כיצד יש להשתמש נכון באלקטרודות פחמן, אלקטרודות גרפיט ואלקטרודות אפייה עצמית בתעשיית תנורי קשת שקועים?

סוג, ביצועים ושימוש של האלקטרודה

סוג אלקטרודה

ניתן לסווג אלקטרודות פחמניות לאלקטרודות פחמן, אלקטרודות גרפיט ואלקטרודות אפייה עצמית בהתאם לשימושים שלהן ותהליכי הייצור שלהן.

אלקטרודת הפחמן עשויה מאנתרציט דל אפר, קוק מתכות, קוק זפת וקוק נפט. היא מורכבת מיחס וגודל חלקיקים מסוימים. בעת הוספת האלקטרודה, אספלט וזפת מעורבבים, והתערובת עוברת ערבוב אחיד בטמפרטורה מתאימה. נוצרת, ולבסוף מתבצעת הקלייה איטית בתנור קלייה. ניתן לחלק אותה לאלקטרודות גרפיט טבעיות, אלקטרודות גרפיט מלאכותיות, אלקטרודות פחמן ואלקטרודות פחמן מיוחדות.

אלקטרודת הגרפיט (אלקטרודת גרפיט) עשויה מקולה נפט וקוקה זפת כחומר גלם, ולאחר מכן ממוקמת בתנור התנגדות חשמלי שעבר גרפיטיזציה בטמפרטורה של 2273~2773K, ומיוצרת לאלקטרודת גרפיט באמצעות גרפיטיזציה. אלקטרודת הגרפיט מחולקת עוד לסוגים הבאים.

אלקטרודת גרפיט רגילה מאפשרת שימוש באלקטרודות גרפיט עם צפיפות זרם של פחות מ-17 A/cm2, ומשמשת בעיקר עבור תנורי חשמל רגילים כגון ייצור פלדה, זיקוק סיליקון והצהבת זרחן.

פני השטח של אלקטרודת הגרפיט המצופה נוגד חמצון מצופים בשכבת מגן (נוגד חמצון של אלקטרודת הגרפיט) שהיא מוליכה ועמידה בפני חמצון בטמפרטורה גבוהה, מה שמפחית את צריכת האלקטרודה במהלך ייצור הפלדה (19% ~ 50%) ומאריך את חיי השירות של האלקטרודה (22% ~ 60%), ובכך מפחית את צריכת החשמל של האלקטרודה.

אלקטרודת הגרפיט בעלת ההספק הגבוה מאפשרת שימוש באלקטרודות גרפיט בעלות צפיפות זרם של 18 עד 25 A/cm2, המשמשות בעיקר בתנורי קשת חשמליים בעלי הספק גבוה לייצור פלדה.

אלקטרודות גרפיט בעלות הספק גבוה במיוחד מאפשרות שימוש באלקטרודות גרפיט בעלות צפיפות זרם גדולה מ-25 A/cm2. משמשות בעיקר בתנורי קשת חשמליים לייצור פלדה בעלי הספק גבוה במיוחד.

אלקטרודה אפייה עצמית (selfbakingelectrode) המשתמשת באנתרציט, קוק, ביטומן וזפת כחומרי גלם, מייצרת משחת אלקטרודה בטמפרטורה מסוימת, ולאחר מכן מטעינה של משחת האלקטרודה לתוך מארז אלקטרודה המותקן על תנור חשמלי (כפי שמוצג באיור 1). בתהליך ייצור תנור חשמלי, חום הג'אול הנוצר על ידי מעבר זרם חשמלי וחום ההולכה בתנור עוברים סינטור עצמי וקוקוס. אלקטרודה כזו יכולה לשמש ברציפות, וניתן ליצור אותה על ידי חיבור הקצה הארוך וניתן לשרוף אותה לקוטר גדול. האלקטרודה האפויה העצמית נמצאת בשימוש נרחב לייצור סגסוגות ברזל בשל תהליך פשוט ועלותה הנמוכה.

איור 1 תרשים סכמטי של מעטפת האלקטרודה

1-מעטפת אלקטרודה; 2-צלעות; 3-לשון משולשת

ביצועים טכניים עיקריים של האלקטרודה

חומר האלקטרודה צריך להיות בעל התכונות הפיזיקוכימיות הבאות:

המוליכות טובה יותר, ההתנגדות קטנה יותר, כדי להפחית את אובדן האנרגיה החשמלית, להפחית את ירידת המתח של הרשת הקצרה ולהגדיל את המתח האפקטיבי כדי להגדיל את כוחו של הבריכה המותכת;

נקודת ההיתוך גבוהה;

מקדם ההתפשטות התרמית קטן, כאשר הטמפרטורה משתנה במהירות, הוא לא קל להתעוות, והלחץ הפנימי הנגרם על ידי שינוי הטמפרטורה אינו יכול ליצור סדקים עדינים כדי להגדיל את ההתנגדות;

בעל חוזק מכני מספיק בטמפרטורות גבוהות;

הזיהומים נמוכים והזיהומים אינם מזהמים את הריח.

התכונות הטכניות העיקריות של אלקטרודת הפחמן, אלקטרודת הגרפיט והאלקטרודה בעלת האפייה העצמית מוצגות בטבלה 1 ובאיורים 2 ו-3.

טבלה 1 ביצועים טכניים של אלקטרודה

איור 2 שינוי ההתנגדות של אלקטרודת פחמן ואלקטרודת גרפיט עם הטמפרטורה

איור 3 מוליכות תרמית של אלקטרודות פחמן וגרפיט כפונקציה של טמפרטורה

בחירת אלקטרודות בתעשיית סגסוגות ברזל

אלקטרודות אפייה עצמית נמצאות בשימוש נרחב בהתכת סגסוגות ברזל, זיקוק פרוסיליקון, סגסוגת סיליקון כרום, סגסוגת סיליקון מנגן, פרומנגנז עתיר פחמן, פרוכרום עתיר פחמן, פרומנגנז עתיר פחמן, פרוכרום עתיר פחמן בינוני ונמוך פחמן, פרוכרום עתיר פחמן, סגסוגת סיליקון סידן וברזל טונגסטן. אלקטרודות אפייה עצמית נוטות להגביר את ייצור הסגסוגות, חגורות ברזל לפחמן, ומייצרות סגסוגות ברזל ומתכות טהורות עם תכולת פחמן נמוכה מאוד. אם מדובר בפרוכרום פחמני, סיליקון תעשייתי ומתכת מנגן, יש להשתמש באלקטרודות פחמן או גרפיט.

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、石墨电极和自焙甉极和自焙甉极

碳素电极(carbonelectrode)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.混合时加入黂结青和焦油，在适当的温度下搅拌均匀后压制成形，最后在焙烧炉中缓烧制得。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囂

石墨电极(graphiteelectrode)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„石墨电极又墨电极又墨电极又

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%〜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(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。