Технология производства графитированных электродов



КОНСТРУКЦИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДСП

ЭЛЕКТРОДЫ

Технические характеристики графитированных электродов

 

Электроды предназначены для подвода электрического тока к дугам. От физических свойств и качества изготовления электродов в знчительной степени зависят производительность дуговой ЭПУ, себестоимость и качество металла.                              

К электродам предъявляют следующие требования:       

1) возможно низкое удельное электросопротивление (для уменьшения электрических потерь);                               

2) высокая механическая прочность на сжатие, изгиб и растяжение, исключающая поломки электродов;                  

3) высокая термостойкость, исключающая растрескивание и скалывание электродов (под давлением резких колебаний температуры что особенно характерно для печей с открытой дугой);       

4) возможно более- высокая температура начала интенсивного окисления на воздухе;                                       

5) минимальное содержание золы и серы;                

6) возможно более низкая стоимость, так как стоимость электродов зачастую выше платы за израсходованную электроэнергию в себестоимости стали.                                        

Применяемые в ДСП и рафинировочных ФСП графитированныё электроды, изготовляемые на отечественных электродных заводах соответствуют требованиям ГОСТ 4426—80 (табл. 2). В зависимости от величины удельного электрического сопротивления r различают электроды марок ЭГОО, ЭГО и ЭГ (сорт с литерой «А» изготовляют с применением химически активных веществ, что позволяет увели­чить допустимую среднюю плотность тока на 15 %).

Как видно из табл. 2, физические свойства графитированных элек­тродов ухудшаются с увеличением Дэлд, что связано с технологией их изготовления. Электрическая проводимость и теплопроводность электродов резко изменяются с температурой, причем температурный коэффициент удельного электросопротивления до 780—830 К от­рицательный, выше 830 К положительный, т. е. в этом температурном интервале имеет минимальное значение (до 75 % от r292). Средняя удельная теплоемкость составляет 1,6 кДж/(кг-К). Объем­ная масса графитированных электродов составляет 1550—1600 кг/м3.

Важным рабочим свойством электродов является температура начала интенсивного окисления (рис. 17). Во избежание чрезмерного окисления внешняя часть электрода, выступающая из-под свода ДСП, должна иметь температуру не выше 800 К. Как уже было отме­чено, при этой температуре графитированный электрод имеет минимальное r.

Окисление электродов и их распыление при горении электриче­ской дуги определяют технически неизбежный расход и необходи­мость увеличения длины электродов во время работы ДСП. Поэтому электроды изготовляют в виде отдельных секций (рис. 18) длиной 1100—1900 мм, в торцах которых вытачивают и нарезают ниппель­ные гнезда для соединения секций между собой при помощи цилин­дрических (для Дэд = 75—200 мм) и биконических (бочкообразных) ниппелей (для Дэд =250—610 мм), имеющих винтовую нарезку. Биконические ниппели облегчают свинчивание секций (за два обо­рота вместо 10—12 при цилиндрических ниппелях). Секции больших диаметров свинчивают в специальных механизированных станках, в которых зажим, перемещение и навинчивание электродов осущест­вляют при помощи гидравлического и электромеханического при­водов.

Место соединения секций ниппелем представляет собой электри­ческий разъемный контакт, в котором создаётся дополнительное переходное «контактное» сопротивление Rk. Излишняя-величина Rк вызывает перегрев и окисление ниппельного соединения, что ведет к поломкам электродов, особенно при наклоне ДСП. Поэтому секции свинчивают на специальных пастах, что уменьшает примерно в 4 раза контактное сопротивление и позволяет избежать саморазвинчивани секций под действием электромагнитных сил при больших силах тока и с определенным крутящим моментом Мкр.

Рекомендуемые значения Мкр составляют одну треть крутящих моментов, при которых ниппель разрушается.

С учетом размеров рабочего пространства ДСП готовый электрод (электродная свеча) состоит из 3—4 секций, соединенных ниппелями.

Помимо описанных электродов сплошного сечения, в ряде случаев целесообразно применение трубчатых (полых) электродов, который позволяют решать следующие технологические задачи:          

1) вдувание в зону дуги порошкообразных материалов (например угольной пыли для повышения электрического сопротивления ванны ФСП непрерывного действия), различных газов, в том числе и инертных для повышения градиента напряжения в столбе дуги и регулирования состава газовой атмосферы в печи;    

2)отбор и утилизация реакционных газов;                  

3) повышение устойчивости горения дуги, ослабление ее выдувания из-под торца электрода (дуга горит по-краю осевого канала), что улучшает тепловую работу футеровки и позволяет работать на повышенных напряжениях с соответствующими электротехническими преи- муществами. По данным автора, оптимальное соотношение между диаметрами отверстия (Dо) и электрода (Dэд) составляет 0,2-0,25.

