グラファイト電極の簡単な説明と分類

使用される原材料の違いと完成製品の物理的および化学指標によれば、グラファイト電極は、通常のパワーグラファイト電極（RPグレード）、高出力グラファイト電極（HPグレード）、超高電力グラファイト電極（UHPグレード）の3つの品種に分けられます。これは、グラファイト電極が主に電動鋼製鉄製の炉の導電性材料として使用されているためです。 1980年代、国際電気炉鉄鋼製造業界は、炉のトンあたりの変圧器入力電力に応じて、電気電気炉（RP炉）、高出力炉（HP炉）、超高電力電気炉（UHP炉）に応じて3つのカテゴリに分割されました。炉の容量が20トンを超える通常の電力炉の変圧器入力電力は、一般に約300kW/tです。高出力の電気炉は約400kW/tです。 40T未満の電気炉の入力電力は500-600kW/t、50-80Tの間の電気炉の入力電力は400-500kW/t、100Tを超える電気炉の入力電力は350-450kW/tです。 1980年代の終わりまでに、経済的に先進国は50t未満の大量および中規模の通常の電力炉を排除し、新しく建てられた電気炉のほとんどは80〜150Tの超高出力の大型電気炉であり、入力電力は800kW/tに増加しました。 1990年代初頭、いくつかの超高出力電気炉はさらに1000-1200kw/tに増加しました。高出力および超高力の電気炉で使用されるグラファイト電極は、より厳しい条件下で動作します。電極を通過する電流密度が大幅に増加すると、次の問題が生じます。

（1）抵抗熱と熱流の流れにより電極温度が上昇し、電極と関節の熱膨張が増加し、電極の酸化消費も増加します。

（2）電極の中心と電極の外側の円との間の温度差が増加し、温度差によって引き起こされる熱応力もそれに応じて増加し、亀裂と表面剥離を起こしやすくなります。

（3）電磁力が増加し、重度の振動を引き起こします。重度の振動では、接続が緩んでいるために電極が破壊され、切断が増加する可能性が高くなります。したがって、高電力および超高力のグラファイト電極の物理的および機械的特性は、抵抗率が低く、体積密度が高く、機械的強度が高い、熱膨張係数が小さい、良好な熱衝撃耐性など、通常のパワーグラファイト電極の物理的特性よりも優れている必要があります。表1に、1980年代後半の3つの異なるパワーアークスチール製造炉の一般的な標準シリーズとマッチンググラファイト電極の直径を示します。鉄鋼工場のニーズを満たすために、ヨーロッパの炭素工場、米国、日本の炭素工場、つまり1980年代以来、高出力グラファイト電極と超高力なグラファイト電極を主に生産しています。通常のパワーグラファイト電極は、販売が少ないために生成されることはめったにありません。

DC ARC炉のグラファイト電極DCアーク炉は、1980年代初頭に成熟した新しいタイプの電気炉鋼製造装置です。初期のDCアーク炉は、元のACアーク炉に基づいて変更されました。いくつかは3つのグラファイト電極を使用し、一部は2つのグラファイト電極を使用しました。ただし、1980年代半ば以降に新しく設計されたDCアーク炉のほとんどは、1つのグラファイト電極のみを使用していました。 3つのグラファイト電極を使用して同じ電力を持つACアーク炉と比較して、高温で酸化された電極の総表面積が大幅に減少します。超高出力で動作するDCアーク炉の場合、鋼のトンあたりのグラファイト電極の消費量は約50％減少できます。 DCアーク炉の電流が電極を通過すると、皮膚効果と近接効果は生成されません。電流は電極の断面に均等に分布しています。さらに、DCアークは、良好な安定性、操作中の小さな機械的振動、および電気炉の低ノイズを持っています。 DCアーク炉で使用されるグラファイト電極の直径は、炉容量と電極の許容電流密度に基づいて計算されます。同じ入力電力を備えた超高出力炉の場合、1つのグラファイト電極を使用したDC炉の電極径が大きくなります。たとえば、150Tの容量を持つACアーク炉は、直径600mmの電極を使用しますが、同じ容量のDCアーク炉は直径700〜750mmの電極を使用します。グラファイト電極のDCアーク炉の品質要件は、ACアーク炉で使用されているものよりも高くなっています。