Krótki opis i klasyfikacja elektrod grafitowych

Zgodnie z różnicą w zastosowanych surowcach oraz fizycznych i chemicznych wskaźnikach gotowych produktów, elektrody grafitowe są podzielone na trzy odmiany: zwykłe elektrody grafitowe (stopień RP), elektrody grafitowe o dużej mocy (klasa HP) i elektrody grafitowe ultra-wysokiej mocy (stopień UHP). Wynika to z faktu, że elektrody grafitowe są stosowane głównie jako materiały przewodzące w elektrycznych piecach stalowych. W latach 80. międzynarodowy przemysł stalowy pieca elektrycznego podzielił elektryczne piece do tworzenia stalowego łuku na trzy kategorie według mocy wejściowej transformatora na tonę pojemności pieca: zwykłe piece elektryczne (piece RP), piece elektryczne o wysokiej mocy (piece HP) i ultra-wysoką mocą elektryczne pieców elektryczne (pieców UHP). Moc wejściowa transformatora zwykłych pieców elektrycznych o mocy powyżej 20T na tonę pojemności pieca wynosi zwykle około 300 kW/T; Piece elektryczne o dużej mocy wynoszą około 400 kW/T; Piece elektryczne poniżej 40t mają moc wejściową 500-600 kW/T, piece elektryczne między 50-80t mają moc wejściową 400-500 kW/T, a piece elektryczne powyżej 100t mają moc wejściową 350-450 kW/T, które są nazywane ultrakoślotem elektrycznym. Pod koniec lat 80. kraje rozwinięte ekonomicznie wyeliminowały dużą liczbę małych i średniej wielkości, zwykłych pieców elektrycznych o zwykłych mocy poniżej 50T, a większość nowo zbudowanych pieców elektrycznych była bardzo wysokiej mocy duże piece elektryczne o wartości 80-150t, a moc wejściowa została zwiększona do 800 kW/t. Na początku lat 90. niektóre ultra wysokie piece elektryczne zostały dalej zwiększone do 1000-1200 kW/T. Elektrody grafitowe stosowane w piecach elektrycznych o dużej mocy i ultra wysokiej mocy działają w bardziej rygorystycznych warunkach. W miarę wzrostu gęstości prądu przechodzącego przez elektrody powstają następujące problemy:

(1) Temperatura elektrody wzrasta z powodu ciepła oporowego i przepływu gorącego powietrza, co zwiększa rozszerzalność cieplną elektrody i złącza, a także wzrasta zużycie utleniania elektrody.

(2) Różnica temperatur między środkiem elektrody a zewnętrznym okrągiem elektrody wzrasta, a naprężenie termiczne spowodowane różnicą temperatury również odpowiednio wzrasta, dzięki czemu elektroda jest podatna na pęknięcia i obieranie powierzchni.

(3) Siła elektromagnetyczna wzrasta, powodując silne wibracje. Przy silnych wibracjach prawdopodobieństwo pęknięcia elektrody z powodu luźnego połączenia i odłączenia wzrasta. Dlatego właściwości fizyczne i mechaniczne elektrod grafitowych o dużej mocy i ultra-wysokiej mocy muszą być lepsze niż właściwości zwykłych elektrod grafitowych mocy, takie jak niższa oporność, wyższa gęstość objętości i wyższa wytrzymałość mechaniczna, mniejszy współczynnik rozszerzania termicznego i dobra odporność na wstrząsy termiczne. Tabela 1 zawiera listę wspólnych standardowych serii i pasujących grafitowych średnicach elektrod trzech różnych pieców do tworzenia stalowego łuku mocy pod koniec lat 80. Aby zaspokoić potrzeby stalowych młynów w celu opracowania pieców elektrycznych o dużej mocy i ultra-wysokiej mocy, fabryk węgla w Europie, Stany Zjednoczone i Japonia produkowały głównie dwa wysokiej jakości standardy elektrod grafitowych od lat 80., a mianowicie elektrody grafitowe o dużej mocy i elektrody grafitowe o ultra-wysokiej mocy. Zwykłe elektrody grafitowe mocy są rzadko wytwarzane ze względu na ich niewielką sprzedaż.

Elektrody grafitowe dla pieców łukowych DC Piece łukowe to nowy rodzaj elektrycznego sprzętu do pieca, który dojrzewał na początku lat 80. Wczesne piece łukowe DC zmodyfikowano na podstawie oryginalnych pieców łukowych AC. Niektóre używali 3 elektrod grafitowych, a niektóre używali 2 elektrod grafitowych. Jednak większość nowo zaprojektowanych pieców łukowych DC po połowy lat 80. używała tylko 1 elektrody grafitowej. W porównaniu z piecami łukowymi AC o tej samej mocy przy użyciu 3 elektrod grafitowych, całkowita powierzchnia elektrod utleniającej się w wysokich temperaturach jest znacznie zmniejszona. W przypadku pieców łukowych DC działających z ultra wysoką mocą zużycie elektrod grafitowych na tonę stali można zmniejszyć o około 50%. Gdy prąd pieca łukowego DC przechodzi przez elektrodę, nie powstaje efekt skóry i efekt bliskości. Prąd jest równomiernie rozłożony na przekroju elektrody. Ponadto łuk DC ma dobrą stabilność, małe wibracje mechaniczne podczas pracy i niski hałas pieca elektrycznego. Średnica elektrody grafitowej stosowana w piecu łukowym DC jest również obliczana na podstawie pojemności pieca i dopuszczalnej gęstości prądu elektrody. W przypadku ultra-wysokich pieców mocy o tej samej mocy wejściowej piec DC przy użyciu jednej elektrody grafitowej ma większą średnicę elektrody. Na przykład piec łukowy AC o pojemności 150t wykorzystuje elektrodę o średnicy 600 mm, podczas gdy piec łukowy prąd stałego o tej samej pojemności wykorzystuje elektrodę o średnicy 700-750 mm. Wymagania jakości pieców łukowych prądu stałego dla elektrod grafitowych są wyższe niż w zależnościach w piecach łukowych AC.