自焙电极

用无烟煤、焦炭以及沥青和焦油为原料

自焙电极是用无烟煤、焦炭以及沥青和焦油为原料，在一定温度下制成电极糊，然后把电极糊装入已安装在电炉上的电极壳中，经过烧结成型。这种电极可连续使用，边使用边接长边烧结成形。自焙电极因工艺简单、成本低，因此被广泛用于铁合金电炉、电石炉等。自焙电极在焙烧完好后，其性能与炭素电极相差不大，但其制造成本仅为石墨电极的八分之一，是炭素电极的三分之一。

介绍

自焙电极由索德别尔格（C.W.Soderberg）发明，亦称索德别尔格电极。在1888～1892年间，法国埃鲁（P.Heroult）首先用电炉法生产电石和铁合金，起初使用的为单相敞口电炉，容量小，设备简单，以炭素炉底的熔池作为一极，挂在手动卷扬机上，末端埋入炉料中的炭质电极作为另一极。到1909年由挪威索德别尔格（C.W.Soederberg）发明并于1919年推广使用自焙电极后，大大推动了还原电炉技术的发展，一种三电极按等边三角形布置的圆形电炉得到了广泛的采用。同时出现了三相三极、三相六极按“一字”形排列的矩形敞口电炉，用于冰铜和锰铁的冶炼。

自焙电极由电极壳和电极糊制成。电极焙烧在电炉运行中进行，随着温度升高，电极糊挥发分逸出，自焙电极完成液化一固化—烧结过程。

自焙电极的电极壳由金属外壳和筋片组成。电极壳在低温下承受电极的重量。在电极焙烧中电极壳将电流传输给电极糊，同时也起着发热体的作用。电极壳是由冷轧钢板制成的，大型电极有时还要在筋片端部焊接带钢或螺纹钢棒以加强其承重能力。

自焙电极的烧结能力具有自行调节的特点。在下放电极之后，电极焙烧速度较快，随着烧成带的上移电极烧结速度逐渐减缓。

原料

制造电极糊的原料为煅烧无烟煤和冶金焦作骨料，沥青和焦油作黏结剂。其中要求无烟煤的灰分小于8%，挥发分小于5%，含硫量低，比电阻大于1000_uΩ·m，热强度指数大于60%。无烟煤需经1200℃以上高温煅烧，以脱除挥发分。要求冶金焦的灰分小于14%，要求沥青的软化点为60～75℃，灰分小于0.3%，水分不大于0.5%，挥发物为60%～65%，游离炭含量不大于20%～28%。要求焦油的密度为1.16～1.20g/cm3，水分不大于2.0%，灰分不大于0.2%，游离炭含量不大于9%。也可用焦油馏分蒽油调整软化点。

生产工艺

电极糊的生产工艺非常简单，将煅烧的无烟煤、冶金焦，经破碎、筛分、配料加入煤沥青混捏后即成。为提高电极糊烧结速度，在配料中可加入少量石墨化冶金焦、石墨碎或天然石墨，以提高自焙电极的导热性能，使烧结速度加快。配料中无烟煤约占50%或更多，将无烟煤破碎至20mm以下，焦炭磨成粉加入。粒度组成的控制要以颗粒的密实度大为原则，这样可以得到强度大、导电性好的电极。两种粒度混合时，要求大颗粒的平均粒度至少为小颗粒粒度的10倍；混合料中的小颗粒数量应为50%～60%。一般黏结剂的加入量为固体料的20%～24%。各种料按配比称量后加入混捏机中，混捏温度要比黏结剂软化点高70℃以上，搅拌时间不少于30min。

连续自焙电极的外层是由1～2mm的钢板制成的圆筒，电极糊定期添加在圆筒内。随着生产的进行，下部电极逐渐消耗，电极糊下移，高温使电极糊逐步软化、熔融随电极糊继续下移，在更高温度作用下熔融的电极糊就会焦化，最后电极糊转化为导电电极。

接长和消耗

自焙电极的接长

自焙电极的焙烧和消耗是连续进行的。电极糊的添加要与电极的消耗量相适应。维持电极糊柱的高度，使电极焙烧带的电极糊具有一定的压力，以增加液态电极糊的致密程度，从而提高烧成电极的强度。图1为电极糊柱高度与电极直径的关系。实际操作中，冬季电极糊柱可以偏低，而夏季可以略高。挥发分从电极糊中逸出时会在糊柱的上部低温段凝固，增加上部电极糊的流动性，从而导致电极糊的偏析。糊柱过高容易出现偏析现象，还会造成电极糊悬料。

电极壳的接长过程要注意保证电极的垂直度，电极壳的钢板接缝必须满焊，焊缝应连续密实、平整均匀。筋片要焊牢，上下筋片焊接成一体。在1000℃时50%电流由电极壳和筋片承担。

为保持电极工作端长度应按一定时间间隔下放电极。正常工作时，电极下放量应等于电极消耗量。铜瓦部位烧成电极高度只有150～200mm。为了防止出现电极事故，下放电极必须采用少放勤放的措施。电极下放量不能过大，通常每次下放20mm左右。

电极消耗

影响电极消耗的因素有冶炼工艺、电极材质和质量、电极表面的氧化作用、电炉负荷、电极事故及电极管理。

单位重量产品的自焙电极消耗量见下表。硅锰合金、硅铬合金、硅铁、碳素铬铁等埋弧电炉单位耗电所消耗的电极较低且相差不大，硅钙合金消耗电极较多，是由于部分电极作为碳质还原剂参与了高温还原反应。由于中低碳锰铁、中低碳铬铁和钨铁生产过程中电弧裸露时间较长，电极氧化损失较大，因此电极消耗量高于埋弧电炉。

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