《电极材料》.ppt
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1、电极材料1整理ppt1.1 电极电极 电极是铁合金电炉的关键性部件,是短网的电极是铁合金电炉的关键性部件,是短网的一部分。铁合金电炉冶炼就是通过电极,将来自一部分。铁合金电炉冶炼就是通过电极,将来自电网经过炉用变压器变为低电压、大电流的电能电网经过炉用变压器变为低电压、大电流的电能输送到炉内,并通过电极电弧和炉料电阻,熔融输送到炉内,并通过电极电弧和炉料电阻,熔融炉渣和金属的电阻,把电能转变成热能,以满足炉渣和金属的电阻,把电能转变成热能,以满足冶炼所需的高温条件和补充化学反应所需的热量。冶炼所需的高温条件和补充化学反应所需的热量。2整理ppt2.1.1 电极的分类、性能及其用途电极的分类、性
2、能及其用途2.1.1.1 电极的分类电极的分类 (1)对电极材料的要求:对电极材料的要求:导电性要好,比电阻(长为导电性要好,比电阻(长为1m,横截面积为,横截面积为1mm2的导体的电阻值,单位为的导体的电阻值,单位为mm2/m)要小,以减少电能的损失,减少短网压降,提高有效电压,提高熔)要小,以减少电能的损失,减少短网压降,提高有效电压,提高熔池功率;池功率;熔点要高;熔点要高;线膨胀系数要小,当温度急变时不易变形,不能因温度变化带来的内应力产生线膨胀系数要小,当温度急变时不易变形,不能因温度变化带来的内应力产生细小的裂缝而增加电阻;细小的裂缝而增加电阻;高温下要有足够的机械强度;高温下要有
3、足够的机械强度;杂质含量要低,而且杂质不污染所熔炼的产品。杂质含量要低,而且杂质不污染所熔炼的产品。来源广、价格低廉的来源广、价格低廉的碳质还原剂碳质还原剂同时具备上述各要求,是一种良好的电同时具备上述各要求,是一种良好的电极极 材料。材料。3整理ppt2.1.1 电极的分类、性能及其用途电极的分类、性能及其用途(2)分类分类 碳质电极按其加工制作工艺不同分为三种:碳素电极、碳质电极按其加工制作工艺不同分为三种:碳素电极、石墨电极和自焙电极。石墨电极和自焙电极。n碳素电极是以低灰分的无烟煤、冶金焦、沥青焦和石油焦为原料,碳素电极是以低灰分的无烟煤、冶金焦、沥青焦和石油焦为原料,按一定的比例和粒
4、度组成,混合时加人粘结剂沥青和焦油,在适按一定的比例和粒度组成,混合时加人粘结剂沥青和焦油,在适当的温度下搅拌均匀后压制成型,最后在焙烧炉中缓慢焙烧制得。当的温度下搅拌均匀后压制成型,最后在焙烧炉中缓慢焙烧制得。n 石墨电极以石油焦和沥青焦为原料制成碳素电极,再放到温度为石墨电极以石油焦和沥青焦为原料制成碳素电极,再放到温度为20002500的石墨化电阻炉中,经石墨化而制成。的石墨化电阻炉中,经石墨化而制成。4整理ppt 自自焙焙电电极极是是用用无无烟烟煤煤、焦焦炭炭以以及及沥沥青青和和焦焦油油为为原原料料,在在一一定定温温度度下下制制成成电电极极糊糊,然然后后把把电电极极糊糊装装入入已已安安
5、装装在在电电炉上的电极壳中,经过烧结成型。炉上的电极壳中,经过烧结成型。这这种种电电极极可可连连续续使使用用,边边使使用用边边接接长长边边烧烧结结成成型型,自自焙焙电电极极因因工工艺艺简简单单、成成本本低低,因因此此被被广广泛泛用用于于铁铁合合金金电电炉炉、电电石石炉炉等等。自自焙焙电电极极在在焙焙烧烧完完好好后后,其其性性能能与与碳碳素素电电极极相相差差不不大大,但但其其制制造造成成本本仅仅为为石石墨墨电电极极的的1/8,是是碳碳素素电电极极的的1/3。5整理ppt 2.1.1.2 电极的主要性能电极的主要性能 6整理ppt 2.1.1.2 电极的主要性能电极的主要性能 7整理ppt 2.1
