Art, Leistung und Verwendung der Elektrode
Elektrodenart
Kohlenstoffelektroden lassen sich nach ihren Verwendungszwecken und Herstellungsverfahren in Kohlenstoffelektroden, Graphitelektroden und selbstbrennende Elektroden einteilen.
Die Kohlenstoffelektrode besteht aus aschearmem Anthrazit, metallurgischem Koks, Pechkoks und Petrolkoks. Sie weist ein bestimmtes Mischungsverhältnis und eine bestimmte Partikelgröße auf. Bei der Zugabe werden Bindemittel wie Asphalt und Teer beigemischt und die Mischung bei geeigneter Temperatur gleichmäßig gerührt. Anschließend wird sie geformt und schließlich in einem Röstofen langsam kalziniert. Man unterscheidet zwischen Naturgraphitelektroden, Kunstgraphitelektroden, Kohlenstoffelektroden und Spezialkohlenstoffelektroden.
Die Graphitelektrode wird aus Petrolkoks und Pechkoks als Rohmaterial hergestellt und anschließend in einem Graphitisierungsofen bei einer Temperatur von 2273–2773 K durch Graphitisierung zu einer Graphitelektrode verarbeitet. Die Graphitelektrode wird weiter in folgende Typen unterteilt.
Die gewöhnliche Graphitelektrode ermöglicht den Einsatz von Graphitelektroden mit einer Stromdichte von weniger als 17 A/cm2 und wird hauptsächlich für gewöhnliche elektrische Öfen wie die Stahlerzeugung, die Siliziumraffination und die Gelbfärbung von Phosphor verwendet.
Die Oberfläche der antioxidativ beschichteten Graphitelektrode ist mit einer Schutzschicht (Graphitelektroden-Antioxidans) überzogen, die leitfähig und beständig gegen Hochtemperatur-Oxidation ist. Dadurch wird der Elektrodenverbrauch bei der Stahlherstellung reduziert (19 % bis 50 %) und die Lebensdauer der Elektrode verlängert (22 % bis 60 %), wodurch der Energieverbrauch der Elektrode sinkt.
Die Hochleistungs-Graphitelektrode ermöglicht den Einsatz von Graphitelektroden mit einer Stromdichte von 18 bis 25 A/cm2, die hauptsächlich in Hochleistungs-Lichtbogenöfen zur Stahlerzeugung verwendet werden.
Hochleistungsgraphitelektroden ermöglichen den Einsatz von Graphitelektroden mit Stromdichten von über 25 A/cm². Sie werden hauptsächlich in Hochleistungs-Lichtbogenöfen zur Stahlerzeugung eingesetzt.
Selbstbrennende Elektroden werden aus Anthrazit, Koks, Bitumen und Teer als Rohstoffen hergestellt. Dabei wird eine Elektrodenpaste bei einer bestimmten Temperatur angerührt und in ein auf einem Elektroofen montiertes Elektrodengehäuse gefüllt (siehe Abb. 1). Im Ofenprozess bewirkt die durch den elektrischen Stromfluss erzeugte Joulesche Wärme und die Wärmeleitung im Ofen ein Selbstsintern und Verkoken der Elektrode. Diese Elektroden sind wiederverwendbar, können durch Verbinden der Längskanten geformt und auf einen großen Durchmesser gebrannt werden. Aufgrund des einfachen Herstellungsverfahrens und der geringen Kosten werden selbstbrennende Elektroden häufig in der Ferrolegierungsproduktion eingesetzt.
