電極糊和電極燒結(jié)課件

1、第十三章 電極(dinj)糊和電極(dinj)燒結(jié)共十七頁第一節(jié) 概述 連續(xù)式自動焙燒電極（簡稱自燒電極）是由電極糊和鐵殼組成的。電極在電石爐內(nèi)工作時是要不斷(bdun)消耗的，所以需要繼續(xù)不斷(bdun)地下放電極，以資補(bǔ)充。當(dāng)電極下放到導(dǎo)電顎板下部時，經(jīng)過1000左右的高溫焙燒，使電極糊碳化而成電極。因為電極鐵殼可以在電爐不停電的情況下繼續(xù)焊接，電極糊不斷(bdun)地向鐵殼內(nèi)加入，而且又是在電石爐內(nèi)燒結(jié)而成的，所以叫做連續(xù)式自動焙燒電極。 自燒式電極廣泛地用于電石爐和鐵合金爐。這種電極的特點是直徑可以擴(kuò)大到2米，不用螺絲接頭，在電石爐上連接時非常方便，而且價格低廉，這就給電石爐向大容量發(fā)

2、展創(chuàng)造了有利的條件。 在整個電石爐的設(shè)備中，電極就是心臟。在電石生產(chǎn)中，電流是通過電極輸入爐內(nèi)，產(chǎn)生電弧，進(jìn)行冶煉電石，電極在整個電爐中是占有著極其重要的地位。 在設(shè)計電石爐中，有許多參數(shù)是參考電極直徑進(jìn)行的。電極直徑之大小，由通過電極截面積上的電流所允許的電流密度來決定，如直徑小，則允許的電流密度大，直徑大，則允許的電流密度小。電流密度與電極直徑選擇恰當(dāng)與否，對整個電爐來講是非常重要的。 電極直徑大小的決定，對設(shè)計中考慮電極同心圓直徑、電極間距、爐膛內(nèi)徑、爐膛深度，甚至于爐膛外徑，爐底厚度等都有很大的指導(dǎo)意義。因為這些尺寸的數(shù)據(jù)均參考與電極成倍數(shù)關(guān)系的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 三相電爐電極，一般多采用三角

3、形布置，設(shè)計時，既要考慮電極之間的距離，使它有足夠而均勻的溫度分布，并能形成相互串通的更大高溫區(qū)，又要考慮電極與爐壁之間有足夠的距離，使它對爐壁輻射均勻，避免爐壁過快燒壞。電極同心圓直徑與爐壁內(nèi)徑之比，一般為 0.44（爐之內(nèi)徑為電極同心圓直徑的2.25 倍）。共十七頁關(guān)于(guny)電極同心圓直徑與電極直徑的比例，所采用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，目前大多數(shù)為2.7倍較好。爐膛深度是電極直徑的2.3倍。另外，電爐直徑、電極插入爐料深度，爐底厚度、爐底面積、爐子容量等的計算都和電極有關(guān)系，這里不一一敘述了。由此可見，電極在設(shè)計整個電爐的設(shè)備中，占著極其重要的地位?，F(xiàn)在國內(nèi)電爐之電極大部均采用自燒電極，而在整個

4、電爐設(shè)備中，我們經(jīng)常遇到的事故是電極事故。這些事故是：電極軟斷、硬斷，電極殼破裂、電極漏糊，電極“刺火”，電極放不下等等。凡電極出了事故，影響電爐正常生產(chǎn)，有時會造成停產(chǎn)幾十小時或幾天，要浪費大量人力物力，甚至還有嚴(yán)重的人身傷亡事故發(fā)生。 總之，電極在電石爐中占有重要地位。沒有它，電爐就無法產(chǎn)生作用，如果它出了問題，就要造成整個爐子生產(chǎn)無法正常進(jìn)行，甚至癱瘓。因此，作為電石生產(chǎn)工作者，有必要了解電極糊的成份、性能，生產(chǎn)方法、作用及對電爐的影響。共十七頁第二節(jié) 電極的特性 連續(xù)式自燒電極既是電爐中的重要組成部分，又是電爐的心臟，它起著導(dǎo)電和傳熱的作用。因此，對電極糊應(yīng)有一定的技術(shù)條件和使用要求。

