Com poden els productors europeus d'acer seleccionar mides d'elèctrodes de grafit adequades per a diferents condicions de funcionament d'EAF?

Introducció

La mida de l'elèctrode de grafit és una especificació crítica per a la fabricació d'acer del forn d'arc elèctric perquè el diàmetre de l'elèctrode afecta la densitat de corrent, la resistència elèctrica, la càrrega mecànica i la forma en què es transfereix l'energia elèctrica al forn.

Per als productors europeus d'acer, la selecció d'una mida d'elèctrode hauria d'anar més enllà de fer coincidir el diàmetre de l'elèctrode amb la capacitat del forn.

Un procés de selecció pràctic hauria de tenir en compte:

Transformador del forn i nivell de potència

Corrent de funcionament

Diàmetre de l'elèctrode

Densitat de corrent

Grau d'elèctrode de grafit

Disseny del forn

Pràctica de ferralla i càrrega

Ús d'oxigen i cremador

Pràctica d'escòries

Temps de toc per toc

Historial de consum d'elèctrodes

Condicions de funcionament tèrmiques i mecàniques

Configuració de mugró i articulació

GrafTech afirma que la selecció d'elèctrodes pot dependre de factors que inclouen el disseny del forn, el nivell de potència i el programa d'entrada de potència, els tipus de ferralla i la pràctica de càrrega, l'ús d'oxigen i cremador, la qualitat d'acer, el temps de toc a toc, els objectius de consum d'elèctrodes i els anells de polvorització d'aigua.

L'objectiu no és simplement triar l'elèctrode més gran disponible. L'objectiu és identificar un diàmetre i una especificació d'elèctrode compatibles amb les condicions elèctriques i de funcionament del forn.

Per què és important el diàmetre de l'elèctrode de grafit en un EAF

El diàmetre determina l'àrea de la secció transversal disponible per a la conducció de corrent.

La relació simplificada és:

A = πD² / 4

on:

A= àrea de secció transversal de l'elèctrode

D= diàmetre de l'elèctrode

Aleshores, la densitat de corrent es pot expressar com:

J = I / A

on:

J= densitat de corrent

I= corrent de funcionament

A= àrea de secció transversal de l'elèctrode

Com que l'àrea de la secció transversal augmenta amb el quadrat del diàmetre, augmentar el diàmetre de l'elèctrode pot reduir substancialment la densitat de corrent amb el mateix corrent de funcionament.

Aquesta és una de les raons per les quals s'ha d'avaluar el diàmetre juntament amb les condicions elèctriques de funcionament del forn.

Tanmateix, aquesta equació és només un punt de partida. La selecció real d'elèctrodes també implica la resistivitat elèctrica, l'exposició tèrmica, les càrregues mecàniques, les condicions d'oxidació, el rendiment de la junta i la pràctica del forn.

No seleccioneu el diàmetre de l'elèctrode només a partir de la capacitat del forn

Una drecera habitual de compra és associar un forn més gran amb un elèctrode més gran.

La capacitat del forn és rellevant, però no determina de manera independent el diàmetre correcte de l'elèctrode.

Dos EAF amb capacitat nominal de fabricació d'acer similar poden funcionar en condicions diferents a causa de diferències en:

Classificació del transformador

Corrent de funcionament

Estratègia d'entrada d'energia

Geometria del forn

Configuració AC o DC

Barreja de ferralla

Proporció DRI o HBI

Injecció d'oxigen

Pràctica del cremador

Pràctica d'escòries escumoses

Temps de toc per toc

Exposició dels elèctrodes

Disposició de refrigeració

La guia de selecció d'elèctrodes publicada de GrafTech enumera específicament el disseny del forn i el nivell de potència entre els factors que s'han d'avaluar a l'hora de seleccionar els elèctrodes.

Per a la contractació, això vol dirEl tonatge del forn s'ha de tractar com a informació de fons en lloc de l'únic criteri de dimensionament.

Comenceu amb el corrent de funcionament

El corrent de funcionament és una de les entrades més útils a l'hora d'avaluar el diàmetre de l'elèctrode.

Per a un elèctrode cilíndric simplificat:

J = 4I / πD²

Això permet al comprador examinar com diferents diàmetres canvien la densitat de corrent sota el mateix corrent de funcionament.

Per exemple, si el corrent de funcionament es manté constant, passar d'un diàmetre més petit a un diàmetre més gran augmenta l'àrea conductora i redueix la densitat de corrent calculada.

Això no estableix un límit universal de densitat de corrent acceptable. El rang de funcionament adequat depèn del grau de l'elèctrode, el disseny del forn, el sistema elèctric i les recomanacions tècniques del proveïdor.

Per tant, els compradors europeus haurien de sol·licitar la base de corrent de funcionament o densitat de corrent recomanada pel proveïdor per a la mida de l'elèctrode proposada en lloc de confiar en un gràfic genèric de diàmetres.

Combina el diàmetre amb la potència del forn i la configuració elèctrica

El transformador del forn i el programa d'entrada de potència proporcionen un context important per a la mida dels elèctrodes.

Un EAF d'alta potència pot imposar majors demandes elèctriques i tèrmiques al sistema d'elèctrodes. GrafTech descriu el seu elèctrode AGX premium com a destinat a forns de corrent altern, d'alta potència i de corrent continu que funcionen en condicions elèctriques o mecàniques severes, mentre que el seu grau LFX està posicionat per a forns de cullera i aplicacions de fusió de menor potència.

Per a un comprador d'EAF, això reforça un principi important:

El diàmetre i el grau de l'elèctrode s'han de seleccionar com a especificació combinada.

Un gran diàmetre amb un grau inadequat pot no proporcionar el rendiment operatiu previst, mentre que un grau tècnicament adequat amb un diàmetre inadequat pot crear un conjunt diferent de limitacions elèctriques i mecàniques.

Avalueu el diàmetre i la resistivitat de l'elèctrode junts

El diàmetre de l'elèctrode també s'ha de tenir en compte amb la resistivitat elèctrica.

Per a un elèctrode:

R = ρL / A

on:

R= resistència elèctrica

ρ= resistivitat elèctrica

L= longitud de l'elèctrode

A= àrea de secció transversal

Aquesta relació demostra per què el diàmetre afecta la resistència de la columna d'elèctrode.

Per als compradors que comparen diferents mides d'elèctrodes, per tant, s'han de separar tres variables:

Resistivitat del material

Diàmetre de l'elèctrode

Longitud de l'elèctrode

Un diàmetre més gran augmenta l'àrea conductora, mentre que un elèctrode més llarg augmenta la longitud del camí elèctric.

Per tant, el comprador hauria d'evitar comparar dos elèctrodes només per la seva resistivitat nominal sense tenir en compte la geometria real.

Com haurien d'avaluar les fàbriques europees les diferents condicions de funcionament?

Les diferents condicions de funcionament de l'EAF poden donar lloc a diferents prioritats de mida dels elèctrodes.

Operació EAF d'alta corrent

Quan el forn funciona amb un corrent elèctric elevat, la densitat de corrent es converteix en una consideració important de dimensionament.

El comprador ha de revisar:

Corrent de funcionament

Diàmetre de l'elèctrode

Densitat de corrent

Grau

Resistivitat elèctrica

Resistència a la flexió

CTE

Especificació del mugró

Els elèctrodes de diàmetre més gran poden proporcionar una àrea de secció transversal més gran, però la selecció final s'ha de validar amb la configuració elèctrica del forn i les recomanacions tècniques del proveïdor d'elèctrodes.

Funcionament d'alta potència o alta productivitat

El funcionament d'alta potència pot exposar els elèctrodes a condicions elèctriques, tèrmiques i mecàniques exigents.

