Breve descripción y clasificación de electrodos de grafito

Según la diferencia en las materias primas utilizadas y los indicadores físicos y químicos de los productos terminados, los electrodos de grafito se dividen en tres variedades: electrodos de grafito de potencia ordinaria (grado RP), electrodos de grafito de alta potencia (grado HP) y electrodos de grafito de potencia ultra-alta (grado UHP). Esto se debe a que los electrodos de grafito se utilizan principalmente como materiales conductores en hornos de fabricación de acero de arco eléctrico. En la década de 1980, la industria internacional de fabricación de acero de horno eléctrico dividió hornos de fabricación de acero de arco eléctrico en tres categorías de acuerdo con la potencia de entrada del transformador por tonelada de capacidad del horno: hornos eléctricos de energía ordinaria (hornos RP), hornos eléctricos de alta potencia (hornos HP) y hornos eléctricos de potencia ultra alta (hornos UHP). La potencia de entrada del transformador de los hornos eléctricos de potencia ordinarios por encima de 20T por tonelada de capacidad del horno es generalmente de aproximadamente 300kW/t; Los hornos eléctricos de alta potencia son de aproximadamente 400kW/T; Los hornos eléctricos por debajo de 40T tienen una potencia de entrada de 500-600kW/t, los hornos eléctricos entre 50-80T tienen una potencia de entrada de 400-500kW/t, y los hornos eléctricos por encima de 100T tienen una potencia de entrada de 350-450kW/t, que se denominan hornos eléctricos de potencia ultra alta. A fines de la década de 1980, los países desarrollados económicamente habían eliminado una gran cantidad de pequeños hornos eléctricos de potencia ordinarios pequeños y medianos por debajo de 50T, y la mayoría de los hornos eléctricos recién construidos eran hornos eléctricos grandes de 80-150T, y el poder de entrada aumentó a 800kW/t. A principios de la década de 1990, algunos hornos eléctricos de potencia ultra alta se incrementaron aún más a 1000-1200kW/t. Los electrodos de grafito utilizados en hornos eléctricos de alta potencia y ultra alta potencia funcionan en condiciones más estrictas. A medida que la densidad de corriente que pasa a través de los electrodos aumenta significativamente, surgen los siguientes problemas:

(1) La temperatura del electrodo aumenta debido al calor de resistencia y al flujo de aire caliente, lo que aumenta la expansión térmica del electrodo y la articulación, y el consumo de oxidación del electrodo también aumenta.

(2) La diferencia de temperatura entre el centro del electrodo y el círculo exterior del electrodo aumenta, y la tensión térmica causada por la diferencia de temperatura también aumenta en consecuencia, lo que hace que el electrodo sea propenso a las grietas y la pelado de la superficie.

(3) La fuerza electromagnética aumenta, causando vibración severa. Bajo vibración severa, aumenta la probabilidad de que se rompa el electrodo debido a la conexión floja y la desconexión. Por lo tanto, las propiedades físicas y mecánicas de los electrodos de grafito de alta potencia y ultra alta potencia deben ser mejores que las de los electrodos de grafito de potencia ordinaria, como la resistividad más baja, una mayor densidad de volumen y una mayor resistencia mecánica, un coeficiente de expansión térmica más pequeña y una buena resistencia al choque térmico. La Tabla 1 enumera la serie estándar común y los diámetros de electrodo de grafito coincidente de tres hornos diferentes de fabricación de acero de arco de potencia a fines de la década de 1980. Con el fin de satisfacer las necesidades de las fábricas de acero para desarrollar hornos eléctricos de alta potencia y ultra alta potencia, las fábricas de carbono en Europa, Estados Unidos y Japón han producido principalmente dos estándares de calidad de electrodos de grafito desde la década de 1980, a saber, electrodos de grafito de alta potencia y electrodos de grafito de ultra alta potencia. Los electrodos de grafito de potencia ordinarios rara vez se producen debido a sus pequeñas ventas.

Los electrodos de grafito para hornos de arco de CC DC Hornaces son un nuevo tipo de equipo de fabricación de acero de horno eléctrico que maduró a principios de la década de 1980. Los primeros hornos de arco de CC se modificaron sobre la base de los hornos de arco de CA originales. Algunos usaron 3 electrodos de grafito, y otros usaron 2 electrodos de grafito. Sin embargo, la mayoría de los hornos de arco de CC recientemente diseñados después de mediados de la década de 1980 solo usaron 1 electrodo de grafito. En comparación con los hornos de arco de CA con la misma potencia utilizando 3 electrodos de grafito, el área de superficie total de los electrodos oxidados a altas temperaturas se reduce considerablemente. Para los hornos de arco de CC que funcionan con una energía ultra alta, el consumo de electrodos de grafito por tonelada de acero puede reducirse en aproximadamente un 50%. Cuando la corriente del horno de arco de CC pasa a través del electrodo, no se producen ningún efecto de piel y efecto de proximidad. La corriente se distribuye uniformemente en la sección transversal del electrodo. Además, el arco de CC tiene buena estabilidad, pequeña vibración mecánica durante el funcionamiento y el bajo ruido del horno eléctrico. El diámetro del electrodo de grafito utilizado en un horno de arco de CC también se calcula en función de la capacidad del horno y la densidad de corriente permitida del electrodo. Para hornos de potencia ultra alta con la misma potencia de entrada, un horno de CC que usa un electrodo de grafito tiene un diámetro de electrodo más grande. Por ejemplo, un horno de arco de CA con una capacidad de 150T utiliza un electrodo con un diámetro de 600 mm, mientras que un horno de arco de CC de la misma capacidad utiliza un electrodo con un diámetro de 700-750 mm. Los requisitos de calidad de los hornos de arco de CC para electrodos de grafito son más altos que los utilizados en hornos de arco de CA.