6、.1.2 电极的主要性能电极的主要性能 8整理ppt2.1.2 自焙电极的制作自焙电极的制作 自自焙焙电电极极由由电电极极壳壳和和电电极极糊糊构构成成。自自焙焙电电极极的的外外壳壳由由薄薄钢钢板板焊焊接接成成,安安装装在在使使用用电电极极的的电电炉炉炉炉膛膛顶顶上上,加加入入壳壳内内的的电电极极糊糊经经高高温温焙焙烧烧制制成成自自焙焙电电极极。自自焙焙电电极极没没有有接接头头(而而石石墨墨电电极极接接头头占占15%-20%),直直径径可可大大些些,生生产产工工艺艺较较简简单单,成成本低廉。本低廉。9整理ppt 2.1.2.1 电极壳电极壳 p作用作用n赋型和保护电极不受氧化;赋型和保护电极不受
7、氧化;n作为导电元件,当电极未烧好时能承受大部分电流,作为导电元件,当电极未烧好时能承受大部分电流,起导电作用;起导电作用;n下放电极时,承受整个电极的自重,并能提高电极的下放电极时,承受整个电极的自重,并能提高电极的机械强度。机械强度。p电极壳的钢板用碳素钢板制作,不能用生锈变质电极壳的钢板用碳素钢板制作,不能用生锈变质的钢板。的钢板。10整理ppt2.1.2.1 电极壳电极壳11整理ppt 2.1.2.2 电极糊电极糊(1)原料原料 制制造造电电极极糊糊的的原原料料由由固固体体碳碳素素材材料料和和黏黏结结材材料料组组成成,电电极极糊糊质质量量的的好好坏坏,与与材材料料配配方方及及工工艺艺有
8、有关。关。固固体体碳碳素素材材料料有有无无烟烟煤煤、冶冶金金焦焦、石石油油焦焦、沥沥青青焦焦及及碎碎石石墨墨电电极极;黏黏结结材材料料有有沥沥青青和和煤煤焦焦油油,加入煤焦油是为了调整软化点。加入煤焦油是为了调整软化点。电电极极糊糊中中的的粘粘结结剂剂在在烧烧结结过过程程中中分分解解成成挥挥发发物物排排除除,残残碳碳转转变变为为坚坚固固的的焦焦炭炭网网,起起焦焦结结作作用用,使电极成为坚硬的整体。使电极成为坚硬的整体。12整理ppt2.1.2.2 电极糊电极糊p无烟煤要求灰分小于无烟煤要求灰分小于8%,挥发物含量小于,挥发物含量小于5,含硫量低。需用竖炉或回转窑在,含硫量低。需用竖炉或回转窑在
9、隔绝空气的条件下,经隔绝空气的条件下,经1200煅烧;煅烧;18-24h,除掉挥发分,增加热稳定性和导电,除掉挥发分,增加热稳定性和导电性,提高强度。性,提高强度。无煤烟的优点是价格低、含碳高、挥发分少、机械强度高、致密。无煤烟的优点是价格低、含碳高、挥发分少、机械强度高、致密。p冶金焦的灰分要小于冶金焦的灰分要小于14%,用时需经低温煅烧和烘干。,用时需经低温煅烧和烘干。p石油焦是由石油残渣经焦化制得。沥青焦是以炼焦油为原料,经高温干馏或延迟石油焦是由石油残渣经焦化制得。沥青焦是以炼焦油为原料,经高温干馏或延迟焦化而制得。要求两种焦灰分均小于焦化而制得。要求两种焦灰分均小于1%,沥青焦的挥发
10、物含量通常小于,沥青焦的挥发物含量通常小于1%,而,而石油焦挥发分含量要小于石油焦挥发分含量要小于7%,两种焦均需煅烧后才能使用。,两种焦均需煅烧后才能使用。p沥青是由炼焦油初步分馏所得的沸点大于沥青是由炼焦油初步分馏所得的沸点大于360的残留物,俗称柏油,根据其软的残留物,俗称柏油,根据其软化点又分为硬沥青、中沥青和软沥青,生产电极糊通常采用的是软化点为化点又分为硬沥青、中沥青和软沥青,生产电极糊通常采用的是软化点为6575的中沥青,含游离碳为的中沥青,含游离碳为18-25%,挥发分,挥发分55%,-70%,灰分小于,灰分小于0.5%,水分,水分小于小于5%。p煤焦油是由煤干馏而得到的褐色到
