La domanda di elettrodi tiene traccia della produzione di acciaio elettrico, non della produzione totale di acciaio grezzo
Il consumo di elettrodi di grafite segue il percorso dei forni elettrici ad arco (EAF) piuttosto che la produzione principale di acciaio grezzo. In condizioni di funzionamento costante, un forno ben-controllato consuma circa da 1,5 a 2,5 kg di elettrodo di grafite per tonnellata di acciaio liquido. Il consumo supera tale fascia quando gli elettrodi vengono utilizzati a densità di corrente superiori alla classe nominale, quando il tempo di accensione-per riscaldamento è lungo o quando l'ossidazione delle pareti laterali-e la perdita dei terminali non vengono gestite. I produttori di acciaio che accorciano i tempi di alimentazione-e aumentano l'assorbimento di energia per ogni calore, spostano quindi gli acquisti dalle normali-colonne di alimentazione verso materiali di-ultra-alta-potenza (UHP) di grande diametro, e l'intera catena di fornitura deve seguire l'esempio.
Direzione uno: il mix di diametro e grado si sposta verso l'alto
Il centro commerciale del mercato si è spostato dall'elettrodo di potenza regolare-da 300 a 400 mm verso l'elettrodo UHP da 450 a 700 mm, perché l'ingresso di potenza si adatta all'area della sezione trasversale-. A parità di potenza del forno, un diametro maggiore riduce la densità di corrente alla punta, rallentando l'erosione della punta e riducendo il consumo specifico per tonnellata di acciaio. Questo cambiamento si propaga lungo tutta la catena di produzione: presse di formatura più grandi, forni di grafitizzazione più lunghi con maggiore potenza installata, centri di lavorazione e di taglio del filo-più grandi e un controllo dimensionale molto più rigoroso del giunto conico. La colonna e il nipplo formano un'interfaccia controllata e le dimensioni dell'elettrodo e del relativo nipplo sono specificate separatamente in GB/T 3072 e GB/T 3073.
| Parametro | Livello UHP tipico (450-700 mm) | Metodo di prova |
|---|---|---|
| Densità apparente | non inferiore a 1,68-1,72 g/cm3 | ASTM C1039 |
| Resistività elettrica specifica | non superiore a 5,5-6,5 micro-ohm.m | ASTM C611 |
| Resistenza alla flessione, carico su quattro-punti | Da 10 a 12MPa | ASTM C651 |
| Contenuto di ceneri | non superiore allo 0,2%. | ASTM C561 |
| Espansione termica, da 100 a 600 C | non superiore a circa 1,3 ppm/K | ASTM E228 |
Le cifre sopra riportate rappresentano normali obiettivi commerciali per il materiale UHP premium piuttosto che un'unica specifica mondiale. Ogni acciaieria fissa la propria finestra di accettazione, ma i metodi di misurazione sono standardizzati in modo che laboratori e fornitori possano confrontare direttamente i risultati.
Direzione due: estensione della vita attraverso il rivestimento e la progettazione dei giunti
I guasti degli elettrodi in servizio- sono causati principalmente dall'ossidazione della parete laterale sopra la linea delle scorie e dalla rottura dei giunti. Due contromisure stanno diventando routine. Il primo è uno strato protettivo, un rivestimento antiossidante a base di alluminio o silicio che riduce l'ossidazione in fase gassosa- oppure un rivestimento impermeabile in grafite che limita l'ingresso di ossigeno nella rete dei pori aperti. Il secondo è un controllo più attento del giunto: la coppia di serraggio, la classe di tolleranza della filettatura e l'angolo di conicità del giunto T4 o T5 sono controllati in modo che la resistenza di contatto rimanga bassa e il carico termico rimanga uniforme. Una buona giunzione evita i punti caldi locali, e i punti caldi sono solitamente il punto di partenza per la rottura.
Direzione Tre: Energia, Emissioni e Pressione di Riciclo
La grafitizzazione è ancora la fase a maggior consumo energetico-della catena, poiché consuma diverse migliaia di kilowatt{{1}ora di elettricità per tonnellata di elettrodo finito, ed è quindi l'obiettivo naturale del lavoro di efficienza. I vantaggi derivano da un ago coke di purezza più elevata e da una pece legante di cenere più bassa, che riducono il tempo di residenza richiesto per raggiungere la resistività target, e dal controllo del forno che segue il profilo di temperatura misurato della carica invece di un programma temporale fisso. Dal punto di vista del riciclaggio, i residui esausti, i trucioli di lavorazione e i fini di grafitizzazione vengono sempre più reimmessi nella miscela sotto forma di grafite frantumata, il che riduce la necessità di coke vergine e limita la quantità di ceneri. Il controllo delle emissioni si concentra sul trattamento dei gas di combustione-nei processi di cottura e grafitizzazione, poiché entrambe le fasi rilasciano sostanze volatili e particolato fine.
