Nach über 80 Jahren Entwicklung hat sich Chinas Calciumcarbidindustrie zu einem wichtigen Rohstofflieferanten der chemischen Grundstoffe entwickelt. In den letzten Jahren hat sich die inländische Produktionskapazität aufgrund des rasanten Wirtschaftswachstums und der steigenden Nachfrage nach Calciumcarbid in den Folgeprodukten stark erhöht. 2012 gab es in China 311 Calciumcarbidunternehmen mit einer Produktionsmenge von 18 Millionen Tonnen. In Calciumcarbid-Ofenanlagen ist die Elektrode eine der wichtigsten Komponenten, da sie die Wärmeleitung und -übertragung übernimmt. Bei der Calciumcarbid-Herstellung wird über die Elektrode ein elektrischer Strom in den Ofen geleitet, um einen Lichtbogen zu erzeugen. Die Widerstandswärme und die Lichtbogenwärme werden genutzt, um Energie (Temperaturen bis zu ca. 2000 °C) für die Calciumcarbid-Schmelze freizusetzen. Der ordnungsgemäße Betrieb der Elektrode hängt von Faktoren wie der Qualität der Elektrodenpaste, der Qualität des Elektrodenmantels, der Schweißqualität, der Dauer der Druckentlastung und der Einwirkzeit der Elektrode ab. Beim Einsatz der Elektrode sind die Anforderungen an den Bediener besonders hoch. Unachtsame Bedienung kann leicht zu Elektrodenbrüchen führen, die Übertragung und Umwandlung elektrischer Energie beeinträchtigen, den Zustand des Ofens verschlechtern und sogar Schäden an Maschinen und elektrischen Anlagen sowie an der Sicherheit des Bedieners verursachen. Beispielsweise ereignete sich am 7. November 2006 in einem Calciumcarbidwerk in Ningxia ein Elektrodenbruch, bei dem 12 Arbeiter vor Ort Verbrennungen erlitten, einer davon tödlich, neun weitere schwer verletzt. Im Jahr 2009 kam es in einem Calciumcarbidwerk in Xinjiang zu einem Elektrodenbruch, bei dem fünf Arbeiter vor Ort schwere Verbrennungen erlitten.
Analyse der Ursachen für weichen und harten Bruch von Calciumcarbid-Ofenelektroden
1. Ursachenanalyse des weichen Bruchs einer Calciumcarbid-Ofenelektrode
Die Sintergeschwindigkeit der Elektrode ist geringer als die Verbrauchsrate. Nach dem Ablegen der ungesinterten Elektrode kann diese leicht brechen. Wird der Ofenbediener nicht rechtzeitig evakuiert, besteht Verbrennungsgefahr. Die genauen Ursachen für das leichte Brechen der Elektrode sind:
1.1 Schlechte Qualität der Elektrodenpaste und übermäßiger Gehalt an flüchtigen Bestandteilen.
1.2 Das Eisenblech des Elektrodenmantels ist entweder zu dünn oder zu dick. Ist es zu dünn, hält es großen äußeren Kräften nicht stand und bricht nicht, wodurch sich der Elektrodenkörper verbiegt, ausläuft oder beim Zusammendrücken weich bricht. Ist es zu dick, haben Eisenmantel und Elektrodenkern keinen engen Kontakt zueinander, was ebenfalls zu einem weichen Bruch des Kerns führen kann.
1.3 Die Eisenhülle der Elektrode ist schlecht gefertigt oder die Schweißqualität ist mangelhaft, was zu Rissen, Leckagen oder weichen Brüchen führt.
1.4 Wird die Elektrode zu häufig gedrückt und aufgesetzt, ist das Intervall zu kurz oder die Elektrode zu lang, kommt es zu einem weichen Bruch.
1.5 Wird die Elektrodenpaste nicht rechtzeitig aufgetragen, befindet sich die Elektrodenpaste entweder zu hoch oder zu niedrig, was zum Bruch der Elektrode führt.
1.6 Ist die Elektrodenpaste zu groß, wird beim Auftragen der Paste unachtsam behandelt, liegt sie auf den Rippen auf oder befindet sie sich über Kopfhöhe, kann dies zu einem weichen Bruch führen.
1.7 Die Elektrode ist nicht ausreichend gesintert. Beim Absenken der Elektrode und auch danach lässt sich der Strom nicht richtig regeln, sodass er zu hoch ist, das Elektrodengehäuse verbrennt und die Elektrode leicht bricht.
