Современные дуговые сталеплавильные печи работают преимущественно на графитированных электродах, ежегодное мировое производство которых превышает 1 млн.т. Расход графита электрода в процессе электроплавки стали определяется качеством электрода и условиями работы дуговой печи. Снижению расхода электродов способствуют уменьшение пористости, повышение плотности, уменьшение содержания золы в электродной массе, снижение удельного электрического сопротивления и увеличение предела прочности электродов.
Печи, снабженные трансформаторами обычной мощности, работают на сравнительно небольших токах, что позволяет использовать сравнительно недорогие электроды обычного качества. Дуговые печи сверхвысокой мощности работают на очень больших токах. Для таких печей используют специальные высококачественные графитовые электроды, обладающие низким электрически сопротивлением, более плотные и прочные, способные выдерживать высокие токовые нагрузки и значительные механические усилия, возникающие при работе трансформатора сверхмощной печи. Специальные электроды должны обеспечит допустимую плотность тока 25 А/см2. Технология производства высококачественных электродов для сверхмощных дуговых печей достаточно сложна. Необходимые свойства электродов получают при использовании дорогих высококачественных малозольных шихтовых материалов (главным образом, игольчатого нефтяного кокса), мощного прессового оборудования, пропитки заготовок электродов пековыми связующими, специальной длительной и сложной высоко температурной обработки (операции графитизации). Высокая стоимость шихтовых материалов и большой расход электроэнергии определяют очень высокую стоимость специальных графитированных электродов для сверхмощных печей.
В связи с этим в настоящее время затраты на электроды при боте печей обычной мощности для выплавки углеродистых сталей составляют 8% себестоимости стали, при работе сверхмощных печей такие затраты могут превышать 15% себестоимости стали. Для улучшения технико-экономических показателей производств металла большое значение имеют мероприятия по снижению расход электродов на плавку. Расход электродов зависит не только от качества, но и от конструкции печи, технологических и режимных факторов плавки, температуры и характера атмосферы печи, качества применяемого лома, марки стали, применения топливно-кислородных горелок и т.д.
Суммарный расход электродов на плавку в электросталеплавильном производстве обычно определяют по трем статьям:
1) расход рабочих концов электрода или эрозия торцов электродов (испарение графита в зоне горения дуги и растворение графита в шлаке);
2) расход боковой электродной поверхности (окисление графита с боковой поверхности электродов);
3) промежуточный расход электродов (потери в виде неиспользуемых огарков и вследствие поломок электродов).
В хорошо работающей сверхмощной сталеплавильной печи общий расход электродов составил 4 кг/т стали, при этом расход рабочих концов составил 50%, окисление с боковой поверхности 40% и промежуточный расход 10% общего расхода.
Фирмой “Krupp” в 1910г. было предложено использование металлических водоохлаждаемых электродов для дуговых сталеплавильных печей. Однако реализация этой идеи оказалась затруднительной. Цельно металлическая конструкция не обеспечивает защиты от коротких замыканий между металлическим электродом и скрапом, что представляет потенциальную угрозу прогара водоохлаждаемого электрод и опасность взрыва.
К началу 70-х годов было найдено рациональное решение водоохлаждаемого металлического электрода. Наиболее простым надежным из предложенных вариантов оказался составной (комбинированный) электрод, состоящий из верхнего водоохлаждаемого металлического цилиндра, к плоскому нижнему концу которого крепится расходуемый графитированный электрод. Длина графитированного участка комбинированного электрода зависит от ряда факторов; целесообразна минимальная длина этого участка, чем ниже температура этого участка, тем больше срок службы электрода.
Обычно при работе дуговой печи температура рабочего конца графитированного электрода достигает 4000°С (температура сублимации графита). При удалении от рабочего конца температура электрода снижается и у головки электрододержателя достигает 500°С.
Загрузка...
