RU2753817C1 - Method for protection of graphite electrode from oxidation - Google Patents
Method for protection of graphite electrode from oxidation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753817C1 RU2753817C1 RU2020133362A RU2020133362A RU2753817C1 RU 2753817 C1 RU2753817 C1 RU 2753817C1 RU 2020133362 A RU2020133362 A RU 2020133362A RU 2020133362 A RU2020133362 A RU 2020133362A RU 2753817 C1 RU2753817 C1 RU 2753817C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- oxidation
- electrodes
- protective
- furnace
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/02—Details
- H05B7/12—Arrangements for cooling, sealing or protecting electrodes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к способам защиты электродов электродуговых печей от окисления.The invention relates to ferrous and non-ferrous metallurgy, and in particular to methods of protecting the electrodes of electric arc furnaces from oxidation.
При эксплуатации графитированных электродов на дуговых электропечах наблюдается интенсивное эрозионное разрушение боковых поверхностей электрода за счет интенсивного окисления графита вследствие разогрева при высоких температурах, которое приводит к уменьшению его диаметра в рабочей части и увеличению на этом участке электрода плотности тока [Ячиков И.М., Колокольцев В.М. Снижение расхода графитированных электродов в дуговых печах при их принудительном охлаждении/ Электрометаллургия, 2008, №8 с. 23-26].During the operation of graphite electrodes on electric arc furnaces, there is intense erosive destruction of the side surfaces of the electrode due to intense oxidation of graphite due to heating at high temperatures, which leads to a decrease in its diameter in the working part and an increase in the current density in this area of the electrode [Yachikov I.M., Kolokoltsev V.M. Reducing the consumption of graphite electrodes in arc furnaces with forced cooling / Electrometallurgy, 2008, No. 8 p. 23-26].
Разработан ряд групп способов, предназначенных для защиты электродов от окисления.A number of groups of methods have been developed to protect electrodes from oxidation.
Известны способы защиты графитовых и угольных электродов от окисления путем пропитки их поверхности растворами различных компонентов. Например, способ, в котором электроды пропитывают водным раствором полифосфата натрия со средней степенью полимеризации 4-6 с концентрацией 18-20% и малеиновой кислоты с концентрацией 005-0,1 масс. % при 90-100°С. (Ав. свидетельство №1699909, МПК С01В 31/02, опубликовано 23.12.1991). К общим недостаткам указанных способов относится применение многокомпонентного состава, что усложняет процесс приготовления раствора и соответственно подготовки производства. Кроме того, использование раствора приводит к повышению электрического сопротивления электрода, что недопустимо особенно в зоне контакта с токоподводами.Known methods of protecting graphite and carbon electrodes from oxidation by impregnating their surface with solutions of various components. For example, a method in which the electrodes are impregnated with an aqueous solution of sodium polyphosphate with an average degree of polymerization of 4-6 with a concentration of 18-20% and maleic acid with a concentration of 005-0.1 wt. % at 90-100 ° C. (Av. Certificate No. 1699909, IPC С01В 31/02, published on 23.12.1991). The general disadvantages of these methods include the use of a multicomponent composition, which complicates the process of preparing a solution and, accordingly, preparation of production. In addition, the use of a solution leads to an increase in the electrical resistance of the electrode, which is unacceptable, especially in the zone of contact with current leads.
К другой группе относятся способы, в которых на боковую поверхность электродов наносится антиоксидантное защитное покрытие пульверизацией, погружением или кистью, например распылением в виде водных растворов нитридно-борофосфатной композиции (Пат. Республики Беларусь №11708, МПК С09К 15/00, С01В 31/00, опубликовано 2009.04.03) или кистью при консистенции жидкой кашицы состава, на основе высокоглиноземистого материала с добавками углеродистого порошка и ортофосфорной кислоты (патент РФ №2006189, МПК Н05В 7/08 (1990.01), С25С 7/02, С25В 11/12, опубликовано 1994.01.15).Another group includes methods in which an antioxidant protective coating is applied to the lateral surface of the electrodes by spraying, dipping or brushing, for example, by spraying in the form of aqueous solutions of a nitride-borophosphate composition (Pat. Republic of Belarus No. 11708, IPC С09К 15/00, С01В 31/00 , published 2009.04.03) or with a brush with the consistency of a liquid slurry of the composition, based on a high-alumina material with the addition of carbon powder and orthophosphoric acid (RF patent No. 2006189, IPC Н05В 7/08 (1990.01), С25С 7/02, С25В 11/12, published 1994.01.15).
К недостаткам способов следует отнести сложность, как в приготовлении многокомпонентного состава, так и нанесении обмазки на электроды. Кроме того, общим недостатком известных способов является то, что обработка боковых поверхностей электродов различными неорганическими соединениями или нанесение этих соединений на подготовленную поверхность с последующей термообработкой, осуществляется предварительно до начала плавки. Это удлиняет и усложняет процесс плавки.The disadvantages of the methods include the complexity, both in the preparation of a multicomponent composition, and in applying a coating to the electrodes. In addition, a common disadvantage of the known methods is that the processing of the side surfaces of the electrodes with various inorganic compounds or the application of these compounds to the prepared surface followed by heat treatment is carried out beforehand before the start of melting. This lengthens and complicates the melting process.
В третьей группе способов защиты электродов осуществляется путем их охлаждения водой. Снижение температуры электродов приводит к уменьшению скорости процессов взаимодействия материала электрода с атмосферой печи. Процесс отвода тепла может протекать за счет наличия верхнего водоохлаждаемого металлического цилиндра, к плоскому нижнему концу которого крепится расходуемый графитированный электрод (Гудим Ю.А., Зиннуров И.Ю., Киселев А.Д. Производство стали в дуговых печах. Контрукции, технология, материалы: монография. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010, 547 с.) или при испарении воды, разбрызгиваемой по поверхности этих электродов, как например, с использованием устройства, состоящего из закрепленного на электрододержателе разбрызгивающего кольца, образованного подающей охлаждающую воду трубой и снабженного обращенными к поверхности электродов распылительными соплами (Мохов В.А., Ячиков И.М. Моделирование угара графитированного электрода дуговой печи при использовании испарительного охлаждения. Теория и технология металлургического производства. 2011, №11, С. 189-195).In the third group of methods of protection of electrodes is carried out by cooling them with water. A decrease in the temperature of the electrodes leads to a decrease in the rate of the processes of interaction of the electrode material with the furnace atmosphere. The process of heat removal can proceed due to the presence of an upper water-cooled metal cylinder, to the flat lower end of which a consumable graphite electrode is attached (Gudim Yu.A., Zinnurov I.Yu., Kiselev A.D. Steel production in arc furnaces. Structures, technology, materials: monograph. - Novosibirsk: Publishing house of NSTU, 2010, 547 p.) or during evaporation of water sprayed on the surface of these electrodes, for example, using a device consisting of a spray ring fixed on the electrode holder formed by a pipe supplying cooling water and equipped with spray nozzles facing the surface of the electrodes (Mokhov V.A., Yachikov I.M. Modeling the waste of a graphite electrode in an arc furnace using evaporative cooling. Theory and technology of metallurgical production. 2011, No. 11, pp. 189-195).
К недостаткам можно отнести низкую эффективность способа, так как охлаждению водой подвергается только верхняя часть электрода.The disadvantages include the low efficiency of the method, since only the upper part of the electrode is subjected to water cooling.
Известен способ защиты электродов от окисления путем нанесения жаропрочной обмазки, содержащей двуокись титана и силикат натрия в процессе работы печи, на часть поверхности электрода, расположенную ниже контактного узла (Авт. св-во №401024, МПК Н05В 7/06, опуб. 05.07.1974). Известный способ позволяет защитить нижнюю часть электрода, находящегося в подсводовом пространстве от окисления отходящими газами за счет покрытия слоем огнеупорной керамической обмазки (толщина защитного слоя 0,2-2,0 мм).A known method of protecting electrodes from oxidation by applying a heat-resistant coating containing titanium dioxide and sodium silicate during the operation of the furnace, on the part of the electrode surface located below the contact unit (Ed. St. No. 401024, IPC
Недостатком способа является сложность и низкая степень защиты электрода от окисления (расход электродов на плавку сокращается на 10-15%).The disadvantage of this method is the complexity and low degree of protection of the electrode from oxidation (the consumption of electrodes for melting is reduced by 10-15%).
