כיצד יש להשתמש בצורה נכונה באלקטרודות פחמן, אלקטרודות גרפיט ואלקטרודות לאפייה עצמית בתעשיית תנורי קשת שקועים?

סוג, ביצועים ושימוש באלקטרודה

סוג אלקטרודה

ניתן לסווג אלקטרודות פחמימות לאלקטרודות פחמן, אלקטרודות גרפיט ואלקטרודות לאפייה עצמית לפי השימושים ותהליכי הייצור שלהן.

אלקטרודת הפחמן עשויה מאנתרציט דל אפר, קוק מתכתי, קוק פיץ' וקולה נפט. הוא מורכב מפרופורציה וגודל חלקיקים מסוימים. בעת הוספה מערבבים את אספלט הקלסר והזפת, ובוחשים את התערובת באופן שווה בטמפרטורה מתאימה. יוצרים, ולבסוף משרים באיטיות בצלייה. ניתן לחלק לאלקטרודות גרפיט טבעי, אלקטרודות גרפיט מלאכותיות, אלקטרודות פחמן ואלקטרודות פחמן מיוחדות.

אלקטרודת הגרפיט (גרפיטאלקטרודה) עשויה מקוק נפט וקוקס כחומר גלם, ולאחר מכן ממוקמת בתנור התנגדות חשמלית עם טמפרטורה של 2273 ~ 2773K, ונעשית אלקטרודת גרפיט על ידי גרפיטיזציה. אלקטרודת הגרפיט מחולקת עוד יותר לסוג הבא.

אלקטרודת גרפיט כוח רגילה מאפשרת שימוש באלקטרודות גרפיט עם צפיפות זרם של פחות מ-17 A/cm2, והיא משמשת בעיקר לתנורי חשמל רגילים כגון ייצור פלדה, זיקוק סיליקון וזרחן מצהיב.

פני השטח של אלקטרודת הגרפיט המצופה נגד חמצון מצופים בשכבת הגנה (אנטיאוקסידנט גרפיט אלקטרודה) המוליכה ועמידה בפני חמצון בטמפרטורה גבוהה, מה שמפחית את צריכת האלקטרודות במהלך ייצור הפלדה (19%~50%) ומאריך את חיי השירות של האלקטרודה (22% ~ 60%), הפחתת צריכת החשמל של האלקטרודה.

אלקטרודת הגרפיט בעוצמה גבוהה מאפשרת שימוש באלקטרודות גרפיט בצפיפות זרם של 18 עד 25 A/cm2, המשמשת בעיקר בתנורי קשת חשמליים בעלי הספק גבוה לייצור פלדה.

אלקטרודות גרפיט בעוצמה גבוהה במיוחד מאפשרות שימוש באלקטרודות גרפיט עם צפיפות זרם גדולה מ-25 A/cm2. משמש בעיקר בתנורי קשת חשמליים לייצור פלדה בהספק גבוה במיוחד.

אלקטרודה לאפייה עצמית (אלקטרודה עצמית) תוך שימוש באנתרציט, קוק, ביטומן וזפת כחומרי גלם, יצירת משחת אלקטרודות בטמפרטורה מסוימת, ולאחר מכן טעינת משחת האלקטרודות לתוך מארז אלקטרודות שהותקן על תנור חשמלי (כפי שמוצג באיור 1), בתהליך ייצור התנור החשמלי, חום הג'ול שנוצר ממעבר זרם חשמלי וחום ההולכה בתנור מסוננים בעצמם ומבושלים. ניתן להשתמש באלקטרודה כזו באופן רציף, וניתן ליצור אותה על ידי צירוף קצה הצד הארוך וניתן לירות בקוטר גדול. האלקטרודה לאפייה עצמית נמצאת בשימוש נרחב לייצור סגסוגת ברזל בגלל התהליך הפשוט והעלות הנמוכה שלה.

איור 1 תרשים סכמטי של מעטפת האלקטרודה

מעטפת 1 אלקטרודה; חתיכת 2 צלעות; לשון 3 משולשים

ביצועים טכניים עיקריים של האלקטרודה

חומר האלקטרודה צריך להיות בעל התכונות הפיזיקליות הכימיות הבאות:

המוליכות טובה יותר, ההתנגדות קטנה יותר, כדי להפחית את אובדן האנרגיה החשמלית, להפחית את ירידת המתח של הרשת הקצרה ולהגדיל את המתח האפקטיבי כדי להגדיל את הספק של הבריכה המותכת;

נקודת ההיתוך גבוהה;

מקדם ההתפשטות התרמית קטן, כאשר הטמפרטורה משתנה במהירות, לא קל להתעוות, והלחץ הפנימי הנגרם על ידי שינוי הטמפרטורה אינו יכול ליצור סדקים עדינים להגברת ההתנגדות;

בעל חוזק מכני מספיק בטמפרטורות גבוהות;

הזיהומים נמוכים והזיהומים אינם מזהמים את הריח.

המאפיינים הטכניים העיקריים של אלקטרודת הפחמן, אלקטרודת הגרפיט ואלקטרודת האפייה העצמית מוצגים בטבלה 1 ובאיורים 2 ו-3.

טבלה 1 ביצועים טכניים של אלקטרודה

איור 2 שינוי ההתנגדות של אלקטרודת פחמן ואלקטרודת גרפיט עם הטמפרטורה

איור 3 מוליכות תרמית של אלקטרודות פחמן וגרפיט כפונקציה של הטמפרטורה

מבחר אלקטרודות בתעשיית סגסוגות הברזל

אלקטרודות לאפייה עצמית נמצאות בשימוש נרחב בהתכת סגסוגת ברזל, זיקוק פרוסיליקון, סגסוגת סיליקון כרום, סגסוגת סיליקון מנגן, פרומנגן גבוה פחמן, פרוכרום פחמן גבוה, פרומנגן פחמן בינוני ודל, פרוכרום פחמן בינוני ונמוך, סגסוגת סידן סיליקון, ברזל טונגסטן המתן . אלקטרודות לאפייה עצמית נוטות להגביר את הייצור של סגסוגות, חגורות ברזל לפחמן, ומייצרות סגסוגות ברזל ומתכות טהורות עם תכולת פחמן נמוכה מאוד. אם יש להשתמש באלקטרודות של פחמן פרוכרום, סיליקון תעשייתי ומתכת מנגן, פחמן או גרפיט.

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、石墨电极和自焙甉极和自焙甉极

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.混合时加入黂结青和焦油，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囂

石墨电极(graphiteelectrode)以石油焦和沥青焦为原料制成碳素电极，再放到温度为2273〜2773K的石墨化电阻炉中，经石墨化而制成石墨电极„石墨电极又墨电极又墨电极又

普通功率石墨电极允许使用电流密度低于17A/cm2的石墨电极，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。

高功率石墨电极允许使用电流密度为18〜25A/ cm2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉.

超高功率石墨电极允许使用电流密度大于25A/ cm2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。

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。