Abbildung 1 Schematische Darstellung der Elektrodenhülle
1-Elektrodengehäuse; 2-Rippenstück; 3-dreieckige Zunge
Haupttechnische Leistungsmerkmale der Elektrode
Das Elektrodenmaterial sollte folgende physikalisch-chemische Eigenschaften aufweisen:
Die Leitfähigkeit ist besser, der spezifische Widerstand geringer, um den Verlust elektrischer Energie zu verringern, den Spannungsabfall im Kurzschlussnetz zu reduzieren und die effektive Spannung zu erhöhen, um die Leistung des Schmelzbades zu steigern;
Der Schmelzpunkt ist hoch;
Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist gering, daher ist das Material bei schnellen Temperaturänderungen nicht leicht zu verformen, und die durch die Temperaturänderung verursachten inneren Spannungen können keine feinen Risse erzeugen, die den Widerstand erhöhen würden;
Ausreichende mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweisen;
Der Anteil an Verunreinigungen ist gering und Verunreinigungen verunreinigen den Schmelz nicht.
Die wichtigsten technischen Eigenschaften der Kohlenstoffelektrode, der Graphitelektrode und der selbstbackenden Elektrode sind in Tabelle 1 sowie in den Abbildungen 2 und 3 dargestellt.
Tabelle 1 Technische Leistungsmerkmale der Elektrode
Abb. 2 Die Änderung des spezifischen Widerstands der Kohlenstoffelektrode und der Graphitelektrode mit der Temperatur
Abbildung 3 Wärmeleitfähigkeit von Kohlenstoff- und Graphitelektroden in Abhängigkeit von der Temperatur
Auswahl von Elektroden in der Ferrolegierungsindustrie
Selbstbrennende Elektroden finden breite Anwendung beim Schmelzen von Eisenlegierungen, der Raffination von Ferrosilicium, Silizium-Chrom-Legierungen, Mangan-Silicium-Legierungen, hochkohlenstoffhaltigem Ferromangan, hochkohlenstoffhaltigem Ferrochrom, mittel- und niedrigkohlenstoffhaltigem Ferromangan, mittel- und niedrigkohlenstoffhaltigem Ferrochrom, Silizium-Calcium-Legierungen und Wolfram-Eisen. Sie tragen zur Steigerung der Legierungsproduktion bei, spalten Eisen in Kohlenstoff auf und ermöglichen die Herstellung von Eisenlegierungen und Reinstmetallen mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt. Für die Herstellung von Kohlenstoff-Ferrochrom, industriellem Silicium und Manganmetall sollten Kohlenstoff- oder Graphitelektroden verwendet werden.
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、石墨电极和自焙电极三种.
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.混合时加入黏结剂沥青和焦油, 在适当的温度下搅拌均匀后压制成形, 最后在焙烧炉中缓慢焙烧制得.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四类。
Graphitelektrode (Graphitelektrode).度为2273〜2773K的石墨化电阻炉中,经石墨化而制成石墨电极„石墨电极又分为以下几种“.
Die Leistung beträgt 17 A/cm2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.
Die Stromversorgung erfolgt über 18 A/cm².
Die Temperatur beträgt 25 A/cm2.
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.
图1 电极壳示意图
1-电极壳;2-筋片;3-三角形舌片
电极的主要技术性能
电极材料应具有下列物理化学特性:
导电性要好, 电阻率要小, 以减少电能的损失, 减少短网压降, 提高有效电压, 以提高熔池功率;
熔点要高;
热膨胀系数要小, 当温度急变时, 不易变形, 不能因温度变化带来的内应力产生细小的裂缝增加电阻;
高温下要有足够的机械强度;
杂质要低,而且杂质不污染所冶炼的品种.
碳素电极、石墨电极和自焙电极的主要技术性能如表1和图2、图3所示.
表1 电极技术性能
图2 碳素电极和石墨电极电阻率随温度的变化情况
图3 碳素电极和石墨电极热导率随温度的变化情况
铁合金工业中电极的选用
自焙电极广泛用于铁合金冶炼, 炼制硅铁、硅铬合金、锰硅合金、高碳锰铁、高碳铬铁、中低碳锰铁、中低碳铬铁、硅钙合金、钨铁等。生产含碳很低的铁合金和纯金属, 如果碳铬铁、工业硅和金属锰应采用碳素电极或石墨电极.
Veröffentlichungsdatum: 18. November 2019