Техническим результатом настоящего изобретения является разработка более эффективного и доступного для промышленного применения по сравнению с прототипом способа повышения стойкости графитированных электродов к окислению в процессе эксплуатации при высоких температурах за счет совмещения охлаждения и нанесения защитного покрытия на боковую поверхность электродов в процессе работы печи.The technical result of the present invention is the development of a more efficient and affordable for industrial application in comparison with the prototype method for increasing the resistance of graphite electrodes to oxidation during operation at high temperatures by combining cooling and applying a protective coating on the side surface of the electrodes during the operation of the furnace.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе защиты графитированного электрода от окисления путем подачи в период работы электропечи защитной среды, содержащей антиоксидантный компонент, на боковую поверхность электрода, согласно изобретению защитную среду подают в виде водной суспензии, содержащей 10-12 мас. % антиоксидантного компонента в виде активного гидрооксида магния через разбрызгивающее водоохлаждающее кольцо для формирования защитного покрытия толщиной 0,2-0,4 мм.The specified technical result is achieved in that in the method of protecting the graphite electrode from oxidation by supplying during the operation of the electric furnace a protective medium containing an antioxidant component to the side surface of the electrode, according to the invention, the protective medium is supplied in the form of an aqueous suspension containing 10-12 wt. % of the antioxidant component in the form of active magnesium hydroxide through a spray water-cooling ring to form a protective coating with a thickness of 0.2-0.4 mm.
При этом защитную среду наносят ниже контактного узла электрода, а разбрызгивающее водоохлаждающее кольцо крепится на фиксированной высоте от поверхности печи.In this case, the protective medium is applied below the contact assembly of the electrode, and the spray water cooling ring is attached at a fixed height from the surface of the furnace.
Фиг. 1. Схема нанесения защитного покрытияFIG. 1. Scheme of applying a protective coating
Фиг. 2. Установка для изучения изменения массы электродаFIG. 2. Installation for studying the change in the mass of the electrode
Процесс защиты электрода осуществляется следующим образом (фиг. 1). На графитовый электрод (1), опускающийся внутри водоохлаждающего кольца (2), находящегося на фиксированной высоте над крышкой печи, через распылительные сопла (3) подается суспензия, состоящая из воды и 10-12 мас. % активного гидрооксида магния, чтобы обеспечить максимальное охлаждение поверхности электрода по мере его опускания вне печи за счет испарения, содержащейся в суспензии воды, и с другой стороны образования плотной защитной пленки толщиной 0,2-0,4 мм, осуществляющей антиоксидантную защиту электрода внутри печного пространства за счет исключения взаимодействия графита с атмосферой печи. Если количество активного гидрооксида магния в суспензии превышает 12 мас. %, это повышает ее вязкость и может привести к забиванию форсунок при разбрызгивании. Если его доля меньше 10 мас. %, толщина пленки будет меньше 0,2 мм.The electrode protection process is carried out as follows (Fig. 1). A suspension consisting of water and 10-12 wt. % active magnesium hydroxide to ensure maximum cooling of the electrode surface as it is lowered outside the furnace due to the evaporation of water contained in the suspension, and on the other hand, the formation of a dense protective film 0.2-0.4 mm thick, which provides antioxidant protection of the electrode inside the furnace space by eliminating the interaction of graphite with the atmosphere of the furnace. If the amount of active magnesium hydroxide in the suspension exceeds 12 wt. %, this increases its viscosity and can lead to clogging of the nozzles when spraying. If its share is less than 10 wt. %, the film thickness will be less than 0.2 mm.
В связи с тем, что электроды обладают некоторой пористостью. В результате разбрызгивания суспензии часть активного гидрооксида магния, представляющего собой ультрадисперсные частицы, забивает поры, а часть образует плотную пленку. При температуре выше 350°С активный гидрооксид разлагается на оксид магния и воду. Поскольку он ультрадисперсен, то пленка из образующегося оксида магния сохраняется на поверхности и частично спекается. Ее защитные свойства сохраняются. При толщине покрытия менее 0,2 мм защитный эффект резко уменьшается, при толщине более 0,4 мм эффективность покрытия почти не меняется.Due to the fact that the electrodes have some porosity. As a result of spraying the suspension, part of the active magnesium hydroxide, which is ultrafine particles, clogs the pores, and part forms a dense film. At temperatures above 350 ° C, active hydroxide decomposes into magnesium oxide and water. Since it is ultradispersed, the resulting magnesium oxide film remains on the surface and is partially sintered. Its protective properties are preserved. With a coating thickness of less than 0.2 mm, the protective effect decreases sharply, with a thickness of more than 0.4 mm, the effectiveness of the coating remains almost unchanged.