5、用冶煉條件相同的電爐來熔煉同一種規(guī)格的電石，如采用不同組的，導(dǎo)致不同物理性能的電極糊，電極工作端的燒結(jié)速度及功率損耗，電爐的熱工也不相同。 前面已經(jīng)講過，電石爐電流是依靠電極輸入爐內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能，要使電極在電弧所產(chǎn)生的高溫下正常工作，必須具有高度的耐氧化性及導(dǎo)電性，只有碳素原料制成的電極，才有這種性質(zhì)。因為碳素電極可承受高達(dá)3000的電弧溫度，在此溫度下僅緩慢氧化。電弧爐對電極要求很高：（1）能耐高溫，同時熱膨脹系數(shù)要小。因為它一端遭受電弧高溫，另一端則露于料面上與被水冷卻的電極把持器相接觸(jich)，所以要求在溫度急劇變化的情況下，具有一定的堅固性。（2）具有比較小的電阻系數(shù)，可以降低電能的

6、損耗。（3）具有較小的氣孔率，可以使加熱狀態(tài)的電極氧化緩慢。（4）具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，才不致因機(jī)械與電氣負(fù)荷的影響使電極折斷。 此外，還必須經(jīng)受得住生產(chǎn)過程中爐料崩塌的輕微的側(cè)擊。共十七頁電極糊的控制項目有固定碳、揮發(fā)份、灰份和水份等，一般只要分析揮發(fā)份、灰份和水份三項就可以把四項全都計算出來了。揮發(fā)份必須控制在一定的范圍內(nèi)，否則會造成以下結(jié)果。1. 如揮發(fā)份太高時，會造成下列不良結(jié)果：（1）不易燒結(jié)，強(qiáng)度(qingd)差，容易軟斷。（2）收縮性大，強(qiáng)度也差，又可能發(fā)生硬斷。（3）氧化快，電極糊消耗快。（4）容易分層燒結(jié)成異形，除下放電極困難外，也易折斷。（5）放電極時減負(fù)荷多，增負(fù)荷慢，影響

7、產(chǎn)量。2.如揮發(fā)份過低時，會造成下列不良結(jié)果：（1）過早燒結(jié)，強(qiáng)度差，容易硬斷。（2）粘結(jié)性不夠，強(qiáng)度差，也易硬斷。（3）電極與導(dǎo)電顎板接觸電阻大，影響電耗及顎板壽命。 如果把上述的情況對比起來，揮發(fā)份過高比過低后果更為惡劣。因此，對電極糊的揮發(fā)份必須控制在一定的范圍內(nèi)，具體指標(biāo)詳見第四節(jié)。電極糊中灰份含量要求越低越好，但限于原料來源，一般要不高于5%，灰份過高，會使強(qiáng)度差，電阻大、電耗高，相應(yīng)電極消耗量也高。因此，灰份也是電極糊的重要指標(biāo)之一。共十七頁以上指標(biāo)作為制造廠的出廠標(biāo)準(zhǔn)，但僅僅知道了灰份和揮發(fā)份的多少，來判斷電極糊的質(zhì)量的好壞是不夠的。要鑒定電極糊質(zhì)量是否合乎要求，只有將試樣在試驗

8、室作燒結(jié)檢驗，通過機(jī)械強(qiáng)度，電阻系數(shù)、氣孔率等檢驗，才算合乎電極糊質(zhì)量鑒定標(biāo)準(zhǔn)。可是由于此項檢驗方法，從取樣到獲得(hud)測定結(jié)果時間長，速度緩慢。因此，制造廠僅作為參考指標(biāo)，但也是一個重要指標(biāo)。共十七頁第三節(jié) 電極糊的原料 電極糊的原料主要組成部分是碳。碳具有以下性質(zhì)，因而使它能成為制造電極糊的基本原料：（1）承受在工業(yè)技術(shù)上必要的高溫；（2）其氧化物為氣體；（3）導(dǎo)電性能良好；（4）與許多化學(xué)物質(zhì)不易反應(yīng)。 制造電極糊使用的原料有以下兩類。（1）固體碳素原料（無煙煤、石油焦和人造石墨等）；（2）粘結(jié)劑（瀝青、與煤焦油）。 在這里應(yīng)該指出，用作粘結(jié)劑的原料，經(jīng)焙燒(bi sho)后要能夠轉(zhuǎn)

9、變?yōu)閳怨痰慕固夸摚鸾菇Y(jié)作用，形成自燒電極整體。一、固體炭素原料1.無煙煤 無煙煤乃是電極糊的主要部分，當(dāng)電極燒成后，它就成為電極的骨架，和鋼筋混凝土中的鵝卵石所起的作用很相似。 采用無煙煤不僅是因為其價格便宜，更主要的是使用它能改進(jìn)電極糊的使用質(zhì)量。無煙煤是致密的、帶有金屬光澤的黑色油脂礦物。無煙煤與其它礦藏煤的不同點是：含碳量高，機(jī)械強(qiáng)度大，揮發(fā)物少，無煙煤僅有少量的灰分，均勻分布于碳內(nèi)，其灰共十七頁份基本上以薄層及斑點狀存在的礦物質(zhì)。 制造電極糊用的無煙煤，其灰分含量一般不大于10%，因此，進(jìn)廠以后經(jīng)過揀選，一般灰份穩(wěn)定在8%以下。當(dāng)煤成片狀及長形塊，在加熱煅燒時，因熱爆易碎裂成片。 在

10、煅燒的時候，無煙煤的收縮與揮發(fā)量的大小成線性關(guān)系，因此，制造電極糊所用之無煙煤，其所含之揮發(fā)物要少（小于7%為宜）。2.焦炭 焦炭是制造電極糊，尤其是生產(chǎn)石墨化電極的最重要的原料之一。最有價值的焦炭為低灰份的焦炭（有時稱為無灰份焦炭），其灰份含量不超過1%。這些焦炭包括有石油焦和瀝青焦。第一種是石油渣油經(jīng)過焦化而得到的焦炭，第二種是化學(xué)煉焦工業(yè)爐用煤瀝青加工制成的焦炭。石油焦：石油渣油經(jīng)高溫處理得到的固體含碳產(chǎn)物叫做石油焦。由于原料及制造方法的不同，這些產(chǎn)物之成分也不同。目前看來(kn li)，有兩種性質(zhì)不同的石油焦，一種是釜式石油焦，另一種是延遲焦化石油焦。前者含揮發(fā)分37%，后者含揮發(fā)分達(dá)

11、1018%。 瀝青焦：將煤瀝青放在與煤焦化爐相同的焦?fàn)t內(nèi)焦化所得殘渣，其揮發(fā)份含量只有0.81%。一般同石油焦混合煅燒，用于生產(chǎn)。 3. 人造石墨 根據(jù)研究和實踐，在電極糊中加入灰份含量不超過1%的人造石墨，可以增加制品的導(dǎo)電系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)和熱穩(wěn)定性。共十七頁人造石墨有易于附著在堅硬表面上的特性，這種特性好像液體潤濕于固體表面一樣形成薄膜，同時對瀝青的吸附力也比較大，這對使用來說，有著它的現(xiàn)實意義。二、粘結(jié)劑 作為粘結(jié)劑的原料當(dāng)電極糊在自焙燒結(jié)時，所剩下之焦化殘渣能使電極的強(qiáng)度增加和質(zhì)地均勻。最好的粘結(jié)劑為煤瀝青和煤焦油。1.煤焦油 煤焦油是比煤瀝青分餾溫度低的一組餾分，是一種粘滯液體，顏色由

12、深棕色到黑色，相對密度1.051.25。焦油的質(zhì)量主要取決于焦化的溫度條件和爐子結(jié)構(gòu)。在同一結(jié)構(gòu)爐子內(nèi)，溫度條件相同，焦化不同成分(chng fn)的配合煤時，也能得到成分(chng fn)和物理性質(zhì)相同的焦油。本節(jié)所講煤焦油，經(jīng)過熱處理后用于密閉爐電極糊調(diào)整軟化點用。2. 煤瀝青 瀝青是一種黑色有光澤的固體物質(zhì)，相對密度為1.2451.299。當(dāng)蒸餾溫度為360以上時將焦油內(nèi)其他餾份提取后所剩下的殘渣，即為瀝青。 根據(jù)軟化點的大小，瀝青可分為：軟瀝青（油質(zhì)的）4050，中瀝青)6575，硬瀝青高于80，本節(jié)所討論的是中瀝青。中瀝青進(jìn)廠標(biāo)準(zhǔn)為：軟化點（水銀法） 6575游離碳（C） 1825%

