石墨电极消耗的机理研究

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石墨电极消耗的机理研究
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。