石墨電極的簡述及分類

 根據所用原料的不同和成品物理化學指標的區別，石墨電極分為普通功率石墨電極(RP級)，高功率石墨電極(HP級)和超高功率石墨電極(UHP級)3個品種。這是因為石墨電極主要供電弧煉鋼爐作為導電材料使用，20世紀80年代電爐煉鋼工業把電弧煉鋼爐按每噸爐容量的變壓器輸入功率大小分為3類：普通功率電爐(RP爐)、高功率電爐(HP爐)和超高功率電爐(UHP爐)。20t以上的普通功率電爐每噸爐容量的變壓器輸入功率一般為300kW/t左右；高功率電爐為400kW/t左右；把40t以下的電爐輸入功率500～600kW/t、50～80t的電爐輸入功率400～500kW/t、100t以上的電爐輸入功率350～450kW/t稱為超高功率電爐。到了20世紀80年代末，經濟發達國家大量淘汰50t以下的中小型普通功率電爐，新建的電爐多數是80～150t的超高功率大電爐，并將輸入的電功率提高到800kW/t，90年代初期一部分超高功率電爐又進一步提高到1000～1200kW/t。高功率和超高功率電爐使用的石墨電極在更加苛刻的條件下運行，由于通過電極的電流密度明顯增大，結果產生下列問題：

(1)因電阻熱和熾熱氣流導致電極溫度升高，使得電極及接頭的熱膨脹量都增加了，同時電極的氧化消耗也提高了。

(2)電極中心部位和電極外圓的溫度差增大了，由溫度差引起的熱應力也相應提高，電極容易產生裂紋和表面剝落。

(3)增大了電磁作用力，引起劇烈的振動，在劇烈振動下，電極因連接松動、脫扣而導致折斷的幾率增多了。因此高功率和超高功率石墨電極的物理機械性能必須優于普通功率石墨電極，如電阻率較低，體積密度較大及機械強度較高，熱膨脹系數要小，有良好的抗熱震性能。表1列出了20世紀80年代末期3種不同功率電弧煉鋼爐的通用標準系列和配用的石墨電極直徑。為了適應煉鋼廠大量發展高功率及超高功率電爐的需要，80年代起歐美、日本的炭素廠主要生產兩種質量標準的石墨電極，即高功率石墨電極和超高功率石墨電極，普通功率石墨電極因銷路不大而很少生產。

直流電弧爐用石墨電極 直流電弧爐是20世紀80年代初發展成熟的新型電爐煉鋼設備，初期的直流電弧爐是在原來的交流電弧爐基礎上改造而成，有的使用3根石墨電極，有的使用2根石墨電極，但80年代中期以后新設計的直流電弧爐多數只用1根石墨電極，與相同功率使用3根石墨電極的交流電弧爐相比，在高溫下受到氧化的電極總表面積大大減少，同樣以超高功率運行的直流電弧爐，每噸鋼的石墨電極的消耗可以降低50％左右，直流電弧爐電流通過電極時不產生趨膚效應及鄰近效應，在電極橫截面上電流分布均勻，而且直流電弧的穩定性好，運行中機械振動較小，電爐的噪聲也較低。直流電弧爐配用石墨電極的直徑也是根據電爐容量和電極允許電流密度計算出來的，對相同輸入功率的超高功率電爐而言，使用1根石墨電極的直流爐，電極直徑要大一些，如容量為150t的交流電弧爐使用直徑600mm的電極，而相同容量的直流電弧爐要使用直徑700～750mm的電極，直流電弧爐對石墨電極的質量要求比交流電弧爐使用的還要高一些。