Otsaku tarbimine ja kaareerosioon
Iga grafiitelektrood elektrikaarahjus on kulumaterjal ja selle kulumine on mitme samaaegselt toimiva mehhanismi summa. Otsa ründab kaar, külgseina ründab kuum ahjugaas, keha koormatakse termiliselt ja mehaaniliselt ning liigend kannab kolonnis suurimat voolutihedust. Üks rike, näiteks katkine sammas, maksab palju rohkem kui elektrood ise, nii et insenerid jälgivad kõiki neid mõjusid koos. Igapäevases ahjupraktikas domineerivad viis väljakutset.
Elektroodi alumine ots jõuab ahju kõige kuumema punktini, kus kaare temperatuur võib ületada 3500 kraadi Celsiuse järgi. Sellel temperatuuril süsinik ei sula; see sublimeerub ja otsa õõnestab veelgi kaare kinnituskoht ning selle all olev räbu ja metallvann. Otsiku kulu on väljendatud kilogrammides ühe tonni vedela terase kohta ja hästi-kontrollitud üli-suure-võimsusega ahju netokulu jääb vahemikku 1,5–2,5 kilogrammi tonni kohta. Suur voolutihedus, pikad kaared ja sagedased väljalülitus
Külgseinte oksüdatsioon
Räbu joonest kõrgemal läbib elektrood ahju atmosfääri, mis sisaldab hapnikku ja süsinikdioksiidi temperatuuril 800 kuni 1500 kraadi Celsiuse järgi. Süsinik reageerib nende gaasidega, nii et külgsein kaob aeglaselt, läbimõõt väheneb ja voolutihedus ülejäänud sektsioonis tõuseb. Oksüdatsioon kiireneb, kui ahju uks jääb pikaks ajaks lahti, kui räbu vahutavus on halb või kui raudoksiidi tolm katab elektroodi pinna. Hea vahutamistava ja õige kaare pikkuse kontroll on peamised vastumeetmed, mida töökoja põrandal rakendatakse.
Termiline šokk ja purunemine
Elektroodi kuumutatakse ja jahutatakse korduvalt toite sisse- ja väljalülitamisel ning ahju kallutamisel koputamiseks. Termilised gradiendid tekitavad sisepingeid ja kui need pinged ületavad grafiidi lokaalset tugevust, tekib põikipragu ja selle all olev osa langeb vanni. Purunemine on kõige kallim rikkerežiim, kuna see katkestab tootmise ja võib kahjustada ahju katust või vooderdust. Madal soojuspaisumise koefitsient koos kõrge soojusjuhtivusega on selle riski materiaalne lahendus ja see on peamine tehniline põhjus üli-kõrgete{4}}võimsusklasside olemasolul.
Liigeste rike ja kuumad kohad
Kahe elektroodiosa vaheline keermestatud ühendus on kolonni kõige tundlikum osa. Ühenduse kontakttakistus tekitab lokaalset kuumust ja kui keermed on kahjustatud, saastunud või pingutatud alla määratud pöördemomendi, tekib kuum koht. See kuum koht oksüdeerib nibu ja pesa, kuni liigend eraldub oma raskuse all. Tavalise geomeetriaga kitsenevad keermed, puhtad vastaspinnad ja kalibreeritud momentvõti on praktilised juhtseadised, mis hoiavad liigeste rikkeid distsiplineeritud ahjupoes harva.
Praegune kõikumine ja kulusurve
Kaarahjud töötavad kiirete ja korduvate voolumuutustega, seega peab elektrood taluma elektrilist ja mehaanilist tsüklit ilma oma kuju kaotamata. Ebaühtlane voolujaotus kolme faasi vahel lühendab kõige suurema koormusega elektroodi eluiga ja moonutab soojussisendit. Kuna elektrood on oluline kulumaterjal, on materjali maksumus vaid osa pildist: pausi ajal kaotatud toodang ja sama palju kulutatud energiat terase tonni kohta. Iga pausi registreerimine, tarbimise jälgimine tonni kohta ja klassi sobitamine ahjuga on standardsed vastused.
Korduma kippuvad küsimused
K: Millised on peamised väljakutsed, millega grafiitelektroodid EAF-i sulatamisel kokku puutuvad?
Peamised väljakutsed on otsaku tarbimine kaare poolt, külgseinte oksüdatsioon kuumade ahjugaaside poolt, termilise šoki purunemine, keermestatud liigendi rike ning voolukõikumisest ja seisakutest tingitud kulusurve.
K: Miks elektroodi ots kulub?
Kuna süsinik sublimeerub, mitte ei sulab kaare temperatuuril üle 3500 kraadi Celsiuse järgi, ja kaare kinnituskoht pluss sulavann õõnestab otsa veelgi. Tarbimist mõõdetakse kilogrammides tonni terase kohta.
K: Mis põhjustab külgseina oksüdatsiooni?
Ahju atmosfääris olev hapnik ja süsinikdioksiid ründavad räbu joone kohal olevat süsinikku. Pikad avatud-uste perioodid, kehv räbu vahutamine ja raudoksiidi tolmu ladestumine kiirendavad läbimõõdu kadu.
K: Miks grafiitelektroodid purunevad?
Korduv kuumutamine ja jahutamine tekitab sisemise termilise pinge ning põikipragu võib alumise osa vanni kukkuda. Madal soojuspaisumine ja kõrge soojusjuhtivus vähendavad seda riski.
K: Mis põhjustab elektroodiühenduse rikke?
Määrdunud, kahjustatud või vähe pinguldatud
K: Kuidas saab elektroodide tarbimist vähendada?
Sobitage mark ahjuga, säilitage räbu vahutamine, reguleerige kaare pikkust, monteerige ühenduskohad momentvõtmega ja jälgige kulumist vedela terase tonni kohta, et kõrvalekalded avastataks varakult.