В сталелитейной отрасли качество графитовых электродов во многом определяет эффективность дугового процесса плавки. Правильный подбор электродов под конкретные марки сталей и рабочие условия позволяет не только повысить производительность, но и минимизировать производственные убытки. В настоящем руководстве рассмотрены ключевые технические параметры — теплопроводность, термостойкость, электрическое сопротивление и окислительная стойкость — с акцентом на их влияние при различных технологических режимах.
Термическая проводимость графитового электрода напрямую влияет на температурный режим в конусе электродного стержня и зоне дуги. Для электродов высокого класса теплопроводность обычно колеблется в диапазоне 80–120 Вт/(м·K), что обеспечивает оптимальное распределение тепла, снижая риск локальных перегревов и растрескивания. Отметим, что для разных марок стали (например, нержавеющая сталь и легированные стали) требования к теплопроводности несколько отличаются из-за различий в химико-физических процессах плавки.
Способность электрода выдерживать резкие изменения температуры — критически важный показатель, особенно при работе с высокоплавкими сталями и высокой интенсивности дугового разряда. Обычные показатели термостойкости измеряются степенью сохранения структуры после 10 циклов быстрого охлаждения с температурой изменения порядка 200–250 °C/с. Низкие показатели приводят к появлению микротрещин и ускоренному износу электродов.
Для оптимального энергопотребления графитовые электроды должны обладать минимально возможным удельным сопротивлением — в пределах 7–12 мкОм·м. Высокое сопротивление увеличивает потери мощности и ускоряет образование горячих точек. Также важно учитывать стойкость к окислению, особенно в условиях высокотемпературного контакта с кислородосодержащей средой (например, при продувке кислородом), поскольку активная коррозия снижает ресурс и надежность электродов.
Эксплуатационные характеристики электродов зависят не только от их материальной структуры, но и от взаимодействия с химическим составом шлака и параметрами кислородной продувки. Например, агрессивные шлаки с высоким содержанием фторидов и хлоридов требуют электродов с повышенной окислительной устойчивостью. Аналогично, при высоком уровне дутья важна максимальная термостойкость для предотвращения повреждений от теплового удара.
Основываясь на параметрах применяемой стали и условиях плавки, можно следовать следующему упрощённому алгоритму:
В одном из заводских случаев использование электродов с низкой термостойкостью при плавке легированной стали привело к частым поломкам и остановкам, что вызвало прямой убыток свыше $150 000 за квартал. Анализ показал, что вложения в более дорогие, но технически подходящие электроды окупились бы за полтора месяца благодаря сокращению простоев и снижению расхода электрода на 20%.
Для верификации свойств применяемых электродов рекомендуется использовать комплекс методов:
