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如何更好的降低电炉石墨电极消耗、改进石墨电极质量?2

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石墨电极降耗的国内外研究现状

近年来,随着我国电炉钢工业的蓬勃发展,及节能降耗降低生产成本,特别是电弧炉炼钢中电极降耗的成本的要求,国内外相关领域的专家学者及一线工作人员对此进行了大量的研究、探索和实践,并形成了几种较为有效的工艺,现归纳如下:

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2.1石墨电极熔融体系的表面改性研究

通过开发熔融体系材料表面合金化工艺,对石墨电极表面合金化工艺及石墨电极氧化动力学进行了系统研究,建立了石墨电极氧化的动力学模型,通过对比实验,证明经熔融法表面合金化处理后,可降低石墨电极的氧化损耗。

2.2优化供电系统参数

供电参数是影响电极消耗的关键性因素,选择二次侧电压为410V,电流为23kA时,可以最大限度地降低电极前端消耗。稳顺电弧炉设备,完善操作工艺,能有效地减少电极机械损耗。通过实践结果证明:对供电参数系统的优化及减少电极机械损耗的不断摸索,涟钢一炼钢厂电极消耗由原来的5.0kg/t降低到了3.81kg/t。选择最佳供电参数,稳顺电炉设备,改进工艺可以有效地降低电极单耗。

2.3水冷式复合电极

水冷复合电极是近几年国外发展起来的一种新型电极,使用水冷复合电极炼钢一般可降低电极消耗20%一40%。水冷复合电极由上部的水冷钢管段及其下部的石墨工作段构成,水冷段约占整个电极长度的1/3。由于水冷钢管段没有高温氧化(石墨氧化),故减少了电极氧化,同时水冷钢管段与夹持器之间保持良好的接触。由于水冷段与石墨段的螺纹采用水冷式,其形状稳定、无破损。并可承受较大的扭矩,提高了电极接口的强度,从而使电极消耗显著降低。

2.4水喷淋石墨电极防氧化机理

针对电极在冶炼过程中的消耗情况,应该把降低电极消耗的重点放在降低端部消耗上,大大降低吨钢电极单耗。石墨电极消耗中,侧面氧化消耗占50%左右,最高达70%。长期以来,国内外对防止石墨电极的侧面氧化消耗进行了大量的研究工作,采取了多种技术措施,并取得成效,使电炉钢石墨电极消耗逐步降低。借鉴已有的成果,采取对石墨电极喷淋防氧化溶液的技术措施,通过实验研究,该项技术对防止石墨电极的侧面氧化效果显著,使石墨电极的抗氧化能力指标提高6—7倍,而且技术措施切实可行。水喷淋式电极保护法是日本率先开发的电极保护新技术。该技术是在电极夹持器的下方采用环形喷水装置向电极表面喷水,使水沿电极表面下流,在炉盖电极孑L上方用环形管向电流表面吹压缩空气,使水流雾化。采用这种方法后,吨钢电极消耗已下降到1.9—2.2kg。同时由于雾化蒸汽的作用,使耐火材料炉盖的寿命提高了一倍。

该新技术在超高功率电炉上首先应用。直接水淋电极方法装置简单,操作方便、安全。能以少量水取得较大冷却效果。但实际工业生产中所出现的主要问题有:

1)电极折断较多。其中有操作不当所致,也可能由干电极受水局部激冷,温度不均匀造成内应力,在操作不当时易折断。

2)喷圈上小孔常被冷渣、钢液堵塞。其冷却作用主要在电极处于炉盖上部至喷圈范围部分。它不增加电耗及钢中氢含量。电极表面高温氧化是造成电极损耗的重要因素。水冷却电极是减少电极消耗的一种有效途径。不同水冷方法对电极受热条件及表面温度分布产生不同影响,它们各有特点并存在不足。目前,加拿大、德国、美国等进行了复合水冷电极研究,日本进行了水淋电极试验,这些都是以间接或直接水冷却电极来减少电极表面氧化,从而降低电极消耗的方法。

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2.5中空电极

电极同样也是铁合金冶炼的主要原材料的消耗之一。近年来西欧及瑞典开始运用中空电极于铁合金矿热炉生产中。中空电极一般均为自惜式电极,电极采用圆筒形,内壳中适当通入惰性气体压封。中空电极由于空心,改善了电极的烧焙条件,使电极强度增加。一般使用空心电极可节约电极30%一40%,最好可达50%。空心电极的使用不仅改善了电极的使用条件,且还对铁合金冶炼带来一系列好处,如直接使用粉矿冶炼,从空心电极中吹入还原粉剂等。

2.6直流电弧炉

直流电弧炉是近年来世界新发展起来的一种新型冶炼电弧炉。从国外的公布资料看,直流电弧炉是降低电极消耗的一种最有效的技术,一般可降低电极消耗约40%一60%,在直流电弧炉中,整流器的负极和石墨相接,而正极与炉底电极(通常是水冷金属平板及耐火材料构成)相接,石墨电极、金属熔池、炉底电极、整流器形成一个电流回路,并在石墨电极与金属熔池间起弧。

1984年4月美国的那尔考钢厂建成首座20吨三相电极直流电弧炉,该直流电弧炉1986年1~11月共生产6万吨钢,电炉的石墨电极消耗由原来的4.77kg/t钢降低到1.9kg/t钢,降低60%以上,电能消耗降低约33.3%。特别是只用一根大直径石墨电极的直流电炉于使用三根电极的同功率的交流电炉相比,因电极氧化面积减少一半左右,因此电极单耗比同容量的交流电炉下降40%左右。目前,直流电弧炉已开始在世界发达国家推广应用,据报道,大型直流超高功率电炉的石墨电极消耗已降低到1.6kg/t。

2.7永久电极

近年来发达国家正在利用其技术的综合优势开发永久电极。所谓永久电极就是采用导电的金属陶瓷材料,经过特殊加工而制成的水冷式陶瓷电极。其氧化、升华、断裂损耗极低,瑞典开发的永久电极在1.5吨电弧炉上试用,一根陶瓷电极(段长500mm)其使用寿命在1年以上J。

2.8提高电极质量减少自然损耗

电极要传导很高的电流,同时在高温下工作,还要受机械振动,工作条件非常恶劣等作用的影响,故对电极的质量提出了严格的要求,其必须要:①导电性好,即电阻系数要小;②能耐高温,具有高的机械强度;③抗氧化性好,在空气中开始强烈氧化的温度高;④几何形状规整等要求。

2.9电极表面涂层技术

电极涂层技术是降低电极消耗简便而行之有效的技术,一般可使电极消耗降低20%左右。常用的电极涂层材料为铝及各种陶瓷材料,其在高温下有很强的抗氧化性,能有效地降低电极侧表面的氧化消耗。日本研制的Ceracon涂料,在一些厂家试用,不仅能降低电极消耗,还能使炼钢电能耗降低20~30kW·h/t钢。电极涂层的方法主要是采用喷涂修磨,其工艺简便易行,是最常用的保护电极方法。

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2.10浸渍电极

浸渍电极,一般是将电极浸入化学药剂中,使电极表面与药剂发生化学作用以提高电极的抗高温氧化能力,使用浸渍式电极可比一般电极降低电极消耗10%~15%左右。感兴趣请到官网咨询查看。官网网址:www.zhenxingtansu.com


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