مقالات

مصرف الکترود گرافیتی در کوره‌های الکتریکی به طور کلی سومین مصرف بزرگ فولاد مذاب پس از قراضه فولاد و انرژی الکتریکی است. در اروپا محدوده مصرف 3 تا 7 کیلوگرم بر تن (فولاد خام) است. در این مقاله دلایل اصلی تفاوت در مصرف الکترود کوره های الکتریکی مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین اشاره می شود که زمانی که تأثیر خواص الکترود گرافیت کم است، شرایط عملکرد کوره عامل اصلی تغییر در مصرف الکترود است.
 

کوره های قوس الکتریکی از انرژی الکتریکی به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می کنند. انرژی الکتریکی، قوس هایی را از طریق الکترود گرافیتی و تخلیه بار با دمای بالا تا 2000 تا 6000 ℃ تولید می کند. مواد قراضه با استفاده از تابش قوس، همرفت دما و رسانش گرما ذوب می شوند. در دسته بندی الکترودهای گرافیتی برای کوره‌های قوس الکتریکی فولادسازی، «کوره الکتریکی معمولی با الکترود گرافیتی با توان معمولی، کوره الکتریکی با توان بالا با الکترود گرافیتی با قدرت بالا و کوره الکتریکی فوق‌العاده پرقدرت با الکترود گرافیتی فوق‌العاده پرقدرت» تقسیم بندی می شود
الکترودهای کوره قوس الکتریکی، به ویژه الکترود گرافیتی که با اتصالات نیپل مانند به هم متصل می شوند، می توانند به طور موثری از شکستن الکترودها در حین استفاده جلوگیری کنند. کوره های قوس الکتریکی، کوره های الکتریکی هستند که از دماهای بالا تولید شده توسط قوس الکترود برای ذوب سنگ معدن و فلزات استفاده می کنند. هنگامی که تخلیه گاز و یک قوس تشکیل می شود، انرژی بسیار متمرکز شده و دما در منطقه قوس بالای 3000 درجه سانتیگراد می رود. برای ذوب فلزات، کوره قوس الکتریکی نسبت به سایر کوره های فولادسازی انعطاف پذیری بیشتری در فرآیند دارد، به طوریکه می تواند به طور موثر ناخالصی هایی مانند گوگرد و فسفر ذوب را حذف کند. همچنین کنترل دمای کوره آسان است و تجهیزات ان نیاز به مساحت زیادی برای قرارگیری ندارد.

روش محاسبه مصرف الکترود گرافیت
الکترود گرافیتی آخرین قسمت منبع تغذیه اتصال کوتاه کوره قوس الکتریکی است. انتهای الکترود گرافیتی یک قوس قوی برای ذوب و گرم کردن فولاد مذاب ایجاد می کند، یعنی الکترود هاب مرکزی است که انرژی الکتریکی را به انرژی حرارتی تبدیل می کند. الکترود در حین کار در معرض دمای بالا، اکسیداسیون گاز کوره و برخورد مواد قرار می گیرد. به طور خاص، محل اتصال دو الکترود نسبت به سایر نقاط مقاومت بالاتر و رسانایی کمتری دارد. به راحتی می‌چرخد، اکسید می‌شود، می‌افتد و می‌شکند. در نتیجه، الکترود تا حد زیادی مصرف می شود و زمان ذوب طولانی می شود و بهره وری کاهش می یابد.
در سال 1982، بومن مصرف معمولی الکترود گرافیتی را به مصرف در قسمت جلویی و مصرف جانبی تقسیم کرد که هر دو را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:
مصرف معمولی الکترود گرافیت:
 CE = Cγ + Cs
مصرف جلویی:
 Cγ = Vγ • TOntap / W
 Vγ = Kγ • I2 / dnγ
در فرمول،
TOntap - زمان قوس زدن در کوره الکتریکی (پاور ان تایم)، ساعت؛
W – تناژ تخلیه کوره قوس الکتریکی، t;
Vγ - سرعت مصرف انتهای جلوی الکترود، کیلوگرم در ساعت؛
ثابت مصرف انتهایی Kγ (بومن Kγ = 0.0361 و n را معمولاً 58/0 برای کوره قوس الکتریکی جریان متناوب می گیرد)
I ———— شدت جریان قوس، kA;
dγ ——— قطر قسمت جلویی الکترود، m.
مصرف جانبی:
 Cs = Vs • TTop-Top / W
Vs = 3Ks • S
در فرمول،
TTop-Top – مدت زمان ذوب کوره الکتریکی، h;
W - تناژ تخلیه کوره قوس الکتریکی ، t;
Vs - سرعت مصرف جانبی الکترود، کیلوگرم در ساعت؛
Ks - نرخ مصرف اکسیداسیون، کیلوگرم / (m2 • ساعت).
S - سطح اکسید شده در الکترود، متر مربع.

در حال حاضر، در فرآیند تولید، مدل مصرف الکترود گرافیتی بومن به طور گسترده ای شناخته شده است. وانگ مینگلی و دیگران بر این باورند که هنگامی که فرآیند ذوب پایدار است، جریان تامین شده توسط منبع تغذیه بیشترین تأثیر را بر مصرف واحد الکترود دارد.
عموماً اعتقاد بر این است که در فرآیند ذوب، محاسبه مصرف الکترود گرافیتی دارای دو مفهوم مصرف خالص و مصرف ناخالص است. مصرف خالص به مصرف فنی الکترودهای مصرف شده در هنگام تصعید، اکسیداسیون و مشارکت در ذوب در دمای بالا اشاره دارد. مصرف ناخالص مجموع مصرف خالص و زیان هایی است که در ذوب شرکت نداشته است. به عبارت دیگر، مدل مصرف الکترود گرافیتی که در بالا ذکر شد، صرفاً مصرف فنی است، یعنی به عنوان مصرف خالص طبقه بندی می شود. Gao Zhanbiao و دیگران معتقدند که صنعت فولاد عمدتاً از دو روش زیر برای محاسبه مصرف الکترود گرافیتی استفاده می کند.

(1) روش تولید
این روش بر اساس مقدار فولاد مذاب (محصول نهایی) تولید شده در یک دوره معین است و مقدار الکترود گرافیتی ورودی در همان دوره منهای مقدار باقیمانده روی کوره مصرف می شود.
مصرف ناخالص تن الکترود گرافیت:
 MM = MZ / MG
مصرف خالص الکترود گرافیت :
 MJ = MC / MG
در فرمول،
MZ - کل مصرف الکترود (مقدار ورودی - مقدار باقیمانده در کوره)، کیلوگرم 
MC - مصرف خالص الکترود (مقدار ورودی- مقدار باقیمانده در مقدار خسارت دیده در کوره)، کیلوگرم 
MG-مقدار فولاد مذاب شده، تن

(2) روش مصرف برق.
روش مصرف برق بر اساس مجموع توان مصرف در زمان گرمایش خالص در یک دوره معین است. مقدار ورودی الکترود گرافیتی در طی همان دوره، منهای مقدار باقیمانده روی کوره و مابقی که به عنوان مصرف کسر می شود 
مصرف الکترود گرافیت در هر کیلووات ساعت:
 MX = 1000 × MC / QH

در فرمول،
MC-مصرف خالص الکترود (مقدار ورودی-مقدار باقیمانده روی کوره)، کیلوگرم ؛
QH ——— مجموع توان مصرفی در زمان گرمایش خالص، کیلووات • ساعت.