ГлавнаяМатериалом электродов служит углерод, так как только он выдерживает высокие температуры и сохраняет при этом достаточную электропроводность; кроме того, малое удельное сопротивление углерода позволяет снизить потери электроэнергии.
В электросталеплавильном производстве применяются главным образом графитированные электроды (угольные электроды используют на печах емкостью менее 5 т).
Шихта для графитированных электродов состоит из малозольного нефтяного или пекового кокса и смолопека. Заготовки электродов сначала обжигают в газовых печах при температуре около 1300° С, а затем подвергают дополнительному обжигу при температуре около 2500°С в печах сопротивления, при этом нагревательными элементами являются сами электроды, засыпанные мольным порошком (дробленым антрацитом или обожженным электродным боем) для предупреждения окисления. Для графитизации, т. е. превращения аморфного углерода в графит, применяют различные катализаторы; процесс графитизации требует затраты большого количества электроэнергии, около 7000—8000 квт*ч/т. Одновременно с графитизацией происходит восстановление и улетучивание примесей. После обжига и графитизации электроды подвергают механической обработке.
Приведем некоторые характеристики графитированных электродов:
Удельное электросопротивление графитированных электродов понижается при нагреве их до 400—500° С, а при более высоких температурах повышается, достигая при 1400—1500°С первоначального значения.
Большое влияние на расход электродов оказывает правильный выбор силы тока. Приведем допускаемые плотности тока для графитированных электродов:
Расход электродов зависит от емкости печей и режима плавки, а также от эффективности уплотнения электродных отверстий и рабочих окон; примерно 2/3 общего расхода электродов связано с их окислением вследствие негерметичности печи и длительной работы с открытым рабочим окном.
При нормальной работе электропечей расход графитированных электродов на тонну жидкого металла составляет, кг:
Электроды изготовляются в виде цилиндрических секций различной длины, имеющих на каждом торце ниппельное гнездо с резьбой. Соединение отдельных секций осуществляют с помощью цилиндрических или конических ниппелей (рис. 10), которые обычно изготовляются из заготовок с повышенной прочностью. Ниппели для электродов диаметром меньше 200 мм имеют резьбу с шагом 8,47 мм, ниппели большего диаметра 12,7 мм.
Соединение отдельных секций электродов при их диаметре более 400 мм следует осуществлять не всухую, а на пасте или пеке. Кроме того, обязательно применение специальных устройств типа ключей, увеличивающих усилие при затяжке электродов. В противном случае от динамических усилий, возникающих при горении дуг, электроды развинчиваются, и ток идет не по всему их сечению, а только по ниппелю. Нарезка быстро обгорает и большой кусок электрода обламывается и попадает в печь.
Основные правила по уходу за электродами в процессе их эксплуатации состоят в следующем:
1. Электроды необходимо хранить в сухом месте, в горизонтальном положении на специальных стеллажах.
2. Соединение отдельных секций следует выполнять весьма тщательно; эту операцию осуществляют не на печи, а в специальном станке.
3. Отверстия в своде печи должны быть тщательно размечены, электроды должны перемещаться в них, не касаясь кладки свода или экономайзеров. При этом не должно также происходить выбивания газов через уплотнители или сводовые отверстия.
4. Необходимо избегать обвалов шихты в процессе плавления, могущих привести к поломке электродов.
5. Диаметр электрода должен соответствовать силе проходящего по нему тока. При чрезмерной плотности тока электроды сильно нагреваются и окисляются. При неоправданно большом диаметре электродов удельный расход их также будет выше нормального.