如何降低电炉矿热炉电极消耗和改进石墨电极质量

和改进石墨^极质量？1、总则石墨电极主要应用在冶炼电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炉冶金专家及企业亟待解决的突出问。2、电极消耗原因与分析概述；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：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。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。3、电极质量消耗及改进技术措施3.1石墨电极熔融体系表面改性；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。3.2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，XXX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。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%—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。水喷淋石墨电极防氧化原理；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，5/9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。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。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%—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。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%—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。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。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。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。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