GrafTech identifica el nivell de potència i el programa d'entrada de potència, la força i l'oxidació de l'elèctrode, el disseny del forn, els objectius de productivitat i el temps de toc a toc entre els factors rellevants per a la selecció d'elèctrodes.

En aquesta situació, el comprador no hauria d'avaluar el diàmetre de manera independent.

L'especificació s'ha de revisar com:

Entrada de potència → Corrent de funcionament → Diàmetre de l'elèctrode → Densitat de corrent → Grau → Propietats tèrmiques/mecàniques

Funcionament intensiu d'oxigen o cremador

L'ús d'oxigen i cremador pot influir en l'entorn tèrmic i d'oxidació al voltant de l'elèctrode.

Per a aquest tipus d'operació EAF, s'ha de considerar el diàmetre juntament amb:

Resistència a l'oxidació dels elèctrodes

Força de l'elèctrode

Exposició tèrmica

Condicions d'aspersió d'aigua

Condicions del gas del forn

Col·locació d'elèctrodes

GrafTech identifica específicament l'ús del cremador i l'oxigen, la força i l'oxidació dels elèctrodes i els anells de polvorització d'aigua com a factors operatius per a la selecció d'elèctrodes.

Això significa que simplement augmentar el diàmetre de l'elèctrode no és un substitut per avaluar l'oxidació i les condicions tèrmiques del forn.

Càrrega de ferralla agressiva

El tipus de ferralla i la pràctica de càrrega poden afectar l'entorn mecànic al voltant dels elèctrodes.

La ferralla pesada o les condicions de càrrega desfavorables poden augmentar el risc d'impacte mecànic o de càrrega anormal dels elèctrodes.

Per tant, el comprador hauria de revisar:

Resistència a la flexió de l'elèctrode

Diàmetre

Longitud

Configuració conjunta

Pràctica de càrrega del forn

Col·locació d'elèctrodes

Historial de trencaments

GrafTech inclou tipus de ferralla i pràctica de càrrega entre els factors utilitzats per avaluar la solució d'elèctrode adequada.

Operació curta de toc a toc

Quan els objectius de productivitat requereixen temps curts de toc a toc, l'especificació de l'elèctrode s'ha d'avaluar en comparació amb la potència i el perfil tèrmic complets.

La qüestió rellevant no és simplement si un elèctrode més gran pot transportar més corrent.

El comprador ha d'examinar:

Corrent + entrada de potència + diàmetre de l'elèctrode + condicions tèrmiques + oxidació + càrrega mecànica + cicle de funcionament

El temps de toc a toc s'identifica específicament com un factor de selecció d'elèctrodes a la guia tècnica de GrafTech.

Quan haurien de considerar els compradors els elèctrodes de grafit de diàmetre més gran?

Els elèctrodes de diàmetre més gran poden ser rellevants quan els requisits elèctrics del forn requereixen una àrea de secció transversal conductora més gran.

L'avaluació ha de tenir en compte:

Major corrent de funcionament

Major potència d'entrada

Densitat de corrent requerida

Geometria del forn

Disposició de la columna d'elèctrodes

Requisits mecànics

Graus d'elèctrodes disponibles

Configuració del mugró

La informació dels productors disponible públicament demostra que els elèctrodes de gran diàmetre estan disponibles comercialment molt més enllà de les mides mitjanes convencionals. GrafTech afirma que la seva cartera d'elèctrodes s'estén fins a 750 mm de diàmetre, amb un elèctrode de gran mida de 800 mm introduït per servir un segment del mercat UHP.

Això demostra la disponibilitat d'opcions de gran diàmetre, però sínosignifica que el diàmetre més gran disponible és adequat per a cada EAF.

Quan pot ser adequat un diàmetre d'elèctrode més petit?

Un diàmetre més petit pot ser adequat quan els requisits elèctrics, la geometria i el corrent de funcionament del forn no requereixen una àrea conductora més gran.

