Kulutus on suunniteltu, ei vika
AC- tai DC-sähkökaariuunielektrodi toimii kaaren kärjellä yli 3000 C, kun taas grafiitin sublimaatiopiste on noin 3650 C. Grafiitti valitaan juuri siksi, että se kestää ympäristön kantaen useita kymmeniä kiloampeereja, mutta yksikään laatu ei kestä sitä loputtomiin. Valokaariteräksen valmistuksessa elektrodien kulutus on tavallisesti 1,5–3 kg nestemäistä terästä tonnia kohden, ja vaihtaminen ajoitetaan tätä lukua vasten pikemminkin kuin vikaantumisen aiheuttama.
Kulutus jaetaan tavallisesti kärjen kulutukseen kaaressa, sivuseinän kulutukseen pilarin varrella sekä rikkoutumisesta ja liitosvaurioista aiheutuviin häviöihin. Jakotyöt uunikäytännön mukaan: pitkä-kaari, vaahtoava-kuonatoiminto polttaa sivuseinän nopeammin, kun taas lyhyt-kaaritoiminto keskittää häviön kärkeen.
Hapetus yli noin 450 C
Grafiitti hapettuu ilmassa noin 450-500 C yläpuolella, ja kuuman alueen ulkopuolella oleva elektrodipylväs on edelleen korkeassa lämpötilassa lämmön aikana. Hapetus poistaa massaa sivuseinältä, vähentää virran-poikkipinta-alaa ja lisää virrantiheyttä jäljellä olevassa osassa, mikä puolestaan nostaa paikallista lämpötilaa ja nopeuttaa lisähäviöitä. Vaahtokuonakäytäntö, vesijäähdytteiset paneelit, pinnoitetut sivuseinät ja kontrolloitu ilman sisäänpääsy elektrodiporteissa ovat vakiovastatoimia.
Rakenteen hajoaminen ja lämpöshokki
Toistuvat lämmitys- ja jäähdytysjaksot aiheuttavat jännitystä elektrodin pintaan, varsinkin kun romulataus tai tehonmuutokset ovat äkillisiä. Kun poikittainen halkeama muodostuu, elektrodi voi murtua kyseisessä tasossa ja pudota sulatteeseen aiheuttaen sähkökatkoksen, hiilen kerääntymisen lämpöön ja jäljellä olevan kolonnin pituuden romuhäviön. Nivelet ovat toinen heikko kohta: löysä tai yli-kiristetty nippanivel nostaa kosketusvastusta, ylikuumenee paikallisesti ja voi epäonnistua taivutuksessa.
Jäljelle jääneiden fyysinen testaus auttaa erottamaan aineellisen ongelman käytännön ongelmasta. Irtotiheys mitataan standardilla ASTM C559, sähköinen resistiivisyys standardilla ASTM C611 ja elektrodigrafiitin murtumismoduuli ASTM C1025:llä, ja GB/T 3072 kattaa elektrodilaadut kotimaassa. Elektrodi, joka epäonnistuu aikaisin normaalitiheydellä ja resistiivisyydellä, viittaa yleensä uunin käytäntöön eikä itse elektrodiin.
| Omaisuus | Tyypillinen UHP-sarja | Testimenetelmä |
|---|---|---|
| Bulkkitiheys | 1,68-1,74 g/cm3 | ASTM C559 |
| Sähköinen ominaisvastus | 5-6,5 mikroohmin mittari | ASTM C611 |
| Murtumismoduuli | 10-14 MPa | ASTM C1025 |
| CTE (100-600 C) | noin 1,0-1,3 x 10-6 /K | dilatometria |
Sähkön suorituskyvyn lasku
Kun kolonni kuluu, jäljellä olevan osan tulee kuljettaa samaa virtaa. Resistiivinen kuumennus nousee virrantiheyden neliön mukana, joten ohuempi elektrodi kuumenee, hapettuu nopeammin ja kuluttaa enemmän tehoa terästonnia kohti. Jossain vaiheessa uuni saavuttaa rajan, jossa elektrodi ei pysty pitämään ohjelmoitua virtaa ylikuumentamatta liitosta, ja kolonni vaihdetaan ajoitetun pysäytyksen jälkeen sen sijaan, että odotettaisiin vikaa.
Saastuminen ja tuotteen laatu
Elektrodit voivat poimia saasteita kuonaroiskeista, pinnoitteen rikkoutumisesta tai käsittelyvaurioista. Kolonniin lisätty kontaminoitunut tai lohkeileva elektrodi tuo mukanaan materiaalia, joka ei ole osa suunniteltua grafiittispesifikaatiota, ja kriittisissä lämpötiloissa tämä voi vaikuttaa hiilenhallintaan tai pinnan laatuun. Laatu- ja turvallisuusjärjestelmät edellyttävät yleensä tällaisten elektrodien poistamista sen sijaan, että niitä käytettäisiin niiden nimellisen käyttöiän loppuun.
Oston kannalta vaihtotiheys on laadun, halkaisijan ja uunin käytännön tulos. Terästonnikohtaisia kustannuksia seuraavat ostajat kirjaavat tavallisesti erikseen elektrodien kulutuksen, murtuman tonnia kohti ja liitosvaurion, koska ne kolme reagoivat erilaisiin korjaaviin toimenpiteisiin.
Usein kysytyt kysymykset
Q:Mikä pääasiallisesti määrää grafiittielektrodin käyttöiän?
V: Hallitsevat sivuseinän hapettuminen ja kärjen kulutus, mitä seuraa lämpöshokin aiheuttama rikkoutuminen ja nivelvaurio. Uunin käytäntö, kaaren pituus ja kuonan vaahtoamisen hallinta muuttavat näitä häviöitä.
Q:Missä lämpötilassa grafiittielektrodi alkaa hapettua?
V: Hapeutuminen muuttuu merkittäväksi ilmassa noin 450-500 C yläpuolella, selvästi kärjessä vallitsevan kaaren lämpötilan alapuolella. Sivuseinämien suojaus on siksi tärkeä koko lämmön ajan.
Q:Kuinka paljon elektrodia kuluu terästonnia kohden?
V: Yleensä 1,5-3 kg tonnia nestemäistä terästä kohti. Alaosa kuvastaa hyvää käytäntöä päällystetyillä elektrodeilla ja vakaalla tehoohjelmalla.
Q:Mitkä testit varmistavat elektrodien laadun?
V: Irtotiheys ASTM C559:n mukaan, sähkövastus ASTM C611:n mukaan ja murtumiskerroin ASTM C1025 mukaan ovat tavallisia materiaalitarkistuksia, joiden laatuvaatimukset kattavat GB/T 3072.
Q:Voidaanko murtunutta elektrodia edelleen käyttää?
V: Sitä voidaan joskus lyhentää ja käyttää uudelleen halkeaman alapuolella, mutta jäljellä oleva pituus on liitettävä uudelleen{0}}kunnollisesti. Säröilevän kolonnin käyttö kriittisessä lämmössä voi aiheuttaa katkeamisen ja hiilipiikin sulassa.
