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关于UHP石墨电极在电炉炼钢中的 损耗状况和质量要求 杨晓智 (南通扬子碳紊有限公司南通 226002} 摘要本文重点叙述用户对u胛石墨电极的质量要求以及石墨电极在炼钢电炉操作中的负荷状 态，从而引起的电极消耗并采取降低消耗的措施等。 1 钢厂用户对石墨电极的质量要求 由于国内外钢材市场的产量和价格的剧烈竞争，各钢厂在电炉制钢过程中，对配套焙钢炉 型、钢种、钢质量、产率、能耗和操作水平等，都要求石墨电极有较商的质量。因此，对石墨 电极的质量期望值也越来越高。 据了解国内外制钢用户要求石墨电极的质量有两个方面口]【21： 第一方面，提出几个主要 项目其中包含炭素厂应达到的要求(见表1)。第二方面向碳素生产厂提出：①最f氐的电极消耗； ②不出现电极折损；⑧容许电极有虽大的通电密度和抗热冲击性§％。 我们认为第一方面可以从电极生产单位努力做到，而第二方面则应与制钢用户密切配合去 提高。尤其在当今炼钢作业的在容量炉型、超高电流密度和超大功率的电弧炉操作中，要确保 电极的全面质量，可以说将是电极生产厂和制钢用户双方共同努力去实现的重大i果题。 表1制钢用户对石墨电极质量要求之一 用户要求项目 炭索厂应达到的 耐热冲击性 l、电阻率小：2、导热系数小；3、热膨胀系数小 抗折断性 1、机械强度大：2、接头部位的加工精度高和接头与电极本体的连接好 耐氧化性耐雠 l、提高电极致密度；2、石墨化程度高 电极本体结构均一 2石墨电极单位消耗的认识 据国外一些专家指出[11：现今以超高功率作业的大型直流电弧炉，选用以优质石油焦为主 要原料制成的石墨电极，尽管针状石油焦有其性能上的特点，但也有其性能上的局限性，仍较 难以无限制适应随电炉钢飞速发展韵技术要求达到理想的电极质量。实际上，电炉设备和操作 条件的变化，对电极单位消耗影响很大(单位消耗为：生产每吨钢消耗石墨电极的重量)。正确 选配各崛电炉用电极，以及正确对电极的操作，提高犯稳定石墨电极的蝎量，才是降低电极单 位消耗最重要的途径。  8石墨电极在电炉操作中的负荷状态 从通电容量来看， UHP石墨电极相比RP普通电极和盱高功率电极有较高的容许电流密 度．不但提高了电流密度，适应在型电炉的机械负荷和热冲击，而且电极的单位消耗也大为降 低，在炉型中，有交流电弧炉和直流电弧炉的不同通电形式和容量。交流电炉为20一25A／c舻： 柬 冷 壁 3 粜10 (Q)炉内电极负荷状态 (b)电极表面温度[。C] 图1炉内电极负荷状态(交流电炉)  直流电炉为25-—30A／cm2，配台的电极直径越大，通电容量也越大。 电极的负荷状态可从盈l的运行状况和热变化看出。图t(a)表示炉内电极负荷状态(交 流电炉)：(b)表示电极表面温度。 从炉内电极各部位的电流分布看出，夹持部位的电流密度比下侧高，这是因铜夹头与石墨 的接触电阻差所导致。从电极断面看因交流电对电极产生的集肤效应，其电流密度是由表面向 里面减少。故交流电炉中，电流多向电极连接部近端汇流；而直流电炉无集肤效应和连接效应 现象，电流均一在电极内分布。 电极连接部位的状况是：交流电炉中，电极连接体端面和接头的电流分配I。(电极电流)： I。(接头电流)，最上面的连接部约为2：1，越向下则接头的电流分担增大，其结果为1：1的 分担率。在直流电炉中则电极的截面电流分布均一，连接部位的电流分布与交流电炉有明显差 别。最t连接部位约为I。：l严1：1，条件好的场台到下面连接部位的电流分布可达1：2。 这里可因电极本体与接头的热膨胀变化，电极本体的端面因氧化而与电极本体之间的接触电阻 增大，从而电流集中于接头。 电极头部端面，在作业中条件苛酷，电流密度达3．5～4．OkA／cm=，形成电弧状和热电子 炽点从端头面大量放出。从电极侧面可看到高能量密度的移动热源，端面呈现高热负荷。 电极表面温度，系由电极发热和向外热传导的热平衡来决定的，图1(b)表示电极各部位 概累的表面温度。 为防止电极和炉外的氧化消耗，采用冷却水喷淋，达到炉内电极上面部分的冷却目的。 炉内电炉的侧面温度，越下方温度越高，最高约达1600C。电极端头表面的最大炽热点， 局部可达4000C，通常其平均温度为2500C。而交流电炉的电极端头表面平均温度较高，电 极端头表面因在熔融钢液中弧的长短和接触的频繁程度增大，端头表面的消耗就大增。 4电极的消耗 以熔炼1吨钢消耗的电极重量；表示电极的消耗即公斤／吨(kg／t)。用电方式不同，电极 消耗也不同，例如：交流炉平均为2．3kg／t，最佳记录1．1kg／t，直流炉平均为1．2k∥t，最佳 记录0．8kg／t。 表2电极消耗分析 类 别 损耗机理 影响的因素 正常 电极端头面消耗 l、弧炽点的升华现象；2、 1、电弧电流：2、长电弧： 状