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石墨電極的原料及制造工藝

一、石墨電極的原料

1、石墨電極

是采用石油焦、針狀焦為骨料，煤瀝青為粘結(jié)劑，經(jīng)過(guò)混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化、機(jī)械加工等一 系列工藝過(guò)程生產(chǎn)出來(lái)的一種耐高溫石墨質(zhì)導(dǎo)電材料。石墨電極是電爐煉鋼的重要高溫導(dǎo)電材料，通過(guò)石墨電極向電爐輸入電能，利用電極端部和爐料之間引發(fā)電弧產(chǎn)生的高溫作為熱源，使?fàn)t料熔化進(jìn)行煉鋼。其他一些冶煉黃磷、工業(yè)硅、磨料等材料的礦熱爐也用石墨電極作為導(dǎo)電材料。利用石墨電極優(yōu)良而特殊的物理化學(xué)性能，在其他工業(yè)部門也有廣泛的用途。

2、石墨電極的原料

生產(chǎn)石墨電極的原料有石油焦、針狀焦和煤瀝青

（1）石油焦

石油焦是石油渣油、石油瀝青經(jīng)焦化后得到的可燃固體產(chǎn)物。色黑多孔，主要元素為碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦屬于易石墨化炭一類，石油焦在化工、冶金等行業(yè)中有廣泛的用途，是生產(chǎn)人造石墨制品及電解鋁用炭素制品的主要原料。

石油焦按熱處理溫度區(qū)分可分為生焦和煅燒焦兩種，前者由延遲焦化所得的石油焦，含有大量的揮發(fā)分，機(jī)械強(qiáng)度低，煅燒焦是生焦經(jīng)煅燒而得。中國(guó)多數(shù)煉油廠只生產(chǎn)生焦，煅燒作業(yè)多在炭素廠內(nèi)進(jìn)行。

石油焦按硫分的高低區(qū)分，可分為高硫焦（含硫1.5%以上）、中硫焦(含硫0.5%-1.5%)、和低硫焦(含硫0.5%以下)三種，石墨電極及其它人造石墨制品生產(chǎn)一般使用低硫焦生產(chǎn)。

（2）針狀焦

針狀焦是外觀具有明顯纖維狀紋理、熱膨脹系數(shù)特別低和很容易石墨化的一種優(yōu)質(zhì)焦炭，焦塊破裂時(shí)能按紋理分裂成細(xì)長(zhǎng)條狀顆粒（長(zhǎng)寬比一般在1.75以上），在偏光顯微鏡下可觀察到各向異性 的纖維狀結(jié)構(gòu)，因而稱之為針狀焦。

針狀焦物理機(jī)械性質(zhì)的各向異性十分明顯, 平行于顆粒長(zhǎng)軸方向具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，熱膨脹系數(shù)較低，在擠壓成型時(shí)，大部分顆粒的長(zhǎng)軸按擠出方向排列。因此，針狀焦是制造高功率或超高功率石墨電極的關(guān)鍵原料，制成的石墨電極電阻率較低，熱膨脹系數(shù)小，抗熱震性能好。

針狀焦分為以石油渣油為原料生產(chǎn)的油系針狀焦和以精制煤瀝青原料生產(chǎn)的煤系針狀焦。

（3）煤瀝青

煤瀝青是煤焦油深加工的主要產(chǎn)品之一。為多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，常溫下為黑色高粘度半固體或固體，無(wú)固定的熔點(diǎn)，受熱后軟化，繼而熔化，密度為1.25－1.35g/cm3。按其軟化點(diǎn)高低分為低溫、中溫和高溫瀝青三種。中溫瀝青產(chǎn)率為煤焦油的54－56％。煤瀝青的組成極為復(fù)雜，與煤焦油的性質(zhì)及雜原子的含量有關(guān)，又受煉焦工藝制度和煤焦油加工條件的影響。表征煤瀝青特性的指標(biāo)很多，如瀝青軟化點(diǎn)、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、結(jié)焦值和煤瀝青流變性等。

