وصف موجز وتصنيف لأقطاب الجرافيت

وفقًا للفرق في المواد الخام المستخدمة والمؤشرات الفيزيائية والكيميائية للمنتجات النهائية ، يتم تقسيم أقطاب الجرافيت إلى ثلاثة أصناف: أقطاب الجرافيت العادية (درجة RP) ، أقطاب الجرافيت عالية الطاقة (درجة HP) وأقطاب الجرافيت عالية الطاقة (درجة UHP). وذلك لأن أقطاب الجرافيت تستخدم بشكل أساسي كمواد موصلة في أفران صناعة الصلب الكهربائية. في الثمانينيات من القرن الماضي ، قسمت صناعة صناعة الصلب الكهربائية الدولية للأفران الكهربائية أفران صناعة الصلب الكهربائية إلى ثلاث فئات وفقًا لقدرة إدخال المحولات لكل طن من سعة الفرن: أفران كهربائية طاقة عادية (أفران RP) ، وأفران كهربائية عالية الطاقة (أفران HP) والأفران الكهربائية عالية الطاقة (أفران UHP). تبلغ طاقة إدخال المحول للأفران الكهربائية العادية التي تزيد عن 20 طنًا لكل طن من سعة الفرن حوالي 300 كيلو واط/طن ؛ الأفران الكهربائية عالية الطاقة حوالي 400 كيلو واط/ر ؛ تتراوح الأفران الكهربائية التي تقل عن 40T عن طاقة إدخال تتراوح بين 500-600 كيلو وات/طن ، والأفران الكهربائية تتراوح طاقة إدخال تتراوح بين 400-500 كيلو واط/طن ، والأفران الكهربائية التي تزيد عن 100T طاقة إدخال تتراوح بين 350-450 كيلو واط/طن ، والتي تسمى أفران كهربائية عالية الطاقة. بحلول نهاية الثمانينيات من القرن الماضي ، ألغت البلدان المتقدمة اقتصاديًا عددًا كبيرًا من الأفران الكهربائية الصغيرة والمتوسطة الحجم التي تقل عن 50 طن ، وكانت معظم الأفران الكهربائية التي تم بناؤها حديثًا أفران كهربائية كبيرة فائقة الطاقة من 80-150T ، وتم زيادة طاقة المدخلات إلى 800 كيلو واط/ر. في أوائل التسعينيات ، تم زيادة بعض الأفران الكهربائية عالية الطاقة الفائقة إلى 1000-1200 كيلو واط/ر. تعمل أقطاب الجرافيت المستخدمة في الأفران الكهربائية عالية الطاقة والطاقة العالية في ظل ظروف أكثر صرامة. مع زيادة الكثافة الحالية التي تمر عبر الأقطاب الكهربائية بشكل كبير ، تنشأ المشكلات التالية:

(1) تزداد درجة حرارة الإلكترود بسبب حرارة المقاومة وتدفق الهواء الساخن ، مما يزيد من التمدد الحراري للقطب والمفصل ، ويزداد استهلاك الأكسدة القطب أيضًا.

(2) يزداد الفرق في درجة الحرارة بين مركز القطب والدائرة الخارجية للقطب ، ويزداد الإجهاد الحراري الناجم عن اختلاف درجة الحرارة وفقًا لذلك ، مما يجعل القطب عرضة للتشققات وتقشير السطح.

(3) تزداد القوة الكهرومغناطيسية ، مما تسبب في اهتزاز شديد. تحت الاهتزاز الشديد ، يزداد احتمال كسر القطب بسبب الاتصال الفضفاض والانفصال. لذلك ، يجب أن تكون الخواص الفيزيائية والميكانيكية لأقطاب الجرافيت عالية الطاقة والطاقة العالية أفضل من تلك الموجودة في أقطاب الجرافيت العادية ، مثل المقاومة المنخفضة ، وكثافة الحجم الأعلى ، والقوة الميكانيكية العليا ، ومعامل التمدد الحراري الأصغر ، ومقاومة الصدمات الحرارية الجيدة. يسرد الجدول 1 السلسلة القياسية المشتركة وأقطار قطب الجرافيت المطابق لثلاثة أفران مختلفة لصناعة الصلب في أواخر الثمانينات. من أجل تلبية احتياجات مصانع الصلب لتطوير الأفران الكهربائية عالية الطاقة والمتطورة للغاية ، أنتجت مصانع الكربون في أوروبا ، والولايات المتحدة واليابان معايير جودة من أقطاب الجرافيت منذ الثمانينيات ، وهما أقطاب الجرافيت عالية الطاقة وأقطاب جرافيت عالية الطاقة. نادراً ما يتم إنتاج أقطاب الجرافيت القوية العادية بسبب مبيعاتها الصغيرة.

أقطاب الجرافيت لأفران قوس DC ARC هي نوع جديد من معدات صناعة الصلب للأفران الكهربائية التي نضجت في أوائل الثمانينيات. تم تعديل أفران قوس DC المبكرة على أساس أفران AC الأصلية. استخدم بعض أقطاب الجرافيت 3 ، وبعض أقطاب الجرافيت المستخدمة. ومع ذلك ، فإن معظم أفران قوس DC المصممة حديثًا بعد منتصف الثمانينيات من القرن الماضي استخدمت فقط قطب الجرافيت واحد فقط. بالمقارنة مع أفران قوس التيار المتردد مع نفس الطاقة باستخدام 3 أقطاب الجرافيت ، يتم تقليل مساحة السطح الكلي للأقطاب الأقطاب التي تتأكسد في درجات حرارة عالية. بالنسبة لأفران قوس DC التي تعمل في طاقة عالية للغاية ، يمكن تقليل استهلاك أقطاب الجرافيت لكل طن من الصلب بنحو 50 ٪. عندما يمر تيار فرن قوس DC عبر القطب ، لا يتم إنتاج أي تأثير للجلد وتأثير القرب. يتم توزيع التيار بالتساوي على المقطع العرضي من القطب. بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع قوس DC باستقرار جيد ، واهتزاز ميكانيكي صغير أثناء التشغيل ، وضوضاء منخفضة للفرن الكهربائي. يتم حساب قطر قطب الجرافيت المستخدم في فرن قوس DC بناءً على سعة الفرن والكثافة الحالية المسموح بها للقطب. بالنسبة لأفران الطاقة عالية للغاية مع نفس طاقة الإدخال ، فإن فرن DC باستخدام قطب الجرافيت واحد يحتوي على قطر قطب أكبر. على سبيل المثال ، يستخدم فرن AC ARC بسعة 150T قطبًا يبلغ قطره 600 مم ، في حين يستخدم فرن قوس DC من نفس السعة قطبًا يبلغ قطره 700-750 مم. تكون متطلبات جودة أفران قوس التيار المستمر لأقطاب الجرافيت أعلى من تلك المستخدمة في أفران قوس AC.