如何降低電爐礦熱爐電極消耗和改進石墨電極質量

和改進石墨^極質量？1、總則石墨電極主要應用在冶煉電爐中作為導電材料領域，石墨電極材料與其他導電材料相比其最大優(yōu)點在于其具有良好的導電導熱性能和韌性，能夠抵抗較大電流的沖擊，而且在高溫下不軟化也不熔化等特點，因而被廣泛應用于高溫電爐煉鋼領域。煉鋼電弧爐上以它為導電材料，通過弧光放電將熱能傳遞到爐料上將廢鋼熔化。因而，降低電極消耗改進石墨電極質量的研究是電爐冶金專家及企業(yè)亟待解決的突出問。2、電極消耗原因與分析概述；電極是短網的最后一部分，它通過二根連接起的石墨化電極的末端產生強烈的電弧熔化爐。料和加熱鋼液，即電極是把電能轉化為熱能的中心樞紐，電極工作時要受到高溫，爐氣氧化以及塌料撞擊等作用，尤其是兩根電極連接處，要比其它地方電阻大、導電系數(shù)低，易脫扣、氧化、脫落、折斷，因而造成電極的極大消耗，而且延長了冶煉時間，降低了生產率。電極在煉鋼過程中，由于處在高溫環(huán)境下，其電極表面與氧產生碳氧反應消耗，石墨電極在低溫下穩(wěn)定，高溫下易氧化，在空氣中一般碳制品在450℃左右開始氧化，石墨化程度較高的石墨制品在600℃左右開始氧化，超過750℃后氧化急劇增加，且隨著溫度的升高而加劇，而在水蒸氣中加熱到900℃時被氧化。即影響石墨電極側面氧化的主要因素是高溫和氧化氣氛，這就是電極氧化消耗，特別在隨著爐門氧槍、油氧助熔、EBT集束氧槍和爐壁氧槍等新技術的相繼應用，爐內供氧強度加大，氧化氣氛增強，使得電極消耗進一步增加。由于電極端部與電弧直接接觸，使端部電極升華形成消耗；電極部分與熔池接觸，其碳元素被熔池吸收為侵蝕消耗;電極在運行過程中受到電磁力、機械力及固體原料沖擊力的作用而產生斷裂、崩落的斷裂消耗。電弧爐電極消耗可分為化學消耗和物理損耗：物理損耗；電極的物理損耗主要指電極前端消耗及側面消耗，主要是由機械外力和電磁力所引起。如電極接頭處的松動、折斷，電極裂紋和接頭螺紋部分脫落等。造成的原因是電極本身質量差，如強度低；設備方面，如電極直徑選擇不當，電極夾持器、升降和控制裝置不良等;操作方面，如裝料不當，熔化期大塊廢鋼塌落撞擊電極，兩根電極連接的不緊等。化學損耗；主要指電極表面的消耗，包括電極端的消耗和周界的消耗。電極端部局部加熱使石墨升華和電極端部與鋼液接觸，使石墨被吸收電極尖端消耗主要是石墨在高溫下升華和在鋼渣中熔化所致。在正常作業(yè)情況下，尖端消耗可達到電極總消耗的50%。側面消耗是電極被氧化是的主要原因，消耗量約占總消耗的40%，其氧化反應速度與溫度密切相關：1）、當溫度在550℃?750℃范圍內時，氧化反應速度受電極自身控制，石墨質量和溫度對電極消耗的影響強于空氣的影響。2）、當溫度高于800℃時，空氣的流動速率開始控制反應，空氣流動速率和空氣壓力對電極消耗的影響強于溫度和電極自身質量所起的作用。電極與空氣接觸面積越大，參與氧化反應的強度越大，消耗隨之增高。電極周界與鋼渣的接觸及爐氣接觸造成氧化損耗。3、電極質量消耗及改進技術措施3.1石墨電極熔融體系表面改性；通過開發(fā)熔融體系材料表面合金化工藝，對石墨電極表面合金化工藝及石墨電極氧化動力學進行了系統(tǒng)研究，建立了石墨電極氧化的動力學模型，通過對比實驗，證明經熔融法表面合金化處理后，可降低石墨電極的氧化損耗。3.2優(yōu)化供電系統(tǒng)參數(shù)；供電參數(shù)是影響電極消耗的關鍵性因素，選擇二次側電壓為410V，電流為23kA時，可以最大限度地降低電極前端消耗。穩(wěn)順電弧爐設備，完善操作工藝，能有效地減少電極機械損耗。通過實踐結果證明：對供電參數(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化及減少電極機械損耗的不斷摸索，XXX廠電極消耗由原來的5.0kg/t降低到了3.81kg/t。選擇最佳供電參數(shù)，穩(wěn)順電爐設備，改進工藝可以有效地降低電極單耗。