С целью проверки защитных свойств покрытия на основе активного гидроокиси магния от взаимодействия с кислородом поверхности графитированного электрода проведены испытания в лабораторных условиях. Для испытаний вырезали из электрода образцы, на которые после их нагрева до температуры 200°С нанесли защитное покрытие различной толщины, на образцы сравнения покрытие не наносилось. Испытания проводили на установке, представленной на фиг. 2, при температуре 900°С. Каждый образец по отдельности подвешивался с помощью платиновой проволоки к электронным весам (BJIA-200-M) и помещался в реакционную зону печи. С помощью весов фиксировали изменение массы испытуемых образцов в процессе нагрева.In order to check the protective properties of a coating based on active magnesium hydroxide against interaction with oxygen on the surface of a graphite electrode, tests were carried out under laboratory conditions. For testing, samples were cut from the electrode, on which, after heating to a temperature of 200 ° C, a protective coating of various thicknesses was applied; the coating was not applied to the reference samples. The tests were carried out on the setup shown in FIG. 2, at a temperature of 900 ° C. Each sample was individually suspended with a platinum wire from an electronic balance (BJIA-200-M) and placed in the reaction zone of the oven. The balance was used to record the change in the mass of the test samples during heating.
Установка для изучения изменения массы электрода (фиг. 2) включает:Installation for studying the change in the mass of the electrode (Fig. 2) includes:
- печь Таммана (4);- Tamman oven (4);
- графитовый нагреватель (5), изолированный от рабочего пространства печи алундовым чехлом (6);- graphite heater (5), isolated from the working space of the furnace with an alundum cover (6);
- вольфрам-рениевую термопару (7), расположенную над образцом и предназначенную для измерения его температуры;- a tungsten-rhenium thermocouple (7) located above the sample and designed to measure its temperature;
- корундовый капилляр для подачи воздуха (8);- corundum capillary for air supply (8);
- исследуемый образец (9), прикрепленный к весам ВЛА-200-М (10);- test sample (9) attached to the VLA-200-M balance (10);
- ротаметр РМ-А-0,063Г У3 (11), предназначенный для контроля расхода газов.- rotameter RM-A-0.063G U3 (11), designed to control the flow of gases.
Технологические параметры испытаний приведены в таблице. После нагрева до заданной температуры (900°С) в процессе обжига фиксировалась убыль веса в зависимости от времени. Как видно из таблицы угар электрода без покрытия составил 16%. При толщине пленки около 0,1 мм эффект уменьшения угара незначителен. Начиная от толщины слоя покрытия около 0,2 мм угар снижается примерно на 30%, почти не меняясь с увеличением толщины. Поэтому толщина покрытия 0,2-0,4 мм является оптимальной. Ее увеличение почти не влияет на окисление, но повышает расход гидрооксида. оптимальной. Ее увеличение почти не влияет на окисление, но повышает расход гидрооксида.The technological parameters of the tests are given in the table. After heating to a predetermined temperature (900 ° C), the weight loss was recorded in the course of firing as a function of time. As can be seen from the table, the waste of the electrode without coating was 16%. With a film thickness of about 0.1 mm, the waste reduction effect is negligible. Starting from a coating layer thickness of about 0.2 mm, waste is reduced by about 30%, almost unchanging with increasing thickness. Therefore, a coating thickness of 0.2-0.4 mm is optimal. Its increase has almost no effect on oxidation, but increases the consumption of hydroxide. optimal. Its increase has almost no effect on oxidation, but increases the consumption of hydroxide.
