Электроды графитированные ЭГСП-1

Графитированные электроды — назначение и область применения

Графитированные электроды — расходуемые токоподводы для дуговых электропечей. Они обеспечивают подвод электрической энергии в рабочее пространство печи, позволяя разжечь и поддерживать горение дуги между торцом электрода и металлом. Основные потребители — сталеплавильные, рафинировочные ферросплавные, руднотермические печи, агрегаты «печь-ковш» и печи постоянного тока.

Сырьём для производства служит нефтяной или игольчатый кокс и каменноугольный пек. Заготовки проходят обжиг, пропитку пеком (для ряда марок) и финальную стадию — графитирование при температурах порядка 2500–3000 °C. В процессе графитирования аморфный углерод приобретает кристаллическую структуру графита, что резко повышает электропроводность и термостойкость материала.

Марки графитированных электродов по ГОСТ Р 57613-2017

Действующий национальный стандарт ГОСТ Р 57613-2017 распространяется на графитированные электроды диаметром от 75 до 750 мм и ниппели к ним. Стандарт устанавливает четыре марки электродов, классифицированные по типу потребляющих печных агрегатов:

Маркировка расшифровывается следующим образом: Э — электрод, Г — графитированный, С — специальный, П — пропитанный, К — композитный. Буквенное обозначение после дефиса (UHP, SHP, HP, RP) указывает класс мощности печного агрегата.

Ранее применявшиеся обозначения

В технической документации и на производствах до сих пор встречаются обозначения из ранее действовавшего ГОСТ 4426-80: ЭГ, ЭГП, ЭГС, ЭГСП. Стандарт ГОСТ 4426-80 устанавливал размерные и резьбовые требования, но не содержал классификации по мощности печей. Действующий ГОСТ Р 57613-2017 привёл систему обозначений в соответствие с международной классификацией (UHP/SHP/HP/RP), при этом размерные требования гармонизированы с ГОСТ Р МЭК 60239.

Физико-механические характеристики электродов

Ниже приведены нормируемые показатели электродов по ГОСТ Р 57613-2017 (таблица 4 стандарта). Значения зависят от марки и номинального диаметра электрода.

Удельное электрическое сопротивление

Чем ниже удельное электрическое сопротивление, тем меньше потери энергии в электроде и выше его эффективность. Электроды марки ЭГСП-UHP обладают наименьшим сопротивлением благодаря использованию игольчатого кокса и дополнительной пропитке пеком.

Предел прочности на изгиб

Прочность на изгиб — критический параметр, определяющий стойкость электродной колонны к механическим нагрузкам при перемещении электрода и обрушении шихты в печи.

Объёмная плотность

Более высокая объёмная плотность указывает на меньшую пористость материала, что положительно сказывается на электропроводности и стойкости к окислению.

Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР)

Для электродов марок ЭГСП-UHP и ЭГПК-SHP диаметром 225–750 мм ГОСТ Р 57613-2017 нормирует ТКЛР: не более 1,5·10⁻⁶ К⁻¹ в интервале 20–520 °C и 0,2–0,7·10⁻⁶ К⁻¹ в интервале 20–100 °C. Низкий ТКЛР снижает риск термических напряжений и растрескивания электродной колонны при резких перепадах температуры в печи.

Типоразмеры и конструктивные особенности

По ГОСТ Р 57613-2017 электроды выпускаются в стандартном диаметральном ряду от 75 до 750 мм. Номинальная длина зависит от диаметра и составляет от 1000 до 2700 мм. Для электродов диаметром 250 мм и более допускается поставка с длиной до 2700 мм.

Ниппельное соединение

Электроды поставляются в комплекте с ниппелями — цилиндрическими графитированными вставками с двусторонней резьбой, которые обеспечивают соединение электродов в колонну. По ГОСТ Р 57613-2017 применяются два типа резьбы:

Для электродов диаметром до 200 мм включительно допускается применение цилиндрической резьбы. Ниппели изготавливаются марок НС (специальный) и Н (стандартный). Удельное электрическое сопротивление ниппеля не должно превышать сопротивление электрода; для ниппелей марки НС — не более 5,5 мкОм·м, марки Н — не более 7,0 мкОм·м.

Требования к качеству поверхности и геометрии

Стандарт устанавливает жёсткие допуски на геометрические параметры:

На поверхности электрода не допускаются трещины, сколы кромок глубиной более 8 мм (суммарной длиной более 40 мм) и поверхностные дефекты глубиной более 8 мм длиной более 20 мм.

Эксплуатация графитированных электродов в дуговых печах

Правила эксплуатации регламентированы ГОСТ Р 56973-2016. Ключевые факторы, влияющие на расход электродов:

Механические нагрузки. При обрушении шихты и перемещениях электродной колонны возникают изгибающие усилия. Прочность на изгиб и качество ниппельного соединения определяют стойкость к разрушению. Электроды крупных диаметров (500–750 мм) работают с пониженными удельными механическими нагрузками, поэтому стандарт допускает для них несколько меньшие значения прочности.

Окисление боковой поверхности. При рабочих температурах графит активно окисляется кислородом воздуха и компонентами шлака. Плотная структура (высокая объёмная плотность) замедляет проникновение окислителей в тело электрода.

Термические напряжения. Резкие перепады температур при контакте с расплавом и охлаждении могут вызвать растрескивание. Низкий ТКЛР электродов марок ЭГСП-UHP и ЭГПК-SHP обеспечивает повышенную термостойкость.

Формы поставки графитированных электродов

Электроды поставляются в комплекте с ниппелями (один ниппель на каждый электрод). Для электродов диаметром 250–750 мм ниппель поставляется вкрученным с одной стороны, в комплекте со стопорными пробками. Торец электрода и ниппельное гнездо защищаются специальными заглушками из полистирола. По согласованию с потребителем допускается поставка электродов отдельно от ниппелей.

Также в ассортименте присутствуют графитовые электроды для дуговых печей различных марок и типоразмеров, а также водоохлаждаемые графитированные электроды для специальных применений.

Нормативная база

Основные стандарты, регламентирующие требования к графитированным электродам: