توضیحات مختصر و طبقه بندی الکترودهای گرافیتی

با توجه به تفاوت در مواد اولیه مورد استفاده و شاخص های فیزیکی و شیمیایی محصولات نهایی ، الکترودهای گرافیتی به سه نوع تقسیم می شوند: الکترودهای گرافیتی با قدرت معمولی (درجه RP) ، الکترودهای گرافیت با توان بالا (درجه HP) و الکترودهای گرافیتی قدرت فوق العاده بالا (درجه UHP). این امر به این دلیل است که الکترودهای گرافیتی عمدتاً به عنوان مواد رسانا در کوره های ساخت و ساز با قوس الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. در دهه 1980 ، صنعت بین المللی فولاد سازی کوره برقی کوره های ساخت و سازهای برقی قوس الکتریکی را با توجه به قدرت ورودی ترانسفورماتور در هر تن از ظرفیت کوره تقسیم می کند: کوره های برقی با قدرت معمولی (کوره های RP) ، کوره های برقی با قدرت بالا (کوره های HP) و کوره های برقی با قدرت بالا (کوره های UHP). قدرت ورودی ترانسفورماتور کوره های برقی با انرژی معمولی بالاتر از 20T در هر تن ظرفیت کوره به طور کلی حدود 300 کیلو وات در تن است. کوره های برقی با قدرت بالا در حدود 400 کیلو وات در تن هستند. کوره های برقی زیر 40T دارای قدرت ورودی 500-600 کیلو وات در T ، کوره های برقی بین 50-80T دارای قدرت ورودی 400-500 کیلو وات در T و کوره های برقی بالاتر از 100T هستند که دارای قدرت ورودی 350-450kW/t هستند که به آنها کوره های برقی فوق العاده بالا گفته می شود. در اواخر دهه 1980 ، کشورهای توسعه یافته اقتصادی تعداد زیادی از کوره های برقی با قدرت کوچک و متوسط ​​را زیر 50T از بین برده بودند و بیشتر کوره های برقی تازه ساخته شده کوره های برقی بسیار بالا از 80-150T بودند و قدرت ورودی به 800 کیلو وات در تن افزایش یافته است. در اوایل دهه 1990 ، برخی از کوره های برقی با قدرت فوق العاده بالا به 1000-1200 کیلو وات در تن افزایش یافتند. الکترودهای گرافیتی مورد استفاده در کوره های برقی با قدرت بالا و فوق العاده بلند تحت شرایط دقیق تر عمل می کنند. با افزایش چگالی جریان که از طریق الکترودها به طور قابل توجهی افزایش می یابد ، مشکلات زیر بوجود می آید:

(1) دمای الکترود به دلیل گرمای مقاومت و جریان هوای گرم افزایش می یابد ، که باعث افزایش گسترش حرارتی الکترود و مفصل می شود و مصرف اکسیداسیون الکترود نیز افزایش می یابد.

(2) اختلاف دما بین مرکز الکترود و دایره بیرونی الکترود افزایش می یابد و تنش حرارتی ناشی از اختلاف دما نیز به همین ترتیب افزایش می یابد و باعث می شود الکترود مستعد به ترک ها و لایه برداری سطح باشد.

(3) نیروی الکترومغناطیسی افزایش می یابد و باعث لرزش شدید می شود. تحت لرزش شدید ، احتمال شکستن الکترود به دلیل اتصال سست و قطع ارتباط افزایش می یابد. بنابراین ، خواص فیزیکی و مکانیکی الکترودهای گرافیتی با قدرت بالا و فوق العاده بالا باید از الکترودهای گرافیتی با قدرت معمولی مانند مقاومت پایین تر ، چگالی حجم بالاتر و مقاومت مکانیکی بالاتر ، ضریب انبساط حرارتی کوچکتر و مقاومت در برابر شوک حرارتی بهتر باشد. در جدول 1 سری استاندارد استاندارد و قطر الکترود گرافیت مطابق با سه کوره فولاد قوس قدرت مختلف در اواخر دهه 1980 ذکر شده است. به منظور تأمین نیازهای آسیاب های فلزی برای توسعه کوره های برقی با قدرت بالا و فوق العاده با قدرت ، کارخانه های کربن در اروپا ، ایالات متحده و ژاپن عمدتاً دو استاندارد کیفیت الکترود گرافیتی را از دهه 1980 تولید کرده اند ، یعنی الکترودهای گرافیتی با قدرت بالا و الکترودهای گرافیتی با قدرت بالا. الکترودهای گرافیت قدرت معمولی به دلیل فروش کوچک آنها به ندرت تولید می شوند.

الکترودهای گرافیت برای کوره های قوس DC کوره های قوس DC نوع جدیدی از تجهیزات فولاد سازی کوره برقی است که در اوایل دهه 1980 بالغ شده است. کوره های اولیه قوس DC بر اساس کوره های اصلی قوس AC اصلاح شدند. برخی از 3 الکترود گرافیت و برخی از 2 الکترود گرافیت استفاده می کردند. با این حال ، بسیاری از کوره های قوس DC تازه طراحی شده پس از اواسط دهه 1980 فقط از 1 الکترود گرافیت استفاده می کردند. در مقایسه با کوره های قوس AC با همان قدرت با استفاده از 3 الکترود گرافیت ، سطح کل الکترودهای اکسیده شده در دماهای بالا بسیار کاهش می یابد. برای کوره های قوس DC که با قدرت فوق العاده بالا کار می کنند ، مصرف الکترودهای گرافیتی در هر تن فولاد می تواند حدود 50 ٪ کاهش یابد. هنگامی که جریان کوره قوس DC از طریق الکترود عبور می کند ، هیچ اثر پوستی و اثر نزدیکی ایجاد نمی شود. جریان به طور مساوی در مقطع الکترود توزیع می شود. علاوه بر این ، قوس DC از پایداری خوبی ، لرزش مکانیکی کوچک در حین کار و نویز کم کوره برقی برخوردار است. قطر الکترود گرافیت مورد استفاده در یک کوره قوس DC نیز بر اساس ظرفیت کوره و چگالی جریان مجاز الکترود محاسبه می شود. برای کوره های فوق العاده بلند با همان توان ورودی ، یک کوره DC با استفاده از یک الکترود گرافیت دارای قطر الکترود بزرگتر است. به عنوان مثال ، یک کوره قوس AC با ظرفیت 150T از الکترود با قطر 600 میلی متر استفاده می کند ، در حالی که یک کوره قوس DC با همان ظرفیت از الکترود با قطر 700-750 میلی متر استفاده می کند. الزامات کیفیت کوره های قوس DC برای الکترودهای گرافیتی بالاتر از موارد مورد استفاده در کوره های AC قوس است.