水冷式復合電極；水冷復合電極是近幾年國外發(fā)展起來的一種新型電極，使用水冷復合電極煉鋼一般可降低電極消耗20%—40%。水冷復合電極由上部的水冷鋼管段及其下部的石墨工作段構成，水冷段約占整個電極長度的1/3。由于水冷鋼管段沒有高溫氧化（石墨氧化），故減少了電極氧化，同時水冷鋼管段與夾持器之間保持良好的接觸。由于水冷段與石墨段的螺紋采用水冷式，其形狀穩(wěn)定、無破損。并可承受較大的扭矩，提高了電極接口的強度，從而使電極消耗顯著降低。水噴淋石墨電極防氧化原理；針對電極在冶煉過程中的消耗情況，應該把降低電極消耗的重點放在降低端部消耗上，大大降低噸鋼電極單耗。石墨電極消耗中，側面氧化消耗占50%左右，最高達70%。長期以來，國內外對防止石墨電極的側面氧化消耗進行了大量的研究工作，采取了多種技術措施，并取得成效，5/9使電爐鋼石墨電極消耗逐步降低。借鑒已有的成果，采取對石墨電極噴淋防氧化溶液的技術措施，通過實驗研究，該項技術對防止石墨電極的側面氧化效果顯著，使石墨電極的抗氧化能力指標提高6—7倍，而且技術措施切實可行。水噴淋式電極保護法是日本率先開發(fā)的電極保護新技術。該技術是在電極夾持器的下方采用環(huán)形噴水裝置向電極表面噴水，使水沿電極表面下流，在爐蓋電極上方用環(huán)形管向電流表面吹壓縮空氣，使水流霧化。采用這種方法后，噸鋼電極消耗已下降到1.9—2.2kg。同時由于霧化蒸汽的作用，使耐火材料爐蓋的壽命提高了一倍。該新技術在超高功率電爐上首先應用。直接水淋電極方法裝置簡單，操作方便、安全。能以少量水取得較大冷卻效果。但實際工業(yè)生產中所出現(xiàn)的主要問題有：1）、電極折斷較多。其中有操作不當所致，也可能由干電極受水局部激冷，溫度不均勻造成內應力，在操作不當時易折斷。2）、噴圈上小孔常被冷渣、鋼液堵塞。其冷卻作用主要在電極處于爐蓋上部至噴圈范圍部分。它不增加電耗及鋼中氫含量。電極表面高溫氧化是造成電極損耗的重要因素。水冷卻電極是減少電極消耗的一種有效途徑。不同水冷方法對電極受熱條件及表面溫度分布產生不同影響，它們各有特點并存在不足。中空電極；電極同樣也是鐵合金冶煉的主要原材料的消耗之一。中空電極一般均為自惜式電極，電極采用圓筒形，內殼中適當通入惰性氣體壓封。中空電極由于空心，改善了電極的燒焙條件，使電極強度增加。一般使用空心電極可節(jié)約電極30%—40%，最好可達50%?？招碾姌O的使用不僅改善了電極的使用條件，且還對鐵合金冶煉帶來一系列好處，如直接使用粉礦冶煉，從空心電極中吹入還原粉劑等。直流電弧爐；直流電弧爐是近年來世界新發(fā)展起來的一種新型冶煉電弧爐。從國外的公布資料看，直流電弧爐是降低電極消耗的一種最有效的技術，一般可降低電極消耗約40%—60%,在直流電弧爐中，整流器的負極和石墨相接，而正極與爐底電極（通常是水冷金屬平板及耐火材料構成）相接，石墨電極、金屬熔池、爐底電極、整流器形成一個電流回路，并在石墨電極與金屬熔池間起弧。只用一根大直徑石墨電極的直流電爐于使用三根電極的同功率的交流電爐相比，因電極氧化面積減少一半左右，因此電極單耗比同容量的交流電爐下降40%左右。目前，直流電弧爐已開始在世界發(fā)達國家推廣應用，據(jù)報道，大型直流超高功率電爐的石墨電極消耗已降低到1.6kg/t。永久電極；所謂永久電極就是采用導電的金屬陶瓷材料，經過特殊加工而制成的水冷式陶瓷電極。其氧化、升華、斷裂損耗極低，瑞典開發(fā)的永久電極在1.5噸電弧爐上試用，一根陶瓷電極（段長500mm）其使用壽命在1年以上J。提高電極質量減少自然損耗；電極要傳導很高的電流，同時在高溫下工作，還要受機械振動，工作條件非常惡劣等作用的影響，故對電極的質量提出了嚴格的要求，其必須要：①導電性好，即電阻系數(shù)要??；②能耐高溫，具有高的機械強度；③抗氧化性好，在空氣中開始強烈氧化的溫度高；④幾何形狀規(guī)整等要求。電極表面涂層技術；電極涂層技術是降低電極消耗簡便而行之有效的技術，一般可使電極消耗降低20%左右