תיאור קצר וסיווג של אלקטרודות גרפיט

על פי ההבדל בחומרי הגלם המשמשים ובמחוונים הפיזיים והכימיים של מוצרים מוגמרים, אלקטרודות גרפיט מחולקות לשלושה זנים: אלקטרודות גרפיט רגילות (כיתה RP), אלקטרודות גרפיט גבוהות (כיתה HP) ואלקטרודות גרפיט גבוהות במיוחד (כיתה UHP). הסיבה לכך היא שאלקטרודות גרפיט משמשות בעיקר כחומרים מוליכים בתנורי ייצור פלדה קשת חשמליים. בשנות השמונים, תעשיית ייצור הפלדה של הכבשן החשמלי הבינלאומי חילקה תנורי ייצור פלדה חשמליים לשלוש קטגוריות על פי כוח הכניסה לשנאי לטון קיבולת הכבשן: תנורי חשמל חשמליים רגילים (תנורי RP), תנורי חשמל חשמליים גבוה (תנורי HP) ותנורי חשמל גבוהים במיוחד (תנורי UHP). כוח הכניסה לשנאי של תנורי חשמל חשמליים רגילים מעל 20T לטון קיבולת הכבשן הוא בדרך כלל כ- 300kW/t; תנורים חשמליים בעלי עוצמה גבוהה הם בערך 400kW/T; תנורים חשמליים מתחת ל 40T הם בעלי עוצמת קלט של 500-600kW/T, תנורים חשמליים בין 50-80T הם בעלי כוח קלט של 400-500kW/T, ולתנורים חשמליים מעל 100T יש כוח קלט של 350-450KW/T, הנקראים ונסרה חשמלית גבוהה במיוחד. בסוף שנות השמונים, מדינות מפותחות כלכלית ביטלו מספר גדול של תנורי חשמל רגילים קטנים ובינוניים מתחת ל -50 ט ', ורוב התנורים החשמליים החדשים שנבנו לאחרונה היו תנורים חשמליים גדולים במיוחד של 80-150T, וכוח הקלט הוגדל ל 800 קילוואט/ט. בתחילת שנות התשעים, כמה תנורי חשמל כוח גבוהים במיוחד הוגדלו עוד יותר ל 1000-1200KW/T. האלקטרודות הגרפיט המשמשות בתנורים חשמליים בעלי עוצמה גבוהה ובגדול במיוחד פועלים בתנאים מחמירים יותר. ככל שהצפיפות הנוכחית העוברת באלקטרודות עולה משמעותית, מתעוררות הבעיות הבאות:

(1) טמפרטורת האלקטרודה עולה כתוצאה מחום התנגדות וזרימת אוויר חם, מה שמגדיל את ההתרחבות התרמית של האלקטרודה והמפרק, וגם צריכת החמצון של האלקטרודה עולה.

(2) הפרש הטמפרטורה בין מרכז האלקטרודה למעגל החיצוני של האלקטרודה עולה, והלחץ התרמי הנגרם כתוצאה מהפרש הטמפרטורה עולה גם הוא בהתאם, מה שהופך את האלקטרודה מועדת לסדקים וקילוף פני השטח.

(3) הכוח האלקטרומגנטי גדל וגורם לרטט קשה. תחת רטט קשה, ההסתברות לשבירה של האלקטרודה כתוצאה מחיבור רופף וניתוק עולה. לפיכך, המאפיינים הפיזיים והמכניים של אלקטרודות גרפיט בעלות עוצמה גבוהה ואולטרה-גבוהה חייבות להיות טובות יותר מאלו של אלקטרודות גרפיט רגילות, כמו התנגדות נמוכה יותר, צפיפות נפח גבוהה יותר וחוזק מכני גבוה יותר, מקדם התפשטות תרמית קטנה יותר ועמידות לזעזוע תרמי טוב. טבלה 1 מפרטת את הסדרה הסטנדרטית הנפוצה וקוטר האלקטרודה הגרפיט התואם של שלושה תנורי ייצור פלדה של קשת כוח שונים בסוף שנות השמונים. על מנת לענות על צרכיהם של טחנות פלדה לפיתוח תנורים חשמליים בעלי עוצמה גבוהה וגובה-עוצמה גבוהה, מפעלי פחמן באירופה, ארצות הברית ויפן הניבו בעיקר שני סטנדרטים איכותיים של אלקטרודות גרפיט מאז שנות השמונים, כלומר אלקטרודות גרפיט גבוהות ואלקטרודות גרפיט גבוהות במיוחד. לעתים רחוקות מיוצרים אלקטרודות גרפיט רגיל מיוצרים בגלל המכירות הקטנות שלהן.

אלקטרודות גרפיט לתנורי קשת DC תנורי קשת DC הם סוג חדש של ציוד ליצירת פלדה של תנור חשמלי שהתבגר בראשית שנות השמונים. תנורי קשת DC המוקדמים שונו על בסיס תנורי AC AC המקוריים. חלקם השתמשו ב -3 אלקטרודות גרפיט, וחלקן השתמשו בשתי אלקטרודות גרפיט. עם זאת, מרבית תנורי קשת DC שהועברו לאחרונה לאחר אמצע שנות השמונים השתמשו רק באלקטרודה גרפיט אחת. בהשוואה לתנורי קשת AC עם אותו כוח באמצעות 3 אלקטרודות גרפיט, שטח הפנים הכולל של האלקטרודות המתחמצן בטמפרטורות גבוהות מצטמצם מאוד. עבור תנורי קשת DC הפועלים בכוח גבוה במיוחד, ניתן להפחית את הצריכה של אלקטרודות גרפיט לטון פלדה בכ- 50%. כאשר הזרם של תנור קשת DC עובר דרך האלקטרודה, לא נוצרים אפקט עור ואפקט קרבה. הזרם מופץ באופן שווה על חתך האלקטרודה. בנוסף, ל- DC Arc יש יציבות טובה, רטט מכני קטן במהלך הפעולה ורעש נמוך של הכבשן החשמלי. הקוטר של האלקטרודה הגרפיט המשמשת בכבשן קשת DC מחושב גם על בסיס קיבולת הכבשן ועל צפיפות הזרם המותרת של האלקטרודה. עבור תנורי חשמל גבוהים במיוחד עם אותו כוח קלט, תנור DC באמצעות אלקטרודה גרפיט אחת יש קוטר אלקטרודה גדול יותר. לדוגמה, תנור AC AC עם קיבולת של 150T משתמש באלקטרודה בקוטר של 600 מ"מ, ואילו תנור קשת DC של אותה קיבולת משתמש באלקטרודה בקוטר 700-750 מ"מ. דרישות האיכות של תנורי קשת DC לאלקטרודות גרפיט גבוהות יותר מאלו המשמשות בתנורי AC AC.