ЭГ- RP графит

Графитированные электроды марки ЭГ-RP (Regular Power) — расходуемые токоподводы, предназначенные для дуговых сталеплавильных печей низкой мощности. Согласно ГОСТ Р 57613-2017, обозначение ЭГ-RP расшифровывается как «Электрод Графитированный» для печей с допустимой плотностью тока на электродах до 20 А/см². Токовая нагрузка при эксплуатации ЭГ-RP — менее 30 кА. Электроды данной марки также применяются в руднотермических, рафинировочных, ферросплавных печах и других электротермических устройствах.

Назначение и область применения электрода ЭГ-RP

Электроды ЭГ-RP выполняют функцию расходуемого токоподвода линии высокого напряжения. Они обеспечивают розжиг и поддержание горения электрической дуги между торцом электрода и металлом в рабочей зоне печи. Марка ЭГ-RP рассчитана на работу в дуговых печах низкой мощности — это определяется допустимой плотностью тока (до 20 А/см²) и токовой нагрузкой (менее 30 кА).

Основные области применения:

• дуговые сталеплавильные печи (ДСП) низкой мощности;
• руднотермические печи для выплавки ферросплавов;
• рафинировочные печи;
• печи постоянного тока;
• прочие электротермические устройства, не требующие высоких токовых нагрузок.

Выбор марки электрода определяется условиями эксплуатации конкретной печи. Для агрегатов средней мощности применяют марку ЭГП-HP, для высокомощных и сверхвысокомощных — ЭГПК-SHP и ЭГСП-UHP соответственно.

Конструкция графитированного электрода ЭГ-RP

Электрод ЭГ-RP представляет собой обточенный цилиндр из графитированного материала. На обоих торцах выполнены ниппельные гнёзда с цилиндрической или конической резьбой. В эти гнёзда вкручивается графитированный ниппель — соединительный элемент, который связывает два электрода в единую электродную колонну. По мере расхода рабочего торца колонну наращивают, навинчивая очередной электрод с противоположной стороны.

Качество резьбового соединения электродов и ниппелей напрямую влияет на токопроводность колонны. При погрузке, перевозке и хранении необходимо исключить повреждение резьбового профиля и торцевых поверхностей электрода.

Размерный ряд

По ГОСТ Р 57613-2017 графитированные электроды выпускаются в диапазоне диаметров от 75 до 750 мм. Длина электрода и параметры ниппельного соединения (диаметр ниппеля, шаг резьбы, длина ниппеля) определяются при заказе и указываются в условном обозначении.

Физико-механические свойства электрода ЭГ-RP

Характеристики электрода и ниппеля различаются. Ниппель изготавливается по более жёсткой технологии и обладает повышенными прочностными показателями, поскольку испытывает значительные механические нагрузки при работе электродной колонны. В таблице ниже приведены типичные показатели для электродов ЭГ-RP различных диаметров.

Характеристики электрода

Параметр	Ед. изм.	Ø 75–130 мм	Ø 150–225 мм	Ø 250–300 мм	Ø 350–450 мм	Ø 500–800 мм
Удельное электросопротивление (УЭС)	мкОм·м	≤ 8,5 / ≤ 10,0	≤ 9,0 / ≤ 10,5	≤ 9,0 / ≤ 10,5	≤ 9,0 / ≤ 10,5	≤ 9,0 / ≤ 10,5
Предел прочности при изгибе	МПа	≥ 10,0	≥ 10,0	≥ 8,0	≥ 7,0	≥ 6,5
Модуль упругости (Юнга)	ГПа	≤ 9,3	≤ 9,3	≤ 9,3	≤ 9,3	≤ 9,3
Объёмная плотность	г/см³	≥ 1,54	≥ 1,54	≥ 1,54	≥ 1,52	≥ 1,52
ТКЛР (20–520 °C)	×10⁻⁶/°C	≤ 2,5	≤ 2,5	≤ 2,9	≤ 2,9	≤ 2,9
Содержание зольных примесей	%	≤ 0,3	≤ 0,3	≤ 0,3	≤ 0,5	≤ 0,5

Примечание: через «/» указаны значения для класса А и класса B соответственно (класс А — повышенного качества).

