbremsleistung und wurde als erstes Material in Kernreaktoren als Moderator eingesetzt. Uran-Graphit-Reaktoren sind heute weit verbreitete Kernreaktoren. Als Bremsmaterial für Kernreaktoren muss Graphit einen hohen Schmelzpunkt, Stabilität und Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Graphit erfüllt diese Anforderungen vollumfänglich. Die Reinheit des in Kernreaktoren verwendeten Graphits ist sehr hoch; der Verunreinigungsgehalt sollte einige Dutzend (ein ppm) nicht überschreiten, insbesondere der Boranteil sollte darunter liegen.

Antifouling- und Antirostmaterial

Graphit kann Kesselsteinbildung verhindern. Entsprechende Tests zeigen, dass die Zugabe einer bestimmten Menge Graphitpulver in Wasser (etwa pro Tonne Wasser) Kesselsteinbildung an der Kesseloberfläche verhindern kann. Darüber hinaus bietet Graphit, das auf Metallschornsteine, Dächer, Brücken und Rohrleitungen aufgetragen wird, Korrosions- und Rostschutz.

Weitere Verwendungsmöglichkeiten

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technik wurden zahlreiche neue Anwendungsgebiete für Graphit erschlossen. Flexible Graphitprodukte, auch bekannt als expandierter Graphit, sind ein neues Graphitprodukt, das in den 1990er Jahren entwickelt wurde. Die USA erforschten erfolgreich flexible Graphit-Dichtungsmaterialien zur Lösung des Leckageproblems von Ventilen in Atomanlagen. Anschließend begannen auch Deutschland, Japan und Frankreich mit der Entwicklung und Produktion. Neben den Eigenschaften von Naturgraphit zeichnet sich dieses Produkt durch besondere Flexibilität und Elastizität aus. Daher ist es ein ideales Dichtungsmaterial und findet breite Anwendung in der Petrochemie, der Atomenergie und anderen Industriezweigen. Die internationale Marktnachfrage steigt stetig.

Hochreine Produkte werden in der Hochreinheitsmetallverhüttung, der Elektronikindustrie, der Nuklearindustrie und im Formenbau eingesetzt; Standardprodukte werden in Aluminiumelektrolysebecken, pulvermetallurgischen Sinteröfen, Ferrolegierungsöfen und anderen mineralischen Ofenmauerwerksmaterialien verwendet.

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