Технология производства графитированных электродов

 

Графитированные электроды изготовляют из малозольного нефтяного или пеко­вого кокса (87 %.) и возвратов электродного производства в виде электродного боя (13 %), а в качестве связующего применяют каменноугольный пек (23—28 %). Для получения электродов высокого качества необходимо правильно, выбирать гранулометрический состав фракций твердых углеродистых материалов и количество связующего. Для получения игольчатого кокса в состав шихты вводят дополнитель­ные компоненты (например, 1—2 % оксидов железа).

Твердые исходные материала дробят, прокаливают, измельчают, рассеивают по фракциям, дозируют и смешивают со связующими (рис. 19).

Из полученной углеродистой (электродной) массы на мощных горизонтальных прессах выдавливания (прошивные прессы) формируют так называемые «зеленые» электроды, которые сушат, обжигают, подвергают графитизации, механической об­работке и отправляют на склад готовой продукции.

Шихтовые материалы прокаливают в трубчатых вращающихся печах при температуре 1500—1550 К без доступа воздуха с целью уменьшения содержания влаги и летучих веществ. Такая термическая обработка материалов способствует обеспе­чению Высокой механической прочности, плотности, термостойкости и электропро­водности электродов.

Размолотые материалы смешивают с расплавленным пеком в обогреваемых (до 400—440 К) смесителях. «Зеленые» электроды обжигают без доступа воздуха при температуре 1525—1625 К в многокамерных газовых печах в течение 360—720 ч. В результате обжига связующее превращается в кокс, что обеспечивает резкое повышение механической прочности, термической Стойкости и электропроводности, т. е. «зеленые» электроды превращаются в угольные (ГОСТ 4425—72), применяемые в некоторых типах дуговых печей .(например, при выплавке кристаллического кремния),          

Обожженные заготовки для ниппелей и электродов с большой токовой нагркой (для мощных и сверхмощных ДСП) пропитывают пеком в автоклавах, причем —сначала в них создают пониженное давление для дегазации пор, а затем вводят жидкий пек и выдерживают заготовки при повышенном давлении. Пропитка уменьшает пористость, удельное электрическое сопротивление (до 8 мкОм-м) и увеличивает прочность (на сжатие до 30, на изгиб до 15 и на разрыв до 7—8 МПа).      

Графитизацию электродов проводят в печах сопротивления прямого действия где электрический ток силой 60—120 кА проходит через графитирующиеся электроды и электропроводную углеродистую засыпку (чтобы избежать окислений электродов) и обеспечивает высокотемпературный (2700—2900 К) обжиг. За время этой операции, продолжающейся 100 ч и более, происходит создание ориентировавной укрупненной кристаллической структуры графита, восстановление и улетучувание примесей, что в несколько раз снижает удельное электросопротивление, улучшает термические и механические свойства, снижает окисляемость, уменьшает твердость (т. е. улучшает обрабатываемость) готовых графитированных электродов. Высокая энергоемкость процесса графитизации (до 7—8МВт-ч/т) является основной причиной высокой стоимости, графитировавнях электродов и определяет необходимость мероприятий по уменьшению их расхода во время эксплуатации на ДСП.                               

Поэтому технологическая схема производства электродов (см', рис. 19) должна быть дополнена еще одной стадией (операцией) — пропитка или покрытие электродов различными веществами для повышения стойкости против окисления. Покрытия на основе кремния, хрома, железа и некоторых других металлов создают кислороде защитную оксидную пленку, позволяющую уменьшить потери от окисления электродов на 60 %.

Разработанное в НРБ инж. А. Вылчевым покрытие на основе алюминия не только защищает электрод от окисления (в результате формирования оксидной пленки) но и повышает электропроводность электрода (в результате шунтирования основного сечения электрода электропроводным поверхностным слоем толщиной 0,5— 0,8 мм с r » 0,07—0,10 мкОм-м), т. е. позволяет повысить плотность тока до 21— 26 А/см2.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1832; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