鐵合金工藝學電極及其使用課件

第三章電極及其使用第三章電極及其使用13.1電極的作用、分類及其性能3.1.1電極的作用及要求

電極是電爐的重要部件，是短網(wǎng)的一部分。依靠電極把經(jīng)過爐用變壓器輸送來的低電壓和大電流送到爐內(nèi)，通過電極端部的電弧、爐料電阻以及爐內(nèi)熔體，把電能轉(zhuǎn)換成熱能而進行高溫冶煉。因此保持電極處于完好正常狀態(tài)，對減少電極事故發(fā)生具有重要意義。

電極材料必須符合下列要求：有良好的導電性，比電阻要小，以減少電流通過電極時的電能損失，減少短網(wǎng)壓降，提高有效電壓，提高熔池的功率。線膨脹系數(shù)要小，當溫度劇烈變化時，不易變形，不因溫度變化帶來內(nèi)應力產(chǎn)生細小的裂紋增大電阻，并且有良好的導熱性。3.1電極的作用、分類及其性能3.1.1電極的作用及2要有足夠的機械強度，礦熱爐的電極在使用過程中要受到拉、壓、彎和應力的作用。含雜質(zhì)要低，電極材料中含有沾污合金的省害雜質(zhì)含量盡可能少。價格便宜，制造方便。炭質(zhì)材料來源廣泛、價格低廉且同時具備上述各方面要求，因此鐵合金電爐的電極目前都是用炭素利料制成的。3.1.2電極的簡史1810年戴維從伏打電堆中的電流通過與之接觸的木炭棒得到了電弧．但這個發(fā)明長期未能在工業(yè)上得到應用。1879年西門子等得到了第一個電弧爐的專利權，這個在電弧爐中的導電體采用人造炭棒電極。1893年，艾奇遜等人發(fā)現(xiàn)在電爐中炭可轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，生產(chǎn)了石墨電極，這種石墨化電極目前一直在采用。1909年澤德貝爾格發(fā)明制造了自焙電極，至今仍廣泛的應用在鐵合金的生產(chǎn)中。要有足夠的機械強度，礦熱爐的電極在使用過程中要受到拉、壓、彎3碳質(zhì)電極按其加工制作工藝的不同可分為三種：炭素電極、石墨電極和自焙電極。炭素電極是以低灰分的無煙煤、冶金焦、瀝青焦和石油焦為原料，按一定的比例和粒度混合后加入黏結(jié)劑瀝青和焦油，在適當?shù)臏囟认聰嚢杈鶆蚝髩褐瞥尚?，最后在焙燒爐中緩慢焙燒而制得。石墨電極主要是以石油焦和瀝青焦為原料，制成炭素電極后，再放到溫度為2000~2500℃隔絕空氣的石墨化電阻爐中，經(jīng)石墨化而得到的，廣泛應用于含鐵很低的工業(yè)硅和含碳很低的精煉產(chǎn)品中。自焙電極是用無煙煤、焦炭以及瀝青和焦油為原料，在一定溫度下制成電極糊，然后把電極糊投入到已裝接在電爐上的、用鋼板做成的電極殼中，經(jīng)燒結(jié)焦化而成，廣泛用于礦熱爐上，生產(chǎn)硅鐵、高碳錳鐵、高碳鉻鐵、硅錳合金、硅鈣合金等均采用自焙電極。3.1.3電極的分類碳質(zhì)電極按其加工制作工藝的不同可分為43.1.4電極消耗量

冶煉合金的品種不同，電極的消耗也不同。在鐵合金生產(chǎn)過程中，影響電極消耗的因素很多，如電極的種類、性質(zhì)、冶煉操作等均能影響電極消耗。隨著產(chǎn)品單位電耗的增加、電流密度的增加，電極消耗量也相應增加。3.1.5電極的主要性能

三種電極的主要性能列于表3-1中。希望電極的比電阻、線膨脹系數(shù)小些，熱導率、電導率抗壓強度、抗彎強度、抗拉強度大些，由表可見石墨電極較好。電阻率是電極的最重要性能，圖3-1是石墨電極和炭素電極的電阻率隨溫度變化的情況。由圖可見，石墨電極電阻率比炭素電極小。而炭素電極的比電阻隨溫度升高逐漸減小。焙燒好的自焙電極是很均勻的非晶體的炭素電極，因而在性能上與炭素電極差不多。圖3-2為石墨電極和炭素電極的熱導率與溫度的關系。由圖可見，石墨電極熱導率比炭素電極大，但隨溫度升高而減小，相反，炭素電極的熱導率隨溫度升高而增加。3.1.4電極消耗量冶煉合金的品種不同5表3-1電極的主要性能表3-1電極的主要性能6圖3-1石墨電極和炭素電極的電阻率與溫度的關系圖3-2石墨電極和炭素電極的熱導率與溫度的關系

圖3-1石墨電極和炭素電極的電阻率與溫度的關系圖3-27

在電極直徑為900mm的現(xiàn)有硅鐵電爐上用電工測量方法，測出銅瓦和電極之間的接觸電阻為0.041×10-3Ω，而銅瓦至料面這—段長為0.8m的電極的電阻為0.097×10-3Ω。利用這些數(shù)據(jù)求出電極工作端露出料面部分的電阻率為：由于燒損的緣故，電極截面積變小了，故系數(shù)采用0.95。盡管自焙電極的某些性能不如其他兩種電極(例如比電阻等)，但可采用加大電極直徑的方法予以彌補，這也符合礦熱爐所需低電流密度和大電極直徑的要求。實際上，制造大直徑的石墨電極在工藝上有困難，一般都不能制造直徑大于600mm的石墨電極。而自焙電極直徑可以制造得更大些，可滿足冶煉的需要。在電極直徑為900mm的現(xiàn)有硅鐵電爐上用電工83.2自焙電極的制作電極殼是由薄鋼板制成的圓筒，它的作用一是作電極糊燒結(jié)的模子并提高電極的強度；二是當電極未燒結(jié)好時能承受大部分電流。電極殼是由薄鋼板焊的圓筒。電極殼是由薄鋼板焊的圓筒。為提高電極的機械強度和分擔圓筒可能承受過大的電流，在電極殼內(nèi)等距離連續(xù)地焊接若干個肋片，每個肋片上還作成3~4個切口，將各切口的小三角形舌片分別交錯地向兩側(cè)折彎約30°~45°角，形成小三角孔，如圖3-3所示。上下兩節(jié)電極殼的連接方式如圖3-3所示。電極殼的鋼板厚度、肋片數(shù)量和肋片高度，隨電極直徑的增大而增加，見表3-2。自焙電極也叫澤德爾貝格電極，廣泛的應用于鐵合金生產(chǎn)中。自焙電極是由電極殼和電極糊構成的。3.2.1電極殼3.2自焙電極的制作自焙電極也叫澤德爾貝格9圖3-3電極殼示意圖表3-3電極殼尺寸和每米電極的重量圖3-3電極殼示意圖表3-3電極殼尺寸和每米電極的重103.2.2電極糊

