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1、第十三章電極糊和電極燒結(jié)第一節(jié)概述連續(xù)式自動焙燒電極(簡稱自燒電極)是由電極糊和鐵殼組成的。電極在電石爐內(nèi)工作時是要不斷消耗的,所以需要繼續(xù)不斷地下放電極,以資補充。當電極下放到導電顎板下部時,經(jīng)過1000℃左右的高溫焙燒,使電極糊碳化而成電極。因為電極鐵殼可以在電爐不停電的情況下繼續(xù)焊接,電極糊不斷地向鐵殼內(nèi)加入,而且又是在電石爐內(nèi)燒結(jié)而成的,所以叫做連續(xù)式自動焙燒電極。自燒式電極廣泛地用于電石爐和鐵合金爐。這種電極的特點是直徑可以擴大到2米,不用螺絲接頭,在電石爐上連接時非常方便,而且價格低廉,這就給電石爐向大容量發(fā)展創(chuàng)造了
2、有利的條件。在整個電石爐的設(shè)備中,電極就是心臟。在電石生產(chǎn)中,電流是通過電極輸入爐內(nèi),產(chǎn)生電弧,進行冶煉電石,電極在整個電爐中是占有著極其重要的地位。在設(shè)計電石爐中,有許多參數(shù)是參考電極直徑進行的。電極直徑之大小,由通過電極截面積上的電流所允許的電流密度來決定,如直徑小,則允許的電流密度大,直徑大,則允許的電流密度小。電流密度與電極直徑選擇恰當與否,對整個電爐來講是非常重要的。電極直徑大小的決定,對設(shè)計中考慮電極同心圓直徑、電極間距、爐膛內(nèi)徑、爐膛深度,甚至于爐膛外徑,爐底厚度等都有很大的指導意義。因為這些尺寸的數(shù)據(jù)均參考與電極
3、成倍數(shù)關(guān)系的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。三相電爐電極,一般多采用三角形布置,設(shè)計時,既要考慮電極之間的距離,使它有足夠而均勻的溫度分布,并能形成相互串通的更大高溫區(qū),又要考慮電極與爐壁之間有足夠的距離,使它對爐壁輻射均勻,避免爐壁過快燒壞。電極同心圓直徑與爐壁內(nèi)徑之比,一般為0.44(爐之內(nèi)徑為電極同心圓直徑的2.25倍)。關(guān)于電極同心圓直徑與電極直徑的比例,所采用的經(jīng)驗數(shù)據(jù),目前大多數(shù)為2.7倍較好。爐膛深度是電極直徑的2.3倍。另外,電爐直徑、電極插入爐料深度,爐底厚度、爐底面積、爐子容量等的計算都和電極有關(guān)系,這里不一一敘述了。由此可見,電
4、極在設(shè)計整個電爐的設(shè)備中,占著極其重要的地位?,F(xiàn)在國內(nèi)電爐之電極大部均采用自燒電極,而在整個電爐設(shè)備中,我們經(jīng)常遇到的事故是電極事故。這些事故是:電極軟斷、硬斷,電極殼破裂、電極漏糊,電極“刺火”,電極放不下等等。凡電極出了事故,影響電爐正常生產(chǎn),有時會造成停產(chǎn)幾十小時或幾天,要浪費大量人力物力,甚至還有嚴重的人身傷亡事故發(fā)生??傊?,電極在電石爐中占有重要地位。沒有它,電爐就無法產(chǎn)生作用,如果它出了問題,就要造成整個爐子生產(chǎn)無法正常進行,甚至癱瘓。因此,作為電石生產(chǎn)工作者,有必要了解電極糊的成份、性能,生產(chǎn)方法、作用及對電爐的影
5、響。第二節(jié)電極的特性連續(xù)式自燒電極既是電爐中的重要組成部分,又是電爐的心臟,它起著導電和傳熱的作用。因此,對電極糊應(yīng)有一定的技術(shù)條件和使用要求。用冶煉條件相同的電爐來熔煉同一種規(guī)格的電石,如采用不同組的,導致不同物理性能的電極糊,電極工作端的燒結(jié)速度及功率損耗,電爐的熱工也不相同。前面已經(jīng)講過,電石爐電流是依靠電極輸入爐內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能,要使電極在電弧所產(chǎn)生的高溫下正常工作,必須具有高度的耐氧化性及導電性,只有碳素原料制成的電極,才有這種性質(zhì)。因為碳素電極可承受高達3000℃的電弧溫度,在此溫度下僅緩慢氧化。電弧爐對電極要求很高:(
6、1)能耐高溫,同時熱膨脹系數(shù)要小。因為它一端遭受電弧高溫,另一端則露于料面上與被水冷卻的電極把持器相接觸,所以要求在溫度急劇變化的情況下,具有一定的堅固性。(2)具有比較小的電阻系數(shù),可以降低電能的損耗。(3)具有較小的氣孔率,可以使加熱狀態(tài)的電極氧化緩慢。(4)具有較高的機械強度,才不致因機械與電氣負荷的影響使電極折斷。此外,還必須經(jīng)受得住生產(chǎn)過程中爐料崩塌的輕微的側(cè)擊。電極糊的控制項目有固定碳、揮發(fā)份、灰份和水份等,一般只要分析揮發(fā)份、灰份和水份三項就可以把四項全都計算出來了。揮發(fā)份必須控制在一定的范圍內(nèi),否則會造成以下結(jié)果
7、。1.如揮發(fā)份太高時,會造成下列不良結(jié)果:(1)不易燒結(jié),強度差,容易軟斷。(2)收縮性大,強度也差,又可能發(fā)生硬斷。(3)氧化快,電極糊消耗快。(4)容易分層燒結(jié)成異形,除下放電極困難外,也易折斷。(5)放電極時減負荷多,增負荷慢,影響產(chǎn)量。2.如揮發(fā)份過低時,會造成下列不良結(jié)果:(1)過早燒結(jié),強度差,容易硬斷。(2)粘結(jié)性不夠,強度差,也易硬斷。(3)電極與導電顎板接觸電阻大,影響電耗及顎板壽命。如果把上述的情況對比起來,揮發(fā)份過高比過低后果更為惡劣。因此,對電極糊的揮發(fā)份必須控制在一定的范圍內(nèi),具體指標詳見第四節(jié)。電極糊
8、中灰份含量要求越低越好,但限于原料來源,一般要不高于5%,灰份過高,會使強度差,電阻大、電耗高,相應(yīng)電極消耗量也高。因此,灰份也是電極糊的重要指標之一。以上指標作為制造廠的出廠標準,但僅僅知道了灰份和揮發(fā)份的多少,來判斷電極糊的質(zhì)量的好壞是不夠的。要鑒定電極糊質(zhì)