Stručný popis a klasifikace grafitových elektrod

Podle rozdílu v použitých surovinách a fyzikálních a chemických ukazatelích hotových výrobků jsou grafitové elektrody rozděleny do tří odrůd: běžné napájecí grafitové elektrody (stupeň RP), vysoce energetické grafitové elektrody (stupeň HP) a ultra vysoký výkonový grafitová elektroda (stupeň UHP). Je to proto, že grafitové elektrody se používají hlavně jako vodivé materiály v elektrických obloukových ocelových pecích. V 80. letech 20. století se mezinárodní průmysl elektrické pece vyráběl odvětví elektrického obloukového oblouku do tří kategorií podle vstupního výkonu transformátoru na tunu kapacity pece: běžné elektrické pece (RP pece), vysoce energetické pece (pece HP) a ultra vysoký výkonový elektrický pece (UHP pece). Vstupní vstupní síla transformátoru běžných elektrických pecí nad 20 t na tunu kapacity pece je obecně asi 300 kW/t; Vysoce výkonné elektrické pece jsou asi 400 kW/t; Elektrické pece pod 40T mají vstupní výkon 500-600 kW/t, elektrické pece mezi 50-80T mají vstupní výkon 400-500 kW/t a elektrické pece nad 100T mají vstupní výkon 350-450 kW/t, které se nazývají ultra vysoký výkonový elektrická pece. Na konci 80. let ekonomicky rozvinuté země eliminovaly velký počet malých a středně velkých obyčejných elektrických pecí pod 50T a většina nově postavených elektrických pecí byla ultra vysoká výkonná elektrická pece 80-150T a vstupní výkon se zvýšil na 800 kW/T. Na začátku 90. let se některé ultra vysoké elektrické pece dále zvýšily na 1000-1200 kW/t. Grafitové elektrody používané ve vysoce výkonných a ultra vysokých elektrických pecích fungují za přísnějších podmínek. Jak se současná hustota procházející elektrodami výrazně zvyšuje, vyvstávají se následující problémy:

(1) Teplota elektrody se zvyšuje v důsledku odporového tepla a toku horkého vzduchu, což zvyšuje tepelnou roztažení elektrody a kloubu a také se zvyšuje spotřeba oxidace elektrody.

(2) Teplotní rozdíl mezi středem elektrody a vnějším kruhem elektrody se zvyšuje a tepelné napětí způsobené teplotním rozdílem se také odpovídajícím způsobem zvyšuje, takže elektroda náchylná k prasklinám a peelingu povrchu.

(3) Elektromagnetická síla se zvyšuje a způsobuje závažné vibrace. Při závažných vibracích se zvyšuje pravděpodobnost lámání elektrody v důsledku volného připojení a odpojení. Fyzikální a mechanické vlastnosti vysoce výkonných a ultra vysokých grafitových elektrod proto musí být lepší než vlastnosti běžných energetických grafitových elektrod, jako je nižší odpor, vyšší hustota objemu a vyšší mechanická pevnost, menší koeficient tepelné roztažnosti a dobrá odolnost proti tepelnému šoku. Tabulka 1 uvádí na konci 80. let uvedeno běžné standardní série a odpovídající průměry grafitových elektrod tří různých výkonu. Aby bylo možné uspokojit potřeby ocelových mlýnů k vývoji vysoce výkonných a ultra vysokých elektrických pecí, uhlíkových továren v Evropě, Spojených státech a Japonsku převážně od 80. let 20. století vytvořily dva standardy kvality grafitových elektrod, jmenovitě vysoce výkonné grafitové elektrody a grafitové elektrody. Obyčejné energetické grafitové elektrody se zřídka vyrábějí kvůli jejich malému prodeji.

Grafitové elektrody pro DC obloukové pece DC obloukové pece jsou novým typem elektrického vybavení pro výrobu ocelových pecí, které dozrávalo na začátku 80. let. Časné DC obloukové pece byly modifikovány na základě původních AC obloukových pecí. Někteří použili 3 grafitové elektrody a některé používaly 2 grafitové elektrody. Většina nově navržených obloukových pecí DC však po polovině 80. let použila pouze 1 grafitovou elektrodu. Ve srovnání s AC obloukovými pecemi se stejným výkonem pomocí 3 grafitových elektrod se celková povrchová plocha elektrod oxidovaných při vysokých teplotách výrazně sníží. U DC obloukových pecí pracujících při ultra vysoké úrovni může být spotřeba grafitových elektrod na tunu oceli snížena asi o 50%. Když proud DC obloukové pece prochází elektrodou, nedojde k žádnému účinku kožního účinku a účinku blízkého účinku. Proud je rovnoměrně distribuován v průřezu elektrody. Kromě toho má DC oblouk dobrou stabilitu, malé mechanické vibrace během provozu a nízký hluk elektrické pece. Průměr grafitové elektrody použité v DC obloukové peci se také vypočítá na základě kapacity pece a přípustné hustotě proudu elektrody. Pro ultra vysoký výkonový pece se stejným vstupním výkonem má DC pec používající jednu grafitovou elektrodu větší průměr elektrod. Například AC oblouková pec s kapacitou 150T používá elektrodu s průměrem 600 mm, zatímco DC oblouková pec stejné kapacity používá elektrodu s průměrem 700-750 mm. Požadavky na kvalitu DC obloukových pecí pro grafitové elektrody jsou vyšší než požadavky používané v obloukových pecích.