คำอธิบายสั้น ๆ และการจำแนกประเภทของขั้วไฟฟ้ากราไฟท์

จากความแตกต่างของวัตถุดิบที่ใช้และตัวชี้วัดทางกายภาพและทางเคมีของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปขั้วไฟฟ้ากราไฟท์แบ่งออกเป็นสามสายพันธุ์: อิเล็กโทรดกราไฟท์พลังงานธรรมดา (เกรด RP) ขั้วไฟฟ้ากราไฟท์พลังงานสูง (เกรด HP) และขั้วไฟฟ้ากราไฟท์สูงพิเศษ (เกรด UHP) นี่เป็นเพราะขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ส่วนใหญ่ใช้เป็นวัสดุนำไฟฟ้าในเตาเผาเหล็กอาร์คไฟฟ้า ในปี 1980 อุตสาหกรรมการผลิตเหล็กเตาไฟฟ้านานาชาติแบ่งเตาเหล็กอาร์คไฟฟ้าออกเป็นสามประเภทตามกำลังการป้อนข้อมูลหม้อแปลงต่อความจุของเตาเผา: เตาไฟฟ้าไฟฟ้าธรรมดา (เตาเผา RP) เตาไฟฟ้าพลังงานสูง (เตาเผา HP) และเตาไฟฟ้าไฟฟ้าสูงเป็นพิเศษ พลังงานอินพุตหม้อแปลงของเตาไฟฟ้าไฟฟ้าธรรมดาที่สูงกว่า 20 ตันต่อตันของความจุเตาโดยทั่วไปประมาณ 300kw/t; เตาไฟฟ้าไฟฟ้าสูงมีขนาดประมาณ 400kW/t; เตาไฟฟ้าต่ำกว่า 40T มีกำลังไฟ 500-600kW/T, เตาไฟฟ้าระหว่าง 50-80T มีกำลังไฟ 400-500KW/T และเตาไฟฟ้าไฟฟ้าสูงกว่า 100T มีกำลังไฟอินพุต 350-450kW/t ซึ่งเรียกว่าเตาไฟฟ้าไฟฟ้าสูงพิเศษ ในตอนท้ายของปี 1980 ประเทศที่พัฒนาแล้วทางเศรษฐกิจได้กำจัดเตาไฟฟ้าไฟฟ้าขนาดเล็กและขนาดกลางจำนวนมากต่ำกว่า 50T และเตาไฟฟ้าไฟฟ้าที่สร้างขึ้นใหม่ส่วนใหญ่เป็นเตาไฟฟ้าไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่สูงเป็นพิเศษของ 80-150T และพลังงานอินพุตเพิ่มขึ้นเป็น 800kw/t ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เตาเผาไฟฟ้าพลังงานสูงเป็นพิเศษเพิ่มขึ้นเป็น 1,000-1200kw/t ขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ที่ใช้ในเตาไฟฟ้าไฟฟ้าสูงและพลังงานสูงเป็นพิเศษทำงานภายใต้สภาวะที่เข้มงวดมากขึ้น เมื่อความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าผ่านขั้วไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญปัญหาต่อไปนี้เกิดขึ้น:

(1) อุณหภูมิอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้นเนื่องจากความร้อนความร้อนและการไหลของอากาศร้อนซึ่งเพิ่มการขยายตัวทางความร้อนของอิเล็กโทรดและข้อต่อและการใช้ออกซิเดชันของอิเล็กโทรดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

(2) ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกึ่งกลางของอิเล็กโทรดและวงกลมด้านนอกของอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้นและความเครียดจากความร้อนที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิก็เพิ่มขึ้นตามลำดับทำให้อิเล็กโทรดมีแนวโน้มที่จะแตกและปอกเปลือกพื้นผิว