煤瀝青在炭素工業(yè)中作為粘結(jié)劑和浸漬劑使用，其性能對(duì)炭素制品生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量影響極大。粘結(jié)劑瀝青一般使用軟化點(diǎn)適中、結(jié)焦值高、β樹(shù)脂高的中溫或中溫改質(zhì)瀝青，浸漬劑要使用軟化點(diǎn)較低、 QI低、流變性能好的中溫瀝青。

二、石墨電極的制造工藝

1、煅燒

炭質(zhì)原料在高溫下進(jìn)行熱處理，排出所含的水分和揮發(fā)份，并相應(yīng)提高原料理化性能的生產(chǎn)工序稱為煅燒。一般炭質(zhì)原料采用燃?xì)饧白陨頁(yè)]發(fā)份作為熱源進(jìn)行煅燒，最高溫度為1250- 1350℃。

（1）煅燒使炭質(zhì)原料的組織結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能發(fā)生深刻變化，主要體現(xiàn)在提高了焦炭的密度、機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，提高了焦炭的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能，為后序工序奠定了基礎(chǔ)。

（2）煅燒的設(shè)備主要有罐式煅燒爐、回轉(zhuǎn)窯和電煅燒爐。煅燒質(zhì)量控制指標(biāo)是石油焦真密度不小于2.07g/cm3，電阻率不大于550μΩ.m,針狀焦真密度不小于2.12g/cm3，電阻率不大于500μΩ.m。

（3）原料的破碎處理和配料

①在配料之前，須對(duì)大塊煅后石油焦和針狀焦進(jìn)行中碎、磨粉、篩分處理。

中碎通常是將50mm左右的物料通過(guò)顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、對(duì)輥破碎機(jī)等破碎設(shè)備進(jìn)一步破碎到配料所需的0.5-20mm的粒度料。

②磨粉是通過(guò)懸棍式環(huán)輥磨粉機(jī)（雷蒙磨）、球磨機(jī)等設(shè)備將炭質(zhì)原料磨細(xì)到0.15mm或0.075mm粒徑以下的粉末狀小顆粒的過(guò)程。

③篩分是通過(guò)具有均勻開(kāi)孔的一系列篩子，將破碎后尺寸范圍較寬的物料分成尺寸范圍較窄的幾種顆粒粒級(jí)的過(guò)程，現(xiàn)行電極生產(chǎn)通常需要4-5個(gè)顆粒料粒級(jí)和1-2個(gè)粉料粒級(jí)。

④配料是按配方要求，對(duì)各種粒度的骨料和粉料、粘 結(jié)劑分別計(jì)算、稱量和聚焦的生產(chǎn)過(guò)程。 配方的科學(xué)性適宜性和配料操作的穩(wěn)定性是影響產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)和使用性能的最重要因素之一。

（4）配方需確定5方面內(nèi)容：

①選擇原料的種類； ②確定不同種類原料的比例； ③確定固體原料粒度組成； ④確定粘結(jié)劑的用量；⑤確定添加劑的種類和用量。

（6）返回料的回用（生碎、石墨碎、焙燒碎）

（7）配方基本原則：球體最緊密堆積原理

（8）電極配方中最大顆粒尺寸的確定                  

大顆粒配方

1. 混捏

   在一定溫度下將定量的各種粒度炭質(zhì)顆粒料和粉料與定量的粘結(jié)劑攪拌混合均勻，捏合成可塑性糊料的工藝過(guò)程稱為混捏。

   （1）混捏的過(guò)程：干混（20-35  min）濕混（40-55 min）

   （2）混捏的作用：

   ①干混時(shí)使各種原料混合均勻，同時(shí)使不同粒度大小的固體炭質(zhì)物料均勻地混合和填充，提高混合料的密實(shí)度；

   ②加入煤瀝青后使干料和瀝青混合均勻，液態(tài)瀝青均勻涂布和浸潤(rùn)顆粒表面，形成一層瀝青粘結(jié)層，把所有物料互相粘結(jié)在一起，進(jìn)而形成均質(zhì)的可塑性糊料，有利于成型；