制造電極糊的原料有固體炭素材料和黏結(jié)劑。固體炭素有無煙煤、焦炭(冶金焦或石油焦和瀝青焦)及石墨電極切屑。黏結(jié)劑有瀝青和煤焦油。電極糊中的黏結(jié)劑在燒結(jié)過程中分解并排除揮發(fā)物．殘留碳轉(zhuǎn)變?yōu)閳怨痰慕固烤W(wǎng)、起焦結(jié)作用，使自焙電極形成堅硬的整體。對制造電極糊主要原料的要求如下：無煙煤?；曳趾恳∮?0%，無煙煤需要豎窯或回轉(zhuǎn)窯在隔絕空氣的條件下進行高溫燃燒。燃燒溫度約為1200℃，燃燒時間為18~24h。焦炭。冶金焦的灰分含量要小于14%，使用時需經(jīng)燃燒或烘干；瀝青焦和石油焦的焦灰分量均小于1%，瀝青焦的揮發(fā)物含量通常小于1%，而石油焦揮發(fā)分含量要小于7%，兩種焦均需煅燒后才能使用。黏結(jié)劑。瀝青根據(jù)軟化點的高低又分硬瀝青、中瀝青和軟瀝青。生產(chǎn)電極糊通常采用的是中瀝青。煤焦油要求水分含量小于4%，灰分小于0.15%，游離碳小于10%。煤瀝青和煤焦油需經(jīng)加熱脫水后使用。3.2.2電極糊制造電極糊的原料11對電極糊的要求如下：對電極糊的配方需考慮各種固體料的配比、粒度組成、黏結(jié)劑的軟化點和加入量。固體料配比。礦熱爐自焙電極所用的電極糊分開口爐用的標準電極糊和封閉爐用的封閉電極糊兩種。電極糊所用原料條件不同，配方也會有差異。表3-3和表3-4分別列出電極糊的配方和成分控制。表3-4電極糊的配方實例表3-5電極糊標準對電極糊的要求如下：對電極糊的配方需12粒度組成。電極糊的固體料中大顆粒的粒度應為15mm以下，混合料中的小顆粒數(shù)量為50~60%?？刂屏６冉M成的目的是使顆粒間互相填充最為密實，以獲得致密、強度高和導電性好的自焙電極。電極糊中的粗粒越少，則焙燒后的強度越大。黏結(jié)劑的軟化點。標準電極的軟化點糊控制在65℃左右，封閉電極糊的軟化點控制在57℃左右。軟化點過高，電極不易燒結(jié)，軟化點過低，則容易過早燒結(jié)。黏結(jié)劑加入量。黏結(jié)劑加入量要適當，過少時電極糊黏結(jié)性不夠，會出現(xiàn)電極過早燒結(jié)，易產(chǎn)生硬斷事故。過多時電極不易燒結(jié)，會產(chǎn)生固體顆粒與黏結(jié)劑分層現(xiàn)象，容易產(chǎn)生電極漏糊和軟斷現(xiàn)象，通常黏結(jié)劑的加入量為固體料的20~24%。電極糊燒結(jié)后的性能列于表3-5中。表3-6電極糊燒結(jié)后的主要性能粒度組成。電極糊的固體料中大顆粒的粒度應為15mm以下，混合13

電極糊的生產(chǎn)流程見圖3-4。先把按一定比例配成的固體炭素料加入混捏鍋內(nèi)，先干混15~25min，然后加入約22%黏結(jié)劑的瀝青和煤焦油等，再混捏40min?；炷蟮哪康氖浅涮罟腆w料顆粒間隙，并使分散的固體顆粒表面涂上一層黏結(jié)劑而把顆粒黏結(jié)一起，混捏成均勻的糊料?；炷箦伿抢谜魵饣蚱渌麩嵩催M行加熱的，混捏的溫度保持在120~130℃之間。將混捏好的糊料經(jīng)成型機成型，冷卻后呈塊狀電極糊。生成出來的電機糊，在堆放、儲存、運輸和使用過程中，不許放雨淋或混入灰塵等雜質(zhì)，以免降低電極糊的質(zhì)量。圖3-4電極糊生產(chǎn)流程圖電極糊的生產(chǎn)流程見圖3-4。圖143.3自焙電極的燒結(jié)

3.3.1焙燒電極的熱量來源在電爐冶煉過積中．隨著電極的消耗和下放，填加的電極糊逐漸下降，溫度逐步升高，不斷排出揮發(fā)物．最后完成電極燒結(jié)過程。在電極焙燒過程中需要熱量，焙燒電極的熱量來源有三方面。(1)電流通過電極本身所產(chǎn)生的電阻熱。其值按下式計算:Q＝4.184×0.24I2Rt式中Q——電阻熱，J；I——通過電極發(fā)熱的電流，A；用來產(chǎn)生電阻熱的電流約占輸人電流的3%~5%；R——電極本身電阻，t——時間，s。(2)電極熱端向上的傳導熱。電極的熱端與冷端溫度相差懸殊，熱端的熱量順電極向上傳導，使由上往下移動的電極糊被加熱。(3)爐口的輻射熱和氣流的對流熱。3.3自焙電極的燒結(jié)

3.3.1焙燒電極的熱量來源15這三種熱源中電流通過電極產(chǎn)生的電阻熱是主要的，換句話說，焙燒過程是由電流所決定的。的。對封閉爐幾乎沒有第三種熱源，因而封閉爐所用的電極糊固體料中的焦炭均采用導熱和導電的石油焦、瀝青焦和石墨電極切屑，并控制較低的軟化點，借以提高自焙電極的燒結(jié)速度。3.3.2自焙電極的燒結(jié)過程

自焙電極的燒結(jié)過程，實質(zhì)上是隨溫度的提高而使黏結(jié)劑逐漸分解排出揮發(fā)物的過程，電極在焙燒過程中的溫度分布情況如圖3-5所示，按該圖可大致把電極的焙燒過程分為三個階段。鐵合金工藝學電極及其使用課件16第一階段：溫度由室外氣溫升至200℃．電極糊由塊狀逐漸熔化至全部成為液態(tài)，此時，僅其中的水分和低熔點的成分開始揮發(fā)。第二階段：溫度由200℃升至600℃，此間，充分熔化了的電極糊中的黏結(jié)劑開始分解，氣化，排出揮發(fā)物，尤其在大約400℃時進行得最為激烈，電極糊由塑態(tài)逐漸變?yōu)楣虘B(tài)。第三階段：溫度由600℃升至800℃，在此階段，少量的殘余揮發(fā)物繼續(xù)排出，經(jīng)4~8h，當電極從銅瓦中出來后，電極燒結(jié)基本結(jié)束。第一階段：溫度由室外氣溫升至200℃17

圖3-6為開口式(a)和封閉式(b)低爐身還原電爐中的自焙電極焙燒區(qū)的示意圖。電極糊中的揮發(fā)物主要從兩個地方排出來：電極燒結(jié)過程中，隨著黏結(jié)劑的熱分解和排出揮發(fā)物，體積產(chǎn)生膨脹和收縮，電極和電極殼之間便產(chǎn)生縫隙，揮發(fā)物沿縫隙排出；氣化溫度比較低的成分，從電極殼上口逸出。

圖3-6為開口式(a)和封閉式(b)低爐身還原電爐中的自焙183.3.3電極在燒結(jié)過程中物理化學變化

(1)電極糊在燒結(jié)過程中，揮發(fā)物的含量、失重率與溫度的關系如圖3-7所示。由圖可知，隨著溫度的升高，揮發(fā)物的含量逐漸降低。(2)電極糊在低溫度時的比電阻很大，在焙燒過程中比電阻逐漸降低，見圖3-8。當溫度低于100℃時，由于瀝青熔化，電極糊的比電阻上升，當溫度為100~700℃時，比電阻大幅度降低。當溫度繼續(xù)提高，比電阻將平穩(wěn)地降低，900℃時為82，1000℃時為65，1200℃時為55。

3.3.3電極在燒結(jié)過程中物理化學變化19可見，大部分電流是通過銅瓦下部已燒結(jié)好的電極輸入爐內(nèi)，而銅瓦在電極糊未燒結(jié)好的部位時，電流則大部分通過電極殼輸人爐內(nèi)，這便有可能燒完電極殼而導致漏糊事故。（3）電極在燒結(jié)過程中強度逐漸增加，見圖3-9。當加熱溫度低于400℃時，電極變軟，機械強度下降、但當溫度為400~700℃時，電極機械強度急劇上升到最大值，繼續(xù)加熱到1200℃時也不再發(fā)生任何變化。可見，大部分電流是通過銅瓦下部已燒結(jié)20