(3) แรงแม่เหล็กไฟฟ้าเพิ่มขึ้นทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง ภายใต้การสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงความน่าจะเป็นของการแตกของอิเล็กโทรดเนื่องจากการเชื่อมต่อที่หลวมและการขาดการเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น ดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลของขั้วไฟฟ้ากราไฟท์พลังงานสูงและแรงสูงเป็นพิเศษจะต้องดีกว่าอิเล็กโทรดกราไฟท์พลังงานธรรมดาเช่นความต้านทานต่ำความหนาแน่นของปริมาตรที่สูงขึ้นและความแข็งแรงเชิงกลที่สูงขึ้น ตารางที่ 1 แสดงรายการซีรีย์มาตรฐานทั่วไปและการจับคู่เส้นผ่านศูนย์กลางอิเล็กโทรดกราไฟท์ของเตาเผาเหล็กอาร์คที่แตกต่างกันสามตัวในช่วงปลายทศวรรษ 1980 เพื่อตอบสนองความต้องการของโรงงานเหล็กในการพัฒนาเตาไฟฟ้าไฟฟ้าพลังงานสูงและพลังงานสูงเป็นพิเศษโรงงานคาร์บอนในยุโรปสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นได้ผลิตมาตรฐานคุณภาพสองของขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ตั้งแต่ปี 1980 คือขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ที่มีพลังสูง อิเล็กโทรดกราไฟท์พลังงานธรรมดาไม่ค่อยผลิตเนื่องจากยอดขายขนาดเล็ก

อิเล็กโทรดกราไฟท์สำหรับเตาเผา DC อาร์ค DC อาร์คเตาเป็นอุปกรณ์ทำเหล็กแบบเตาไฟฟ้าชนิดใหม่ที่ครบกำหนดในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เตาเผา DC ตอนต้นได้รับการแก้ไขบนพื้นฐานของเตาเผา AC อาร์คดั้งเดิม บางตัวใช้อิเล็กโทรดกราไฟท์ 3 ตัวและบางตัวใช้อิเล็กโทรดกราไฟท์ 2 ตัว อย่างไรก็ตามเตาเผา DC อาร์คที่ออกแบบใหม่ส่วนใหญ่หลังจากกลางทศวรรษ 1980 ใช้เพียง 1 กราไฟท์อิเล็กโทรด เมื่อเทียบกับเตาอาร์ค AC ที่มีพลังงานเท่ากันโดยใช้ขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ 3 ตัวพื้นที่ผิวรวมของขั้วไฟฟ้าออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงจะลดลงอย่างมาก สำหรับเตาเผา DC ARC ที่ทำงานด้วยกำลังสูงพิเศษการใช้ขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ต่อตันของเหล็กสามารถลดลงได้ประมาณ 50% เมื่อกระแสของเตาอาร์ค DC ผ่านอิเล็กโทรดจะไม่มีผลกระทบของผิวหนังและเอฟเฟกต์ความใกล้ชิด กระแสมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอบนส่วนตัดของอิเล็กโทรด นอกจากนี้ DC ARC มีความเสถียรที่ดีการสั่นสะเทือนเชิงกลขนาดเล็กระหว่างการทำงานและเสียงรบกวนต่ำของเตาไฟฟ้า เส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดกราไฟท์ที่ใช้ในเตาอาร์ค DC นั้นคำนวณตามความจุของเตาเผาและความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่อนุญาตของอิเล็กโทรด สำหรับเตาเผาพลังงานสูงเป็นพิเศษที่มีกำลังไฟเหมือนกันเตาเผา DC ที่ใช้อิเล็กโทรดกราไฟท์หนึ่งตัวมีเส้นผ่านศูนย์กลางอิเล็กโทรดที่ใหญ่กว่า ตัวอย่างเช่นเตาอาร์ค AC ที่มีความจุ 150T ใช้อิเล็กโทรดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 600 มม. ในขณะที่เตาอาร์ค DC ที่มีความจุเดียวกันใช้อิเล็กโทรดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 700-750 มม. ข้อกำหนดด้านคุณภาพของเตาเผา DC อาร์คสำหรับอิเล็กโทรดกราไฟท์นั้นสูงกว่าที่ใช้ในเตาเผา AC อาร์ค