   ③部分煤瀝青浸透到炭質(zhì)物料內(nèi)部空隙，進(jìn)一步提高了糊料的密度和粘結(jié)性。

   3、成型

   炭材料的成型是指混捏好的炭質(zhì)糊料在成型設(shè)備施加的外部作用力下產(chǎn)生塑性變形，最終形成具有一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的生坯（或稱生制品）的工藝過(guò)程。

   成型的種類、設(shè)備及所生產(chǎn)產(chǎn)品：

4、擠壓的操作

（1）涼料：圓盤涼料、圓筒涼料、混捏式?jīng)隽系确绞?/span>

        排出揮發(fā)份、降低至適宜溫度（90-120℃）增加粘結(jié)力，使糊料塊度均勻利于成型

            20-30 min

（2）裝料：壓機(jī)升擋板----分2-3次下料----4-10MPa壓實(shí)

（3）預(yù)壓：壓力20-25MPa，時(shí)間3-5min，同時(shí)抽真空

（4）擠壓：壓機(jī)降擋板----5-15MPa擠壓----剪切----翻入冷卻  水槽

（5）擠壓的技術(shù)參數(shù)：壓縮比、壓機(jī)料室及嘴型溫度、涼料溫度、預(yù)壓壓力時(shí)間、擠壓壓力、擠壓速度、冷卻水溫度

（6）生坯的檢查：體積密度、外觀敲擊、剖析

5、焙燒

是炭制品生坯在填充料保護(hù)下、裝入專門設(shè)計(jì)的加熱爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)崽幚?/span>, 使生坯中的煤瀝青炭化的工藝過(guò)程。煤瀝青炭化后形成的瀝青焦將炭質(zhì)骨料和粉料顆粒固結(jié)在一起, 焙燒后的炭制品具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、較低的電阻率、較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

（1）焙燒是炭素制品生產(chǎn)的主要工序之一, 也是石墨電極生產(chǎn)三大熱處理過(guò)程中的重要一環(huán), 焙燒生產(chǎn)周期較長(zhǎng)（一焙22-30天，二焙依爐型5-20天）, 而且能耗較高。生坯焙燒的質(zhì)量對(duì)成品質(zhì)量和生產(chǎn)成本都有一定影響。

（2）生坯內(nèi)煤瀝青在焙燒過(guò)程中焦化，排出10%左右的揮發(fā)份，同時(shí)體積產(chǎn)生2-3%的收縮，質(zhì)量損失8-10%。炭坯的理化性能也發(fā)生了顯著變化，由于氣孔率增加體積密度由1.70g/cm3降為1.60g/cm3，電阻率10000μΩ.m左右降至40-50μΩ.m，焙燒坯的機(jī)械強(qiáng)度也大為提高。

（3）二次焙燒是焙燒品浸漬后進(jìn)行再次焙燒，使浸入焙燒品孔隙中的瀝青炭化的工藝過(guò)程。生產(chǎn)體積密度要求較高的電極（除RP以外的所有品種）和接頭坯料需進(jìn)行二焙，接頭坯料還需進(jìn)行三浸四焙或二浸三焙。

（4）焙燒爐主要爐型：

①連續(xù)作業(yè)----環(huán)式爐（帶蓋、不帶蓋）、隧道窯

②間歇作業(yè)----倒焰窯、車底式焙燒爐、箱式焙燒爐

（5）焙燒曲線及最高溫度：

一次焙燒----320、360、422、480小時(shí)，1250 ℃

二次焙燒----125、240 、280 小時(shí)，700-800 ℃

（6）焙燒品的檢查：外觀敲擊、電阻率、體積密度、抗壓強(qiáng)度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖析