電極燒結(jié)速度快慢影響電極的質(zhì)量，某種電極糊在不同的加熱速度下，電極的主要物理化學性能變化情況見表3-7。由表可見，燒結(jié)速度太快，孔隙率增加，導電性和機械強度都有降低。影響電極燒結(jié)速度的因素有電極下放的長度和間隔時間、冷卻風量的大小，以及焙燒新電極時的負荷上升速度。電極燒結(jié)速度快慢影響電極的質(zhì)量，某213.4自焙電極的接長和下放3.4.1電極殼的接長

電極殼在裝接之前，必須進行檢查，如果出現(xiàn)變形，應用矯正圈矯圓，凡變形嚴重且無法矯正過來或焊縫脫落和生銹嚴重的電極殼不應使用。新裝上的電極殼要插入原已裝好的電極殼上，并保持上廠兩節(jié)垂直，且肋片需完全吻合對齊。接長電極殼應采用氣焊焊接，焊接時，先在圓周的四等分處焊上四點．然所再連續(xù)地焊好整個圓周，焊縫要密實、平整和均勻。帶有鋼帶的電極，兩根鋼帶應分別垂直地焊在電極殼的二等分處，并且隨著電報的下放，每隔300~400mm均衡地對焊兩段，每段焊縫長度應不小于100mm。

在冶煉過程中．隨著電極的消耗和下放，需由上部相應地接長電極殼和填加電極糊。下面分別予以介紹。3.4自焙電極的接長和下放3.4.1電極殼的接長22

3.4.2添加電極糊電極糊添加前應進行破碎，其塊度大小應以保證在兩肋片之間順利通過為準，否則容易出現(xiàn)后面將要敘述的電極糊懸料故障。電極糊的添加量應以由鋼瓦上緣至料面的糊柱高度為準。糊柱高度的控制隨電爐容量和電極直徑的大小、爐子工作條件、電極糊的性質(zhì)和季節(jié)變化情況而定，但主要取決于電極直徑的大小。通常，按圖3-10的曲線控制，可獲得質(zhì)量良好的燒結(jié)電極。隨著電極直徑增加，糊柱高度增加。一般來說，糊柱高度的控制：冬季比夏季略低些；封閉爐比開口爐略低些。糊柱表面的電極糊應保持邊緣少許熔化的程度，這可通過調(diào)節(jié)電極冷卻風量加以控制。糊柱高度可借端部裝有燈泡并有尺寸標制的吊線量測，把持筒上緣至糊柱表面的高度可間接算出。3.4.2添加電極糊23

實踐太明，按圖3-10控制的糊柱高度可以獲得質(zhì)地致密、強度良好的電極。糊柱太高，電極糊中粗細顆粒易出現(xiàn)分層現(xiàn)象，或者出于糊柱的壓力太大而脹壞電機殼。糊柱太低，則壓力?。畛湫圆?，難獲得致密的電極。填好電極糊后，用木蓋將電機殼上口蓋好，以防灰塵落人。實踐太明，按圖3-10控制的糊柱高度可以獲得質(zhì)地致密、243.4.3電極的下放3.4.3.1電極要保持一定長度的工作端

在熔煉過程中，如果電極始終保持一定長度的工作端，并且其消耗速度與燒成、下放速度相適應，則圖3-5所示的電極內(nèi)溫度梯度的分布與銅瓦的相對位置就可以保持不變。這樣，電極按一定的間隔時間和一定的長度下放，能使電極一直處于正常的燒結(jié)狀態(tài)。然而，由于焙燒操作上的某些原因，電極埋入爐料變線，不能按規(guī)定時間及時下放電極時，容易引起電極過燒，電極內(nèi)溫度梯度相對于銅瓦上移，從而使銅瓦與電極接觸不良出現(xiàn)打弧及至燒壞銅瓦；反之，如果電極填入變深，而迫使未燒好的電極提前下放．這種場合容易發(fā)生漏糊和軟斷事故。所以不能忽視熔煉操作對電極正常燒結(jié)過程的影響。雖然，保持正常的熔煉操作有助于電極始終處于正常的燒結(jié)狀態(tài)。這樣就可以按規(guī)定的間隔時間和下放長度下放電極。3.4.3電極的下放253.4.3.2電極下放長度的計算每相電極一晝夜下放長度按下式計算：式中h——每相電極一晝夜下放長度，mm；d——電極直徑，mm；——電極糊的密度，按1.5g/cm3計算；Q——硅鐵晝夜產(chǎn)量，t；P——生產(chǎn)每噸硅鐵電極糊消耗量，冶煉75硅鐵時約為58kg，冶煉45硅鐵時約為27kg。3.4.3.2電極下放長度的計算式中h——每相電極一26例3-1一臺電爐，電極直徑為1000mm，冶煉75硅鐵，晝夜產(chǎn)量為27t，每相電極一晝夜應下放多少?根據(jù)上式，電極下放長度h為：

由上式計算，每相電極一晝夜應下放約450mm。如果用頂緊式把持器，若每晝夜下放三次，每班下放長度約為150mm。經(jīng)驗數(shù)值為，無壓放裝置的開口爐每8~12h下放200mm；有壓放裝置的開口爐和封閉爐每4~6h下放l00mm。對于1000~3200kV．A礦熱爐，每班下放一次，每次下放約150mm。由于冶煉操作某些原因，所需電極工作端的長度會有較大變化，因而就不能正常地下放電極，這便會引起電極的過燒或欠燒。在這種場合下，一方面要及時處理爐況，以恢復正常的電極工作端長度；另—方面應調(diào)節(jié)電極冷卻風量，以控制電極的燒結(jié)速度，或者適當改變下放的間隔時間和長度。例3-1一臺電爐，電極直徑為100027

3.4.3.3下放電極時應注意的事項

(1)電極下放通常在出鐵后進行，以避免由于電極的上下移動而破壞爐內(nèi)正常冶煉進程和影響出鐵與排渣。(2)下放電極時要降低負荷10％~15％，以防止燒穿電極殼，因為當電極未燒結(jié)好時，電流幾乎全部由電極殼通過。(3)下放程序。電極下放多采用油壓的自動下放裝置，圖3-11為壓放裝置一例。壓放裝置的所有動作均采用液壓傳動，整個壓放過程是采用程序自動控制的，其壓放程序見圖3-12。需要倒拔電極時，其程序與壓放相反。

