超高功率石墨電極的連接、受力狀況和消耗機理

20世紀80年代末，中國已經(jīng)成為碳素石墨電極生產(chǎn)大國，40多家大、中、小炭素廠石墨電極年產(chǎn)能力已經(jīng)達到200kt以上，1995年實際生產(chǎn)了210kt以上，其中高功率和超高功率石墨電極達到32.5kt，占石墨電極總產(chǎn)量的15％。利用國產(chǎn)優(yōu)質石油焦（或部分進口針狀焦與普通石油焦配合）制造的超高功率石墨電極已經(jīng)大量生產(chǎn)，用進口針狀焦生產(chǎn)的直徑400~500mm超高功率石墨電極已進入批量生產(chǎn)。中國最大的石墨電極生產(chǎn)廠是1955年建成的吉林炭素廠，1995年生產(chǎn)石墨電極達到46.2kt蘭州炭素廠1995年生產(chǎn)石墨電極29.6kt，上海炭素廠1995年生產(chǎn)石墨電極14.5kt，中國炭制品工業(yè)的幾家骨干廠已擁有30~35MN大型擠壓機，高真空、高壓浸漬生產(chǎn)線，二次焙燒隧道窯，大功率直流石墨化機組及數(shù)控加工機床等先進設備。20世紀90年代中國炭制品工業(yè)的生產(chǎn)能力和技術水平有了一定提高，國內電爐煉鋼工業(yè)及其他電冶煉工業(yè)所需的石墨電極基本立足于國內供應，出口石墨電極逐年增加，主要出口普通功率石墨電極和高功率石墨電極，1995年中國出口普通功率及高功率石墨電極2萬多噸，每年也有一定數(shù)量進口，主要是進口大規(guī)格（直徑500~700mm）超高功率石墨電極，1995年進口約10kt。

石墨電極在煉鋼爐上使用時將2~3根電極垂直連接起來，通過爐蓋上的電極孔插入爐膛，爐蓋上方的電極通過電極把持器、導電母線與變壓器相連。上下兩根電極的連接方式和接頭形狀、連接狀態(tài)是否正常，對電爐操作和電極消耗有重要影響。石墨電極是消耗材料，雖然每噸電爐鋼只消耗數(shù)公斤石墨電極，但石墨電極價格較高，電極費用一般占電爐煉鋼成本的5%~10%。電極的氧化損失與電極端部在高溫下的升華、熔渣沖刷而不斷消耗是不可避免的，此外機械損壞（主要是折斷或接頭孔脹裂導致接頭及下端電極脫落）經(jīng)常占一定比例。機械損壞與電極在冷態(tài)或熱態(tài)時的受力狀況有關，當然也和電爐操作關系很大，本章將對這些問題進行論述。

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