電弧爐石墨電極消耗的計(jì)算方法

2020-07-12 點(diǎn)擊量：1716

 

電弧爐石墨電極消耗的計(jì)算方法
石墨電極是電弧爐供電短網(wǎng)的最后一部分,通過石墨電極的末端產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧熔化爐料和加熱鋼液,即電極是把電能轉(zhuǎn)化為熱能的中心樞紐,電極工作時(shí)要受到高溫,爐氣氧化以及塌料撞擊等作用,尤其是兩根電極連接處,要比其它地方電阻大、導(dǎo)電系數(shù)低,易脫扣、氧化、脫落、折斷,因而造成電極的極大消耗,而且延長(zhǎng)了冶煉時(shí)間,降低了生產(chǎn)率。

1982年Bowman將電極正常消耗分為前端消耗和側(cè)面消耗,二者可以用以下公式計(jì)算：

電極正常消耗：CE=Cγ+Cs

前端消耗：Cγ=Vγ·TOntap/W,Vγ=Kγ·I2/dnγ

式中：TOntap———電爐送電時(shí)間,h；

W———電爐出鋼重量,t；

Vγ———電極前端消耗速度,kg/h；

Kγ———前端消耗常數(shù)(Bowman對(duì)交流電弧爐給出Kγ=0.0361及n通常取0.58)；

I———電弧電流強(qiáng)度,kA；

dγ———電極前端直徑,m。

側(cè)面消耗：Cs=Vs·TTop-Top/W,Vs=3Ks·S

式中：TTop-Top———電爐冶煉周期,h；

W———電爐出鋼重量,t；

Vs———電極側(cè)面消耗速度,kg/h；

Ks———氧化消耗速率,kg/(m2·h)；

S———電極爐內(nèi)氧化表面面積,m2。

目前在生產(chǎn)過程中,Bowman電極消耗模型得到了廣泛的認(rèn)同,王明理等人認(rèn)為冶煉工藝一旦穩(wěn)定,供電的電流對(duì)電極單耗的影響最大,并依據(jù)Bowman模型得到60 t EAF電流對(duì)電極消耗及冶煉時(shí)間的影響,見表1。

表1 電流對(duì)電極單耗及冶煉時(shí)間的影響


一般認(rèn)為,在冶煉過程中計(jì)算電極消耗有凈耗和毛耗兩個(gè)并存的概念,凈耗是指冶煉中電極被高溫升華、氧化和參加反應(yīng)消耗掉的技術(shù)性消耗；毛耗則是凈耗與未參加完冶煉而損失的和,也就是說,前面所提及的石墨電極消耗模型僅僅為技術(shù)性消耗,即歸類于凈耗。高占彪等人認(rèn)為現(xiàn)階段鋼鐵行業(yè)主要以以下兩種方法來計(jì)算石墨電極消耗量。

（1）產(chǎn)量法

產(chǎn)量法是以一定時(shí)期產(chǎn)出的鋼水量(成品)為基數(shù),以同期內(nèi)石墨電極的投入量扣除爐上剩余量為消耗量。

噸鋼石墨電極的毛耗

MM=MZ/MG

噸鋼石墨電極的凈耗：

MJ=MC/MG

式中：MZ———電極的總消耗量(投入量-爐上剩余量),kg/t；

MC———電極的純消耗量(投入量-爐上剩余量-損失量),kg/t；

MG———鋼水的成品量,t。

（2）電耗法。

電耗法是以一定時(shí)期內(nèi)純加熱時(shí)間的電耗累計(jì)量為基數(shù),以同期內(nèi)石墨電極的投入量扣除爐上剩余量為消耗量(LF爐則以每升溫1℃耗電和電極來計(jì)算)。

每千瓦小時(shí)電極的消耗量：

MX=1000×MC/QH

式中：MC———電極的純消耗量(投入量-爐上剩余量-損失量),kg/t；

QH———純加熱時(shí)間內(nèi)的電耗累計(jì)量,kW·h。

現(xiàn)階段鋼鐵企業(yè)在計(jì)算電極損耗量時(shí),一般將未參加完冶煉而損失掉的量也同時(shí)計(jì)入,這樣能夠更為全面的反映電弧爐煉鋼生產(chǎn)過程中損耗的重心和關(guān)鍵點(diǎn),從而找到工藝參數(shù)上的不足點(diǎn)加以解決。