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虞明全
(上海沪昌特钢公司)
摘　要　简述了影响石墨电极 消耗的主要因素以及我国电极生产的现状, 提出了降低电极消
耗的措施, 并指出我国当前电极生产需要解决的主要问题。
关键词　石墨电极　 电极消耗
CONSUM PTION AND PRODUCTION OF GRAPHITE ELECTRODE
YuM ingquan
(ShanghaiHuchang Special Steel Company)
Abstract　B riefly described the affect t ing facto rs of graph ite elect rode consump t ion and the
current situat ion of elect rode p roduct ion. Themeasures of elect rode consump t ion decreased and the
majo r p roblem should be so lved in elect rode p roduct ion have been put fo rw ard.
Keywords　graph ite elect rode　elect rode consump t ion
1　前　言
石墨电极是电炉炼钢和钢包炉精炼的主
要加热部件和不可缺 少的消耗材料。1982
年, 全世界电炉钢产量1. 6 亿t, 消耗石墨电
极120 万t。1985 年, 全世界共生产石墨电极
140 万t。预计到2000 年, 电炉钢产量可达
2. 8亿t, 届时将需石墨电极190 万t[1 ]。
在1980 年到1989 年间, 石墨电极消耗
费用尽管下降了3. 56% , 但仍占电炉钢总费
用的6%。因此, 冶金工作者都在努力降低石
墨电极消 耗。
降低电极消耗的途径有两个: 一是尽可
能提高石墨电极的质量; 二是在电炉炼钢和
钢包炉精炼中运用一切可能的操作技术来降
低 石墨电极消耗。
2　影响石墨电极消耗的因素
采用石墨电极炼钢的电炉有交流电弧炉
和直流电弧炉两种, 采用石墨电极的钢包精
炼 炉绝大部分是三相交流钢包炉。
在冶炼过程中, 石墨电极的消耗方式主
要有: 端部消耗、侧面消耗、石墨电极折断和
电极残头消耗。 对于钢包精炼炉来讲, 石墨电
极的使用具有间歇性操作的特点, 石墨电极
承受急冷急热的热冲击较为严重, 易发生端
部散落现象, 因此端部消耗比一般电弧炉用
电极较为严重。
综合起来看, 影响石墨电极消耗的因素,
根据其性质可分为: 电气性、机械性、氧化性
以及管理这几个方面。
2. 1　电气性因素
2. 1. 1　电功率
采用{zj0}功率制度, 即尽可能高的电压
与电流之比和短的热停工时间, 保持满负荷
功率运行, 使电能处于高利用状态。这样就可
降低能耗和石墨电极消 耗。
2. 1. 2　电流量
石墨电极端部消耗与电流量之间存在下
列关系式[2 ]:
联系人: 虞明全, (200940) 上钢五厂大电炉工程筹建组
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炼　　钢
S T E ELM A K IN G
1 9 9 7 年8 月
A ug. 　1997
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
V sp = 0. 1I 1. 5 T
M
式中　V sp ——各相的端部消耗, kgöt
　I ——电流量, kA
　M ——小时产钢量, töh
　T ——通电时间与出钢时间之比
电流增加, 整个石墨电极校友会的温度
就升高。因此, 石墨电极侧面消耗也受影响。
电流增加所产生的热量符合焦耳定律。石墨
电极及其接头的电流密度是有一定限制的,
超过了极限值, 石墨电极开裂的可能性和残
头消耗以及折断率就增加。
2. 1. 3　电弧长度
增加电弧长度意味着石墨电极对炉料的
穿井直 径更大, 因而塌料造成石墨电极折断
的可能性也相应减小。长弧操作使炉料熔化
加快, 但炉熔化后, 炉墙所受的热辐射也更
大, 一般应采用合适的炉型(水冷炉壁、炉盖)
和操作模式(泡沫渣和逆时减少电压抽头)。
2. 1. 4　石墨电极调节
石墨电极折断很 大程度上是石墨电极调
节时的误操作造成的, 因而调节系统的所有
机械和电气部件应处于良好的工作状态。
石墨电极升降操作应符合调 节机构的特
性, 特别要避免石墨电极降到炉料上时的机
械折断, 其下降速度应尽可能均匀。使石墨电
极迅速上升的过载电流信号可能 减少炉料塌
料时的石墨电极折断。各种由控制液压压力、
电机电流、匹配电流或电缆张力而操作的石
墨电极保护器在避免石墨电极下降到 非导电
材料上产生折断方面可起到积极作用。
2. 1. 5　电磁相位旋转
大电炉采用大电流时, 选择正确电磁相
位旋转方 向也有助于避免石墨电极接头连接
处松脱. 从上往下俯视, 相位旋转的方向应是
逆时针方向。
2. 1. 6　电极夹持器
电 极夹持器与石墨电极之间的接触阻力
对于高功率电炉尤为重要。
水冷系统下常时, 选择合适的夹持力和
夹持面可防止石墨电极夹持部位 由于接触电
阻增大而出现过热。
2. 2　机械性因素
2. 2. 1　上料方式
除了石墨电极调节外, 石墨电极折断率与冶
炼 操作中的上料方式也密切相关。上料过程
中应努力做到: 避免重料塌料; 石墨电极不接
触非导电材料; 熔化炉料时间最短。
2. 2. 2　炉况
炉况和具体的操作对石墨电极的消耗也
存在一定影响, 为了降低电极消耗, 应该注意
方面有: 整根石墨电极纵向定位好; 石墨电极
与炉盖孔之间的间隙宽度适中, 石墨电极处
于炉盖孔中心; 石墨电极和石墨电极横臂的
机械振 动可能导致夹套折断或者电极侧面受
冲击, 炉子倾动、炉盖上升和旋转都应该尽可
能平缓; 上料以后, 要将落在炉壳上沿的废钢
卸 掉, 使炉盖处于正常水平位置; 炉子倾动
时, 炉盖不得滑动。
2. 2. 3　电极类型及直径
石墨电极的选择, 其决定性因素是石墨
电极的电气负荷和机械负荷, 对于某一具体
的电炉来讲, 石墨电极的直径可参照图1 来
决定, 钢包精炼炉电极直径与电流负荷的关
系见图2。在此同时, 应尽可能用长的石墨电
极, 可减少连接点和废电极残头。
图1　电弧炉电 极直径与电流负荷的关系
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炼　　钢
S TEELMAKING
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图2　钢包炉电极直径与电流负荷的关系
2. 3　氧化性因素
石墨电极表面的氧化造成的侧面消耗基
本上取决于500℃以上的供氧、石墨电极表
面积、石墨电极表面温度、整根石 墨电极棒暴
露在氧化气氛中的时间。
2. 3. 1　出钢到出钢时间
提高炉子作业率, 缩短出钢到出钢时间,
可减少电极的 单耗。可通过采用{zj0}电功率、
{zj0}熔炼工艺、二次冶金或钢包冶金以及使
用辅助能源来达到这一目的。
2. 3. 2　炉内分压
为 xx控制内气氛, 减少电极的表面氧
化, 炉内负压不应超过某一限定值, 该值一般
在- 150Pa 左右。
2. 3. 3　炉子的密封
炉子的出渣门和辅助门在炉子操作时应
尽量保持关闭状态。另外, 要注意炉盖圈、炉
盖孔和水冷圈或废气预热器的密 封。
2. 3. 4　氧气的使用
氧气有助于炉料快速熔化, 但氧气喷枪
绝不能直接指向电极。此外在精炼时, 氧气应
吹到 渣线以下的钢液中去, 避免加剧电极表
面的氧化。
2. 3. 5　石墨电极的浸洗
电极决不能插入钢液中, 否则石墨电极
端 部和残头消耗会因为钢液的冲刷而大大增
加。
2. 3. 6　炉渣
炉渣量及成份也要合理控制, 一般在保
证埋弧和精炼需要 的前提下, 尽可能减少炉
渣量, 氧化性炉渣对石墨电极的侵蚀肯定大
于还原性炉渣。
2. 4　管理因素
2. 4. 1　运输和贮藏
石墨电极和接头在运输过程中, 要小心
轻放, 避免损伤或折断。
石墨电极和石墨电极接头应贮藏在干
燥、无 灰尘的地方。如果只能在露天存放, 电
极和接头一定要用防水帆布盖好。露天存放
的石墨电极或接头不能直接使用, 而要经过
适当的 干燥处理。
2. 4. 2　石墨电极的组接
理想的组接是指石墨电极接头位置对称
吻合, 这样机械强度均匀, 电流传输良好, 可
防 止由于热应力过分集中而导致石墨电极产
生裂纹甚至折断, 降低电极端部和残头消耗。
2. 5　降低电极消耗的有关技术
一些新技术 的成功应用, 有效地降低了
石墨电极的消耗, 冶炼操作及工艺方面有偏
