Trumpas grafito elektrodų aprašymas ir klasifikavimas

Remiantis naudojamų žaliavų skirtumu ir gatavų produktų fiziniais bei cheminiais rodikliais, grafito elektrodai yra padalyti į tris veisles: paprastiems energijos grafito elektrodams (RP laipsniui), didelės galios grafito elektrodams (HP laipsniui) ir ypač aukštos galios grafito elektrodams (UHP laipsniui). Taip yra todėl, kad grafito elektrodai daugiausia naudojami kaip laidžios medžiagos elektrinėse lanko plieno gamybos krosnyse. Devintajame dešimtmetyje Tarptautinė elektrinių krosnių plieno gamybos pramonė padalino elektrinio lanko plieno gamybos krosnis į tris kategorijas pagal transformatoriaus įvesties galią vienai krosnies talpos tonai: įprastos galios elektrinės krosnys (RP krosnys), didelės galios elektrinės krosnys (HP krosnys) ir ypač aukštos galios elektrinės krosnys (UHP krosnys). Paprastosios galios transformatoriaus įvesties galia, viršijanti 20 t toną krosnies talpos, paprastai yra apie 300 kW/t; Didelės galios elektrinės krosnys yra apie 400kW/t; Elektrinių krosnių, esančių žemiau 40T, įvesties galia yra 500–600kW/t, elektrinių krosnių tarp 50–80T yra 400–500 kW/t, o elektrinės krosnys, viršijančios 100T, turi 350–450kW/t, kurios vadinamos ultragarsinės galios elektrinėmis krosnimis. Iki devintojo dešimtmečio pabaigos ekonomiškai išsivysčiusios šalys pašalino daugybę mažų ir vidutinių įprastų galios elektrinių krosnių, mažesnių nei 50T, o dauguma naujai pastatytų elektrinių krosnių buvo ypač didelės galios didelės elektrinės krosnys 80–150t, o įvesties galia padidėjo iki 800kW/t. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje kai kurios ypač didelės galios elektrinės krosnys buvo dar labiau padidintos iki 1000–1200kW/t. Grafito elektrodai, naudojami didelės galios ir ypač didelės galios elektrinėse krosnyse, veikia griežtesnėmis sąlygomis. Kai srovės tankis, einantis per elektrodus, žymiai padidėja, kyla šios problemos:

(1) Elektrodo temperatūra padidėja dėl atsparumo šilumos ir karšto oro srauto, o tai padidina elektrodo ir jungties šiluminį išsiplėtimą, taip pat padidėja ir elektrodo oksidacijos suvartojimas.

(2) Temperatūros skirtumas tarp elektrodo centro ir išorinio elektrodo apskritimo padidėja, o temperatūros skirtumo sukeltas šiluminis įtempis taip pat padidėja, todėl elektrodas yra linkęs į įtrūkimus ir paviršiaus lupimą.

(3) didėja elektromagnetinė jėga, sukeldama sunkią vibraciją. Esant sunkiam vibracijai, elektrodo lūžio tikimybė dėl laisvos jungties ir atjungimo padidėja. Todėl didelės galios ir ypač didelės galios grafito elektrodų fizinės ir mechaninės savybės turi būti geresnės nei įprastų galios grafito elektrodų, tokių kaip mažesnis varža, didesnis tūrio tankis ir didesnis mechaninis stipris, mažesnis šiluminio išsiplėtimo koeficientas ir geras šiluminio smūgio atsparumas. 1 lentelėje išvardytos bendros standartinės serijos ir atitinkami grafito elektrodų skersmenys iš trijų skirtingų galios lanko plieno gamybos krosnių devintojo dešimtmečio pabaigoje. Siekdami patenkinti plieno gamyklų poreikius, kad būtų sukurta didelės galios ir ypač didelės galios elektrinės krosnys, Europoje anglies gamyklos, JAV ir Japonijoje daugiausia sudarė du grafito elektrodų kokybės standartus nuo devintojo dešimtmečio, būtent didelės galios grafito elektrodus ir ypač didelę galios grafito elektrodus. Įprasti energijos grafito elektrodai retai gaminami dėl jų mažų pardavimų.

DC lanko krosnių grafito elektrodai. Ankstyvosios DC lanko krosnys buvo modifikuotos remiantis originaliomis kintamosios srovės lanko krosnimis. Kai kurie naudojo 3 grafito elektrodus, o kiti - 2 grafito elektrodus. Tačiau dauguma naujai suprojektuotų nuolatinės srovės lanko krosnių po devintojo dešimtmečio vidurio naudojo tik 1 grafito elektrodą. Palyginti su kintamosios srovės lanko krosnimis, turinčiomis tą pačią galią, naudojant 3 grafito elektrodus, labai sumažėja bendras elektrodų, oksiduotų aukštoje temperatūroje, paviršiaus plotas. DC lanko krosnims, veikiančioms ypač didelėje galioje, grafito elektrodų suvartojimas tonoje plieno gali būti sumažintas maždaug 50%. Kai DC lanko krosnies srovė praeina per elektrodą, odos efektas ir artumo efektas nesukelia. Srovė tolygiai pasiskirsto ant elektrodo skerspjūvio. Be to, DC lankas turi gerą stabilumą, mažą mechaninę vibraciją veikimo metu ir mažą elektros krosnies triukšmą. DC lanko krosnyje naudojamo grafito elektrodo skersmuo taip pat apskaičiuojamas atsižvelgiant į krosnies talpą ir leistiną elektrodo srovės tankį. Ypač didelėms galios krosnims, turinčioms tą pačią įvesties galią, DC krosnis, naudojant vieną grafito elektrodą, turi didesnį elektrodo skersmenį. Pavyzdžiui, kintamosios srovės lanko krosnis, kurios talpa yra 150T, naudoja elektrodą, kurio skersmuo yra 600 mm, o tos pačios talpos nuolatinės lanko krosnis naudoja elektrodą, kurio skersmuo yra 700–750 mm. DC lanko krosnių kokybės reikalavimai grafito elektrodams yra didesni nei naudojami kintamos srovės krosnyse.