石墨电极的简述及分类

根据所用原料的不同和成品物理化学指标的区别，石墨电极分为普通功率石墨电极(RP级)，高功率石墨电极(HP级)和超高功率石墨电极(UHP级)3个品种。这是因为石墨电极主要供电弧炼钢炉作为导电材料使用，20世纪80年代国际电炉炼钢工业把电弧炼钢炉按每吨炉容量的变压器输入功率大小分为3类：普通功率电炉(RP炉)、高功率电炉(HP炉)和超高功率电炉(UHP炉)。20t以上的普通功率电炉每吨炉容量的变压器输入功率一般为300kW/t左右；高功率电炉为400kW/t左右；把40t以下的电炉输入功率500～600kW/t、50～80t的电炉输入功率400～500kW/t、100t以上的电炉输入功率350～450kW/t称为超高功率电炉。到了20世纪80年代末，经济发达国家大量淘汰50t以下的中小型普通功率电炉，新建的电炉多数是80～150t的超高功率大电炉，并将输入的电功率提高到800kW/t，90年代初期一部分超高功率电炉又进一步提高到1000～1200kW/t。高功率和超高功率电炉使用的石墨电极在更加苛刻的条件下运行，由于通过电极的电流密度明显增大，结果产生下列问题：

(1)因电阻热和炽热气流导致电极温度升高，使得电极及接头的热膨胀量都增加了，同时电极的氧化消耗也提高了。

(2)电极中心部位和电极外圆的温度差增大了，由温度差引起的热应力也相应提高，电极容易产生裂纹和表面剥落。

(3)增大了电磁作用力，引起剧烈的振动，在剧烈振动下，电极因连接松动、脱扣而导致折断的几率增多了。因此高功率和超高功率石墨电极的物理机械性能必须优于普通功率石墨电极，如电阻率较低，体积密度较大及机械强度较高，热膨胀系数要小，有良好的抗热震性能。表1列出了20世纪80年代末期3种不同功率电弧炼钢炉的通用标准系列和配用的石墨电极直径。为了适应炼钢厂大量发展高功率及超高功率电炉的需要，80年代起欧美、日本的炭素厂主要生产两种质量标准的石墨电极，即高功率石墨电极和超高功率石墨电极，普通功率石墨电极因销路不大而很少生产。

直流电弧炉用石墨电极 直流电弧炉是20世纪80年代初发展成熟的新型电炉炼钢设备，初期的直流电弧炉是在原来的交流电弧炉基础上改造而成，有的使用3根石墨电极，有的使用2根石墨电极，但80年代中期以后新设计的直流电弧炉多数只用1根石墨电极，与相同功率使用3根石墨电极的交流电弧炉相比，在高温下受到氧化的电极总表面积大大减少，同样以超高功率运行的直流电弧炉，每吨钢的石墨电极的消耗可以降低50％左右，直流电弧炉电流通过电极时不产生趋肤效应及邻近效应，在电极横截面上电流分布均匀，而且直流电弧的稳定性好，运行中机械振动较小，电炉的噪声也较低。直流电弧炉配用石墨电极的直径也是根据电炉容量和电极允许电流密度计算出来的，对相同输入功率的超高功率电炉而言，使用1根石墨电极的直流炉，电极直径要大一些，如容量为150t的交流电弧炉使用直径600mm的电极，而相同容量的直流电弧炉要使用直径700～750mm的电极，直流电弧炉对石墨电极的质量要求比交流电弧炉使用的还要高一些。