电极糊和电极烧结
以上指标作为制造厂的出厂标准,但仅仅知道了灰份和挥发份的多少,来判 断电极糊的质量的好坏是不够的。要鉴定电极糊质量是否合乎要求,只有将 试样在试验室作烧结检验,通过机械强度,电阻系数、气孔率等检验,才算 合乎电极糊质量鉴定标准。可是由于此项检验方法,从取样到获得测定结果 时间长,速度缓慢。因此,制造厂仅作为参考指标,但也是一个重要指标。
1. 如挥发份太高时,会造成下列不良结果:
(1)不易烧结,强度差,容易软断。
(2)收缩性大,强度也差,又可能发生硬断。
(3)氧化快,电极糊消耗快。
(4)容易分层烧结成异形,除下放电极困难外,也易折断。
(5)放电极时减负荷多,增负荷慢,影响产量。
2.如挥发份过低时,会造成下列不良结果:
(1)过早烧结,强度差,容易硬断。
第十三章 电极糊和电 极烧结
第一节 概述
连续式自动焙烧电极(简称自烧电极)是由电极糊和铁壳组成的。电极在电石炉内工作时是要
不断消耗的,所以需要继续不断地下放电极,以资补充。当电极下放到导电颚板下部时,经过
1000℃左右的高温焙烧,使电极糊碳化而成电极。因为电极铁壳可以在电炉不停电的情况下继续焊
接,电极糊不断地向铁壳内加入,而且又是在电石炉内烧结而成的,所以叫做连续式自动焙烧电极。
前面已经讲过,电石炉电流是依靠电极输入炉内转化为热能,要使电极在 电弧所产生的高温下正常工作,必须具有高度的耐氧化性及导电性,只有碳 素原料制成的电极,才有这种性质。因为碳素电极可承受高达3000℃的电弧 温度,在此温度下仅缓慢氧化。
电弧炉对电极要求很高:
(1)能耐高温,同时热膨胀系数要小。因为它一端遭受电弧高温,另一端则 露于料面上与被水冷却的电极把持器相接触,所以要求在温度急剧变化的情 况下,具有一定的坚固性。
在设计电石炉中,有许多参数是参考电极直径进行的。电极直径之大小,由通过电极截面积上
的电流所允许的电流密度来决定,如直径小,则允许的电流密度大,直径大,则允许的电流密度小。
电流密度与电极直径选择恰当与否,对整个电炉来讲是非常重要的。
电极直径大小的决定,对设计中考虑电极同心圆直径、电极间距、炉膛内径、炉膛深度,甚至
(2)具有比较小的电阻系数,可以降低电能的损耗。 (3)具有较小的气孔率,可以使加热状态的电极氧化缓慢。 (4)具有较高的机械强度,才不致因机械与电气负荷的影响使电极折断。 此外,还必须经受得住生产过程中炉料崩塌的轻微的侧击。
电极糊的控制项目有固定碳、挥发份、灰份和水份等,一般只要分析挥发份、灰份和 水份三项就可以把四项全都计算出来了。挥发份必须控制在一定的范围内,否则会造 成以下结果。
(2)粘结剂(沥青、与煤焦油)。
在这里应该指出,用作粘结剂的原料,经焙烧后要能够转变为坚固的焦炭钢,起焦
结作用,形成自烧电极整体。
一、固体炭素原料
1.无烟煤
无烟煤乃是电极糊的主要部分,当电极烧成后,它就成为电极的骨架,和钢筋混凝
土中的鹅卵石所起的作用很相似。
采用无烟煤不仅是因为其价格便宜,更主要的是使用它能改进电极糊的使用质量。
电极同心圆直径的2.25 倍)。
关于电极同心圆直径与电极直径的比例,所采用的经验数据,目前大 多数为2.7倍较好。炉膛深度是电极直径的2.3倍。另外,电炉直径、 电极插入炉料深度,炉底厚度、炉底面积、炉子容量等的计算都和电 极有关系,这里不一一叙述了。
由此可见,电极在设计整个电炉的设备中,占着极其重要的地位。现 在国内电炉之电极大部均采用自烧电极,而在整个电炉设备中,我们 经常遇到的事故是电极事故。这些事故是:电极软断、硬断,电极壳 破裂、电极漏糊,电极“刺火”,电极放不下等等。凡电极出了事故, 影响电炉正常生产,有时会造成停产几十小时或几天,要浪费大量人 力物力,甚至还有严重的人身伤亡事故发生。
无烟煤是致密的、带有金属光泽的黑色油脂矿物 电极糊的原料
电极糊的原料主要组成部分是碳。碳具有以下性质,因而使它能成为制造电极糊的
基本原料:
(1)承受在工业技术上必要的高温;
(2)其氧化物为气体;
(3)导电性能良好;
(4)与许多化学物质不易反应。
制造电极糊使用的原料有以下两类。
(1)固体碳素原料(无烟煤、石油焦和人造石墨等);
于炉膛外径,炉底厚度等都有很大的指导意义。因为这些尺寸的数据均参考与电极成倍数关系的经
验数据。
三相电炉电极,一般多采用三角形布置,设计时,既要考虑电极之间的距离,使它有足够而均
匀的温度分布,并能形成相互串通的更大高温区,又要考虑电极与炉壁之间有足够的距离,使它对
炉壁辐射均匀,避免炉壁过快烧坏。电极同心圆直径与炉壁内径之比,一般为 0.44(炉之内径为
自烧式电极广泛地用于电石炉和铁合金炉。这种电极的特点是直径可以扩大到2米,不用螺丝
接头,在电石炉上连接时非常方便,而且价格低廉,这就给电石炉向大容量发展创造了有利的条件。
在整个电石炉的设备中,电极就是心脏。在电石生产中,电流是通过电极输入炉内,产生电弧,
进行冶炼电石,电极在整个电炉中是占有着极其重要的地位。
总之,电极在电石炉中占有重要地位。没有它,电炉就无法产生作 用,如果它出了问题,就要造成整个炉子生产无法正常进行,甚至瘫 痪。因此,作为电石生产工作者,有必要了解电极糊的成份、性能, 生产方法、作用及对电炉的影响。
第二节 电极的特性
连续式自烧电极既是电炉中的重要组成部分,又是电炉的心脏,它起着导 电和传热的作用。因此,对电极糊应有一定的技术条件和使用要求。用冶炼 条件相同的电炉来熔炼同一种规格的电石,如采用不同组的,导致不同物理 性能的电极糊,电极工作端的烧结速度及功率损耗,电炉的热工也不相同。
(2)粘结性不够,强度差,也易硬断。
(3)电极与导电颚板接触电阻大,影响电耗及颚板寿命。
如果把上述的情况对比起来,挥发份过高比过低后果更为恶劣。因此,对电极糊
的挥发份必须控制在一定的范围内,具体指标详见第四节。
电极糊中灰份含量要求越低越好,但限于原料来源,一般要不高于5%,灰份过高,会 使强度差,电阻大、电耗高,相应电极消耗量也高。因此,灰份也是电极糊的重要指 标之一。