Direzione quattro: diversificazione della base di approvvigionamento e della logistica
Poiché la fase di grafitizzazione richiede grandi quantità di elettricità a basso-costo e di coke ad alta-purezza, la capacità degli elettrodi tende a raggrupparsi dove entrambi sono disponibili e gli acquirenti distribuiscono sempre più i premi tra diversi fornitori qualificati per limitare il rischio di una singola-fonte. La fornitura qualificata dipende anche dalla logistica: gli elettrodi sono fragili, igroscopici durante lo stoccaggio e sensibili alla pioggia, quindi l'imballaggio, la movimentazione portuale e il trasporto interno rientrano tutti nelle specifiche acquistate. Molti stabilimenti ora scrivono l'altezza di impilamento, la protezione dall'umidità e la protezione dei giunti nell'ordine di acquisto invece di considerare il trasporto come una questione aperta.
Implicazioni di acquisto per acciaierie e commercianti
Ne conseguono tre conseguenze pratiche. Innanzitutto, la qualificazione di una nuova fonte di elettrodi richiede prove del forno che misurino il consumo specifico in kg per tonnellata di acciaio e il tasso di rottura per calore, non solo i valori dei certificati di lavoro. In secondo luogo, l'ispezione in entrata dovrebbe riprodurre le misurazioni chiave - resistività, resistenza alla flessione, densità apparente, ceneri ed espansione termica - su base campione utilizzando i metodi sopra elencati, in modo che i risultati rimangano comparabili tra i fornitori e nel tempo. In terzo luogo, il mix di diametro e qualità dovrebbe essere rivisto ogni volta che cambia la potenza del forno o la pratica della presa del trasformatore, poiché una qualità dimensionata correttamente a 400 mm potrebbe essere sotto-specificata una volta aumentata la potenza assorbita per calore.
Domande frequenti
Q:Un diametro dell’elettrodo maggiore riduce sempre i consumi?
R: Solo quando il resto della pratica lo supporta. Il guadagno deriva dalla ridotta densità di corrente e dall'erosione della punta più lenta, ma scompare se l'adattamento del giunto è scarso, se gli elettrodi vengono conservati senza protezione dall'umidità o se l'ossidazione sopra la linea della scoria non è controllata dal rivestimento e dal funzionamento delle scorie schiumose.
Q:Quali valori devono essere controllati su un certificato in entrata?
A: Resistività, resistenza alla flessione, densità apparente, cenere ed espansione termica, insieme a dimensioni e calibro del filo. Resistività e densità sono gli indicatori più rapidi di un cambiamento nella materia prima o nella pratica di grafitizzazione.
Q:Gli elettrodi rivestiti valgono il costo aggiuntivo?
R: Nei forni con tempi di accensione-lunghi o tassi di erogazione di ossigeno elevati, un rivestimento solitamente riduce il consumo delle pareti-laterali più del suo stesso costo. Nelle operazioni a ciclo-breve con scorie schiumose ben controllate il vantaggio è minore.
Q:Come devono essere conservati gli elettrodi in loco?
R: All'interno, su terreno asciutto, lontano dalla pioggia diretta e dall'acqua stagnante, con giunti e nippli protetti. L'umidità assorbita nella rete dei pori aumenta il rischio di fessurazioni durante il primo ciclo di riscaldamento.
Q:I mozziconi e gli scarti di lavorazione possono essere riutilizzati?
R: Sì. I rottami di grafite puliti e selezionati possono essere frantumati e reimmessi nella miscela, il che riduce la domanda e i costi di coke, ma la contaminazione con materiali refrattari o metalli deve essere esclusa perché solleva ceneri e può influenzare la resistività.
Q:Cosa cambia tipicamente per primo quando un forno aggiorna il suo trasformatore?
R: La capacità di portata di corrente-richiesta cambia per prima, quindi il diametro e il grado vengono ri-selezionati prima degli altri materiali di consumo. Il grado del capezzolo spesso passa contemporaneamente a una classe di resistenza-più alta.