Les consideracions potencials inclouen:

Menor corrent de funcionament

Menor entrada de potència

Geometria del forn més petita

Configuració del transformador diferent

Requisit de densitat de corrent més baixa

Limitacions espacials o mecàniques

Disseny d'elèctrode-columna existent

La decisió s'ha de basar en els requisits elèctrics i mecànics reals del forn en lloc de simplement minimitzar el diàmetre de l'elèctrode.

Disseny de la columna de diàmetre, longitud i elèctrode

El diàmetre és només una especificació dimensional.

El comprador també hauria de definir la longitud de l'elèctrode perquè la columna d'elèctrode està muntada a partir de seccions individuals unides per mugrons.

La longitud afecta:

Longitud del camí elèctric

Manipulació elèctrode-columna

Nombre d'articulacions durant el funcionament

Posicionament del forn

Freqüència de substitució

Requisits d'emmagatzematge i transport

Una relació elèctrica simplificada mostra que la resistència augmenta amb la longitud de l'elèctrode:

R = ρL/A

Per tant, el diàmetre i la longitud s'han d'avaluar conjuntament en lloc de tractar-se com a camps de compra independents.

La mida del mugró ha de coincidir amb el diàmetre de l'elèctrode

L'especificació d'un elèctrode de grafit està incompleta sense la seva configuració de connexió.

El mugró connecta les seccions d'elèctrodes adjacents i transfereix tant el corrent elèctric com la càrrega mecànica.

Per a la contractació, el comprador ha d'especificar:

Diàmetre del mugró

Longitud del mugró

Configuració del fil

Geometria conjunta

Especificació del material del mugró

Toleràncies de mecanitzat

Requisits d'inspecció conjunta

El pin de connexió és una part integral de la columna de l'elèctrode. GrafTech afirma que fabrica les mides de pins de connexió corresponents per a la seva cartera d'elèctrodes.

Per tant, els compradors haurien d'evitar avaluar el diàmetre de l'elèctrode independentment del sistema de mugró i articulació.

La selecció d'UHP, HP i RP hauria de seguir els requisits operatius

El diàmetre de l'elèctrode no s'ha de separar de la selecció de grau.

Elèctrodes de grafit UHP

Els elèctrodes UHP s'associen habitualment a aplicacions EAF exigents que requereixen un alt rendiment elèctric i tèrmic.

GrafTech assenyala que el mercat EAF s'ha centrat cada cop més en els elèctrodes UHP, citant la seva baixa resistivitat elèctrica i durabilitat en aplicacions EAF d'alta demanda.

Per a un EAF europeu que funcioni a alta potència, l'UHP pot ser, per tant, un dels graus avaluats, però la nota final encara s'hauria d'ajustar a les condicions reals del forn.

Elèctrodes de grafit HP

Els elèctrodes HP es poden avaluar quan els requisits elèctrics i tèrmics del forn no requereixin el mateix marc d'especificacions que una aplicació UHP.

El comprador hauria de comparar HP amb el corrent de funcionament real, la densitat de corrent, la resistivitat, les propietats mecàniques i l'historial de consum.

Elèctrodes de grafit RP

Els elèctrodes RP s'han d'avaluar en funció dels requisits elèctrics i tèrmics del forn en lloc de seleccionar-se simplement a causa d'una especificació o preu inicial més baix.

El grau correcte depèn de l'entorn operatiu i de les propietats de l'elèctrode requerides.

Una matriu pràctica de selecció de la mida dels elèctrodes

En lloc de crear un gràfic universal de diàmetre a tonatge del forn, els compradors europeus poden utilitzar el marc de decisió següent:

Aquest marc és més útil per a l'adquisició que assignar un diàmetre d'elèctrode a una categoria de tonatge de forn.

Com haurien de comparar els compradors dues mides d'elèctrodes?

Suposem que una siderúrgia té en compte dos diàmetres.

La comparació ha de seguir diversos passos.

Pas 1: calculeu l'àrea de la secció transversal

Ús:

A = πD²/4

Això estableix l'àrea conductora de cada diàmetre candidat.

Pas 2: calculeu la densitat de corrent aproximada

Ús:

J = I/A

utilitzant el corrent de funcionament real.

Pas 3: reviseu l'interval de funcionament recomanat del proveïdor

El proveïdor hauria de confirmar si la mida i el grau de l'elèctrode proposats són adequats per al corrent de funcionament i la configuració del forn.

Pas 4: compareu les propietats elèctriques

Comprovar:

Resistivitat elèctrica

Grau

Diàmetre

Resistivitat del mugró quan estigui disponible

Pas 5: compareu les propietats mecàniques i tèrmiques

Comprovar:

Densitat aparent

Resistència a la flexió

CTE

Ash

Consideracions rellevants sobre el xoc tèrmic

Pas 6: reviseu el rendiment real del forn

Quan hi ha dades històriques disponibles, compareu:

Consum d'elèctrodes

Freqüència de trencament

Falles del mugró

Consum relacionat amb l'oxidació

Temps de toc per toc

Corrent de funcionament

Entrada de potència

Pas 7: verifiqueu les dades de COA a nivell de lot

L'especificació seleccionada ha de ser traçable als lots de producció reals.

Llista de verificació de les especificacions del comprador

Els productors europeus d'acer haurien de proporcionar la informació següent quan sol·licitin una recomanació de mida d'elèctrode de grafit:

Informació del forn

Configuració EAF o DC EAF

Capacitat del forn

Classificació del transformador

Corrent de funcionament

Entrada de potència

Configuració de la fase de l'elèctrode

Geometria del forn

Requisits dels elèctrodes

Grau: RP, HP o UHP

Diàmetre de l'elèctrode

Longitud de l'elèctrode

Diàmetre del mugró

Longitud del mugró

Configuració del fil

Resistivitat elèctrica

Densitat aparent

Resistència a la flexió

CTE

Contingut de cendres

Condicions de funcionament

Tipus de ferralla

Proporció DRI/HBI si escau

Consum d'oxigen

Ús del cremador

Pràctica d'escòries

Condicions d'aspersió d'aigua

Temps de toc per toc

Consum històric d'elèctrodes

Trencament històric d'elèctrodes

Documentació de qualitat

Fitxa tècnica

COA

Número de lot

Mètode de prova

Inspecció dimensional

Inspecció del mugró

Informació de traçabilitat

Verificació del proveïdor: què ha de mostrar el COA?

Un COA hauria de permetre al comprador connectar els valors tècnics informats amb el producte real subministrat.

Com a mínim, el comprador hauria de verificar:

El comprador ha de distingir entre aValor informat del COA, a especificació del proveïdor, i unvalor típic de la indústria. Aquests no són intercanviables.

Seqüència pràctica de selecció per a compradors europeus d'EAF

Un flux de treball pràctic de compres es pot resumir com:

1. Defineix el forn

Identifiqueu la configuració de l'EAF, la capacitat del transformador, la capacitat del forn i el mode de funcionament.

2. Definir el requeriment elèctric

Registra el corrent de funcionament i l'entrada de potència.

3. Avaluar el diàmetre

Calcula l'àrea de la secció transversal i la densitat de corrent per als diàmetres candidats.

4. Seleccioneu la nota

Compareu RP, HP i UHP amb els requisits elèctrics, tèrmics i mecànics.

5. Avaluar la longitud i la configuració de l'articulació

Confirmeu la longitud de l'elèctrode, les dimensions del mugró i la configuració del fil.

6. Revisar les propietats del material

Comproveu la resistivitat, densitat, resistència, CTE i cendres amb l'especificació acordada.

7. Revisar les condicions de funcionament

Inclou càrrega de ferralla, oxigen, cremadors, pràctica d'escòries, refredament i temps de toc a toc.

8. Verifiqueu el COA

Confirmeu que les dades del nivell de lot corresponen al grau i dimensions ordenats.

9. Compareu amb el rendiment històric del forn

Quan estigui disponible, utilitzeu registres de consum, trencament i fallada d'unió per validar l'especificació seleccionada.

Preguntes freqüents

Com afecta el diàmetre de l'elèctrode a la densitat de corrent EAF?

A un corrent de funcionament determinat, un diàmetre d'elèctrode més gran proporciona una àrea de secció transversal més gran i, per tant, una densitat de corrent calculada més baixa. La relació és J=I/A.

Les siderúrgiques europees haurien de seleccionar el diàmetre de l'elèctrode de grafit en funció de la capacitat del forn?

La capacitat del forn és rellevant, però no s'ha d'utilitzar sol. També cal tenir en compte la classificació del transformador, el corrent de funcionament, l'entrada de potència, el disseny del forn, la pràctica de ferralla i altres condicions de funcionament.

Un elèctrode de grafit més gran sempre proporciona un millor rendiment d'EAF?

No necessàriament. El diàmetre adequat depèn dels requisits elèctrics i mecànics del forn. Un elèctrode innecessàriament gran pot no proporcionar una solució adequada per a una configuració particular del forn.

Com s'ha d'utilitzar el corrent de funcionament en seleccionar el diàmetre de l'elèctrode?

El corrent de funcionament es pot combinar amb l'àrea de secció transversal de l'elèctrode per calcular la densitat de corrent. Aleshores, el resultat s'ha de comprovar amb les recomanacions tècniques del proveïdor per al grau i l'aplicació del forn seleccionats.

S'han de seleccionar conjuntament el grau i el diàmetre de l'elèctrode?

Sí. Els elèctrodes UHP, HP i RP tenen diferents marcs d'especificació i s'ha d'avaluar el grau adequat juntament amb el diàmetre, la densitat de corrent, la resistivitat i les condicions de funcionament del forn.

Per què és important la configuració del mugró a l'hora de seleccionar la mida de l'elèctrode?

El mugró forma la connexió entre les seccions d'elèctrode i transporta corrent elèctric i càrregues mecàniques. Per tant, el seu diàmetre, dimensions, configuració de fil i propietats del material han de coincidir amb el sistema d'elèctrodes.

Els compradors europeus d'EAF poden utilitzar un gràfic universal de diàmetres d'elèctrodes?

Un gràfic genèric pot proporcionar una referència preliminar, però no hauria de substituir l'avaluació d'enginyeria específica del forn. El corrent real, la potència del transformador, el disseny del forn i la pràctica operativa poden diferir significativament entre les plantes.

Quina informació hauria d'enviar un comprador a un proveïdor d'elèctrodes de grafit?

La informació més útil inclou la configuració del forn, la capacitat, la classificació del transformador, el corrent de funcionament, la potència d'entrada, el grau de l'elèctrode, el diàmetre i la longitud existents, les especificacions del mugró, les condicions de funcionament i les dades històriques de consum o trencament d'elèctrodes.

Consulta i sol·licitud d'especificacions tècniques

Els productors europeus d'acer EAF que avaluen les mides dels elèctrodes de grafit poden enviar la informació següent per a una revisió tècnica:

Configuració EAF

Capacitat del forn

Classificació del transformador

Corrent de funcionament

Entrada de potència

Diàmetre actual de l'elèctrode de grafit

Longitud de l'elèctrode necessària

Grau actual d'elèctrode de grafit

Configuració del mugró

Consum d'elèctrodes

Historial de trencament o fracàs articular

Pràctica de ferralla i càrrega

Ús d'oxigen i cremador

COA requerit i especificacions tècniques

Contacte tècnic

WhatsApp: +86 15518824805
Correu electrònic:inquiry@zaferroalloy.com

Envieu la consulta ara