Ojämn grafitisering av grafelelektroder leder till överhettning och slitage

Handan Qifeng Carbon Co., Ltd. har publicerat en analys som beskriver hur ojämn grafitisering i grafelelektroder kan leda till lokal överhettning och onormalt slitage. Detta fenomen är avgörande för effektiviteten och livslängden hos ljusbågsugnar och nedsänkta ljusbågsugnar.

Skillnader i grafitiseringsgraden inom en elektrod orsakar varierande elektrisk resistivitet. Områden med hög grafitisering har låg resistivitet och leder ström lätt, medan områden med låg grafitisering har högre resistivitet. Strömmen tenderar att följa de lågresistiva vägarna, men tvingas genom hela elektrodens tvärsnitt. Regioner med högre resistivitet genererar då mer värme genom Joule-uppvärmning, vilket skapar "heta fläckar" med betydligt högre temperaturer än genomsnittet.

Områden med lägre grafitiseringsgrad har också en ofullständig kristallstruktur och sämre värmeledningsförmåga. Även om de genererar lika mycket värme, kan de inte leda bort den effektivt, vilket leder till lokal värmeackumulering. Den höga temperaturen i sin tur försämrar dessa områden ytterligare och skapar en positiv återkopplingsloop. Lokal överhettning leder till koncentrerad termisk stress eftersom olika grafitiseringsgrader ger olika termisk expansion. Detta kan orsaka mikrosprickor, vilket minskar den effektiva ledande tvärsnittsytan och koncentrerar strömmen ytterligare, vilket förstärker överhettningen.

I den höga temperaturmiljön i ljusbågsugnar och vid korrosion från smält metall, oxideras och reagerar områden med låg grafitiseringsgrad lättare med syre, slagg eller smält metall. Deras låga mekaniska styrka gör dem också känsliga för avflagning eller slagging under termisk stress och elektromagnetiska krafter. Detta resulterar i oregelbundna former, störd strömfördelning och snabbare förbrukning.

Ojämn grafitisering förvärrar även problem vid elektrodens skarvar, där resistansen redan är relativt hög. Ojämn grafitisering nära skarven kan leda till högre kontaktreaktans och volymresistans, vilket orsakar snabb lokal uppvärmning. Detta kan leda till att skarven lossnar, oxideras eller till och med går sönder, vilket resulterar i onormal elektrodförbrukning. Handan Qifeng Carbon sammanfattar att ojämn grafitisering leder till lokal överhettning och onormalt slitage, vilket manifesteras som gropar, avflagning och en markant ökning av elektrodförbrukningen per ton stål.