Предлагаемый способ позволяет повысить надежность работы дуговых электропечей при снижении расхода электродов и ускорить процесс нанесения защитного покрытия.The proposed method makes it possible to increase the reliability of the operation of electric arc furnaces while reducing the consumption of electrodes and to speed up the process of applying a protective coating.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133362A RU2753817C1 (en) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | Method for protection of graphite electrode from oxidation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133362A RU2753817C1 (en) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | Method for protection of graphite electrode from oxidation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2753817C1 true RU2753817C1 (en) | 2021-08-23 |
Family
ID=77460320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020133362A RU2753817C1 (en) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | Method for protection of graphite electrode from oxidation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2753817C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115038205A (en) * | 2022-06-17 | 2022-09-09 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | Method for forming graphite electrode protective layer and smelting method for special ferroalloy with low carbon content |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU401024A1 (en) * | 1971-02-22 | 1973-10-01 | В. Н.Жачкин, Г. С. Долженков , В. В. Булатов Всесоюзный научно исследовательский , проектный институт титана | METHOD OF PROTECTING ELECTRODES FROM OXIDATION |
| WO1988007315A1 (en) * | 1987-03-17 | 1988-09-22 | Nippon Carbon Co., Ltd. | Method of melting and refining metals, and an apparatus for cooling electrodes used therefor |
| US4852120A (en) * | 1988-11-08 | 1989-07-25 | Nikko Industry Co., Ltd. | Cooling apparatus for electric arc furnace electrodes |
| RU94026565A (en) * | 1994-07-18 | 1996-06-27 | С.А. Кузин | Method for protecting graphitized electrode against oxidation |
-
2020
- 2020-10-09 RU RU2020133362A patent/RU2753817C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU401024A1 (en) * | 1971-02-22 | 1973-10-01 | В. Н.Жачкин, Г. С. Долженков , В. В. Булатов Всесоюзный научно исследовательский , проектный институт титана | METHOD OF PROTECTING ELECTRODES FROM OXIDATION |
| WO1988007315A1 (en) * | 1987-03-17 | 1988-09-22 | Nippon Carbon Co., Ltd. | Method of melting and refining metals, and an apparatus for cooling electrodes used therefor |
| US4852120A (en) * | 1988-11-08 | 1989-07-25 | Nikko Industry Co., Ltd. | Cooling apparatus for electric arc furnace electrodes |
| RU94026565A (en) * | 1994-07-18 | 1996-06-27 | С.А. Кузин | Method for protecting graphitized electrode against oxidation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115038205A (en) * | 2022-06-17 | 2022-09-09 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | Method for forming graphite electrode protective layer and smelting method for special ferroalloy with low carbon content |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101206947B1 (en) | Plate brick and manufacturing method therefor | |
| RU2753817C1 (en) | Method for protection of graphite electrode from oxidation | |
| TW201441177A (en) | Zirconia based coating for refractory elements and refractory element comprising such coating | |
| JP7047239B1 (en) | Manufacturing method of graphite material | |
| JPH0458156B2 (en) | ||
| RU2005141514A (en) | ELECTRODE FOR ELECTRIC SURFACE TREATMENT, METHOD FOR EVALUATING ELECTRODE AND METHOD OF ELECTRIC SURFACE TREATMENT | |
| CN107043276B (en) | A kind of graphite electrode protection method | |
| US2741565A (en) | Method for forming a protective glaze on a surface | |
| SU310508A1 (en) | Method of protecting carbon and graphite materials from oxidation | |
| HU206899B (en) | Electrode-arrangement with carbon electrode for melt-raffinating electrolysis and process for preliminary heating these electrodes | |
| AU2022231156A1 (en) | Coatings for electrodes in electric arc furnaces | |
| JPH07196377A (en) | Method and powder mixture for repairing oxide-based refractory bodies | |
| EP0022272B1 (en) | Method of anti-corrosion protection of silicon carbide elements and apparatus for carrying out the method | |
| JP2001133162A (en) | Cold crucible for molten salt and melt treatment method | |
| US951990A (en) | Electrode-protector. | |
| SU1622348A1 (en) | Protective coating of plasmatron electrode | |
| JP2023117694A (en) | Method for manufacturing refractory member and refractory member | |
| RU2638065C2 (en) | Refractory product and method of its production | |
| SU808482A1 (en) | Protective coating on articles made of oxide ceramics and its production method | |
| CN104909840B (en) | Manufacturing method of oxidation-resistant carbon products | |
| SU1740494A1 (en) | Composition for preparation of protective coating | |
| JP3120024B2 (en) | Fly ash melting equipment | |
| JPH0345583A (en) | Heat-resistant coating material for preventing oxidation of carbonaceous material | |
| JPH1172460A (en) | Oxygen sensor element and its manufacture | |
| RU2233338C1 (en) | Blast tuyere for blast furnaces and method of manufacture of such tuyere |