如何降低电弧炉电极消耗？

如何降低电弧炉电极消耗？

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：

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. 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。

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。

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。

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。

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。

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 。

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。

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。

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。