心炉底出钢、废钢预热、水冷炉壁和炉盖、长
弧泡沫渣操作以 及矿物燃料和氧气助熔等;
电极的生产制作方面有高级针状焦制作石墨
电极、大型挤压机(6000t) 成型、水冷石墨电
极、石墨电 极的补充浸渍、纵向石墨化和石墨
电极涂层等[2 ]。
3　我国石墨电极的生产及质量现状
近十多年来, 我国电炉钢发展较快, 1983
年全国电炉钢总产量已达813 万t, 1986 年
达到1057 万t, 1993 年达到1982 万t. 但由
于 电炉炼钢用石墨电极多为普通功率石墨电
极, 加上电炉炼钢相关技术发展没有跟上, 石
墨电极的消耗与国外水平相距甚远。
随着我国 电炉炼钢的发展加快, 各地新
建的高功率、超高功率电炉迅速增加, 仅华东
地区近期就要新建10 座以上高功率、超高功
·40·
第 四期
No. 4
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率 电炉。这些大电炉建成投产后, 仅华东地区
就需要超高功率石墨电极10000t 以上, 其中
上海地区需要直径为650～ 700mm 大规格
高功率石墨电极4000t, 江苏大约需要5000t
左右。
目前我国生产石墨电极的大型碳素厂仅
有7 家, 中型碳素厂有19 家, 小型碳素厂有
100 多家, 年产石墨电极17 万t 左右, 但这些
厂家生产的石墨电极85% 以上是中小规格
的普通石墨电极, 超高功率电极严重缺乏。现
在国内批量生产超高功率石墨电极的企业仅
吉林碳素厂一家, 年产量只能达到1500t 左
右, 而且受压力机能力限制, 只能生产直径
600mm 以下的电极。上海碳素厂虽然拥有德
国引进 的{zxj}的压力机, 也掌握了超高功
率电极生的全套工艺配方, 但由于后续工序
落后, 无法形成规模生产能力, 而且也只能生
产 直径600mm 以下的高功率电极。此外生
超高功率石墨电极的主要原料——针状焦目
前仍需从国外进口。
为了降低电极消耗, 促进电炉炼钢的发
展, 冶金工业部于1992 年颁布了自1993 年
7 月1 日起实施的超高功率石墨电极和高功
率石墨电极的 行业标准, 其主要技术指标见
表1[3, 4 ]。
从表中可以看出, 我国超高功率石墨电
极直径{zd0}仅为500mm , 而国外普遍已达到
700mm , 同时, 其它一些技术指标与国外相
比, 也有一定的差距。显外, 高质量大直径电
极的国产化问 题不能及时解决, 将会在很大
程度上影响到电极消耗的进一步降低。
4　结　语
(1) 石墨电极的消耗形式包括端部消耗、
侧 面消耗、折断和残头消耗。影响石墨电极消
耗的因素根据其性质可分为: 电气性、机械
表1　我国石墨电极行业标准主要技术指标
电极 种类
高功率
电极
超高功率
电极
电极
接头
电阻率, L8m
≤6. 5
≤6. 5
≤7. 0
≤6. 5
电极
接头
抗折强度,M Pa
≥10. 0
≥15. 0
≥9. 8
≥14. 0
电极
接头
弹性模量,M Pa
≤14. 0
≤15. 0
≤12. 0
≤14. 0
电 极
接头
体积密度, gö cm 3 ≥1. 65
≥1. 70
≥1. 60
≥1. 70
电极
接 头
热膨胀系数, 10- 6ö℃
(100～ 600℃)
≤1. 4
≤1. 6
≤2. 2
≤2. 4
电 极
接头
灰分, % ≤0. 3 ≤0. 3
Á 300
Á 350
Á 400
Á 450
Á 500
允许电流负荷, kA 25～ 40
32～ 45
38～ 55
13～ 17. 4
17. 4～ 24
21～ 31
25～ 40
30～ 48
性、氧化性以及管理等方面。
(2) 采用先进的操作工艺及石墨电极的
生产技术有 利于电极消耗的降低。
(3) 我国目前高功率石墨电极和超高功
率石墨电极的产量严重短缺, 而且电极的质
量水平低于国外同类产 品, 规格也不齐全, 难
以满足当前炼钢生产的需要。
(4) 石墨电极生产厂家应加快技术改造,
积极调整产品结构, 着重生产目前市场上短
缺的电极产品。
参考文献
1　中国冶金报, 1987 年8 月4 日: 第二版
2　E. Hubert J ager, Klein etal. M PT, 91 (5)
3　YB 4090- 92
4　YB 4089- 92

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