电弧炉（矿热炉）常见断电极原因

电弧炉生产过程中常因炉料、设备、操作及电极本身质量问题或以上因素的交互影响而导致电极折断，断电极事故一方面会造成电弧炉间歇性停炉而影响其生产效率及现场生产组织工作; 另一方面会增加电弧炉电极事故消耗，进而增加电弧炉冶炼成本。

因此，认真分析电弧炉电极折断问题，准确判断电极折断的真实原因并有效的指导现场生产，可显著降低电弧炉电极折断次数，从而大幅度提高电弧炉生产效率并降低炼钢冶炼成本。

电弧炉断电极原因分析

电极折断通常发生在电极柱的最高接头处或接头螺纹孔处, 但电极本体断裂情况也偶有发生。

一、炉料原因 

炉料的好坏不仅会影响电弧炉金属回收率控制水平，同时也直接关系到电弧炉冶炼过程中的电极运行安全，炉料问题导致的断电极问题主要表现在以下几个方面。

(1)炉料中混有橡胶、木质品等不导电物。 

(2)炉料表面粘附有大量耐材、泥沙等不导电物。 

(3)起弧料导电性差，也会增加起弧阶段电极折断几率。 

二、设备原因 

(1)电气控制系统原因 

控制系统原因造成的故障通常表现为一定的重复性和必然性，对电极运行安全威胁极大，突出表现在以下几个方面。

①相序接反：正常情况下，电极旋紧方向应与电极工作时电磁力方向一致，但若在调试或检修期间不慎将相序接反，易导致电极在冶炼过程中从接头处松脱。电极松脱后轻则造成电极接头处缝隙增加，电阻加大，导致接头处发热、发红，氧化加速并最终导致下段脱落。重则直接脱落导致接头螺纹报废或冶炼过程中电极接头直接震断。相序电流和电极电磁力的判断方法, 按电流的正方向是由导线的起端至末端的规定，可标出各相电极的电流方向，用右手定则确定磁力线方向，左手定则确定电极外侧表面受电磁力方向。电磁力大小：F=I1×I2/d×10⁻⁷[N/m],其中，I1,I2：相电流[A]，d：电极间距 离[m]。

(a)正常相序

(b)反方向相序 

②接地检测信号接反：通常三相电极各相接地信号独立检测反馈，若不慎将其中任意两相接地检测信号接反，电极在冶炼过程中会发生先接触炉料相因不能及时收到自身反馈信号而导致电极与废钢挤压折断。其故障特征:先接触炉料的电极因其信号反馈相电极尚未 接触炉料而不会停止下降，继续下降过程中因受力过大而折断。

③短网侧测量电压的三相电压互感器中性点与电炉炉底外壳的连接线断开或接触不良。在高压送电后二次短网空载电压三相平衡正常。在电极自动下降过程中, 某相电极下端接触到炉内废钢时, 本来该相二次电压应该下降到空载电压的 20%以下或更低, 但由于电压互感 器中性点与电炉炉底外壳的连接线断开后,电极调节系统检测不到该相对地电压的降低, 无法判断电极已触及炉料, 电极调节系统控制电极继续下降, 导致电极与炉料挤压折断。该故障表现为不起弧总是折断先接触炉料的电极，同时该相电极二次电压基本保持不变。

(2)机械执行机构原因 

①电极升降液压缸缸杆变形：液压驱动机构的制动力变小或者系统的延时系数变大, 则会延迟电极执行机构的动作和响应速度, 电极端头与废钢可能发生较大碰撞, 导致电极折断。 该故障往往表现为在正常冶炼过程中, 三相电极负荷电流不平衡、不稳定和波动大。

②电极立柱间隙问题：电极立柱间隙过大或过小都会影响电极调节反应灵敏度，间隙过大，易导致电极在起动瞬间晃动过大而折断电极，间隙过小，会使电极调节系统反应迟钝，遇过程塌料或触及废钢时易折断电极。

③电极与小炉盖间隙问题：电极与小炉盖间隙过小，电极下行过程中也会因电极与炉盖间受力而别断电极。

④夹持器夹紧力不足：夹持器蝶簧断裂或预紧力不足，易导致电极从夹头内脱落而折断电极。

三、操作原因 

随着电弧炉冶炼相关知识的大量普及钢厂对操作人员培训力度的加大，岗位操作已逐步趋于规范化、标准化，因此，操作原因导致的断电极几率明显下降，但仍需进一步强调部分特殊环节的操作注意事项，力求彻底解决操作原因导致的断电极问题，常见的操作问题主要有以下几个方面。

(1)配料及加料环节 

未能严格按配料操作要点进行配料，出现重料、大块料上移、不导电物入炉等严重配料问题。加料过程中因天车对位或人为操作原因导致炉料入炉后严重偏斜，冶炼中后期集 中塌落折断电极等。

(2)炉门清理环节 

叉车清理炉门时电极提升高度不够，或将炉门口渣块等导电性差的物料推至炉门口电极正下方等也会导致电极折断事故。

(3)续接及夹紧环节 

续接过程中吹扫、垂直度及预紧力不当会严重影响电极续接质量，导致电极在上线使用过程中接头强度下降，在冶炼过程中频繁发生电极折断事故。夹持部位在白线接头区或紧挨白线处夹紧，会因接头部位受伤或孔底螺纹较为脆弱部位受横向剪力过大而折断。

(4)冶炼造渣环节 

熔化阶段石灰等辅料加入过于集中或下料速度过快，易因电极下方炉料导电不良而折断电极。另外，1、2、3 三相电极发生断裂的几率应该是一样的，如果有一相多于其他两相，应考虑操作问题，同时由于责任心问题所造成的折断，具体表现为夜班多于白班，节假日多于日常。

四、电极质量问题 

因石墨电极质量问题造成的停产、断浇等问题将会产生大量的直接和间接成本，因此， 炼钢厂对电炉电极折断问题一直比较敏感，也尤为关注。

石墨电极和接头的连接区是电、热、机械载荷较大且复杂的部位，也是常见断裂的部 位。就接头质量本身而言，接头断裂主要有以下几个方面的原因: 接头体积密度低，则强度 普遍较低，使用时易造成折断(在中、重型料入炉比例大的炉次中表现尤为突出); 电阻率偏 高，通电时接头部位温度升高较快，会造成电极连接处接头部位热应力较大而折断机率增加; 接头的抗折强度不够，内裂接头混入到成品接头中也会导致频繁断裂问题; 接头与本体加工精度配合不合理，也容易出现接头折断或本体纵裂问题。

通常电极本体发生折断的机率 较低，本体发生折断主要有以下几个方面的原因:

①电极本体螺孔有质量缺陷; 电极本体的体积密度和强度不够; 

②极本体与接头指标、加工精度不匹配; 电极抗热震性能太差还会导致电极端部产生深度裂纹;

③内部存在横裂纹的电极混入到成品中未检出、电极结构缺陷如针状焦中混普通焦，也是造成电极本体断裂的重要方面。

总结 

分析总结出导致电极折断的各种因素和环节，并有针对性的制定一系列控制措施和现 场解决方案，有效的解决炉料、设备、现场操作及电极质量问题导致的断电极问题，同时为电极折断后的责任划分问题提供参考依据。