ПРОИЗВОДСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

Разработка и ввод в строй сверхмощных дуговых печей с годовой производительностью 450—600 тыс.т стали обусловили производство высокоплотных электродов, обладающих высоким сопротивлением тепловому напряжению.

Для производства высокоплотных графитированных электродов используется кокс игольчатой структуры, специальный пропиточный и связующий пеки.

Такие электроды обладают лучшей эксплуатационной стойкостью, и организация их производства позволила снизить импорт электродов.

Вместе с тем поломки электродов, обусловленные их термическим разрушением при повышенных токовых нагрузках, продолжают оставаться одной из основных причин их повышенного расхода при выплавке электростали. Потери за счет бокового износа электродов, обусловленные их окислением при повышенных температурах, также относятся к числу основных статей расхода электродов в мощных электропечах.

Исследовали высокотемпературное окисление и его связь с термическими напряжениями и, как следствие, с эксплуатационной стойкостью промышленно освоенных графитирован ных электродов марок ЭГС и ЭГСП.

Результаты исследования окисляемости в области температур до 2500 °С представлены на рис.1. Как видно из приведенных данных, если скорость потери массы для непропитан ного графита в среднем в 1,5 раза больше, чем для пропитанного, то уменьшение диаметра при окислении непропитанного графита в среднем в 2 раза больше, чем для пропитанного.

Оценку влияния процессов окисления, приводящих к уменьшению сечения электродов, проводили путем решения на ЭВМ стационарной задачи о распределении температуры и термонапряжений в теле электрода диаметром 610 мм при силе тока 60 кА. При решении задачи были приняты следующие допущения: физикомеханические свойства слоев материала, которые обнажаются в результате окисления поверхности электрода, остаются неизменными и совпадают со свойствами окисленных и сошедших слоев; поверхность электрода, сформировавшаяся в результате окисления, является конической, причем образующая этого конуса является прямой линией. В этом случае степень окисления поверхности удобно описать величиной угла а окисленной части электрода.

Как показали проведенные расчеты, окисление электрода не изменяло зоны максимальных эквивалентных напряжений, которые, как и в случае цилиндрического (неокисленного) электрода, имеют место на поверхности с температурой 1600—1700 °С. Окисление поверхности увеличивает максимальные напряжения в наиболее нагруженной части, причем зависимость напряжений от степени окисления описывается линией, близкой к прямой (рис.2). При этом уменьшение диаметра в результате окисления электрода на 10% (с 610 до 550 мм) сопровождается увеличением напряжений на 15 %, т.е. идет опережающий рост термических напряжений по мере обгора ния электрода при его эксплуатации.

Высокоплотные (пропитанные) электроды марки ЭГСП, обладая повышенной стойкостью к окислению, обеспечивают наряду со снижением удельного расхода по статье "окисление боковой поверхности" более надежную работу в высокотемпературной зоне дуговой печи за счет относительно малого уменьшения диаметра электрода, что снижает степень риска его разрушения от термических напряжений.

Работа в плане повышения качественных характеристик крупногабаритных графитиро ванных электродов и, соответственно, улучшения эксплуатационной стойкости в настоящее время ведется по двум направлениям: получение российского сырья необходимого качества; техническое перевооружение ряда переделов электродного производства, обеспечивающее увеличение выпуска высокоплотных (пропитанных) электродов.

Сырьевая проблема включает в себя организацию производства нефтяного игольчатого кокса на Волгоградском нефтеперерабатывающем заводе и пекового игольчатого кокса на базе коксохимического производства Челябинского металлургического комбината. Планами технического перевооружения электроднс~о производства предусматривается замена устаревшего оборудования на прогрессивное, в том ?исле импортное. Наибольший объем работ запланирован на Новочеркасском электродном зароде, который производит более половины выпускаемых в России графитированных электродов. Техперевооружение на этом заводе включает: модернизацию участка подготовки пекококсовой массы к прессованию, в том числе установку современных дозаторов пека и сухой шихты, нагревателя и распределителя шихты, миксератермостата; замену физически и морально устаревших смесителей АНОД4 на смеситель интенсивного действия фирмы "Eirich" (Германия); установку вибропресса с вакуумированием массы фирмы KHD (Германия); пуск построенного блока из четырех однокамерных шахтных печей для обжига пропитанных заготовок фирмы "Riedhammer"(rермания); установку комплексной линии для пропитки пеком заготовок фирмы "FeistIncon" (Германия); установку современной автоматической линии для механической обработки графитированных электродов.

Внедрение этих мероприятий позволит организовать выпуск крупногабаритных графитированных электродов на Новочеркасском электродном заводе с качественными характеристиками на уровне лучших зарубежных фирм в объеме 20—30 тыс.т/год.

Использование аналогичных образцов оборудования на Челябинском и Новосибирском электродных заводах позволит организовать производство крупногабаритных электродов в целом в АО "Углеродпром" в объеме 60—70 тыс.т/год.

Основным направлением повышения эксплуатационной стойкости крупногабаритных электродов для мощных электросталеплавильных печей является увеличение выпуска высокоплотных электродов марки ЭГСП, обеспечивающих наряду со снижением удельного расхода по статье "окисление боковой поверхности" более надежную работу в высокотемпературной зоне дуговой печи. Тежшческое перевооружение электродных заводов обеспечит потребности российских металлургов в высококачественных электродах в полном объеме.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994