3.4.3.3下放電極時應注意的事項28無壓放裝置的開口爐下放電極時，先移動鋼帶制動夾150mm至要下放的位置，再降低電流負荷并同時松開手輪，待下放后，緊好手輪。如果電極下放困難，可少許松開銅瓦，待下放后再將其緊好。無壓放裝置的開口爐下放電極時，先移動鋼帶制動夾293.5自焙電極的事故及其處理自焙電極常見的事故有電極糊懸料、漏糊、軟斷、硬斷、電極過燒及欠燒等。電極事故的預防及正確處理是維持正常生產(chǎn)和節(jié)電的重要途徑之一。3.5.1硬斷及其處理電極在已燒結(jié)部分斷裂稱之為硬斷，原因如下：(1)電極糊質(zhì)量不好，如灰分過高、揮發(fā)分過低，黏結(jié)力差造成電極強度低。(2)電極燒結(jié)時在揮發(fā)段停留時問短，電極中氣孔率高。(3)電極糊中混入泥土雜物等造成局部有雜物的截面減小，電流密度增大或燒結(jié)不好，在此截面上發(fā)紅突然折斷。(4)電極糊柱因各種原團造成高溫段上移，熔化過早，造成顆粒分層，影響燒結(jié)強度。(5)爐況不好，電極上抬，爐子缺碳發(fā)黏，電極波動，電極升降過頻或搗爐操作等動作不當，使電極受外力產(chǎn)生裂縫而折斷。3.5自焙電極的事故及其處理自焙電極常見的30(6)停電后升負荷過快，造成熱應力裂斷，或停電時間過久，因激冷激熱產(chǎn)生應力使電極裂開剝落而折斷。硬斷通常先有局部小裂隙發(fā)紅，后來越來越亮，瞬間甚至發(fā)白打弧折斷，斷時有耀眼的弧光和響聲，電流表突然回零。若斷頭很短，埋在料里較難判斷，僅也可以從某相電極不易插下，刺火嚴重，電流表忽大忽無等現(xiàn)象來判斷，可放圓鋼插人進行試探。

處理方法為：(1)大電爐斷頭僅200~400mm時，若取出不便，但斷頭不在出鐵門處時，可在出鐵時將斷頭坐下，在此時加些石灰或硅石以加速消耗。若小電爐要設法取出。旋轉(zhuǎn)爐體，可將爐體轉(zhuǎn)一角度避開斷頭，讓其自然消耗。(2)如斷頭長必須取出，然后下放電極，此時送電后不讓打?。膊患恿希屃韮上嚯娏鲙椭簾?。也可在該相爐口木柴同時烘烤。此時給電要特別注意減少負荷，防止引起燒結(jié)不良漏棚軟斷。(6)停電后升負荷過快，造成熱應力裂斷31

預防方法為：(1)確保電極糊質(zhì)量，避免外來雜質(zhì)?？刂评鋮s手段，正確掌握電極焙燒進程，增加電極強度。(2)因各種因素引起停爐時，對時間短的要停止電極冷卻風機和減少冷卻水量。對時間長的要按停電處理辦法處理，如抬起電極200~300mm，在電極周圍加適量焦炭、活動電極等操作，以減少溫度急變時對電極產(chǎn)生內(nèi)應力。(3)長時間停電開始應2h左右活動一次電極，以防電極頭與半融料黏結(jié)，使電極受到外力損壞。(4)停電后開始送電時一定要特別小心，要緩慢升負荷，避免電流過大沖擊，產(chǎn)生熱應力而裂斷，一相電極斷后更應注意另兩相電極。預防方法為：323.5.2漏糊及其處理

液態(tài)或半液態(tài)電極糊從電極殼破損處流出稱之為漏糊。此時要立即停電處理。否則可能造成整筒電極糊流入爐內(nèi)，造成較大事故。輕的漏糊處易造成電極從漏糊處軟斷等事故。原因如下：(1）電極殼與銅瓦接觸不良，引起打弧擊穿電極殼。(2)電極焙燒不良，一次下放過長，同時放電極后升負荷過急，電極殼上電流密度過大、發(fā)紅刺火燒毀電極殼造成。(3)電極殼焊接質(zhì)量不好，焊縫開裂。(4)電極定位板絕緣不好，或電極糊等導電物的相間引起導電打火燒穿電極殼。

處理方法為：小的點滴漏糊可降低負荷，燒結(jié)一段時間后即可不漏。大漏糊要立即停電處理，小洞用耐火泥、石棉繩塞人堵住。在銅瓦以下漏時將洞堵住后倒放電極，用銅瓦夾住漏糊處，緩慢升負荷焙燒，觀察無黑煙為止。大漏洞應將爐口漏出的電極糊全部清理掉，用鐵皮打箍焊好，補加電極糊，并架木柴烘烤，待表面硬結(jié)才能送電，緩慢升負荷焙燒。3.5.2漏糊及其處理33

預防方法為：(1)電極殼的接長和焊接，必須嚴格按操作要求進行。(2)下放電極必須按規(guī)定進行，堅持少放勤放。下放后視燒結(jié)情況逐步給滿負荷。通常放電極后20min才能給滿負荷。(3)發(fā)現(xiàn)電極燒結(jié)慢時，要用糊柱高度、風量、冷卻水量、下放電極間隔、調(diào)節(jié)幾種不同性能的電極糊搭配等方法來調(diào)節(jié)燒結(jié)速度。3.5.3軟斷及其處理

電極未焙燒好處折斷稱之為軟斷。

原因如下：(1)電極糊揮發(fā)分含量過高，軟化點偏高。(2)加電極糊時塊度過大，造成電極糊架空，燒結(jié)過程中山現(xiàn)空洞。(3)電極殼厚度不夠，承受不住較大應力而斷裂。(4)電極殼脫焊。(5)漏糊后沒及時停電，電流上升，造成電極殼在軟硬交界處斷裂。(6)電極消耗過快，電極下放間隔時間太短等電極焙燒不良因素，造成先漏糊繼而軟斷。(7)電極一次下放過長，電極軟、銅瓦夾不住，電極下滑沒有及時停電，造成鐵皮燒毀軟斷。(8)下放電極后升負荷太快。在軟硬交接處受大電流沖擊而斷。

預防方法為：34

軟斷常發(fā)生在下放電極后5~20min內(nèi)，在新放下的電極處軟斷。處理方法為；立即將銅瓦松開倒放到原來位置，將流油處夾在銅瓦內(nèi)，夾住原來的硬頭。注意不能夾歪電極頭。清理流出的電極糊，關小冷風及冷卻水。觀察情況送負荷。若夾住硬頭較多，可基本給滿負荷焙燒，且正常冶煉。若夾住的硬頭少，降負荷焙燒。無論什么情況本相電極要間隔較長時間才能再放。若放下斷頭已接上，正常冶煉。若仍未接上，但經(jīng)過這一階段焙燒，斷處已不流油，基本變硬，可將下面斷頭取出，按照電極硬斷一樣處理。若仍流油，仍要夾住硬頭燒。難以處理時另焊一個鐵皮在電極底部，重新加電極糊，按新電極一樣焙燒。有時倒放銅瓦，夾住原來硬頭電極拔不起來，可送電用電阻焙燒電極，其方法是抬起其他二相電極送電，用其他二相控制負荷。使斷電極處于低電壓、人電流下，用電阻熱加速焙燒，焙燒良好即可投入正常生產(chǎn)。

預防方法為：首先要注意一切使電極燒結(jié)不好電極變軟的因素，并經(jīng)常檢查調(diào)整各項影響燒結(jié)的因素。放電極后升負荷不能粗心和操之過急。發(fā)現(xiàn)焙燒不好要降低負荷焙燒。經(jīng)常檢查電極糊質(zhì)量變化，注意電極殼制作質(zhì)量、電極下放長度和間隔，電極糊柱不要過高，或一次加入過多電極糊等。軟斷常發(fā)生在下放電極后5~20min內(nèi)353.5.4懸料及其處理

電極糊塊在電極殼內(nèi)懸住，使糊柱內(nèi)出現(xiàn)較大空間的現(xiàn)象，稱之為電極糊懸料。原因如下：(1)糊柱上部溫度過低，使電極糊不能熔化下沉。(2)電極糊塊度大或塞在兩助斤之間而卡體。電極糊懸料多發(fā)生在冬季或新開爐期間，并多見于封閉爐和糊柱太高的場合。如果懸料不及早發(fā)現(xiàn)并處理，待空電極殼進入銅瓦后會燒壞銅瓦和電極殼，出現(xiàn)電極脫落。通過每天測量糊柱高度的變化，就可發(fā)現(xiàn)電極糊是否懸料。當出現(xiàn)懸料時，可根據(jù)情況采取下列方法處理。