Характеристики ниппеля

Параметр	Ед. изм.	Значение
Удельное электросопротивление	мкОм·м	≤ 8,0
Предел прочности при изгибе	МПа	≥ 15,0
Модуль упругости (Юнга)	ГПа	≤ 14,0
Объёмная плотность	г/см³	≥ 1,68
ТКЛР (20–520 °C)	×10⁻⁶/°C	≤ 2,2
Содержание зольных примесей	%	≤ 0,3

Повышенные требования к ниппелю (более низкое УЭС, более высокая прочность и плотность) обусловлены тем, что ниппельное соединение — наиболее нагруженный узел электродной колонны. Именно в зоне ниппеля концентрируются механические и термические напряжения.

Классификация графитированных электродов по маркам

ГОСТ Р 57613-2017 устанавливает четыре марки графитированных электродов, различающихся по типу потребляющих печных агрегатов:

Марка	Международное обозначение	Тип печей	Плотность тока
ЭГ	RP (Regular Power)	Дуговые печи низкой мощности	до 20 А/см²
ЭГП	HP (High Power)	Дуговые печи средней мощности	до 25 А/см²
ЭГПК	SHP (Super High Power)	Дуговые и ковшовые печи высокой мощности	до 30 А/см²
ЭГСП	UHP (Ultra High Power)	Дуговые печи сверхвысокой мощности, ковшовые печи	до 35 А/см²

Различие между марками определяется не только допустимой плотностью тока, но и сырьевой базой, и технологией. Электроды ЭГ-RP изготавливаются из кальцинированного нефтяного кокса без операций пропитки и повторного обжига. Для марок HP, SHP и UHP применяют игольчатые коксы более высокого качества, а технология включает пропитку каменноугольным пеком и дополнительные циклы обжига.

Сырьё и технология производства электрода ЭГ-RP

Основное сырьё для электродов ЭГ-RP — кальцинированный (прокалённый) нефтяной кокс. В качестве связующего используется каменноугольный пек. В отличие от марок HP и выше, для ЭГ-RP допускается применение рядовых нефтяных коксов (не обязательно игольчатых), что определяет их более доступную стоимость.

Основные этапы производства

Производство графитированных электродов — сложный многостадийный процесс:

1. Подготовка сырья. Кокс прокаливают, дробят и рассеивают по фракциям. Гранулометрический состав шихты подбирают в зависимости от диаметра электрода.
2. Смешение. Подготовленную коксовую шихту смешивают с разогретым каменноугольным пеком в определённых пропорциях до получения однородной электродной массы.
3. Формование. Электродную массу формуют методом экструзии (продавливания) через мундштук на гидравлических прессах. На выходе получают цилиндрическую заготовку — так называемый «зелёный» электрод.
4. Обжиг. Заготовки обжигают в кольцевых или туннельных печах при температурах до 1200–1400 °C в течение нескольких сотен часов. В ходе обжига пек коксуется, образуя прочную углеродную матрицу.
5. Графитизация. Обожжённые заготовки подвергают графитизации в электрических печах сопротивления при температуре 2500–3000 °C в течение 50–60 часов. При этом аморфный углерод превращается в кристаллический графит, что приводит к резкому снижению электросопротивления и повышению теплопроводности.
6. Механическая обработка. Графитированные заготовки обтачивают до заданного диаметра, обрабатывают торцы и нарезают ниппельные гнёзда с резьбой.

Для марки ЭГ-RP стадии пропитки каменноугольным пеком и повторного обжига не предусмотрены — это отличает данную марку от ЭГП-HP, ЭГПК-SHP и ЭГСП-UHP, у которых эти операции обязательны для достижения более высоких показателей плотности и электропроводности.