浸漬是將炭材料置于壓力容器中，在一定的溫度和壓力條件下將液態(tài)浸漬劑瀝青浸入滲透到制品電極孔隙中的工藝過(guò)程。目的是降低制品氣孔率，增加制品體積密度和機(jī)械強(qiáng)度，改善制品的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。

浸漬的工藝流程及相關(guān)技術(shù)參數(shù)是：焙燒坯——表面清理——預(yù)熱（260-380 ℃，6-10小時(shí)）——裝入浸漬罐——抽真空（8-9KPa，40-50min）——注瀝青（180-200 ℃）——加壓（1.2-1.5MPa,3-4小時(shí)）——返瀝青——冷卻（罐內(nèi)或罐外）

（7）浸漬品的檢查：浸漬增重率G=(W2-W1)/W1×100%

                   一次浸漬品增重率≥14%

                   二次浸漬品增重率≥9%

                   三次浸漬品增重率≥5%

6、石墨化

是指在高溫電爐內(nèi)保護(hù)介質(zhì)中把炭制品加熱到2300 ℃以上,使無(wú)定形亂層結(jié)構(gòu)炭轉(zhuǎn)化成三維有序石墨晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的高溫?zé)崽幚磉^(guò)程。平面六角網(wǎng)格層狀結(jié)構(gòu)

（1）石墨化的目的和作用：

①提高炭材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性（電阻率降低4-5倍，導(dǎo)熱性提高約10倍）；

②提高炭材料的抗熱振性能和化學(xué)穩(wěn)定性（線膨脹系數(shù)降低50-80%）；

③使炭材料具有潤(rùn)滑性和抗磨性；

④排出雜質(zhì)，提高炭材料的純度（制品的灰分由0.5-0.8%降到0.3%左右）。

（2）石墨化過(guò)程的實(shí)現(xiàn)：

炭材料的石墨化是在2300-3000 ℃高溫下進(jìn)行的，故工業(yè)上只有通過(guò)電加熱方式才能實(shí)現(xiàn)，即電流直接通過(guò)被加熱的焙燒品，這時(shí)裝入爐內(nèi)的焙燒品既是通過(guò)電流產(chǎn)生高溫的導(dǎo)體，又是被加熱到高溫的對(duì)象。

目前廣泛采用的爐型有艾奇遜（Acheson）石墨化爐和內(nèi)熱串接(LWG)爐。前者產(chǎn)量大、溫差大、電耗較高，后者加熱時(shí)間短、電耗低、電阻率均勻但不好裝接頭。

石墨化工藝過(guò)程的控制是通過(guò)測(cè)溫確定與升溫情況相適應(yīng)的電功率曲線進(jìn)行控制，通電時(shí)間艾奇遜爐50-80小時(shí)，LWG爐9-15小時(shí)。

石墨化的電耗很大，一般為3200-4800KWh，工序成本約占整個(gè)生產(chǎn)成本的20-35%

（3）石墨化品的檢查：外觀敲擊、電阻率測(cè)試

7、機(jī)械加工

炭石墨材料機(jī)械加工的目的是依靠切削加工來(lái)到達(dá)所需要的尺寸、形狀、精度等，制成符合使用要求電極本體和接頭。

1. 石墨電極加工分為電極本體和接頭兩個(gè)獨(dú)立加工過(guò)程。

   ①本體加工包括鏜孔與粗平端面、車外圓與精平端面和銑螺紋3道工序，圓錐形接頭的加工可分為6道工序：切斷、平端面、車錐面、銑螺紋、鉆孔安栓和開(kāi)槽。

   ②電極接頭連接方式：圓錐形接頭連接（一吋三扣和一吋四扣）、圓柱形接頭連接、凹凸連接（公母扣連接）

   （2）加工精度的控制：螺紋錐度偏差、螺紋螺距、接頭（孔）大徑偏差、接頭孔同軸度、接頭孔垂直度、電極端面平整度、接頭四點(diǎn)偏差等。用專用環(huán)規(guī)和板規(guī)等檢查。

