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电弧炉石墨电极消耗的计算方法

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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,会受到高温、炉气氧化和坍塌材料的冲击。

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特别是两个电极的电阻和导电率都比其他地方高,容易跳闸、氧化、脱落和折断,造成电极消耗大,延长冶炼时间,降低生产率。

1982年,鲍曼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(Bowman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——氧化耗量,kg/(M2·h);

S——电极炉氧化表面积,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。

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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。净消耗是指高温升华、氧化和反应所消耗的电极技术消耗;总消耗是指不完全熔炼所造成的电极净消耗和损耗之和,即上述石墨电极消耗模型仅为技术消耗,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

产量法是以一定时期内生产的钢水(成品)量为基础,以同期石墨电极的投入量减去炉上剩余量作为消耗量。

吨钢石墨电极总消耗量

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。


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