1.8 Wenn die Absenkgeschwindigkeit der Elektrode die Sintergeschwindigkeit übersteigt, werden die Klebesegmente während der Formgebung freigelegt oder die leitfähigen Elemente stehen kurz davor, freigelegt zu werden. Das Elektrodengehäuse trägt dann den gesamten Strom und erzeugt erhebliche Wärme. Erhitzt sich das Elektrodengehäuse auf über 1200 °C, sinkt die Zugfestigkeit so weit, dass das Material das Gewicht der Elektrode nicht mehr tragen kann, was zu einem Bruch führt.
2. Ursachenanalyse des harten Bruchs der Calciumcarbid-Ofenelektrode
Wenn die Elektrode bricht und geschmolzenes Calciumcarbid herausspritzt, hat der Bediener keine Schutzmaßnahmen, und ein zu spätes Evakuieren kann zu Verbrennungen führen. Die genauen Gründe für den abrupten Elektrodenbruch sind:
2.1 Die Elektrodenpaste wird häufig nicht ordnungsgemäß gelagert, der Aschegehalt ist zu hoch, es werden zu viele Verunreinigungen mitgerissen, die Elektrodenpaste enthält zu wenig flüchtige Bestandteile, es kommt zu vorzeitigem Sintern oder schlechter Haftung, was dazu führt, dass die Elektrode hart bricht.
2.2 Unterschiedliche Mischungsverhältnisse der Elektrodenpaste, ein zu geringer Bindemittelanteil, ungleichmäßiges Mischen, eine geringe Elektrodenfestigkeit und ein ungeeignetes Bindemittel können zu einer Delamination der Partikel führen. Dies verringert die Elektrodenfestigkeit und kann zum Bruch der Elektrode führen.
2.3 Es kommt häufig zu Stromausfällen, und die Stromversorgung wird oft unterbrochen und abgeschaltet. Im Falle eines Stromausfalls wurden keine notwendigen Maßnahmen ergriffen, was zu Rissen und Sinterung der Elektroden führte.
2.4 Es gelangt viel Staub in das Elektrodengehäuse, insbesondere nach längeren Stillstandszeiten. Dadurch bildet sich eine dicke Ascheschicht im Eisengehäuse der Elektrode. Wird diese nach der Wiederinbetriebnahme nicht entfernt, führt dies zu Elektrodensinterung und -delamination, was einen Elektrodenbruch zur Folge haben kann.
2.5 Bei einer langen Stromausfallzeit ist der Arbeitsbereich der Elektrode nicht vollständig von der Ladung umschlossen und stark oxidiert, was ebenfalls zu einem harten Bruch der Elektrode führen kann.
2.6 Die Elektroden sind einer schnellen Abkühlung und schnellen Erwärmung ausgesetzt, was zu großen inneren Spannungsunterschieden führt; beispielsweise ist der Temperaturunterschied zwischen den während der Wartung in das Material eingeführten und außerhalb befindlichen Elektroden groß; der Temperaturunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des Kontaktelements ist groß; eine ungleichmäßige Erwärmung während der Energieübertragung kann zu einem abrupten Bruch führen.
2.7 Die Arbeitslänge der Elektrode ist zu lang und die Zugkraft zu groß, was die Elektrode selbst belastet. Bei unsachgemäßer Handhabung kann dies auch zu einem Bruch führen.
2.8 Ist die vom Elektrodenhalterrohr zugeführte Luftmenge zu gering oder unterbrochen, und ist die Kühlwassermenge zu gering, schmilzt die Elektrodenpaste zu stark und wird wässrig, wodurch sich partikuläres Kohlenstoffmaterial abscheidet, was die Sinterfestigkeit der Elektrode beeinträchtigt und zum Bruch der Elektrode führt.
2.9 Die Elektrodenstromdichte ist groß, was zu einem harten Bruch der Elektrode führen kann.
Gegenmaßnahmen zur Vermeidung von weichen und harten Elektrodenbrüchen
1. Gegenmaßnahmen zur Vermeidung von Weichbruch im Calciumcarbidofen
1.1 Die Arbeitslänge der Elektrode muss so eingestellt werden, dass die Anforderungen der Calciumcarbid-Produktion erfüllt werden.
1.2 Die Absenkgeschwindigkeit muss mit der Sintergeschwindigkeit der Elektrode kompatibel sein.
1.3 Überprüfen Sie regelmäßig die Elektrodenlänge sowie die Härte und Festigkeit. Sie können die Elektrode auch mit einem Stahlstab anheben und auf den Klang achten. Ein sehr knackiger Klang deutet auf eine ausgereifte Elektrode hin. Ist der Klang hingegen nicht knackig, ist die Elektrode zu weich. Auch das Gefühl ist wichtig. Gibt der Stahlstab beim Anheben keinen Widerstand, ist die Elektrode zu weich und die Belastung muss langsam erhöht werden.
