Type, performance et utilisation de l'électrode
Type d'électrode
Les électrodes carbonées peuvent être classées en électrodes de carbone, électrodes de graphite et électrodes auto-cuites selon leurs utilisations et leurs procédés de fabrication.
L'électrode de carbone est composée d'anthracite à faible teneur en cendres, de coke métallurgique, de coke de brai et de coke de pétrole. Sa composition et sa granulométrie sont déterminées. Lors de l'ajout des liants, on mélange de l'asphalte et du goudron, puis on agite uniformément le mélange à une température appropriée. Après mise en forme, l'électrode est calcinée lentement dans un four de grillage. On distingue ainsi les électrodes en graphite naturel, les électrodes en graphite artificiel, les électrodes en carbone et les électrodes en carbone spéciales.
L'électrode en graphite est fabriquée à partir de coke de pétrole et de brai, puis placée dans un four à résistance électrique de graphitisation à une température de 2273 à 2773 K, afin d'obtenir une électrode en graphite par graphitisation. L'électrode en graphite se divise ensuite en plusieurs types.
L'électrode en graphite ordinaire permet l'utilisation d'électrodes en graphite avec une densité de courant inférieure à 17 A/cm2 et est principalement utilisée pour les fours électriques ordinaires tels que la fabrication de l'acier, le raffinage du silicium et le jaunissement du phosphore.
La surface de l'électrode en graphite revêtue d'anti-oxydation est recouverte d'une couche protectrice (antioxydant pour électrode en graphite) qui est conductrice et résistante à l'oxydation à haute température, ce qui réduit la consommation d'électrode lors de la fabrication de l'acier (19 % à 50 %) et prolonge la durée de vie de l'électrode (22 % à 60 %), réduisant ainsi la consommation d'énergie de l'électrode.
L'électrode en graphite haute puissance permet l'utilisation d'électrodes en graphite avec une densité de courant de 18 à 25 A/cm2, principalement utilisées dans les fours à arc électrique haute puissance pour la production d'acier.
Les électrodes en graphite à très haute puissance permettent l'utilisation d'électrodes en graphite avec des densités de courant supérieures à 25 A/cm2. Elles sont principalement utilisées dans les fours à arc électrique de sidérurgie à très haute puissance.
L'électrode autocuite est fabriquée à partir d'anthracite, de coke, de bitume et de goudron. Une pâte est préparée à une température donnée, puis chargée dans un porte-électrode placé sur un four électrique (voir figure 1). Lors de la cuisson, la chaleur Joule générée par le passage du courant électrique et la chaleur de conduction au sein du four provoquent l'autocuisson et la cokéfaction de l'électrode. Réutilisable, cette électrode peut être façonnée en assemblant ses bords longs et cuite pour obtenir un grand diamètre. Grâce à sa simplicité de fabrication et à son faible coût, l'électrode autocuite est largement utilisée dans la production de ferroalliages.
Figure 1 Schéma de l'enveloppe de l'électrode
1-coque d'électrode ; 2-pièce nervurée ; 3-languette triangulaire
Principales caractéristiques techniques de l'électrode
Le matériau de l'électrode doit présenter les propriétés physico-chimiques suivantes :
La conductivité est meilleure, la résistivité est plus faible, afin de réduire les pertes d'énergie électrique, de réduire la chute de tension du court-circuit et d'augmenter la tension effective pour accroître la puissance du bain de fusion ;
Le point de fusion est élevé ;
Le coefficient de dilatation thermique étant faible, lorsque la température change rapidement, il n'est pas facile de le déformer, et les contraintes internes causées par le changement de température ne peuvent pas générer de fines fissures pour augmenter la résistance ;
Posséder une résistance mécanique suffisante à haute température ;
Les impuretés sont peu nombreuses et ne contaminent pas le sel fondu.
Les principales propriétés techniques de l'électrode de carbone, de l'électrode de graphite et de l'électrode auto-cuite sont présentées dans le tableau 1 et les figures 2 et 3.
Tableau 1 Performances techniques des électrodes
Fig. 2 Évolution de la résistivité des électrodes de carbone et de graphite en fonction de la température
Figure 3 Conductivité thermique des électrodes de carbone et de graphite en fonction de la température
Sélection des électrodes dans l'industrie des ferroalliages
Les électrodes autocuisantes sont largement utilisées dans la fusion des alliages de fer, l'affinage du ferrosilicium, des alliages silicium-chrome, des alliages manganèse-silicium, du ferromanganèse à haute teneur en carbone, du ferrochrome à haute teneur en carbone, du ferromanganèse à moyenne et basse teneur en carbone, du ferrochrome à moyenne et basse teneur en carbone, des alliages silicium-calcium et du fer-tungstène. Ces électrodes permettent d'accroître la production d'alliages, de transformer le fer en carbone et de produire des alliages de fer et des métaux purs à très faible teneur en carbone. Pour la production de ferrochrome de carbone, de silicium et de manganèse métalliques industriels, il convient d'utiliser des électrodes en carbone ou en graphite.
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。
Électrode de carbone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。
Électrode en graphite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。
Module d'alimentation en courant continu 17A/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Les taux d'intérêt (19 % à 50 %), ainsi que les taux d'intérêt (22 % à 60 %), sont plus élevés que les autres.
Il s'agit d'une alimentation électrique de 18 à 25 A/cm2.
Il s'agit d'un appareil de 25A/cm2.
Électrode autocuisson (selfbakingelectrode)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-photo；3-三角形舌photo
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。
1 电极技术性能
2 碳素电极和石墨电极电阻率随温度的变化情况
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。自焙电极易使生产合金增碳，铁皮带入碳，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。
Date de publication : 18 novembre 2019