   （3）成品電極的檢查：精度、重量、長(zhǎng)度、直徑、體積密度、電阻率、預(yù)裝配合精度等。

   三、石墨電極的質(zhì)量指標(biāo)

   2290655731下表為方大炭素的RP、HP及UHP電極內(nèi)控質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

體積密度是石墨電極試樣的質(zhì)量與其體積的比值，單位g/cm3，體積密度越大說(shuō)明電極越密實(shí)，與強(qiáng)度、抗氧化性能是正相關(guān)，一般而言，同品種電極體積密度越大，其電阻率也越低。

提高體積密度的途徑是：調(diào)整配方、增加小粒級(jí)料和粉料用量，用真密度高的焦，使用結(jié)焦值高的瀝青和增加浸漬次數(shù)等。

電阻率是來(lái)衡量電極的導(dǎo)電能力的參數(shù)，是指電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體對(duì)電流阻力的一種性質(zhì)，數(shù)值上等于長(zhǎng)度為1m、截面積為1m2的導(dǎo)體在一定溫度條件下的電阻值，單位μΩ·m。電阻率越低，電極在使用中導(dǎo)電性越好、消耗就越低。

降低電阻率的途徑有：使用優(yōu)質(zhì)原料，提高制品體積密度，提高石墨化溫度等。

抗折強(qiáng)度是表征石墨材料的力學(xué)性能的參數(shù)，也叫抗彎強(qiáng)度，是指當(dāng)外力與物體軸線相垂直，物體受外力作用后先呈彎曲到折斷瞬間的極限抵抗能力，單位為MPa。石墨材料的強(qiáng)度有個(gè)與其他金屬非金屬顯著不同的特點(diǎn)，其強(qiáng)度隨溫度升高而增大，在2000-2500 ℃達(dá)到最高，為常溫的1.8-2倍，之后有所下降。強(qiáng)度高的電極、接頭，在使用中越不易折斷。

提高抗折強(qiáng)度的途徑是：減小配方中焦炭的粒度，提高炭質(zhì)原料強(qiáng)度，提高制品的體積密度，減少制品內(nèi)部缺陷等。

彈性模量是力學(xué)性能的一個(gè)重要方面，是衡量材料彈性形變能力的指標(biāo)，指材料在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變的比值，單位為GPa。彈性模量越大，要產(chǎn)生一定彈性變形所需的應(yīng)力越大，簡(jiǎn)單講，彈性模量越大材料越脆，彈性模量越小材料越柔。

彈性模量的高低對(duì)電極使用起一個(gè)綜合性的作用，制品的體積密度越高越密實(shí)，彈性模量越大，但制品的抗熱振性能越差，越易產(chǎn)生開(kāi)裂掉塊。在生產(chǎn)中，往往通過(guò)配方粒級(jí)的調(diào)整、制品體積密度的高低掌握一個(gè)比較適應(yīng)使用要求的彈性模量值。

熱膨脹系數(shù)是指材料受熱后膨脹程度的度量，即當(dāng)溫度升高1℃時(shí)，引起單位的固體材料試樣在某一特定方向上的膨脹比例常數(shù)，稱為沿該方向的線膨脹系數(shù)，單位1×10-6/℃。在沒(méi)有特別注明之處，熱膨脹系數(shù)均指線膨脹系數(shù)，石墨電極軸向和徑向線膨脹系數(shù)差異很大，徑向要比軸向大0.8-1倍，石墨電極質(zhì)量指標(biāo)中的熱膨脹系數(shù)是指軸向熱膨脹系數(shù)。

石墨電極的熱膨脹系數(shù)是非常重要的熱學(xué)參數(shù)，數(shù)值越低，表明制品的熱穩(wěn)定性越強(qiáng)，抗氧化性越高，表現(xiàn)在使用上反映出折斷越少，消耗越低。

降低熱膨脹系數(shù)的途徑：主要由原料固有性能決定使用質(zhì)量好的原料，配方使用粒度較大配方或增加大顆粒用量（但會(huì)使制品密度和強(qiáng)度降低）。

