Elektrod grafit merupakan bahan teras dalam pembuatan keluli proses pendek (pembuatan keluli relau arka elektrik), dengan peranan pentingnya yang ditunjukkan dalam empat dimensi utama: kekonduksian elektrik dan pemindahan haba, kestabilan proses, peningkatan kecekapan dan kebolehsuaian persekitaran. Analisis terperinci adalah seperti berikut:
I. Kekonduksian Elektrik dan Pemindahan Haba: "Penukar Tenaga" Relau Arka Elektrik
Pembuatan keluli proses pendek terutamanya menggunakan keluli skrap sebagai bahan mentah, meleburkan dan menapisnya menjadi keluli melalui relau arka elektrik (EAF). Sebagai bahan konduktif, fungsi teras elektrod grafit adalah:
- Penghantaran Tenaga Elektrik: Elektrod grafit memperkenalkan tenaga elektrik voltan tinggi ke dalam relau, menghasilkan arka elektrik suhu tinggi (melebihi 4,000°C) antara elektrod dan keluli skrap, lalu mencairkan skrap tersebut secara langsung.
- Pemindahan Haba yang Cekap: Kekonduksian terma grafit yang tinggi (kira-kira 100–200 W/(m·K)) memastikan pemindahan haba yang pantas dari arka elektrik ke cas relau, memendekkan masa lebur dan mengurangkan penggunaan tenaga.
- Rintangan Suhu Tinggi: Grafit mempunyai takat lebur melebihi 3,500°C, jauh lebih tinggi daripada suhu pembuatan keluli (kira-kira 1,600–1,800°C), membolehkan operasi stabil jangka panjang tanpa lebur dan memastikan pembuatan keluli berterusan.
II. Kestabilan Proses: "Sauh" dalam Keadaan Operasi yang Ekstrem
Persekitaran pembuatan keluli relau arka elektrik sangat keras, dan elektrod grafit memastikan kestabilan proses melalui ciri-ciri berikut:
- Rintangan Kejutan Terma: Pekali pengembangan haba grafit yang rendah (kira-kira 1–2 × 10⁻⁶/°C) membolehkannya menahan perubahan suhu yang drastik semasa permulaan dan penutupan arka elektrik (dari suhu bilik hingga 4,000°C), mencegah keretakan atau patah.
- Kestabilan Kimia: Grafit mempamerkan kereaktifan yang minimum dengan bahan relau (keluli skrap, aloi, dll.) pada suhu tinggi, mengurangkan pengenalan bendasing dan memastikan ketulenan keluli.
- Kekuatan Mekanikal: Elektrod grafit berkekuatan tinggi boleh menahan daya arka, hentaman daripada cas relau dan tekanan mekanikal semasa pengendalian, sekali gus mengurangkan kadar geseran.
III. Peningkatan Kecekapan: "Pemecut" Pembuatan Keluli Proses Pendek
Prestasi elektrod grafit memberi kesan langsung kepada kecekapan dan kos pembuatan keluli:
- Kecekapan Kekonduksian Elektrik Tinggi: Kerintangan elektrik grafit yang rendah (kira-kira 10⁻⁴ Ω·cm) meminimumkan kehilangan tenaga elektrik, menstabilkan pembakaran arka dan meningkatkan kelajuan lebur sebanyak 10%–20%.
- Spesifikasi Boleh Disesuaikan: Diameter dan panjang elektrod boleh disesuaikan untuk memenuhi keperluan relau arka elektrik dengan tan yang berbeza (cth., elektrod Φ300–400 mm untuk relau kecil dan elektrod berkuasa ultra tinggi Φ700–800 mm untuk relau besar).
- Penggunaan Dioptimumkan: Kemajuan teknologi telah mengurangkan penggunaan elektrod grafit setiap tan keluli daripada 9.3 kg pada tahun 1960 kepada 2.82 kg pada tahun 1994, sekali gus mengurangkan kos pembuatan keluli dengan ketara.
IV. Kebolehsuaian Alam Sekitar: “Pemboleh Utama” Pembuatan Keluli Hijau
Pembuatan keluli proses pendek menggantikan "bijih besi + kok" dengan "keluli sekerap + elektrik," sekali gus mengurangkan pelepasan karbon sebanyak kira-kira 75%. Dalam konteks ini, elektrod grafit:
- Menyokong Tenaga Bersih: Ia sejajar dengan model "arang batu pengganti elektrik" relau arka elektrik, memacu transformasi rendah karbon dalam industri pembuatan keluli.
- Mengurangkan Pelepasan Pencemar: Berbanding dengan proses panjang penukar relau bagas, pembuatan keluli relau arka elektrik mengurangkan pelepasan SO₂, NOx dan habuk sebanyak 60%–80%. Sebagai komponen teras, elektrod grafit menyumbang kepada pencapaian matlamat alam sekitar.
- Menggalakkan Kitar Semula Sumber: Keluli skrap berfungsi sebagai bahan mentah langsung untuk aplikasi elektrod grafit, membentuk kitaran gelung tertutup "keluli skrap-relau arka elektrik-elektrod grafit" dan meningkatkan penggunaan sumber.
V. Nilai Strategik: “Mata Wang Keras” dalam Rantaian Perindustrian Global
- Bekalan Tertumpu: Kapasiti pengeluaran elektrod grafit global tertumpu di kalangan beberapa perusahaan di China, seperti Fangda Carbon, yang menyumbang 30% daripada kapasiti global. China membekalkan lebih 60% pasaran global, memegang pengaruh strategik.
- Halangan Teknikal yang Tinggi: Elektrod grafit berkuasa ultra tinggi memerlukan bahan mentah premium seperti kokas jarum dan pic yang diubah suai, dengan kitaran pengeluaran berlangsung selama 3–6 bulan. Ambang teknikal mengehadkan peserta baharu.
- Kesan Geopolitik: Pada tahun 2025, Jepun memulakan siasatan anti-lambakan terhadap elektrod grafit China, dengan menonjolkan kepentingan strategiknya. China telah mengukuhkan kedudukan pasarannya melalui perjanjian seperti Perkongsian Ekonomi Komprehensif Serantau (RCEP) sambil mempercepatkan R&D teknologi untuk memperkukuh keselamatan rantaian perindustrian.
Kesimpulan
Elektrod grafit telah menjadi bahan utama yang sangat diperlukan dalam pembuatan keluli proses pendek melalui empat fungsi terasnya: kekonduksian elektrik dan pemindahan haba, kestabilan proses, peningkatan kecekapan dan kebolehsuaian alam sekitar. Kemajuan teknologi dan kestabilan bekalan dalam elektrod grafit bukan sahaja mempengaruhi kos dan kecekapan pembuatan keluli tetapi juga membentuk transformasi rendah karbon dan dinamik geopolitik industri keluli global secara mendalam. Dengan peningkatan kadar pembuatan keluli relau arka elektrik (China menyasarkan 15%–20% menjelang 2025), permintaan pasaran dan inovasi teknologi untuk elektrod grafit akan terus meningkat, berfungsi sebagai "enjin halimunan" untuk pembangunan berkualiti tinggi dalam industri keluli.
Masa siaran: 18 Julai 2025