處埋方法為：(1)對封閉爐用木棒敲擊電極，便懸料下落。(2)對于開口爐可停止送風，使懸料熔化下落。(3)用重錘從電極殼內(nèi)砸落懸料。(4)對封閉爐必要時可停電，割開懸料處的電極殼，捅落或用油布燃燒使懸料熔化下落。3.5.4懸料及其處理處埋方法為：36預防方法為：(1)電極糊應打碎，以在兩肋片間順利通過為好。(2)糊柱上部溫度不能太低，應保證靠近電極殼的電極糊稍許熔化狀態(tài)。3.5.5過燒及其處理電極在銅瓦上半部呈塑性狀態(tài)，這是正常的燒結(jié)過程，但有時出于在銅瓦以上的部位已過早的燒結(jié)好，這種現(xiàn)象叫電極過早燒結(jié)。這會造成銅瓦和電極接觸不良打弧燒壞銅瓦，還易選成電極硬斷。

原因如下：(1)銅瓦冷卻水量少冷卻不夠。(2)電極冷風機閘門打開太小。(3)銅瓦與電極接觸不良，引起打弧燒結(jié)加快。(4)電極糊過早軟化(爐口溫度高或電極糊軟化點低)揮發(fā)分排出提前，大粒分層，使燒結(jié)加快。(5)爐況不好電極上抬，或還原劑過量，電極長時間插入過淺造成爐口溫度過高。(6)爐料透氣不好或爐口維護得不好，跑火機會多，電極燒結(jié)過快。(7)電極下放間隔太長，電極過燒結(jié)。預防方法為：37

處理方法為：(1)先降低該相負荷。同時加強冷卻。(2)適當在該相處少加焦炭，加快電極消耗。(3)因電極糊原因就要用揮發(fā)分高、軟化點高的糊，或加大電極糊塊，使電極焙燒減慢。(4)必要時停電敲掉過長的電極。

預防方法為：每次下放電極后要檢查電極燒結(jié)情況．如發(fā)現(xiàn)電極過紅且鐵皮已燒掉，要及早加大風量或銅瓦冷卻水量，檢查電極糊質(zhì)量，找到原因?qū)ΠY處理。處理方法為：383.6空心電極的使用

美國紐約聯(lián)合碳化物公可。于1960年用空心電極，使電熱法用的自焙電極得到進一步發(fā)展。如圖3-13所示。用一根鋼管在自焙電極的中心造成一個空腔，這根中間管子可按電極殼的連接方法，采用焊接或用螺絲進行接長。為了不讓爐氣逸出。將這根管子加以封閉，而且處于保護氣體的保護下?？招碾姌O的優(yōu)點很多，如(1)可以通過這個空腔，在保證無灰塵和無損失下，把細顆粒的原料送到反應空間中；(2)可把爐料分開裝爐，例如可以把碳量不足的爐料直接送到電極下面；(3)可以運送氣體或保護氣體，如CO、N2、Ar來影響反應；(4)可能用由電弧中腔中的電極跑出的氣體穩(wěn)定電弧。3.6空心電極的使用

美國紐約聯(lián)合碳化物公可39鐵合金工藝學電極及其使用課件40鐵合金工藝學電極及其使用課件41第三章電極及其使用第三章電極及其使用423.1電極的作用、分類及其性能3.1.1電極的作用及要求

電極是電爐的重要部件，是短網(wǎng)的一部分。依靠電極把經(jīng)過爐用變壓器輸送來的低電壓和大電流送到爐內(nèi)，通過電極端部的電弧、爐料電阻以及爐內(nèi)熔體，把電能轉(zhuǎn)換成熱能而進行高溫冶煉。因此保持電極處于完好正常狀態(tài)，對減少電極事故發(fā)生具有重要意義。

電極材料必須符合下列要求：有良好的導電性，比電阻要小，以減少電流通過電極時的電能損失，減少短網(wǎng)壓降，提高有效電壓，提高熔池的功率。線膨脹系數(shù)要小，當溫度劇烈變化時，不易變形，不因溫度變化帶來內(nèi)應力產(chǎn)生細小的裂紋增大電阻，并且有良好的導熱性。3.1電極的作用、分類及其性能3.1.1電極的作用及43要有足夠的機械強度，礦熱爐的電極在使用過程中要受到拉、壓、彎和應力的作用。含雜質(zhì)要低，電極材料中含有沾污合金的省害雜質(zhì)含量盡可能少。價格便宜，制造方便。炭質(zhì)材料來源廣泛、價格低廉且同時具備上述各方面要求，因此鐵合金電爐的電極目前都是用炭素利料制成的。3.1.2電極的簡史1810年戴維從伏打電堆中的電流通過與之接觸的木炭棒得到了電弧．但這個發(fā)明長期未能在工業(yè)上得到應用。1879年西門子等得到了第一個電弧爐的專利權，這個在電弧爐中的導電體采用人造炭棒電極。1893年，艾奇遜等人發(fā)現(xiàn)在電爐中炭可轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，生產(chǎn)了石墨電極，這種石墨化電極目前一直在采用。1909年澤德貝爾格發(fā)明制造了自焙電極，至今仍廣泛的應用在鐵合金的生產(chǎn)中。要有足夠的機械強度，礦熱爐的電極在使用過程中要受到拉、壓、彎44碳質(zhì)電極按其加工制作工藝的不同可分為三種：炭素電極、石墨電極和自焙電極。炭素電極是以低灰分的無煙煤、冶金焦、瀝青焦和石油焦為原料，按一定的比例和粒度混合后加入黏結(jié)劑瀝青和焦油，在適當?shù)臏囟认聰嚢杈鶆蚝髩褐瞥尚?，最后在焙燒爐中緩慢焙燒而制得。石墨電極主要是以石油焦和瀝青焦為原料，制成炭素電極后，再放到溫度為2000~2500℃隔絕空氣的石墨化電阻爐中，經(jīng)石墨化而得到的，廣泛應用于含鐵很低的工業(yè)硅和含碳很低的精煉產(chǎn)品中。自焙電極是用無煙煤、焦炭以及瀝青和焦油為原料，在一定溫度下制成電極糊，然后把電極糊投入到已裝接在電爐上的、用鋼板做成的電極殼中，經(jīng)燒結(jié)焦化而成，廣泛用于礦熱爐上，生產(chǎn)硅鐵、高碳錳鐵、高碳鉻鐵、硅錳合金、硅鈣合金等均采用自焙電極。3.1.3電極的分類碳質(zhì)電極按其加工制作工藝的不同可分為453.1.4電極消耗量

冶煉合金的品種不同，電極的消耗也不同。在鐵合金生產(chǎn)過程中，影響電極消耗的因素很多，如電極的種類、性質(zhì)、冶煉操作等均能影響電極消耗。隨著產(chǎn)品單位電耗的增加、電流密度的增加，電極消耗量也相應增加。3.1.5電極的主要性能

三種電極的主要性能列于表3-1中。希望電極的比電阻、線膨脹系數(shù)小些，熱導率、電導率抗壓強度、抗彎強度、抗拉強度大些，由表可見石墨電極較好。電阻率是電極的最重要性能，圖3-1是石墨電極和炭素電極的電阻率隨溫度變化的情況。由圖可見，石墨電極電阻率比炭素電極小。而炭素電極的比電阻隨溫度升高逐漸減小。焙燒好的自焙電極是很均勻的非晶體的炭素電極，因而在性能上與炭素電極差不多。圖3-2為石墨電極和炭素電極的熱導率與溫度的關系。由圖可見，石墨電極熱導率比炭素電極大，但隨溫度升高而減小，相反，炭素電極的熱導率隨溫度升高而增加。3.1.4電極消耗量冶煉合金的品種不同46表3-1電極的主要性能表3-1電極的主要性能47圖3-1石墨電極和炭素電極的電阻率與溫度的關系圖3-2石墨電極和炭素電極的熱導率與溫度的關系

圖3-1石墨電極和炭素電極的電阻率與溫度的關系圖3-248

在電極直徑為900mm的現(xiàn)有硅鐵電爐上用電工測量方法，測出銅瓦和電極之間的接觸電阻為0.041×10-3Ω，而銅瓦至料面這—段長為0.8m的電極的電阻為0.097×10-3Ω。利用這些數(shù)據(jù)求出電極工作端露出料面部分的電阻率為：由于燒損的緣故，電極截面積變小了，故系數(shù)采用0.95。盡管自焙電極的某些性能不如其他兩種電極(例如比電阻等)，但可采用加大電極直徑的方法予以彌補，這也符合礦熱爐所需低電流密度和大電極直徑的要求。實際上，制造大直徑的石墨電極在工藝上有困難，一般都不能制造直徑大于600mm的石墨電極。而自焙電極直徑可以制造得更大些，可滿足冶煉的需要。在電極直徑為900mm的現(xiàn)有硅鐵電爐上用電工493.2自焙電極的制作電極殼是由薄鋼板制成的圓筒，它的作用一是作電極糊燒結(jié)的模子并提高電極的強度；二是當電極未燒結(jié)好時能承受大部分電流。電極殼是由薄鋼板焊的圓筒。電極殼是由薄鋼板焊的圓筒。為提高電極的機械強度和分擔圓筒可能承受過大的電流，在電極殼內(nèi)等距離連續(xù)地焊接若干個肋片，每個肋片上還作成3~4個切口，將各切口的小三角形舌片分別交錯地向兩側(cè)折彎約30°~45°角，形成小三角孔，如圖3-3所示。上下兩節(jié)電極殼的連接方式如圖3-3所示。電極殼的鋼板厚度、肋片數(shù)量和肋片高度，隨電極直徑的增大而增加，見表3-2。自焙電極也叫澤德爾貝格電極，廣泛的應用于鐵合金生產(chǎn)中。自焙電極是由電極殼和電極糊構成的。3.2.1電極殼3.2自焙電極的制作自焙電極也叫澤德爾貝格50圖3-3電極殼示意圖表3-3電極殼尺寸和每米電極的重量圖3-3電極殼示意圖表3-3電極殼尺寸和每米電極的重513.2.2電極糊

制造電極糊的原料有固體炭素材料和黏結(jié)劑。固體炭素有無煙煤、焦炭(冶金焦或石油焦和瀝青焦)及石墨電極切屑。黏結(jié)劑有瀝青和煤焦油。電極糊中的黏結(jié)劑在燒結(jié)過程中分解并排除揮發(fā)物．殘留碳轉(zhuǎn)變?yōu)閳怨痰慕固烤W(wǎng)、起焦結(jié)作用，使自焙電極形成堅硬的整體。對制造電極糊主要原料的要求如下：無煙煤?；曳趾恳∮?0%，無煙煤需要豎窯或回轉(zhuǎn)窯在隔絕空氣的條件下進行高溫燃燒。燃燒溫度約為1200℃，燃燒時間為18~24h。焦炭。冶金焦的灰分含量要小于14%，使用時需經(jīng)燃燒或烘干；瀝青焦和石油焦的焦灰分量均小于1%，瀝青焦的揮發(fā)物含量通常小于1%，而石油焦揮發(fā)分含量要小于7%，兩種焦均需煅燒后才能使用。黏結(jié)劑。瀝青根據(jù)軟化點的高低又分硬瀝青、中瀝青和軟瀝青。生產(chǎn)電極糊通常采用的是中瀝青。煤焦油要求水分含量小于4%，灰分小于0.15%，游離碳小于10%。煤瀝青和煤焦油需經(jīng)加熱脫水后使用。3.2.2電極糊制造電極糊的原料52對電極糊的要求如下：對電極糊的配方需考慮各種固體料的配比、粒度組成、黏結(jié)劑的軟化點和加入量。固體料配比。礦熱爐自焙電極所用的電極糊分開口爐用的標準電極糊和封閉爐用的封閉電極糊兩種。電極糊所用原料條件不同，配方也會有差異。表3-3和表3-4分別列出電極糊的配方和成分控制。表3-4電極糊的配方實例表3-5電極糊標準對電極糊的要求如下：對電極糊的配方需53粒度組成。電極糊的固體料中大顆粒的粒度應為15mm以下，混合料中的小顆粒數(shù)量為50~60%?？刂屏６冉M成的目的是使顆粒間互相填充最為密實，以獲得致密、強度高和導電性好的自焙電極。電極糊中的粗粒越少，則焙燒后的強度越大。黏結(jié)劑的軟化點。標準電極的軟化點糊控制在65℃左右，封閉電極糊的軟化點控制在57℃左右。軟化點過高，電極不易燒結(jié)，軟化點過低，則容易過早燒結(jié)。黏結(jié)劑加入量。黏結(jié)劑加入量要適當，過少時電極糊黏結(jié)性不夠，會出現(xiàn)電極過早燒結(jié)，易產(chǎn)生硬斷事故。過多時電極不易燒結(jié)，會產(chǎn)生固體顆粒與黏結(jié)劑分層現(xiàn)象，容易產(chǎn)生電極漏糊和軟斷現(xiàn)象，通常黏結(jié)劑的加入量為固體料的20~24%。電極糊燒結(jié)后的性能列于表3-5中。表3-6電極糊燒結(jié)后的主要性能粒度組成。電極糊的固體料中大顆粒的粒度應為15mm以下，混合54

電極糊的生產(chǎn)流程見圖3-4。先把按一定比例配成的固體炭素料加入混捏鍋內(nèi)，先干混15~25min，然后加入約22%黏結(jié)劑的瀝青和煤焦油等，再混捏40min?；炷蟮哪康氖浅涮罟腆w料顆粒間隙，并使分散的固體顆粒表面涂上一層黏結(jié)劑而把顆粒黏結(jié)一起，混捏成均勻的糊料。混捏鍋是利用蒸氣或其他熱源進行加熱的，混捏的溫度保持在120~130℃之間。將混捏好的糊料經(jīng)成型機成型，冷卻后呈塊狀電極糊。生成出來的電機糊，在堆放、儲存、運輸和使用過程中，不許放雨淋或混入灰塵等雜質(zhì)，以免降低電極糊的質(zhì)量。圖3-4電極糊生產(chǎn)流程圖電極糊的生產(chǎn)流程見圖3-4。圖553.3自焙電極的燒結(jié)

3.3.1焙燒電極的熱量來源在電爐冶煉過積中．隨著電極的消耗和下放，填加的電極糊逐漸下降，溫度逐步升高，不斷排出揮發(fā)物．最后完成電極燒結(jié)過程。在電極焙燒過程中需要熱量，焙燒電極的熱量來源有三方面。(1)電流通過電極本身所產(chǎn)生的電阻熱。其值按下式計算:Q＝4.184×0.24I2Rt式中Q——電阻熱，J；I——通過電極發(fā)熱的電流，A；用來產(chǎn)生電阻熱的電流約占輸人電流的3%~5%；R——電極本身電阻，t——時間，s。(2)電極熱端向上的傳導熱。電極的熱端與冷端溫度相差懸殊，熱端的熱量順電極向上傳導，使由上往下移動的電極糊被加熱。(3)爐口的輻射熱和氣流的對流熱。3.3自焙電極的燒結(jié)

