چگونه باید الکترودهای کربنی، الکترودهای گرافیتی و الکترودهای خود پخت به طور صحیح در صنعت کوره قوس غوطه ور استفاده شوند؟

نوع، عملکرد و کاربرد الکترود

نوع الکترود

الکترودهای کربنی را می‌توان بر اساس کاربرد و فرآیندهای تولیدشان به الکترودهای کربنی، الکترودهای گرافیتی و الکترودهای خودپخت طبقه‌بندی کرد.

الکترود کربنی از آنتراسیت کم‌خاکستر، کک متالورژی، کک قیری و کک نفتی ساخته شده است. این الکترود از نسبت و اندازه ذرات مشخصی تشکیل شده است. هنگام افزودن، آسفالت و قیر چسبنده مخلوط می‌شوند و مخلوط به طور یکنواخت در دمای مناسب هم زده می‌شود. سپس در دستگاه کباب‌پز شکل می‌گیرد و در نهایت به آرامی کلسینه می‌شود. می‌توان آن را به الکترودهای گرافیتی طبیعی، الکترودهای گرافیتی مصنوعی، الکترودهای کربنی و الکترودهای کربنی ویژه تقسیم کرد.

الکترود گرافیتی (الکترود گرافیتی) از کک نفتی و کک قیری به عنوان ماده اولیه ساخته می‌شود و سپس در کوره مقاومت الکتریکی گرافیتی با دمای 2273 تا 2773 کلوین قرار می‌گیرد و با گرافیتی شدن به الکترود گرافیتی تبدیل می‌شود. الکترود گرافیتی به انواع زیر تقسیم می‌شود.

الکترود گرافیتی قدرت معمولی امکان استفاده از الکترودهای گرافیتی با چگالی جریان کمتر از 17 آمپر بر سانتی‌متر مربع را فراهم می‌کند و عمدتاً برای کوره‌های الکتریکی قدرت معمولی مانند فولادسازی، تصفیه سیلیکون و زرد کردن فسفر استفاده می‌شود.

سطح الکترود گرافیتی پوشش داده شده با ضد اکسیداسیون با یک لایه محافظ (آنتی اکسیدان الکترود گرافیتی) پوشانده شده است که رسانا و مقاوم در برابر اکسیداسیون در دمای بالا است، که باعث کاهش مصرف الکترود در طول فولادسازی (19٪ ~ 50٪) و افزایش طول عمر الکترود (22٪ ~ 60٪) و کاهش مصرف برق الکترود می‌شود.

الکترود گرافیتی پرقدرت امکان استفاده از الکترودهای گرافیتی با چگالی جریان ۱۸ تا ۲۵ آمپر بر سانتی‌متر مربع را فراهم می‌کند که عمدتاً در کوره‌های قوس الکتریکی پرقدرت برای فولادسازی استفاده می‌شود.

الکترودهای گرافیتی با توان فوق‌العاده بالا امکان استفاده از الکترودهای گرافیتی با چگالی جریان بیش از 25 آمپر بر سانتی‌متر مربع را فراهم می‌کنند. عمدتاً در کوره‌های قوس الکتریکی فولادسازی با توان فوق‌العاده بالا استفاده می‌شوند.

الکترود خودپخت (الکترود خودپخت) با استفاده از آنتراسیت، کک، قیر و قطران به عنوان مواد اولیه، ساخت خمیر الکترود در دمای معین و سپس بارگذاری خمیر الکترود در محفظه الکترودی که روی کوره الکتریکی نصب شده است (مطابق شکل 1). در فرآیند تولید کوره الکتریکی، گرمای ژول تولید شده توسط عبور جریان الکتریکی و گرمای رسانایی در کوره، خودجوش شده و کک‌سازی می‌شوند. چنین الکترودی می‌تواند به طور مداوم استفاده شود و با اتصال لبه جانبی بلند، شکل داده شده و به قطر بزرگ پخته شود. الکترود خودپخت به دلیل فرآیند ساده و هزینه کم، به طور گسترده برای تولید فروآلیاژ استفاده می‌شود.

