Kako se ugljične elektrode, grafitne elektrode i samopekuće elektrode trebaju pravilno koristiti u industriji peći s potopljenim lukom?

Vrsta, performanse i upotreba elektrode

Vrsta elektrode

Ugljične elektrode mogu se klasificirati na ugljične elektrode, grafitne elektrode i samopekuće elektrode prema njihovoj namjeni i proizvodnim procesima.

Ugljična elektroda izrađena je od antracita s niskim udjelom pepela, metalurškog koksa, smolnog koksa i naftnog koksa. Sastoji se od određenog omjera i veličine čestica. Prilikom dodavanja, vezivo asfalt i katran se miješaju, a smjesa se ravnomjerno miješa na odgovarajućoj temperaturi. Oblikuje se i na kraju polako kalcinira u peći. Može se podijeliti na prirodne grafitne elektrode, umjetne grafitne elektrode, ugljične elektrode i posebne ugljične elektrode.

Grafitna elektroda (grafitna elektroda) izrađena je od naftnog koksa i smolnog koksa kao sirovine, a zatim se stavlja u grafitiziranu električnu otpornu peć s temperaturom od 2273~2773K, te se grafitizacijom pretvara u grafitnu elektrodu. Grafitna elektroda se dalje dijeli na sljedeće vrste.

Obična grafitna elektroda omogućuje upotrebu grafitnih elektroda s gustoćom struje manjom od 17 A/cm2 i uglavnom se koristi za obične električne peći za proizvodnju čelika, rafiniranje silicija i žućenje fosfora.

Površina grafitne elektrode s antioksidacijskim premazom prekrivena je zaštitnim slojem (antioksidans grafitnih elektroda) koji je vodljiv i otporan na oksidaciju na visokim temperaturama, što smanjuje potrošnju elektrode tijekom proizvodnje čelika (19%~50%) i produžuje vijek trajanja elektrode (22%~60%), smanjujući potrošnju energije elektrode.

Grafitna elektroda velike snage omogućuje korištenje grafitnih elektroda s gustoćom struje od 18 do 25 A/cm2, što se uglavnom koristi u elektrolučnim pećima velike snage za proizvodnju čelika.

Grafitne elektrode ultra visoke snage omogućuju upotrebu grafitnih elektroda s gustoćama struje većim od 25 A/cm2. Uglavnom se koriste u elektrolučnim pećima ultra visoke snage za proizvodnju čelika.

Samopekuća elektroda (samopeći elektroda) korištenjem antracita, koksa, bitumena i katrana kao sirovina, izradom elektrodne paste na određenoj temperaturi, a zatim punjenjem elektrodne paste u kućište elektrode koje je postavljeno na električnu peć (kao što je prikazano na slici 1). U procesu proizvodnje električne peći, Jouleova toplina generirana prolaskom električne struje i toplina provođenja u peći se samosintertiraju i koksiraju. Takva elektroda može se koristiti kontinuirano i može se oblikovati spajanjem dugog bočnog ruba i može se peći u veliki promjer. Samopekuća elektroda se široko koristi za proizvodnju ferolegura zbog jednostavnog postupka i niske cijene.

Slika 1 Shematski dijagram ljuske elektrode

1-elektrodna ljuska; 2-rebrasti dio; 3-trokutni jezičak

Glavne tehničke performanse elektrode

Materijal elektrode treba imati sljedeća fizikalno-kemijska svojstva:

Provodljivost je bolja, otpor je manji, kako bi se smanjio gubitak električne energije, smanjio pad napona kratke mreže i povećao efektivni napon kako bi se povećala snaga rastaljenog bazena;

Točka taljenja je visoka;

Koeficijent toplinskog širenja je mali, kada se temperatura brzo mijenja, nije ga lako deformirati, a unutarnji napon uzrokovan promjenom temperature ne može stvoriti fine pukotine za povećanje otpora;

Imaju dovoljnu mehaničku čvrstoću na visokim temperaturama;

Nečistoće su niske i ne zagađuju talinu.

Glavna tehnička svojstva ugljične elektrode, grafitne elektrode i samopekuće elektrode prikazana su u Tablici 1 i Slikama 2 i 3.

Tablica 1 Tehničke performanse elektrode

Sl. 2 Promjena otpora ugljične elektrode i grafitne elektrode s temperaturom

Slika 3 Toplinska vodljivost ugljičnih i grafitnih elektroda kao funkcija temperature

Izbor elektroda u industriji ferolegura

Samopekuće elektrode se široko koriste u taljenju željeznih legura, rafiniranju ferosilicija, silicijskih kromovih legura, manganskih silicijskih legura, visokougljičnog feromangana, visokougljičnog feromangana, srednje i niskougljičnog feromangana, srednje i niskougljičnog feromangana, silicijskih kalcijevih legura, volframovog željeza. Samopekuće elektrode imaju tendenciju povećanja proizvodnje legura, pretvaranja željeznih pojaseva u ugljik i proizvodnje željeznih legura i čistih metala s vrlo niskim udjelom ugljika. Ako se koriste ugljični ferokrom, industrijski silicij i mangan, treba koristiti ugljične ili grafitne elektrode.

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三种。

碳素电极 (karbonska elektroda)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.混合时加入黏结剂沥青和焦油，在适当的温度下搅拌均匀后压制成形，最后在焙烧炉中缓慢焙烧制得.

石墨电极 (grafitna elektroda)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„石墨电极又分为以下几种。

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%〜50%), 延长电极的使用寿命(22%〜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(elektroda koja se sama peče)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。

图1 电极壳示意图

1-电极壳；2-筋片；3-三角形舌片

电极的主要技术性能

电极材料应具有下列物理化学特性：

导电性要好，电阻率要小，以减少电能的损失，减少短网压降，提高有效电压，以提高熔池功率;

熔点要高;

热膨胀系数要小，当温度急变时，不易变形，不能因温度变化带来的内应力产生细小的裂缝增加电阻;

高温下要有足够的机械强度;

杂质要低，而且杂质不污染所冶炼的品种。

碳素电极、石墨电极和自焙电极的主要技术性能如表1和图2、图3所示。

表1 电极技术性能

图2 碳素电极和石墨电极电阻率随温度的变化情况

图3 碳素电极和石墨电极热导率随温度的变化情况

铁合金工业中电极的选用

自焙电极广泛用于铁合金冶炼，炼制硅铁、硅铬合金、锰硅合金、高碳锰铁、高碳铬铁、中低碳锰铁、中低碳铬铁、硅钙合金、钨铁等。自焙电极易使生产合金增碳，铁皮带入碳，生产含碳很低的铁合金和纯金属，如果碳铬铁、工业硅和金属锰应采用碳素电极或石墨电极。