1.4 Überprüfen Sie regelmäßig den Reifegrad der Elektrode (Sie können den Zustand der Elektrode anhand Ihrer Erfahrung beurteilen, z. B. zeigt eine gute Elektrode eine dunkelrote, leicht eisenhaltige Haut; ist die Elektrode weiß, weist innere Risse auf und die eisenhaltige Haut ist nicht sichtbar, ist sie zu trocken, gibt die Elektrode schwarzen Rauch ab, hat schwarze, weiße Punkte, ist die Elektrodenqualität minderwertig).
1.5 Die Schweißqualität der Elektrodenhülle ist regelmäßig zu überprüfen, wobei für jede Schweißung ein Abschnitt und für die Inspektion ein weiterer Abschnitt zu prüfen ist.
1.6 Die Qualität der Elektrodenpaste ist regelmäßig zu überprüfen.
1.7 Während der Einschalt- und Belastungsphase darf die Last nicht zu schnell erhöht werden. Die Last sollte entsprechend dem Reifegrad der Elektrode erhöht werden.
1.8 Überprüfen Sie regelmäßig, ob die Klemmkraft des Elektrodenkontaktelements angemessen ist.
1.9 Die Höhe der Elektrodenpastensäule ist regelmäßig zu messen; sie darf nicht zu hoch sein.
1.10 Personal, das mit Arbeiten bei hohen Temperaturen befasst ist, sollte persönliche Schutzausrüstung tragen, die gegen hohe Temperaturen und Spritzer beständig ist.
2. Gegenmaßnahmen zur Vermeidung von Bruch der Calciumcarbid-Ofenelektrode
2.1 Die Arbeitslänge der Elektrode muss genau eingehalten werden. Die Elektrode muss alle zwei Tage gemessen werden und die Messung muss präzise sein. Im Allgemeinen beträgt die Arbeitslänge der Elektrode 1800–2000 mm. Sie darf weder zu lang noch zu kurz sein.
2.2 Ist die Elektrode zu lang, kann die Druckentlastungszeit verlängert und das Verhältnis der Elektrode in dieser Phase verringert werden.
2.3 Die Qualität der Elektrodenpaste ist strengstens zu prüfen. Der Aschegehalt darf den vorgegebenen Wert nicht überschreiten.
2.4 Überprüfen Sie sorgfältig die Luftzufuhr zur Elektrode und die Gangstellung des Heizgeräts.
2.5 Nach dem Stromausfall sollte die Elektrode so heiß wie möglich gehalten werden. Sie sollte mit Material umhüllt werden, um Oxidation zu verhindern. Die Last darf nach der Wiederinbetriebnahme nicht zu schnell erhöht werden. Bei längeren Stromausfällen ist auf eine Y-förmige elektrische Vorheizelektrode umzustellen.
2.6 Wenn die Elektrode mehrmals hintereinander hart bricht, muss überprüft werden, ob die Qualität der Elektrodenpaste den Prozessanforderungen entspricht.
2.7 Der Elektrodenzylinder sollte nach dem Einbringen der Paste mit einem Deckel verschlossen werden, um zu verhindern, dass Staub hineinfällt.
2.8 Personal, das mit Arbeiten bei hohen Temperaturen befasst ist, sollte persönliche Schutzausrüstung tragen, die gegen hohe Temperaturen und Spritzer beständig ist.
abschließend
Die Herstellung von Calciumcarbid erfordert umfangreiche Produktionserfahrung. Jeder Calciumcarbidofen weist über einen bestimmten Zeitraum hinweg spezifische Merkmale auf. Das Unternehmen sollte die im Produktionsprozess gewonnenen Erkenntnisse zusammenfassen, verstärkt in die Produktionssicherheit investieren und die Risikofaktoren für weiche und harte Brüche der Calciumcarbidofenelektroden sorgfältig analysieren. Dazu gehören ein Sicherheitsmanagementsystem für die Elektroden, detaillierte Betriebsanweisungen, die intensive Schulung der Bediener, das strikte Tragen der vorgeschriebenen Schutzausrüstung, die Erstellung von Notfallplänen und -übungen sowie die regelmäßige Durchführung von Übungen, um Unfälle im Calciumcarbidofen effektiv zu verhindern und die damit verbundenen Schäden zu minimieren.
Veröffentlichungsdatum: 24. Dezember 2019