13、水分（W） 5%灰分 0.5%共十七頁揮發(fā)分 5570% 瀝青的水分包括機(jī)械懸浮狀和被吸收兩部分，經(jīng)過130以上數(shù)晝夜的熱處理，排除水分，減少膨脹而后方可用于生產(chǎn)。 瀝青的成分中含有游離碳，它是從焦油中帶到瀝青里來的，而另一部分則是由高分子化合物在蒸餾焦油時分解而成。 瀝青和焦油最珍貴的部分為結(jié)焦部分，即粘結(jié)焦炭。由焦化殘渣中除掉游離炭，即可得出粘結(jié)焦炭。第四節(jié) 電極糊的燒結(jié)一、焙燒電極糊的熱源電極糊在電極殼內(nèi)燒結(jié)，熱源來自三個方面：（1）電極本身熱量傳導(dǎo)。電極端頭由于產(chǎn)生電弧，溫度可達(dá)3500左右，而熱量自下向上傳導(dǎo)，故電極糊由上向下降落時受熱越來越高，逐漸燒結(jié)。電弧熱的傳導(dǎo)是焙燒電極所需熱

14、量的主要來源。（2）電流通過電極本身所產(chǎn)生的電阻熱。電流通過電極，由于電極糊燒結(jié)電阻大，輸入功率一部分變成電阻熱，為焙燒電極提供了一定的熱量。（3）爐料面火焰熱的傳導(dǎo)與輻射。爐面溫度很高，一般在500600左右，它的熱量能傳導(dǎo)和輻射到電極，尤其對電極下放后，電極表面溫度迅速增高，同電極完全燒結(jié)關(guān)系很大。二、電極糊燒結(jié)過程 電極燒結(jié)時的變化過程，雖無明顯的界限，但根據(jù)焙燒溫度及部位，大體可以分為三個階段，這個過程是在無外加壓力(yl)，單靠糊本身重量下進(jìn)行的（圖1-13-2）。共十七頁共十七頁（1）軟化階段。此時固體電極糊熔化，電阻增大，強(qiáng)度降低，最后電極糊全部成為液體狀態(tài)。在此階段溫度由25上

15、升至120200，大約在導(dǎo)電顎板上面500毫米處。（2）揮發(fā)階段。此時電極糊充分熔化，沿著殼內(nèi)截面流動，充填空隙，并使質(zhì)量均勻，同時開始明顯地?fù)]發(fā)而逐漸粘稠，電阻不斷降低，揮發(fā)急劇而呈糊狀。在此階段，溫度由120200上升至650750，大致在半環(huán)部位。（3）燒結(jié)階段。此時少量揮發(fā)物繼續(xù)揮發(fā)，并開始進(jìn)一步燒結(jié)，導(dǎo)電性大大增加，成為堅硬整體。完全燒結(jié)高度為導(dǎo)電顎板下部200400毫米處，此階段的溫度由650750上升至9001000。 電極由于表面氧化，爐內(nèi)反應(yīng)的作用，以及電弧燃燒時電極逐漸燒損，故需按其消耗情況控制燒結(jié)，并且把已燒結(jié)的電極往爐內(nèi)下放，使它保持(boch)適當(dāng)?shù)墓ぷ鏖L度與位置。三

16、、質(zhì)量的判斷 電極焙燒質(zhì)量的好壞，主要根據(jù)肉眼的觀察。判斷電極燒結(jié)是否正常，如發(fā)現(xiàn)放下來的電極表面呈灰白色或暗而不紅，則焙燒良好。如發(fā)紅則太干，如發(fā)黑或冒煙甚多，則太軟。 為了保持電極一定的長度，電極糊在燒結(jié)過程中必須掌握燒結(jié)速度和消耗速度的平衡。如燒結(jié)慢，消耗快，則電極工作長度不夠就會出現(xiàn)過軟。如燒結(jié)快、消耗慢則電極又太干，容易硬斷。為了使電極燒結(jié)質(zhì)量良好，必須滿足以下要求。（1）符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)又合乎塊度要求的電極糊，充填時要保持一定的高度。（2）電極制作與焊接必須符合要求，導(dǎo)電顎板的冷卻條件以及電極的接觸必須良好。共十七頁（3）盡量避免，縮短電爐停電次數(shù)和時間。（4）注意電極燒結(jié)質(zhì)量并及時調(diào)

