電弧爐石墨電極消耗的計算方法

2020-07-12 點擊量：2231

 

電弧爐石墨電極消耗的計算方法
石墨電極是電弧爐供電短網的最后一部分,通過石墨電極的末端產生強烈的電弧熔化爐料和加熱鋼液,即電極是把電能轉化為熱能的中心樞紐,電極工作時要受到高溫,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、導電系數低,易脫扣、氧化、脫落、折斷,因而造成電極的極大消耗,而且延長了冶煉時間,降低了生產率。

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

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(Bowman對交流電弧爐給出Kγ=0.0361及n通常取0.58)；

I———電弧電流強度,kA；

dγ———電極前端直徑,m。

側面消耗：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———電極側面消耗速度,kg/h；

Ks———氧化消耗速率,kg/(m2·h)；

S———電極爐內氧化表面面積,m2。

目前在生產過程中,Bowman電極消耗模型得到了廣泛的認同,王明理等人認為冶煉工藝一旦穩定,供電的電流對電極單耗的影響最大,并依據Bowman模型得到60 t EAF電流對電極消耗及冶煉時間的影響,見表1。

表1 電流對電極單耗及冶煉時間的影響


一般認為,在冶煉過程中計算電極消耗有凈耗和毛耗兩個并存的概念,凈耗是指冶煉中電極被高溫升華、氧化和參加反應消耗掉的技術性消耗；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性消耗,即歸類于凈耗。高占彪等人認為現階段鋼鐵行業主要以以下兩種方法來計算石墨電極消耗量。

（1）產量法

產量法是以一定時期產出的鋼水量(成品)為基數,以同期內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。

電耗法是以一定時期內純加熱時間的電耗累計量為基數,以同期內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℃耗電和電極來計算)。

每千瓦小時電極的消耗量：

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———純加熱時間內的電耗累計量,kW·h。

現階段鋼鐵企業在計算電極損耗量時,一般將未參加完冶煉而損失掉的量也同時計入,這樣能夠更為全面的反映電弧爐煉鋼生產過程中損耗的重心和關鍵點,從而找到工藝參數上的不足點加以解決。