灰分是指制品中除碳石墨之外的其他固體元素含量。石墨電極中的灰分主要受所用原料的灰分大小影響，石油焦針狀焦灰分較低，所以石墨電極灰分一般不超過(guò)0.5%，灰分含量在1%以內(nèi)對(duì)煉鋼無(wú)明顯影響，但灰分中的雜質(zhì)元素會(huì)降低電極的抗氧化性能。

抗熱振因子是表征抗熱振性能的參數(shù)，抗熱振性能是材料自身的一種特性，它表述的是承受急冷急熱的一種性能，換句話說(shuō)，是材料在一定的溫度梯度之下抗碎裂的一種性能 ，是影響電極使用的一個(gè)很重要的綜合性的因素。

K——抗熱震因子，w/m；σ——抗拉強(qiáng)度，MPa；E——彈性模量，MPa；λ——熱導(dǎo)率，w/m·k；α——熱膨脹系數(shù)，1/K

K為一相對(duì)值，該值越大，抗熱振性能就越強(qiáng)。

石墨電極的K值與其在電弧爐中的表現(xiàn)有著較高的相關(guān)性，即較高的K值，對(duì)應(yīng)于電極較低的破碎和斷裂。

四、電爐煉鋼簡(jiǎn)介及石墨電極的消耗機(jī)理

1、電爐煉鋼簡(jiǎn)介

近現(xiàn)代煉鋼方法主要有轉(zhuǎn)爐煉鋼法、平爐煉鋼法和電爐煉鋼法。平爐煉鋼法已基本被淘汰，電爐煉鋼法與轉(zhuǎn)爐煉鋼法最根本的差別在于，電爐煉鋼法是以電能作為熱源，而電弧爐煉鋼是應(yīng)用得最為普遍的電爐煉鋼方法。我們通常所說(shuō)的電爐煉鋼，主要是指電弧爐煉鋼，因?yàn)槠渌愋偷碾姞t如感應(yīng)電爐、電渣爐等所煉的鋼數(shù)量較少。

電弧爐煉鋼是靠電極和爐料間放電產(chǎn)生的電弧，使電能在弧光中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⒔柚椛浜碗娀〉闹苯幼饔眉訜岵⑷刍饘俸蜖t渣，冶煉出各種成分的鋼和合金的一種煉鋼方法。

1. 電爐煉鋼的特點(diǎn)

   電爐煉鋼與其他煉鋼方法相比較，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。電弧爐煉鋼是靠電弧進(jìn)行加熱的，其溫度可以高達(dá)2000℃以上，超過(guò)了其他煉鋼爐用一般燃料燃燒加熱時(shí)所能達(dá)到的最高溫度。同時(shí)，熔化爐料時(shí)熱量大部分是在被加熱的爐料包圍中產(chǎn)生的，而且無(wú)大量高溫廢氣帶走的熱損失，所以熱效率比平爐、轉(zhuǎn)爐煉鋼法要高。用電能加熱還能精確控制溫度。因?yàn)闋t內(nèi)沒(méi)有可燃燒氣體，所以可以根據(jù)工藝要求在各種不同的氣氛中進(jìn)行加熱，也可在任何壓力或真空中進(jìn)行加熱。由于電弧爐煉鋼具有上述特點(diǎn)，能保證冶煉含磷、硫、氧低的優(yōu)質(zhì)鋼，能使用各種元素(包括鋁、鐵等容易被氧化的元素)來(lái)使鋼合金化，冶煉出各種類型的優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼。

   電爐煉鋼另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是基建投資少，占地面積小，流程斷，效率高。尤其是和轉(zhuǎn)爐相比，它可以用廢鋼作為原料，不像轉(zhuǎn)爐那樣需要熱鐵水，所以不需要一套龐大的煉鐵和煉焦系統(tǒng)。

   從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，電能的成本穩(wěn)定，供應(yīng)方便；電孤?tīng)t設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；還比較易于控制污染。由此可見(jiàn)，用電弧爐煉鋼的優(yōu)越性是相當(dāng)大的，所以現(xiàn)在世界各國(guó)都在大力發(fā)展純氧頂吹轉(zhuǎn)爐的同時(shí)，穩(wěn)步地發(fā)展電弧爐煉鋼技術(shù)。當(dāng)前電弧爐的發(fā)展趨勢(shì)是：發(fā)展大型電弧爐；發(fā)展超高功率供電技術(shù)；采用各種爐外精煉法；發(fā)展直接還原法煉鋼，逐步擴(kuò)大機(jī)械化自動(dòng)化及用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行過(guò)程控制等。

   目前世界范圍電爐鋼占粗鋼比例為35%左右，我國(guó)只有15-16%，還有很大發(fā)展空間。

2. 電爐的分類

   ①按爐襯耐火材料性質(zhì)：酸性電爐、堿性電爐

   ②按電流特性：交流和直流電爐

   ③按功率大小：普通功率、高功率和超高功率電爐

   ④按廢鋼預(yù)熱方式：豎爐、雙殼爐、爐料連續(xù)預(yù)熱電爐

   ⑤按出鋼方式：槽式出鋼、偏心底出鋼（EBT）、中心底出鋼（CBT）及水平出鋼（HOT）電爐等

3. 電爐煉鋼的流程

   補(bǔ)爐→裝料（1-3次）→熔化期（起弧、穿井、主熔、升溫四個(gè)階段）→氧化期（脫磷、脫碳、去氣）→還原期（脫硫、脫氧、調(diào)成分）→出鋼澆鑄或爐外二次精煉。

   五、石墨電極的消耗機(jī)理

   石墨電極在電爐煉鋼中的消耗量主要與電極本身質(zhì)量有關(guān)，也與煉鋼的爐況（如爐子新舊、有無(wú)機(jī)械故障、是否連續(xù)生產(chǎn)等）和煉鋼操作（如冶煉鋼種、吹氧時(shí)間、爐料情況等）關(guān)系很大。這里只探討石墨電極本身的消耗情況，其消耗機(jī)理有以下幾方面：

4. 端部消耗   

   包括電弧高溫引起的石墨材料升華以及電極端部與鋼水及爐渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的損失。端部高溫升華速率主要取決于通過(guò)電極的電流密度，其次與電極側(cè)部氧化后的直徑大小有關(guān)，端部消耗還與是否用電極插入鋼水增炭有關(guān)。

5. 側(cè)部氧化   

   電極的化學(xué)成分是碳，碳在一定條件下與空氣、水蒸氣、二氧化碳都會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，電極側(cè)部氧化量與單位氧化速率和暴露面積有關(guān)。一般情況下，電極側(cè)部氧化量要占電極總消耗量的50%左右。近年來(lái)為了提高電爐冶煉速度，更增加了吹氧操作的頻次，導(dǎo)致電極的氧化損失增加。在煉鋼過(guò)程中經(jīng)常觀察電極軀干的發(fā)紅程度和下端的錐度是衡量電極抗氧化能力的直觀方法。

6. 殘端損失    

   電極連續(xù)使用到上下兩根電極連接處時(shí)，一小段電極或接頭（即殘?bào)w）因本體的氧化變細(xì)或裂紋的貫通而產(chǎn)生脫離。殘端損失的大小與接頭形狀扣型、電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電極柱的振動(dòng)、撞擊有關(guān)。

7. 表面剝落及掉塊   

   在冶煉過(guò)程中急冷急熱，電極自身的抗熱振性能差導(dǎo)致的結(jié)果。

8. 電極折斷   

   包括電極軀干折斷和接頭折斷。電極折斷與石墨電極和接頭的自身質(zhì)量、加工配合有關(guān)，也與煉鋼操作有關(guān)，產(chǎn)生原因往往是鋼廠與電極生產(chǎn)廠爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。