17、整電極的冷卻條件。第五節(jié) 電極事故及處理一、電極軟斷1 電極軟斷的原因（1）電極糊所含揮發(fā)物過多。（2）電極殼鐵板太薄或太厚。太薄了經(jīng)不起外界較大的作用力而破裂，造成電極鐵殼在壓放時折疊或漏糊而軟斷，太厚了則會造成鐵殼和電極芯子接觸(jich)不緊密而串芯，也會引起軟斷。（3）電極鐵殼制作不良或焊接質(zhì)量欠佳，引起破裂，就會導(dǎo)致漏糊或軟斷。（4）下放電極時沒有降低電爐負(fù)荷或降低得太少，放電極后負(fù)荷增長得太快，也會引起電極軟斷（大型爐除外）。（5）下放電極太頻繁，間隔時間太短或下放電極后，電極過長而引起軟斷。（6）電極糊加入不及時，加電極糊的位置過高或過低，也會引起電極軟斷。（7）電極糊塊過大，加

18、糊時粗枝大葉，在筋片上擱住而架空，也可能引起軟斷。共十七頁（8）操作不規(guī)范，電流強(qiáng)度過大，超過了電極承載能力。2處理電極軟斷的方法（1）一旦發(fā)現(xiàn)電極軟斷，應(yīng)立即停電，操作人員不要太集中，由主要操作人員處理，迅速將電極降下，深入爐內(nèi)，設(shè)法不使電極糊外流，并迅速松開電極使其和斷頭相連接，把電極附近的電極糊撬開扒掉，然后送電，以低負(fù)荷焙燒。軟斷的那一相電極不許提升，負(fù)荷可根據(jù)電極焙燒情況而增加，大約68小時可焙燒好。（2）如果斷頭接不上，電極糊已干涸，無流動的可能。此時將電極放出一些（數(shù)量根據(jù)電極尺寸決定）。低負(fù)荷焙燒，方法同前。（3）如果電極頭接不上，電極糊很稀，還可能大量涌出或電極糊流出太多，近

19、于流空，此時應(yīng)再焊接一節(jié)有底的鐵殼與新爐開爐時采用的電極頭相似，加入新電極糊，仍按前法焙燒，但應(yīng)特別注意電極送風(fēng)量和導(dǎo)電顎板的冷卻水量。3 如何預(yù)防電極軟斷事故（1）電極送風(fēng)量和導(dǎo)電顎板的冷卻水量要合理控制。這就要求操作人員認(rèn)真做好巡視檢查，及時調(diào)節(jié)風(fēng)量和水量，確保電極焙燒能正常進(jìn)行。（2）壓放電極時要百倍提高警惕，升負(fù)荷要膽大心細(xì)，多觀察電極的變化，若發(fā)現(xiàn)電極惡化，應(yīng)迅速降低負(fù)荷，必要時停電進(jìn)行處理。（3）應(yīng)及時檢查電極糊質(zhì)量，不使用不合格的電極糊。（4）嚴(yán)格檢查電極鐵殼和焊接質(zhì)量，一定要符合技術(shù)(jsh)條件所規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。共十七頁（5）要嚴(yán)格執(zhí)行電極管理制度，按規(guī)定下放電極，認(rèn)真控制間

20、隔時間，按時填充(tinchng)電極糊，保持規(guī)定的高度和電極工作長度。二、電極硬斷1 電極硬斷的原因（1）電極糊所含的灰份過高，平時保管不妥，夾帶較多的雜質(zhì)，電極糊所含的揮發(fā)份較少，過早燒結(jié)或燒結(jié)性差，引起電極硬斷。（2）停電次數(shù)多，經(jīng)常停停開開，在停電時沒有及時采取必要的措施，會造成電極開裂和燒結(jié)分層。（3）電極殼內(nèi)落入灰塵較多，特別是較長時間停電后，電極鐵殼內(nèi)會積存厚厚的一層灰，如送電后不加清理，會造成電極燒結(jié)分層，而引起電極硬斷。（4）停電時間較長，電極工作段沒有埋入爐料內(nèi)，而受到嚴(yán)重氧化，也會造成電極硬斷。（5）電極過長，拉力太大，對電極本身是個負(fù)擔(dān)，如操作粗心，也會引起硬斷。電極電流密度太大，也會發(fā)生電極干裂或硬斷。（6）電極把持筒內(nèi)送風(fēng)量太小或停風(fēng)，導(dǎo)電顎板內(nèi)冷卻水量太少