Эксплуатация и расход электродов ЭГ-RP в дуговых печах

Правила эксплуатации графитированных электродов регламентирует ГОСТ Р 56973-2016. Расход электрода в процессе плавки складывается из двух основных составляющих:

• Боковой износ — результат окисления углерода электрода кислородом окружающей среды. Заметное окисление начинается при температурах свыше 400–600 °C.
• Торцевой износ — следствие сублимации графита в зоне горения дуги, где температура на рабочем торце электрода достигает нескольких тысяч градусов.

Превышение рекомендуемой токовой нагрузки приводит к трещинообразованию торцов, сколам и, как следствие, повышенному расходу электродов. Для снижения окислительного износа на поверхность электродов в ряде случаев наносят защитные покрытия, что позволяет уменьшить расход на 20–30 %.

Сборка электродной колонны

Электроды соединяются между собой с помощью ниппелей, образуя электродную колонну — расходуемый токоподвод со стороны электрической дуги. По мере износа рабочего торца колонну наращивают, навинчивая очередной электрод. Накопленное отклонение шага резьбы в пределах длины свинчивания не должно превышать ±0,15 мм (ГОСТ Р 57613-2017). Плотность и соосность соединения электрода с ниппелем определяют качество токопередачи и эксплуатационную надёжность колонны.

Преимущества графитированных электродов перед угольными

Графитированные электроды (в том числе марки ЭГ-RP) обладают рядом преимуществ перед угольными (неграфитированными) электродами:

• электросопротивление графитированного электрода в 5–6 раз ниже, чем у угольного, что позволяет пропускать ток в 2–3 раза более высокой плотности;
• графит более устойчив к термическому удару — при нагреве не трескается;
• температура начала заметного окисления графитированных электродов (600–650 °C) выше, чем у угольных (400–450 °C);
• графит обладает более высокой теплопроводностью и химической стойкостью;
• механические свойства графита увеличиваются с ростом температуры;
• графитированные электроды легче обрабатываются.

Транспортировка и хранение электродов ЭГ-RP

Графитированные электроды допускается перевозить всеми видами транспорта при условии исключения ударных нагрузок и контакта с водой. Возможна поставка в ящиках, металлических контейнерах или иной таре, обеспечивающей сохранность резьбовых поверхностей. По согласованию с потребителем допускается транспортировка без тары — штабелем на специальных подставках с закреплением такелажными растяжками.

Хранить электроды следует в сухих закрытых помещениях. Гарантийный срок хранения не устанавливается (ГОСТ Р 57613-2017), однако при длительном хранении необходимо защищать ниппельные гнёзда заглушками от попадания влаги и загрязнений.

Нормативная документация на графитированные электроды

Основные действующие стандарты, регламентирующие требования к графитированным электродам:

• ГОСТ Р 57613-2017 — «Электроды графитированные и ниппели к ним. Технические условия». Распространяется на электроды диаметром от 75 до 750 мм. Устанавливает марки, размеры, физико-механические требования, методы испытаний, правила маркировки и упаковки.
• ГОСТ Р 56973-2016 — «Графитированные электроды для электродуговых печей. Эксплуатация». Устанавливает правила разгрузки, транспортирования, хранения и эксплуатации электродов.
• ГОСТ Р МЭК 60239-2014 — «Графитированные электроды для электродуговых печей. Размеры и обозначения». Гармонизирован с международным стандартом IEC 60239:2005.

Формы поставки графитированных электродов ЭГ-RP

Электроды ЭГ-RP поставляются в следующих вариантах:

• электроды в комплекте с ниппелями;
• электроды без ниппелей (ниппели заказываются отдельно);
• ниппели отдельно — для замены при эксплуатации.

Диаметр электрода, его длина, параметры ниппельного гнезда (диаметр ниппеля, шаг резьбы, тип ниппеля — короткий или длинный) согласовываются при заказе. Условное обозначение по ГОСТ Р 57613-2017 содержит все перечисленные параметры.

Подробнее о графите электродном и других марках графитовых изделий — в соответствующих разделах каталога.