11、墨色的油状产物。要求含水量小于煤焦油是由煤干馏而得到的褐色到墨色的油状产物。要求含水量小于4%,灰分不,灰分不大于大于0.15%,游离碳含量不大于,游离碳含量不大于10%。沥青和煤焦油都需要脱水后使用。沥青和煤焦油都需要脱水后使用。13整理ppt电极糊的配方 2.1.2.2 电极糊电极糊14整理ppt2.1.2.2 电极糊电极糊15整理ppt(2)电极糊的生产过程)电极糊的生产过程 16整理ppt2.1.3自焙电极的烧结自焙电极的烧结 自焙电极的烧结过程是随着温度的升高,黏自焙电极的烧结过程是随着温度的升高,黏结剂逐渐分解排出挥发物的过程。结剂逐渐分解排出挥发物的过程。17整理ppt2.1.3
12、.1自焙电极的烧结自焙电极的烧结18整理ppt2.1.3.1自焙电极的烧结自焙电极的烧结p 第第一一阶阶段段称称为为软软化化段段,温温度度从从室室温温升升到到200,电电极极糊糊由由块状熔化。此间,仅其中的水分和低沸点的成分开始挥发。块状熔化。此间,仅其中的水分和低沸点的成分开始挥发。p第第二二阶阶段段称称为为挥挥发发段段,温温度度从从200升升至至600,此此间间已已全全部部熔熔化化的的液液态态电电极极糊糊中中的的粘粘结结剂剂全全部部开开始始分分解解、气气化化,排排出出挥挥发发物物,尤尤其其在在400左左右右进进行行得得更更为为激激烈烈,电电极极糊糊由由可可塑性状态逐渐变成固态。塑性状态逐渐
13、变成固态。p第第三三阶阶段段称称为为烧烧结结段段,温温度度从从600升升到到800,此此时时少少量量的的残残余余挥挥发发物物继继续续挥挥发发,经经4-8h,当当电电极极从从铜铜瓦瓦中中出出来来后,电极烧结基本结束。后,电极烧结基本结束。19整理ppt2.1.3.2电极在烧结过程中的物理化学变化电极在烧结过程中的物理化学变化 I.电极糊在烧结过程中,随着温度升高,挥发物含量逐渐降低。电极糊在烧结过程中,随着温度升高,挥发物含量逐渐降低。II.电电极极糊糊在在低低温温时时比比电电阻阻很很大大,在在焙焙烧烧过过程程中中,比比电电阻阻逐逐渐渐降降低低。当当温温度度低低于于100时时,由由于于沥沥青青熔
14、熔化化,电电极极糊糊比比电电阻阻上上升升;当当温温度度为为100-700时时,比比电电阻阻大大幅幅度度降降低低;当当温温度度继继续续并并高高,比比电电阻阻平平稳稳降降低低。因因此此,大大部部分分电电流流是是通通过过铜铜瓦瓦下下部部已已烧烧结结好好的的电电极极输输入入到到炉炉内内,而而铜铜瓦瓦在在电电极极糊糊未未烧烧结结好好的的部部位位时时,电电流流大大部部分分通通过过电电极极壳壳输输入入到到炉内,这便有可能烧穿电极壳而产生漏糊事故。炉内,这便有可能烧穿电极壳而产生漏糊事故。III.电电极极在在焙焙烧烧过过程程中中强强度度逐逐渐渐增增加加,温温度度低低于于400时时,电电极极变变软软,机机械械强
15、强度度在在下下降降;但但当当温温度度为为400-700时时,电电极极机机械械强强度度急急剧剧上上升到最大值;再加热至升到最大值;再加热至1200时保持不变。时保持不变。20整理ppt2.1.3.2电极在烧结过程中的物理化学变化电极在烧结过程中的物理化学变化表25 电极焙烧速度对其质量的影响21整理ppt2.1.4 自焙电极的接长和下放自焙电极的接长和下放 2.1.4.1 电极壳的接长电极壳的接长 在在冶冶炼炼过过程程中中电电极极不不断断的的消消耗耗和和下下放放,需需及及时时接接长长电电极极壳壳和和添添加加电电极极糊糊。电电极极壳壳在在装装接接之之前前,必必须须进进行行检检查查,如如发发现现变变
