电弧炉电极消耗原因?

电弧炉电极消耗原因?

石墨电极主要应用在冶炼电弧炉中作为导电材料领域，石墨电极材料与其他导电材料相比其最大优点在于其具有良好的导电导热性能和韧性，能够抵抗较大电流的冲击，而且在高温下不软化也不熔化等特点，因而被广泛应用于高温电炉炼钢领域。炼钢电弧炉上以它为导电材料，通过弧光放电将热能传递到炉料上将废钢熔化。

因而，降低电极消耗改进石墨电极质量的研究是电弧炉冶金专家及企业亟待解决的突出问。

因此，探索研究电极消耗机理，降低电极消耗的有效措施、努力降低生产成本，已成为电弧炉炼钢成本、节约能源的重要方面。特别是在钢铁工业极速发展的今天，电弧炉炼钢的迅速发展，其对电极的需求量也日益增大。

但由于资金、能源、生产技术等条件的限制，石墨碳素制品的发展目前尚难满足电弧炉炼钢生产的特殊需要，电极消耗指标与国外仍有相当的差距，质量不高，供求矛盾比较突出。

如国内大型钢厂其超高功率电弧炉所使用的电极多数从日本等国进口，因而降低电极消耗已成为电弧炉炼钢企业需要考虑的重要课题之一，是节省能源，充分贯彻我国新时期所提出的国家发展“十一五规划”对钢铁企业节能降耗的要求，更是降低电炉钢生产成本、提高经济效益、提升企业核心竞争力的重要途径。

电极是短网的最后一部分，它通过二根连接起的石墨化电极的末端产生强烈的电弧熔化炉。料和加热钢液，即电极是把电能转化为热能的中心枢纽，电极工作时要受到高温，炉气氧化以及塌料撞击等作用，尤其是两根电极连接处，要比其它地方电阻大、导电系数低，易脱扣、氧化、脱落、折断，因而造成电极的极大消耗，而且延长了冶炼时间，降低了生产率。

电极在炼钢过程中，由于处在高温环境下，其电极表面与氧产生碳氧反应消耗，石墨电极在低温下稳定，高温下易氧化，在空气中一般碳制品在450℃左右开始氧化，石墨化程度较高的石墨制品在600℃左右开始氧化，超过750℃后氧化急剧增加，且随着温度的升高而加剧，而在水蒸气中加热到900℃时被氧化。即影响石墨电极侧面氧化的主要因素是高温和氧化气氛，这就是电极氧化消耗，特别在随着炉门氧枪、油氧助熔、EBT集束氧枪和炉壁氧枪等新技术的相继应用，炉内供氧强度加大，氧化气氛增强，使得电极消耗进一步增加。

由于电极端部与电弧直接接触，使端部电极升华形成消耗;电极部分与熔池接触，其碳元素被熔池吸收为侵蚀消耗;电极在运行过程中受到电磁力、机械力及固体原料冲击力的作用而产生断裂、崩落的断裂消耗。

电弧炉电极消耗可分为化学消耗和物理损耗：

1.1物理损耗

电极的物理损耗主要指电极前端消耗及侧面消耗，主要是由机械外力和电磁力所引起。如电极接头处的松动、折断，电极裂纹和接头螺纹部分脱落等。造成的原因是电极本身质量差，如强度低;设备方面，如电极直径选择不当，电极夹持器、升降和控制装置不良等;操作方面，如装料不当，熔化期大块废钢塌落撞击电极，两根电极连接的不紧等。

1.2化学损耗

主要指电极表面的消耗，包括电极端的消耗和周界的消耗。电极端部局部加热使石墨升华和电极端部与钢液接触，使石墨被吸收电极尖端消耗主要是石墨在高温下升华和在钢渣中熔化所致。在正常作业情况下，尖端消耗可达到电极总消耗的50%。侧面消耗是电极被氧化是的主要原因，消耗量约占总消耗的40%，其氧化反应速度与温度密切相关：

1)当温度在550℃~750℃范围内时，氧化反应速度受电极自身控制，石墨质量和温度对电极消耗的影响强于空气的影响。

2)当温度高于800℃时，空气的流动速率开始控制反应，空气流动速率和空气压力对电极消耗的影响强于温度和电极自身质量所起的作用。

电极与空气接触面积越大，参与氧化反应的强度越大，消耗随之增高。

电极周界与钢渣的接触及炉气接触造成氧化损耗。