A grafit elektródák rövid leírása és osztályozása

A felhasznált alapanyagok és a késztermékek fizikai és kémiai mutatóinak különbsége szerint a grafit elektródokat háromféle fajtára osztják: szokásos teljesítményű grafit elektródák (RP fokozat), nagy teljesítményű grafit elektródák (HP fokozat) és ultra-nagy teljesítményű grafit elektródák (UHP fokozat). Ennek oka az, hogy a grafit elektródokat elsősorban vezetőképes anyagként használják az elektromos ívkészítő kemencékben. Az 1980-as években a nemzetközi elektromos kemencék acélgyártó ipar három kategóriába sorolja az elektromos ívkészítő kemencéket, a transzformátor bemeneti teljesítménye szerint tonna kemence kapacitásonként: szokásos energiaellátó elektromos kemencék (RP kemencék), nagy teljesítményű elektromos kemencék (HP kemencék) és ultrahigh-i elektromos kemencék (UHP kemencék). A szokásos energiájú elektromos kemencék transzformátor bemeneti teljesítménye 20T -nél több tonna kemence kapacitása általában körülbelül 300 kW/t; A nagy teljesítményű elektromos kemencék körülbelül 400 kW/t; A 40T alatti elektromos kemencék bemeneti teljesítménye 500-600 kW/t, az 50-80T közötti elektromos kemencék bemeneti teljesítménye 400-500 kW/T, és a 100T feletti elektromos kemencék bemeneti teljesítménye 350-450 kW/T, amelyeket ultra-nagy teljesítményű elektromos kemencéknek hívnak. Az 1980-as évek végére a gazdaságilag fejlett országok nagyszámú kis- és közepes méretű, 50 tételű elektromos kemencét kiküszöböltek, és az újonnan épített elektromos kemencék többsége rendkívül nagy teljesítményű, 80-150T-es nagyteljesítményű, és a bemeneti energiát 800 kW/t-re növelték. Az 1990-es évek elején néhány rendkívül nagy teljesítményű elektromos kemencét tovább növeltek 1000-1200 kW/t-re. A nagy teljesítményű és rendkívül nagy teljesítményű elektromos kemencékben használt grafit elektródák szigorúbb körülmények között működnek. Ahogy az elektródokon áthaladó áram sűrűsége jelentősen növekszik, a következő problémák merülnek fel:

(1) Az elektróda hőmérséklete az ellenállás hő és a forró levegő áramlása miatt növekszik, ami növeli az elektród és az ízület termikus tágulását, és az elektród oxidációs fogyasztása szintén növekszik.

(2) A hőmérsékleti különbség az elektróda közepe és az elektróda külső köre között növekszik, és a hőmérsékleti különbség által okozott termikus feszültség szintén növekszik, így az elektróda a repedésekre és a felületi hámozásra hajlamos.

(3) Az elektromágneses erő növekszik, súlyos rezgést okozva. Súlyos rezgés esetén növekszik az elektród törése a laza csatlakozás és a leválasztás miatt. Ezért a nagy teljesítményű és ultra-nagy teljesítményű grafit elektródák fizikai és mechanikai tulajdonságainak jobbnak kell lenniük, mint a szokásos teljesítményű grafit elektródok, például az alacsonyabb ellenállás, a nagyobb térfogat-sűrűség és a nagyobb mechanikai szilárdság, a kisebb termikus tágulási együttható és a jó hőkancia-ellenállás. Az 1. táblázat felsorolja a három különböző teljesítményű ívkemence kemencéből származó, a 1980 -as évek végén a három különböző teljesítményű acélgyártó kemencének közös standard sorozatát. Annak érdekében, hogy kielégítsék az acélgyárak nagy teljesítményű és rendkívül nagy teljesítményű elektromos kemencék, szén-dioxid-gyárak, az Egyesült Államok és Japán kifejlesztéséhez, elsősorban az 1980-as évek óta két minőségi szabványt készítettek, nevezetesen a nagy teljesítményű grafit elektródokat és az ultra-nagy teljesítményű grafit elektródokat. A szokásos teljesítményű grafit elektródokat ritkán állítják elő kis eladásuk miatt.

A DC ívkemencék grafit elektródjai A DC ívkemencék egy új típusú elektromos kemence acélgyártó berendezés, amely az 1980 -as évek elején érett. A korai DC ívkemencéket az eredeti AC ívkemencék alapján módosítottuk. Néhányan 3 grafit elektródot használtak, mások 2 grafit elektródot használtak. Az 1980-as évek közepe után az újonnan megtervezett DC ívkemencék többsége azonban csak 1 grafit elektródot használt. A 3 grafit elektróda felhasználásával azonos teljesítményű AC ívkemencékkel összehasonlítva az elektródák teljes felülete magas hőmérsékleten oxidált. Az ultra-nagy teljesítmény mellett működő DC ívkemencék esetében a grafit elektródok tonnánkénti fogyasztása kb. 50%-kal csökkenthető. Amikor a DC ív kemencének árama áthalad az elektródon, akkor a bőrhatást és a közelségi hatást nem állítják elő. Az áram egyenletesen eloszlik az elektród keresztmetszetén. Ezenkívül a DC ív jó stabilitással, kis mechanikus rezgéssel rendelkezik a működés közben, és alacsony az elektromos kemence zajának. A DC ívkemencében használt grafitelektród átmérőjét a kemence kapacitása és az elektród megengedett áram sűrűsége alapján is kiszámítják. Az azonos bemeneti teljesítményű ultra-nagy teljesítményű kemencékhez egy grafit elektródot használó egyenáramú kemence nagyobb elektródátmérővel rendelkezik. Például egy 150T kapacitású AC ívkemence 600 mm átmérőjű elektródot használ, míg az azonos kapacitású DC ívkemence 700-750 mm átmérőjű elektródot használ. A grafit elektródok DC ívkemencéinek minőségi követelményei magasabbak, mint az AC ívkemencékben.