شکل 1 نمودار شماتیک پوسته الکترود

۱-پوسته الکترود؛ ۲-قطعه دنده‌ای؛ ۳-زبانه مثلثی

عملکرد فنی اصلی الکترود

جنس الکترود باید دارای خواص فیزیکوشیمیایی زیر باشد:

رسانایی بهتر است، مقاومت ویژه کمتر است، برای کاهش اتلاف انرژی الکتریکی، کاهش افت ولتاژ شبکه کوتاه و افزایش ولتاژ مؤثر برای افزایش قدرت حوضچه مذاب؛

نقطه ذوب بالا است؛

ضریب انبساط حرارتی کوچک است، وقتی دما به سرعت تغییر می‌کند، تغییر شکل آن آسان نیست و استرس داخلی ناشی از تغییر دما نمی‌تواند ترک‌های ریز ایجاد کند تا مقاومت را افزایش دهد.

در دماهای بالا از استحکام مکانیکی کافی برخوردار باشند؛

ناخالصی ها کم هستند و ناخالصی ها بوی بد را آلوده نمی کنند.

خواص فنی اصلی الکترود کربنی، الکترود گرافیتی و الکترود خود پخت در جدول 1 و شکل‌های 2 و 3 نشان داده شده است.

جدول 1 عملکرد فنی الکترود

شکل 2 تغییر مقاومت ویژه الکترود کربنی و الکترود گرافیتی با دما

شکل 3 رسانایی حرارتی الکترودهای کربنی و گرافیتی به عنوان تابعی از دما

انتخاب الکترود در صنعت فروآلیاژ

الکترودهای خودپخت به طور گسترده در ذوب آلیاژ آهن، تصفیه فروسیلیسیم، آلیاژ کروم سیلیکون، آلیاژ سیلیکون منگنز، فرومنگنز پر کربن، فروکروم پر کربن، فرومنگنز متوسط و کم کربن، فروکروم متوسط و کم کربن، آلیاژ کلسیم سیلیکون، آهن تنگستن و غیره استفاده می‌شوند. الکترودهای خودپخت تمایل به افزایش تولید آلیاژها، تبدیل تسمه‌های آهن به کربن و تولید آلیاژهای آهن و فلزات خالص با محتوای کربن بسیار کم دارند. اگر فروکروم کربن، فلز سیلیکون و منگنز صنعتی باشد، باید از الکترودهای کربنی یا گرافیتی استفاده شود.

电极的种类、性能及其用途

电极种类

碳质电极按其用途及制作工艺不同可分为碳素电极、石墨电极和自焙电极、石墨电极和自焙电极

碳素电极 (کربن الکترود)是以低灰分的无烟煤、冶金焦、沥青焦和石油焦为原料，按一定的比例和粒度组成.混合时加入黏结在青和焦油，在适当的温度下搅拌均匀后压制成形，最后在焙烧炉中缓慙烙炉中缓慧制得。可分为天然石墨电极、人造石墨电极、碳电极以及特种碳素电极

石墨电极(الکترود گرافیت)以石油焦和沥青焦为原料制成碳素电极，再放到温度为2273〜2773K的石墨化电阻炉中，经石墨化而制成石墨电极„石墨电极又又か石墨电极又又

普通功率石墨电极允许使用电流密度低于17A/cm2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。

抗氧化涂层石墨电极表面涂覆既能导电又耐高温氧化的保护层(石墨电极抗氧化剂)，降低炼钢时的电极消耗(19% تا 50%)،延长电极的使用寿命(22% تا 60%)،降低电极的电能消耗.

高功率石墨电极允许使用电流密度为18〜25A/ cm2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉.

超高功率石墨电极允许使用电流密度大于25A/ cm2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉.

自焙电极(selfbakingelectrode)用无烟煤、焦炭以及沥青和焦油为原料，在一定温度下制成电极糊，然后把电极糊装入已安装在电炉上的电极壳中(如图1所示)，在电炉生产过程中依靠电流通过时所产生的焦耳热和炉内传导热，自行烧结焦化。这种电极可连续使用，边使用边接长边给结成形，且可焙烧成大直径的。自焙电极不仅工艺简单，成本也低，因此被广泛用于铁合金生产。