电弧炉石墨电极消耗量的计算方法

电弧炉石墨电极消耗量的计算方法

石墨电极是电弧炉短路供电网络的最后一部分。通过石墨电极的末端，产生强烈的电弧熔化炉料并加热钢液。也就是说，电极是将电能转化为热能的中心枢纽。当电极工作时，它受到高温、炉气氧化和塌陷材料的冲击。特别是，两个电极的连接比其他地方的电阻更高，导电性更差，并且容易跳闸和氧化，从而大大消耗了电极，延长了熔炼时间，降低了生产率。

1982年，Bowman将正常的电极消耗分为前端消耗和侧面消耗，其计算公式如下：

电极正常消耗量：CE=Cγ+CS

前端消耗：Cγ=Vγ·tontap/W，Vγ=kγ·I2/dNγ

式中：tontap——电炉送电时间，h；

W——电炉出钢重量，t；

Vγ-电极前端消耗速度，kg/h；

Kγ-前端消耗常数（鲍曼给出Kγ=0.0361，交流电弧炉N通常为0.58）；

I——电弧电流强度，Ka；

Dγ-电极前端直径，M。

边耗：CS=vs.ttop top/W，vs=3ks.s

式中：ttop—电炉顶熔炼周期，h；

W——电炉出钢重量，t；

Vs——电极侧消耗速度，kg/h；

KS -氧化消耗率，kg/（m2·h）；

电极炉中的氧化表面积，M2。

目前，在生产过程中，Bowman电极消耗模型得到了广泛的认可。王明利等人认为，冶炼过程一旦稳定，电流供应对电极单耗的影响最大。根据Bowman模型，60t电弧炉电流对电极消耗和熔炼时间的影响最大，见表1。

表1电流对电极单耗和熔炼时间的影响

一般来说，冶炼过程中电极消耗的计算有净消耗和总消耗两个概念。净消耗是指由高温升华、氧化和反应所消耗的电极的技术消耗；总消耗量是指不完全熔炼引起的净消耗和损失的总和，也就是说，上述的石墨电极消耗模型仅仅是技术消耗，即，它被归类为净消费。高占彪等人认为，目前钢铁行业主要采用以下两种方法计算石墨电极消耗量。

（1） 屈服法

输出法是根据一定时期内生产的钢水（成品）量，取同期石墨电极的投入量减去炉上剩余量作为消耗量。

吨钢石墨电极总耗

MM=MZ/MG

吨钢石墨电极净耗量：

MJ=MC/MG

式中：MZ——电极总消耗量（输入——炉上残留量），kg/T；

MC——电极纯耗量（输入——炉内残余——损耗），kg/T；

Mg——钢水成品量，t。

（2） 用电量法。

电耗法是以一定时期内纯加热时间的累计电耗为基础，电耗是以同期石墨电极的投入量减去炉上的剩余量（LF炉按每1℃温升电耗和电极数计算）。

每千瓦时电极消耗：

MX=1000×MC/QH

式中：MC——电极纯耗量（输入——炉内残余——损耗），kg/T；

QH—纯加热时间内的累计功耗测量，kW·H。

目前，钢铁企业在计算电极损耗时，一般都是将冶炼不完全造成的损耗量计入计算，这样可以更全面地反映电弧炉炼钢生产过程中的重心和损耗重点，从而找出工艺参数的不足并加以解决。