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石墨電極的簡述及分類
根據(jù)所用原料的不同和成品物理化學(xué)指標(biāo)的區(qū)別，石墨電極分為普通功率石墨電極(RP級)，高功率石墨電極(HP級)和超高功率石墨電極(UHP級)3個品種。這是因為石墨電極主要供電弧煉鋼爐作為導(dǎo)電材料使用，20世紀(jì)80年代電爐煉鋼工業(yè)把電弧煉鋼爐按每噸爐容量的變壓器輸入功率大小分為3類：普通功率電爐(RP爐)、高功率電爐(HP爐)和超高功率電爐(UHP爐)。20t以上的普通功率電爐每噸爐容量的變壓器輸入功率一般為300kW/t左右；高功率電爐為400kW/t左右；把40t以下的電爐輸入功率500～600kW/t、50～80t的電爐輸入功率400～500kW/t、100t以上的電爐輸入功率350～450kW/t稱為超高功率電爐。到了20世紀(jì)80年代末，經(jīng)濟發(fā)達國家大量淘汰50t以下的中小型普通功率電爐，新建的電爐多數(shù)是80～150t的超高功率大電爐，并將輸入的電功率提高到800kW/t，90年代初期一部分超高功率電爐又進一步提高到1000～1200kW/t。高功率和超高功率電爐使用的石墨電極在更加苛刻的條件下運行，由于通過電極的電流密度明顯增大，結(jié)果產(chǎn)生下列問題：
(1)因電阻熱和熾熱氣流導(dǎo)致電極溫度升高，使得電極及接頭的熱膨脹量都增加了，同時電極的氧化消耗也提高了。
(2)電極中心部位和電極外圓的溫度差增大了，由溫度差引起的熱應(yīng)力也相應(yīng)提高，電極容易產(chǎn)生裂紋和表面剝落。
(3)增大了電磁作用力，引起劇烈的振動，在劇烈振動下，電極因連接松動、脫扣而導(dǎo)致折斷的幾率增多了。因此高功率和超高功率石墨電極的物理機械性能必須優(yōu)于普通功率石墨電極，如電阻率較低，體積密度較大及機械強度較高，熱膨脹系數(shù)要小，有良好的抗熱震性能。表1列出了20世紀(jì)80年代末期3種不同功率電弧煉鋼爐的通用標(biāo)準(zhǔn)系列和配用的石墨電極直徑。為了適應(yīng)煉鋼廠大量發(fā)展高功率及超高功率電爐的需要，80年代起歐美、日本的炭素廠主要生產(chǎn)兩種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的石墨電極，即高功率石墨電極和超高功率石墨電極，普通功率石墨電極因銷路不大而很少生產(chǎn)。
直流電弧爐用石墨電極 直流電弧爐是20世紀(jì)80年代初發(fā)展成熟的新型電爐煉鋼設(shè)備，初期的直流電弧爐是在原來的交流電弧爐基礎(chǔ)上改造而成，有的使用3根石墨電極，有的使用2根石墨電極，但80年代中期以后新設(shè)計的直流電弧爐多數(shù)只用1根石墨電極，與相同功率使用3根石墨電極的交流電弧爐相比，在高溫下受到氧化的電極總表面積大大減少，同樣以超高功率運行的直流電弧爐，每噸鋼的石墨電極的消耗可以降低50％左右，直流電弧爐電流通過電極時不產(chǎn)生趨膚效應(yīng)及鄰近效應(yīng)，在電極橫截面上電流分布均勻，而且直流電弧的穩(wěn)定性好，運行中機械振動較小，電爐的噪聲也較低。直流電弧爐配用石墨電極的直徑也是根據(jù)電爐容量和電極允許電流密度計算出來的，對相同輸入功率的超高功率電爐而言，使用1根石墨電極的直流爐，電極直徑要大一些，如容量為150t的交流電弧爐使用直徑600mm的電極，而相同容量的直流電弧爐要使用直徑700～750mm的電極，直流電弧爐對石墨電極的質(zhì)量要求比交流電弧爐使用的還要高一些。
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