Hvorfor overfladebehandling er nødvendig
Grafitelektroder udsættes for tre samtidige angreb: en højtemperaturbue ved spidsen, en oxiderende atmosfære langs søjlen og mekanisk bøjning fra masten og skrotladningen. Materialet er porøst af natur, porer er oprindelsen til både oxidation og revneinitiering, og den tilspidsede samling er en spændingskoncentration ved hver forbindelse. Overfladebehandling retter sig mod disse tre svage punkter ved at forsegle overfladen, udfylde porøsiteten og kontrollere samlingsgeometrien.
Imprægnering for at øge densitet og styrke
Ved imprægnering anbringes elektroden under vakuum, og en harpiks, beg eller metal presses ind i de åbne porer og hærdes eller varmebehandles. Fyldning af porer øger bulkdensiteten og reducerer åben porøsitet, hvilket øger tryk- og bøjningsstyrken og forsinker iltindtrængning i kroppen. Imprægnering påføres, hvor elektroden skal overleve høj mekanisk belastning, som i UHP-søjler med stor diameter, og densitetsforøgelsen verificeres ved bulkdensitetstesten i ASTM C559.
Anti-Oxidationsoverfladebelægning
Anti-oxidationsbehandlingen danner et ledende beskyttende lag på overfladen, der modstår oxidation ved høj temperatur uden at blokere strømstrømmen. Grafit reagerer med luft fra ca. 450-500 C, og søjlens sidevæg ligger altid i dette område, så sidevæggen er der, hvor det meste forbrug sker. Rapporterede resultater med coatede elektroder inkluderer 19-50 procent lavere elektrodeforbrug og 22-60 procent længere elektrodelevetid, med lavere elektrisk energi pr. ton stål og færre søjle-sminkning pr. skift.
Overfladeforstærkning og dimensionskontrol
Overfladeforstærkning danner et stærkere beskyttende lag med kemiske eller fysiske midler, hvilket forbedrer tryk- og trækadfærd. Lige så vigtig er dimensionskontrol: ydre diameter slebet til tolerance, ender vender firkantet, og tilspidsede gevind skåret til den specificerede tilspidsningsvinkel, stigning og finish, fordi gevindnøjagtighed sætter samlingskontaktareal og en dårlig kontakt overophedes og knækker. Bøjningsstyrken kontrolleres til ASTM C651 i fire-bøjning, elasticitetsmodul til ASTM C747 ved lydhastighed og resistivitet til ASTM C611.
Effekt af behandling på nøgleegenskaber
| Ejendom | Effekt af overfladebehandling | Verifikationsmetode |
|---|---|---|
| Bulkdensitet | Øget ved porefyldning | ASTM C559 |
| Åben porøsitet | Reduceret | Densitets- og imprægneringsregistreringer |
| Bøjningsstyrke | Øget | ASTM C651 |
| Elastikmodul | Styres inden for karakterbånd | ASTM C747 |
| Sidevægs oxidationshastighed | Reduceret af ledende belægning | Serviceforbrugsregistreringer |
| Elektrisk resistivitet | Holdt inden for karaktergrænsen | ASTM C611 |
Hvordan behandlinger udvælges
Behandlingen følger den fejltilstand, der ses under service. Hvis elektroder går i stykker ved samlingen, er svaret trådkvalitet, konusnøjagtighed og opbygningsmoment, ikke en belægning. Hvis søjlen spilder væk langs sidevæggen mellem ændringer, er en anti-oxidationsbelægning effektiv. Hvis kroppen revner af mekanisk stød, er imprægnering for at øge tætheden og styrken den rigtige vej. Anvendelse af hver behandling på hver elektrode øger omkostningerne uden at tage fat på den dominerende fejltilstand.
Ofte stillede spørgsmål
Q:Hvad gør imprægnering ved en grafitelektrode?
A: Det fylder åbne porer med harpiks, beg eller metal under vakuum, øger bulkdensiteten og reducerer åben porøsitet, hvilket øger tryk- og bøjningsstyrken.
Q:Hvor meget kan en anti-oxidationsbelægning reducere elektrodeforbruget?
A: Rapporterede tal for coatede elektroder er 19-50 procent lavere forbrug og 22-60 procent længere levetid, afhængigt af ovnpraksis og tændingstid.
Q:Fra hvilken temperatur oxiderer grafit i luft?
A: Reaktion med ilt bliver signifikant fra ca. 450-500 C, hvorfor søjlens sidevæg, ikke lysbuespidsen, er hovedforbrugszonen.
Q:Hvilke test bekræfter en overfladebehandlet elektrode?
A: ASTM C559 for bulkdensitet, ASTM C611 for elektrisk resistivitet, ASTM C651 for bøjningsstyrke og ASTM C747 for elasticitetsmodul ved sonisk hastighed.
Q:Reducerer en belægning den elektriske ledningsevne?
A: Et korrekt formuleret anti-oxidationslag er ledende, så det beskytter overfladen ved høj temperatur uden at tilføje målbar modstand til søjlen.