16、形形不不圆圆时时,要要矫矫圆圆,凡凡变变形形严严重重、焊焊缝缝脱脱落落和和生生锈锈严严重重的的电电极极壳壳不不得得使使用用。新新装装上上的的电电极极壳壳要要插插人人原原有有的的电电极极壳壳上上,并并保保持持上上下下两两节节垂垂直直,而而且且筋筋片片需需完完全全吻吻合合对对齐齐。接接长长电电极极壳壳应应采采用用气气焊焊焊焊接接,焊焊接接时时,先先在在圆圆周周的的四四等等分分处处焊焊上上四四点点,然然后后再再连连续续地地焊焊好好整整个个圆圆周周,焊焊缝缝要要密密实实、平平整整和和均均匀匀。带带有有钢钢带带的的电电极极,两两根根钢钢带带应应分分别别垂垂直直地地焊焊在在电电极极壳壳的的二二等等分分处处
17、;并并且且随随电电极极的的下下放放,每每隔隔300-400mm均衡地对焊两段,每段焊缝不应小于均衡地对焊两段,每段焊缝不应小于100mm。22整理ppt 2.1.4.2 添加电极糊添加电极糊 电电极极糊糊存存放放时时应应保保持持洁洁净净,如如表表面面有有灰灰尘尘或或泥泥土土要要除除掉掉。添添加加电电极极糊糊前前对对电电极极糊糊进进行行破破碎碎,粒粒度度不不能能大大于于筋筋片片距距离离,否否则则可可能能会会出出现现悬悬糊糊事事故故。电电极极糊糊的的添添加加量量应应按按规规定定加加入入。糊糊柱柱高高度度的的控控制制量量与与炉炉子子容容量量、电电极极直直径径的的大大小小、炉炉子子工工作作条条件件、电
18、电极极糊糊的的性性质质及及生生产产季季节节变变化化有有关关,但但主主要决定于电极直径的大小。要决定于电极直径的大小。23整理ppt 2.1.4.2 添加电极糊添加电极糊 24整理ppt2.1.4.3 电极的下放电极的下放 在在熔熔炼炼过过程程中中电电极极的的工工作作端端应应保保持持一一定定长长度度,并并且且其其消消耗耗速速度度与与焙焙烧烧随随度度相相适适宜宜,这这样样就就需需按按一一定定的的间间隔隔时时间间和和一一定定的的长长度度下下放放电电极极是是电电极极处处于于正正常常工工作作状状态态。然然而而实实际际并并非非如如此此,由由于于熔熔炼炼操操作作上上的的某某些些原原因因,电电极极埋埋入入料料
19、过过浅浅,不不能能按按规规定定时时间间下下放放电电极极时时,易易引引起起电电极极过过烧烧;相相反反,电电极极埋埋入入辽辽中中过过深深电电极极焙焙烧烧跟跟不不上上时时,易易发发生生漏漏糊糊盒盒软软断断事事故故。所所以以,不不能能忽忽视视冶冶炼炼操操作作对对电电极极正正常常烧烧结结的的影影响响,保证正常的冶炼操作,有助于电极处于正常的工作状态。保证正常的冶炼操作,有助于电极处于正常的工作状态。保保证证按按规规定定下下放放电电极极,一一般般无无压压放放装装置置的的小小型型电电炉炉每每8-12h下下放放200mm;有有压压放放装装置置的的大大、中中型型电电炉炉应应本本着着勤勤放少放的愿者,每隔放少放的
20、愿者,每隔1h或或2h下放下放20mm或或50mm。25整理ppt2.1.4.3 电极的下放电极的下放 电电极极消消耗耗长长度度基基本本上上就就是是下下放放长长度度。三三相相电电极每昼夜下放量等于每昼夜消耗量。极每昼夜下放量等于每昼夜消耗量。三相电极每昼夜下放量三相电极每昼夜下放量=3Sh S=D2/4 三相电极每昼夜消耗量三相电极每昼夜消耗量PQ 因因为为三三相相电电极极每每昼昼夜夜下下放放量量等等于于每每昼昼夜夜消消耗耗量量,则有则有 3 D2/4h PQ则则 h=4PQ/3 D2 26整理ppt2.1.4.3 电极的下放电极的下放 如果一台电炉的电极直径为如果一台电炉的电极直径为1000
21、mm,冶炼,冶炼硅硅75,昼夜产量为,昼夜产量为27t,则每相电极一昼夜应下放,则每相电极一昼夜应下放长度为:长度为:h=4PQ/3 D2 =4 27 58 1000 1000/3 3.14 10002 1.5 =443mm27整理ppt2.1.4.3 电极的下放电极的下放 每每相相电电极极一一昼昼夜夜应应下下放放450mm,如如采采用用顶顶紧紧式式把把持持器器,每每昼昼夜夜下下放放3次次,每每次次下下放放长长度度约约为为150mm。实实践践经经验验证证明明,电电极极每每次次下下放放量量不不应应超超过铜瓦长度的过铜瓦长度的1/4,每次下放长度不大于每次下放长度不大于200mm。28整理ppt2
22、.1.4.3 电极的下放电极的下放下放电极应注意以下事项:下放电极应注意以下事项:铜铜瓦瓦下下端端距距料料面面200300mm时时、才才可可以以下下放放电电极极,以以防防产产生生电电极下陷现象。极下陷现象。为为了了保保持持电电极极正正常常的的烧烧结结过过程程,一一般般情情况况下下,每每相相电电极极下下放放的的时时间间隔不少于间间隔不少于8h,不大于不大于24h。将铜瓦、水圈上挂的灰清理干净。将铜瓦、水圈上挂的灰清理干净。降低该相电极负荷。降低该相电极负荷。按规定的操作顺序和安全规程下放电极。按规定的操作顺序和安全规程下放电极。下下放放电电极极时时,如如发发现现流流糊糊或或有有软软断断的的可可能
23、能时时,应应立立即即停停电电,同同时时坐回电极(即将铜瓦退回原位置),并拧紧铜瓦。坐回电极(即将铜瓦退回原位置),并拧紧铜瓦。下放电极时,如发现电极烧结不良,应坐回电极或缓慢提升负荷。下放电极时,如发现电极烧结不良,应坐回电极或缓慢提升负荷。电极下放之后,要存细观察,以防发生电极事故。电极下放之后,要存细观察,以防发生电极事故。29整理ppt2.1.4.3 电极的下放电极的下放 电电极极下下放放一一般般在在出出铁铁后后进进行行,以以免免由由于于电电极极的的上上下下移移动动而而破破坏坏炉炉内内正正常常的的熔熔炼炼过过程程和和出出铁铁出出渣渣。下下放放电电极极时时,应降低该相电极负荷,其原因如下:
24、应降低该相电极负荷,其原因如下:已已装装入入电电极极壳壳内内的的电电极极糊糊,在在铜铜瓦瓦的的上上半半部部分分仍仍未未烧烧结结好好;电电导导率率不不均均匀匀。如如果果下下放放电电极极时时不不降降低低负负荷荷,下下放放时时电电极极突突然然向向下下移移动动,电电流流剧剧增增,这这时时电电极极壳壳的的导导电电性性仍仍比比电电极极糊糊的的导导电电性性强强,大大量量电电流流沿沿电电极极壳壳通通过过,容容易易击击穿穿电电极极壳壳,而而使使电电极极产产生生流流糊糊或或软软断。断。下放电极降低负荷可减少或防止在铜瓦部位发生打弧现象。下放电极降低负荷可减少或防止在铜瓦部位发生打弧现象。下放电极时电流突然增大,如
25、不降低负荷,容易引起下放电极时电流突然增大,如不降低负荷,容易引起“跳闸跳闸”。30整理ppt2.1.4.3 电极的下放电极的下放 下下放放电电极极的的操操作作一一般般情情况况下下是是正正常常的的,但但有有时时下下放放电电极极工工作作不不顺顺利利,影影响响冶冶炼炼的的正正常常进进行行,电电极极放放不不下下来来,往往有以下几种原因:往往有以下几种原因:电电极极壳壳焊焊接接质质量量较较差差。电电极极壳壳接接长长时时没没有有对对准准中中心心线线,角角度度相相差差较较大大,或或者者从从电电极极壳壳焊焊缝缝处处流流出出较较多多的的电电极极糊糊与与铜铜瓦瓦烧烧结结,或或电电极壳几何形状不合要求,均易使电极
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