מנגנון צריכה של אלקטרודת גרפיט בתהליך ייצור פלדה בכבשן חשמלי

כחומר מוליך בהתכה של תנור קשת חשמלי, הצריכה של אלקטרודות גרפיט היא פרופורציונלית לצריכת הכוח החשמלי. ייצור פלדה מודרנית בתנור קשת חשמלי משתמשת באנרגיה חשמלית וכימית כמקורות אנרגיה תרמית כדי להשיג את המטרות של ארבע הפחתות (P, C, O, S), שתי הפחתות (גז, זיהומים) ושתי התאמות (טמפרטורה, הרכב) בייצור הפלדה תַהֲלִיך. הביצועים של אלקטרודות גרפיט באים לידי ביטוי בעיקר בהתאמתן ובצריכתן בקרב המשתמשים, וצריכת האלקטרודות קשורה ישירות לאיכותן. הצריכה של אלקטרודות גרפיט בהתכה של כבשני קשת חשמלי מורכבת בעיקר מהחלקים הבאים.
1. צריכת קצה אלקטרודת גרפיט ומשטח עגול חיצוני בתוך התנור החשמלי

את הקשת שנוצרת על ידי אלקטרודות גרפיט בתנורי קשת חשמליים ניתן לסווג לקשתות ארוכות, בינוניות וקצרות, בעוד שההמסה של חומרי הכבשן ועליית הטמפרטורה תלויה בעוצמת הקשת. אורך הקשת הוא פרופורציונלי ישר למתח המשני וביחס הפוך לזרם המשני ולקצב החימום. על מנת לקצר משמעותית את זמן ההיתוך ולשפר את מהירות ההיתוך, מאומצת פעולת אנרגיה כימית גבוהה של ניפוח חמצן מאולץ, מה שמציב דרישות גבוהות יותר לעמידות החמצון ועמידות הלם תרמי של אלקטרודות גרפיט. הצריכה הסופית של אלקטרודות גרפיט בהתכה כוללת סובלימציה שנוצרת במהלך קשת בטמפרטורה גבוהה ותגובות כימיות הנוצרות במהלך מגע עם פלדה מותכת וסיגי פלדה. אובדן החמצון של אלקטרודות גרפיט מהווה כ-2/3 מהצריכה הכוללת, שהיא תוצר של קצב החמצון והשטח של יחידת החמצון והוא פרופורציונלי לזמן. ככל שזמן החימום בהתכה ארוך יותר, כך הצריכה גדולה יותר. לכן, יש צורך להתקין מערכת ריסוס מקורר מים על האלקטרודות של תנורי קשת חשמליים. בהתכה רגילה, תכולת הפחמן של אלקטרודות גרפיט הנכנסות לפלדה המותכת היא בדרך כלל בסביבות 0.01%, וזה נורמלי שלמתג הצריכה הסופית יש צורה לא חרוטית.
2. צריכה שארית של אלקטרודות גרפיט שנוצרות במהלך ההתכה

צריכה שארית מתייחסת לצריכה הלא פרודוקטיבית של האלקטרודה הנמוכה ביותר בהתכה, שנופלת לכבשן מסיבות מסוימות והופכת למוצר הפסולת הסופי, היוצאת מתהליך הייצור. יצירת שאריות אינה קשורה רק לאיכות הפנימית של החיבורים והאלקטרודות, אלא גם קשורה ישירות לגורמים כגון פיזור הבדים בכבשן, האווירה בתוך הכבשן ופעולת העברת הכוח. תופעות המראה העיקריות הן: ישנם סדקים בצורת "אנושית" וסדקים גדולים אורכיים או מתפצלים בתחתית הגוף השיורי; החיבור אינו הדוק מספיק, מה שגורם למפרק להתחמצן וליפול או להישבר ראשון; החיבור אינו במקום או ההתאמה אינה טובה, וכתוצאה מכך ניתוק או שבירה; האלקטרודה נשברת בתחתית המפרק או החור עקב כוח חיצוני; האלקטרודה נתונה לכוח חיצוני, מה שגורם למפרק או לחור להישבר; חלוקת חומר לא נכונה בכבשן עלולה לגרום לאזור גדול של חומר ממוטט לאחר מעבר דרך הבאר, או פעולה לא נכונה של עקומת העברת הכוח עלולה לגרום לשבירה רצינית של אלקטרודה; לאלקטרודה עצמה איכות ירודה וכו' חלק זה של ההפסד אינו משמעותי בייצור רגיל תוך הקפדה על איכות האלקטרודה, אך המשתמשים הישירים מייחסים לו חשיבות רבה.