Mô tả ngắn gọn và phân loại các điện cực than chì

Theo sự khác biệt về nguyên liệu thô được sử dụng và các chỉ số vật lý và hóa học của các sản phẩm hoàn chỉnh, các điện cực than chì được chia thành ba giống: điện cực than chì năng lượng thông thường (loại RP), điện cực than chì công suất cao (cấp HP) và điện cực than chì cực cao (cấp UHP). Điều này là do các điện cực than chì chủ yếu được sử dụng làm vật liệu dẫn điện trong các lò thép cung điện. Vào những năm 1980, ngành công nghiệp sản xuất thép điện quốc tế đã chia các lò thép vòng cung điện thành ba loại theo công suất đầu vào máy biến áp trên mỗi tấn công suất của lò: lò điện thông thường (lò rp), lò điện cao (lò HP) và lò điện siêu cao (lò UHP). Công suất đầu vào của máy biến áp của các lò điện thông thường trên 20T mỗi tấn công suất lò nói chung là khoảng 300kW/t; Lò điện công suất cao là khoảng 400kW/T; Lò điện dưới 40T có công suất đầu vào 500-600kW/t, lò điện trong khoảng 50-80T có công suất đầu vào 400-500kW/t và lò điện trên 100T có công suất đầu vào là 350-450kW/t, được gọi là lò điện cực cao. Vào cuối những năm 1980, các nước phát triển về kinh tế đã loại bỏ một số lượng lớn các lò điện năng lượng thông thường nhỏ và vừa dưới 50T, và hầu hết các lò điện mới được chế tạo mới là năng lượng điện lớn cực cao 80-150T, và công suất đầu vào đã tăng lên 800kW/t. Đầu những năm 1990, một số lò điện cực cao đã được tăng thêm lên 1000-1200kW/t. Các điện cực than chì được sử dụng trong các lò điện công suất cao và cực cao hoạt động trong các điều kiện nghiêm ngặt hơn. Khi mật độ hiện tại đi qua các điện cực tăng đáng kể, các vấn đề sau đây phát sinh:

(1) Nhiệt độ điện cực tăng do nhiệt điện trở và lưu lượng không khí nóng, làm tăng sự giãn nở nhiệt của điện cực và khớp, và mức tiêu thụ oxy hóa của điện cực cũng tăng.

(2) chênh lệch nhiệt độ giữa trung tâm của điện cực và vòng tròn bên ngoài của điện cực tăng và ứng suất nhiệt gây ra bởi chênh lệch nhiệt độ cũng tăng theo đó, làm cho điện cực dễ bị nứt và bong tróc bề mặt.

(3) Lực điện từ tăng, gây rung động nghiêm trọng. Dưới độ rung nghiêm trọng, xác suất phá vỡ điện cực do kết nối lỏng lẻo và ngắt kết nối tăng. Do đó, các tính chất vật lý và cơ học của các điện cực than chì công suất cao và cực cao phải tốt hơn so với các điện cực than chì công suất thông thường, như điện trở suất thấp hơn, mật độ thể tích cao hơn và cường độ cơ học cao hơn, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ hơn và điện trở sốc tốt. Bảng 1 liệt kê các chuỗi tiêu chuẩn phổ biến và đường kính điện cực than chì phù hợp của ba lò thép cung công suất khác nhau vào cuối những năm 1980. Để đáp ứng nhu cầu của các nhà máy thép để phát triển các lò điện cao cấp và cực cao, các nhà máy carbon ở châu Âu, Hoa Kỳ và Nhật Bản chủ yếu sản xuất hai tiêu chuẩn chất lượng của điện cực than chì kể từ những năm 1980, cụ thể là điện cực than chì công suất cao và điện cực bằng năng lượng chính. Các điện cực than chì năng lượng thông thường hiếm khi được sản xuất do doanh số nhỏ của chúng.

Các điện cực than chì cho lò nung hồ quang DC DC là một loại thiết bị sản xuất thép lò điện mới trưởng thành vào đầu những năm 1980. Các lò hồ quang DC sớm đã được sửa đổi trên cơ sở các lò AC AC ban đầu. Một số điện cực than chì được sử dụng 3 và một số điện cực than chì được sử dụng 2. Tuy nhiên, hầu hết các lò nung DC được thiết kế mới sau giữa những năm 1980 chỉ sử dụng 1 điện cực than chì. So với các lò hồ quang AC có cùng một công suất sử dụng 3 điện cực than chì, tổng diện tích bề mặt của các điện cực bị oxy hóa ở nhiệt độ cao bị giảm đáng kể. Đối với các lò hồ quang DC hoạt động với công suất cực cao, việc tiêu thụ các điện cực than chì trên mỗi tấn thép có thể giảm khoảng 50%. Khi dòng điện của lò hồ quang DC đi qua điện cực, không có hiệu ứng da và hiệu ứng gần được tạo ra. Dòng điện được phân phối đều trên mặt cắt ngang của điện cực. Ngoài ra, ARC DC có độ ổn định tốt, rung động cơ học nhỏ trong quá trình hoạt động và tiếng ồn thấp của lò điện. Đường kính của điện cực than chì được sử dụng trong lò hồ quang DC cũng được tính toán dựa trên dung lượng lò và mật độ dòng điện cho phép của điện cực. Đối với các lò điện cực cao có cùng công suất đầu vào, lò DC sử dụng một điện cực than chì có đường kính điện cực lớn hơn. Ví dụ, một lò AC Arc có công suất 150T sử dụng điện cực có đường kính 600mm, trong khi lò hồ quang DC có cùng công suất sử dụng điện cực có đường kính 700-750mm. Các yêu cầu chất lượng của các lò hồ quang DC cho các điện cực than chì cao hơn so với các yêu cầu được sử dụng trong các lò hồ quang AC.