La graphitisation inégale des électrodes en graphite cause surchauffe et usure

Handan Qifeng Carbon Co., Ltd. a publié une analyse expliquant comment des degrés de graphitisation inégaux dans les électrodes en graphite peuvent provoquer une surchauffe localisée et une usure anormale. Ce phénomène est essentiel pour l'efficacité et la longévité des fours à arc électrique (FAE) et des fours à arc immergé (FAI).

Le problème principal découle des différences de résistivité électrique. Les zones bien graphitées ont une faible résistivité, permettant au courant de passer facilement. Inversement, les régions mal graphitées présentent une résistivité plus élevée. Comme le courant traverse toute la section transversale de l'électrode, les zones à plus haute résistivité génèrent plus de chaleur en raison de l'effet Joule (I²R). Cette distribution inégale de la chaleur crée des "points chauds" où les températures dépassent nettement la moyenne.

De plus, les zones mal graphitées possèdent des structures cristallines incomplètes et une conductivité thermique plus faible. Même si elles génèrent la même quantité de chaleur, elles ne peuvent pas la dissiper efficacement, ce qui entraîne une accumulation locale de chaleur. Cette température élevée dégrade davantage ces régions, créant une boucle de rétroaction positive. La surchauffe localisée induit également une contrainte thermique importante en raison de coefficients de dilatation thermique incohérents, pouvant provoquer des microfissures. Ces fissures réduisent la surface conductrice effective, concentrant davantage le courant et intensifiant la surchauffe.

Dans l'environnement à haute température des fours électriques, en particulier avec la corrosion par le métal en fusion, les régions mal graphitées sont plus susceptibles à l'oxydation par l'oxygène, le laitier ou le métal en fusion. Leur faible résistance mécanique les rend également sujettes à l'écaillage ou au slagging sous contrainte thermique et électromagnétique. Cela entraîne des formes d'électrodes irrégulières, une distribution de courant perturbée et une consommation accélérée.

La graphitisation inégale exacerbe également les problèmes aux jonctions d'électrodes, qui ont intrinsèquement une résistance plus élevée. Une graphitisation incohérente près de la jonction peut entraîner une augmentation de la résistance de contact et de volume, provoquant un chauffage local rapide. Cela peut entraîner un desserrage, une oxydation ou une rupture de la jonction, entraînant une consommation anormale de l'électrode. Handan Qifeng Carbon conclut que la graphitisation inégale se traduit finalement par une surchauffe localisée et une usure anormale, se manifestant par des piqûres, des écaillages et une augmentation significative de la consommation d'électrodes par tonne d'acier.