3.3.1焙燒電極的熱量來源56這三種熱源中電流通過電極產(chǎn)生的電阻熱是主要的，換句話說，焙燒過程是由電流所決定的。的。對封閉爐幾乎沒有第三種熱源，因而封閉爐所用的電極糊固體料中的焦炭均采用導熱和導電的石油焦、瀝青焦和石墨電極切屑，并控制較低的軟化點，借以提高自焙電極的燒結(jié)速度。3.3.2自焙電極的燒結(jié)過程

自焙電極的燒結(jié)過程，實質(zhì)上是隨溫度的提高而使黏結(jié)劑逐漸分解排出揮發(fā)物的過程，電極在焙燒過程中的溫度分布情況如圖3-5所示，按該圖可大致把電極的焙燒過程分為三個階段。鐵合金工藝學電極及其使用課件57第一階段：溫度由室外氣溫升至200℃．電極糊由塊狀逐漸熔化至全部成為液態(tài)，此時，僅其中的水分和低熔點的成分開始揮發(fā)。第二階段：溫度由200℃升至600℃，此間，充分熔化了的電極糊中的黏結(jié)劑開始分解，氣化，排出揮發(fā)物，尤其在大約400℃時進行得最為激烈，電極糊由塑態(tài)逐漸變?yōu)楣虘B(tài)。第三階段：溫度由600℃升至800℃，在此階段，少量的殘余揮發(fā)物繼續(xù)排出，經(jīng)4~8h，當電極從銅瓦中出來后，電極燒結(jié)基本結(jié)束。第一階段：溫度由室外氣溫升至200℃58

圖3-6為開口式(a)和封閉式(b)低爐身還原電爐中的自焙電極焙燒區(qū)的示意圖。電極糊中的揮發(fā)物主要從兩個地方排出來：電極燒結(jié)過程中，隨著黏結(jié)劑的熱分解和排出揮發(fā)物，體積產(chǎn)生膨脹和收縮，電極和電極殼之間便產(chǎn)生縫隙，揮發(fā)物沿縫隙排出；氣化溫度比較低的成分，從電極殼上口逸出。

圖3-6為開口式(a)和封閉式(b)低爐身還原電爐中的自焙593.3.3電極在燒結(jié)過程中物理化學變化

(1)電極糊在燒結(jié)過程中，揮發(fā)物的含量、失重率與溫度的關系如圖3-7所示。由圖可知，隨著溫度的升高，揮發(fā)物的含量逐漸降低。(2)電極糊在低溫度時的比電阻很大，在焙燒過程中比電阻逐漸降低，見圖3-8。當溫度低于100℃時，由于瀝青熔化，電極糊的比電阻上升，當溫度為100~700℃時，比電阻大幅度降低。當溫度繼續(xù)提高，比電阻將平穩(wěn)地降低，900℃時為82，1000℃時為65，1200℃時為55。

3.3.3電極在燒結(jié)過程中物理化學變化60可見，大部分電流是通過銅瓦下部已燒結(jié)好的電極輸入爐內(nèi)，而銅瓦在電極糊未燒結(jié)好的部位時，電流則大部分通過電極殼輸人爐內(nèi)，這便有可能燒完電極殼而導致漏糊事故。（3）電極在燒結(jié)過程中強度逐漸增加，見圖3-9。當加熱溫度低于400℃時，電極變軟，機械強度下降、但當溫度為400~700℃時，電極機械強度急劇上升到最大值，繼續(xù)加熱到1200℃時也不再發(fā)生任何變化。可見，大部分電流是通過銅瓦下部已燒結(jié)61

電極燒結(jié)速度快慢影響電極的質(zhì)量，某種電極糊在不同的加熱速度下，電極的主要物理化學性能變化情況見表3-7。由表可見，燒結(jié)速度太快，孔隙率增加，導電性和機械強度都有降低。影響電極燒結(jié)速度的因素有電極下放的長度和間隔時間、冷卻風量的大小，以及焙燒新電極時的負荷上升速度。電極燒結(jié)速度快慢影響電極的質(zhì)量，某623.4自焙電極的接長和下放3.4.1電極殼的接長

電極殼在裝接之前，必須進行檢查，如果出現(xiàn)變形，應用矯正圈矯圓，凡變形嚴重且無法矯正過來或焊縫脫落和生銹嚴重的電極殼不應使用。新裝上的電極殼要插入原已裝好的電極殼上，并保持上廠兩節(jié)垂直，且肋片需完全吻合對齊。接長電極殼應采用氣焊焊接，焊接時，先在圓周的四等分處焊上四點．然所再連續(xù)地焊好整個圓周，焊縫要密實、平整和均勻。帶有鋼帶的電極，兩根鋼帶應分別垂直地焊在電極殼的二等分處，并且隨著電報的下放，每隔300~400mm均衡地對焊兩段，每段焊縫長度應不小于100mm。

在冶煉過程中．隨著電極的消耗和下放，需由上部相應地接長電極殼和填加電極糊。下面分別予以介紹。3.4自焙電極的接長和下放3.4.1電極殼的接長63

3.4.2添加電極糊電極糊添加前應進行破碎，其塊度大小應以保證在兩肋片之間順利通過為準，否則容易出現(xiàn)后面將要敘述的電極糊懸料故障。電極糊的添加量應以由鋼瓦上緣至料面的糊柱高度為準。糊柱高度的控制隨電爐容量和電極直徑的大小、爐子工作條件、電極糊的性質(zhì)和季節(jié)變化情況而定，但主要取決于電極直徑的大小。通常，按圖3-10的曲線控制，可獲得質(zhì)量良好的燒結(jié)電極。隨著電極直徑增加，糊柱高度增加。一般來說，糊柱高度的控制：冬季比夏季略低些；封閉爐比開口爐略低些。糊柱表面的電極糊應保持邊緣少許熔化的程度，這可通過調(diào)節(jié)電極冷卻風量加以控制。糊柱高度可借端部裝有燈泡并有尺寸標制的吊線量測，把持筒上緣至糊柱表面的高度可間接算出。3.4.2添加電極糊64

實踐太明，按圖3-10控制的糊柱高度可以獲得質(zhì)地致密、強度良好的電極。糊柱太高，電極糊中粗細顆粒易出現(xiàn)分層現(xiàn)象，或者出于糊柱的壓力太大而脹壞電機殼。糊柱太低，則壓力?。畛湫圆?，難獲得致密的電極。填好電極糊后，用木蓋將電機殼上口蓋好，以防灰塵落人。實踐太明，按圖3-10控制的糊柱高度可以獲得質(zhì)地致密、653.4.3電極的下放3.4.3.1電極要保持一定長度的工作端

在熔煉過程中，如果電極始終保持一定長度的工作端，并且其消耗速度與燒成、下放速度相適應，則圖3-5所示的電極內(nèi)溫度梯度的分布與銅瓦的相對位置就可以保持不變。這樣，電極按一定的間隔時間和一定的長度下放，能使電極一直處于正常的燒結(jié)狀態(tài)。然而，由于焙燒操作上的某些原因，電極埋入爐料變線，不能按規(guī)定時間及時下放電極時，容易引起電極過燒，電極內(nèi)溫度梯度相對于銅瓦上移，從而使銅瓦與電極接觸不良出現(xiàn)打弧及至燒壞銅瓦；反之，如果電極填入變深，而迫使未燒好的電極提前下放．這種場合容易發(fā)生漏糊和軟斷事故。所以不能忽視熔煉操作對電極正常燒結(jié)過程的影響。雖然，保持正常的熔煉操作有助于電極始終處于正常的燒結(jié)狀態(tài)。這樣就可以按規(guī)定的間隔時間和下放長度下放電極。3.4.3電極的下放663.4.3.2電極下放長度的計算每相電極一晝夜下放長度按下式計算：式中h——每相電極一晝夜下放長度，mm；d——電極直徑，mm；——電極糊的密度，按1.5g/cm3計算；Q——硅鐵晝夜產(chǎn)量，t；P——生產(chǎn)每噸硅鐵電極糊消耗量，冶煉75硅鐵時約為58kg，冶煉45硅鐵時約為27kg。3.4.3.2電極下放長度的計算式中h——每相電極一67例3-1一臺電爐，電極直徑為1000mm，冶煉75硅鐵，晝夜產(chǎn)量為27t，每相電極一晝夜應下放多少?根據(jù)上式，電極下放長度h為：

由上式計算，每相電極一晝夜應下放約450mm。如果用頂緊式把持器，若每晝夜下放三次，每班下放長度約為150mm。經(jīng)驗數(shù)值為，無壓放裝置的開口爐每8~12h下放200mm；有壓放裝置的開口爐和封閉爐每4~6h下放l00mm。對于1000~3200kV．A礦熱爐，每班下放一次，每次下放約150mm。由于冶煉操作某些原因，所需電極工作端的長度會有較大變化，因而就不能正常地下放電極，這便會引起電極的過燒或欠燒。在這種場合下，一方面要及時處理爐況，以恢復正常的電極工作端長度；另—方面應調(diào)節(jié)電極冷卻風量，以控制電極的燒結(jié)速度，或者適當改變下放的間隔時間和長度。例3-1一臺電爐，電極直徑為100068

3.4.3.3下放電極時應注意的事項

(1)電極下放通常在出鐵后進行，以避免由于電極的上下移動而破壞爐內(nèi)正常冶煉進程和影響出鐵與排渣。(2)下放電極時要降低負荷10％~15％，以防止燒穿電極殼，因為當電極未燒結(jié)好時，電流幾乎全部由電極殼通過。(3)下放程序。電極下放多采用油壓的自動下放裝置，圖3-11為壓放裝置一例。壓放裝置的所有動作均采用液壓傳動，整個壓放過程是采用程序自動控制的，其壓放程序見圖3-12。需要倒拔電極時，其程序與壓放相反。

3.4.3.3下放電極時應注意的事項69無壓放裝置的開口爐下放電極時，先移動鋼帶制動夾150mm至要下放的位置，再降低電流負荷并同時松開手輪，待下放后，緊好手輪。如果電極下放困難，可少許松開銅瓦，待下放后再將其緊好。無壓放裝置的開口爐下放電極時，先移動鋼帶制動夾703.5自焙電極的事故及其處理自焙電極常見的事故有電極糊懸料、漏糊、軟斷、硬斷、電極過燒及欠燒等。電極事故的預防及正確處理是維持正常生產(chǎn)和節(jié)電的重要途徑之一。3.5.1硬斷及其處理電極在已燒結(jié)部分斷裂稱之為硬斷，原因如下：(1)電極糊質(zhì)量不好，如灰分過高、揮發(fā)分過低，黏結(jié)力差造成電極強度低。(2)電極燒結(jié)時在揮發(fā)段停留時問短，電極中氣孔率高。(3)電極糊中混入泥土雜物等造成局部有雜物的截面減小，電流密度增大或燒結(jié)不好，在此截面上發(fā)紅突然折斷。(4)電極糊柱因各種原團造成高溫段上移，熔化過早，造成顆粒分層，影響燒結(jié)強度。(5)爐況不好，電極上抬，爐子缺碳發(fā)黏，電極波動，電極升降過頻或搗爐操作等動作不當，使電極受外力產(chǎn)生裂縫而折斷。3.5自焙電極的事故及其處理自焙電極常見的71(6)停電后升負荷過快，造成熱應力裂斷，或停電時間過久，因激冷激熱產(chǎn)生應力使電極裂開剝落而折斷。硬斷通常先有局部小裂隙發(fā)紅，后來越來越亮，瞬間甚至發(fā)白打弧折斷，斷時有耀眼的弧光和響聲，電流表突然回零。若斷頭很短，埋在料里較難判斷，僅也可以從某相電極不易插下，刺火嚴重，電流表忽大忽無等現(xiàn)象來判斷，可放圓鋼插人進行試探。

處理方法為：(1)大電爐斷頭僅200~400mm時，若取出不便，但斷頭不在出鐵門處時，可在出鐵時將斷頭坐下，在此時加些石灰或硅石以加速消耗。若小電爐要設法取出。旋轉(zhuǎn)爐體，可將爐體轉(zhuǎn)一角度避開斷頭，讓其自然消耗。(2)如斷頭長必須取出，然后下放電極，此時送電后不讓打?。膊患恿?，讓另兩相電流幫助焙燒。也可在該相爐口木柴同時烘烤。此時給電要特別注意減少負荷，防止引起燒結(jié)不良漏棚軟斷。(6)停電后升負荷過快，造成熱應力裂斷72

預防方法為：(1)確保電極糊質(zhì)量，避免外來雜質(zhì)?？刂评鋮s手段，正確掌握電極焙燒進程，增加電極強度。(2)因各種因素引起停爐時，對時間短的要停止電極冷卻風機和減少冷卻水量。對時間長的要按停電處理辦法處理，如抬起電極200~300mm，在電極周圍加適量焦炭、活動電極等操作，以減少溫度急變時對電極產(chǎn)生內(nèi)應力。(3)長時間停電開始應2h左右活動一次電極，以防電極頭與半融料黏結(jié)，使電極受到外力損壞。(4)停電后開始送電時一定要特別小心，要緩慢升負荷，避免電流過大沖擊，產(chǎn)生熱應力而裂斷，一相電極斷后更應注意另兩相電極。預防方法為：733.5.2漏糊及其處理

液態(tài)或半液態(tài)電極糊從電極殼破損處流出稱之為漏糊。此時要立即停電處理。否則可能造成整筒電極糊流入爐內(nèi)，造成較大事故。輕的漏糊處易造成電極從漏糊處軟斷等事故。原因如下：(1）電極殼與銅瓦接觸不良，引起打弧擊穿電極殼。(2)電極焙燒不良，一次下放過長，同時放電極后升負荷過急，電極殼上電流密度過大、發(fā)紅刺火燒毀電極殼造成。(3)電極殼焊接質(zhì)量不好，焊縫開裂。(4)電極定位板絕緣不好，或電極糊等導電物的相間引起導電打火燒穿電極殼。

處理方法為：小的點滴漏糊可降低負荷，燒結(jié)一段時間后即可不漏。大漏糊要立即停電處理，小洞用耐火泥、石棉繩塞人堵住。在銅瓦以下漏時將洞堵住后倒放電極，用銅瓦夾住漏糊處，緩慢升負荷焙燒，觀察無黑煙為止。大漏洞應將爐口漏出的電極糊全部清理掉，用鐵皮打箍焊好，補加電極糊，并架木柴烘烤，待表面硬結(jié)才能送電，緩慢升負荷焙燒。3.5.2漏糊及其處理74

預防方法為：(1)電極殼的接長和焊接，必須嚴格按操作要求進行。(2)下放電極必須按規(guī)定進行，堅持少放勤放。下放后視燒結(jié)情況逐步給滿負荷。通常放電極后20min才能給滿負荷。(3)發(fā)現(xiàn)電極燒結(jié)慢時，要用糊柱高度、風量、冷卻水量、下放電極間隔、調(diào)節(jié)幾種不同性能的電極糊搭配等方法來調(diào)節(jié)燒結(jié)速度。3.5.3軟斷及其處理

電極未焙燒好處折斷稱之為軟斷。

原因如下：