石墨電極抗氧化塗料處理實驗報告

石墨電極抗氧化塗料處理實驗報告
—抗氧化塗料在 LF 鋼包精 2 號煉爐的石墨電極上的試用效果
新鋼集團第一煉鋼廠精煉車間
2010-9-15
一 實驗原因
我第一煉鋼廠精煉車間的 3 台精煉爐，特別是 2 號精煉爐的石墨電極一直存
在電極消耗過快的問題。精煉車間的 3 台精煉爐每個(ge) 月消耗電極大致 120 噸，每
噸的購進價(jia) 格為(wei) 2.2 萬(wan) 元，這樣精煉車間每月購進電極的成本為(wei) 264 萬(wan) 元，每年
則為(wei) 3168 萬(wan) 元。降低石墨電極消耗能為(wei) 我廠在很大程度上節約電極購進的成本。
我們(men) 一直在尋求降低電極消耗解決(jue) 方法，但收效不是非常的明顯。
在煉鋼過程中石墨電極消耗主要分兩(liang) 部分：一部分是電極端碳素由於(yu) 電弧高
溫（超高 3000℃）直接升華消耗；還有一部分則是電極側(ce) 麵的碳素由於(yu) 高溫（600
℃~1800℃）與(yu) 空氣中氧氣接觸而發生氧化而消耗，這是因為(wei) 電極的材料石墨在
高於(yu) 400 度的溫度的空氣中就開始氧化，溫度越過氧化速度越快。一般後麵一種
方式產(chan) 生的電極消耗約占電極總體(ti) 消耗的 50%~60%。
經過我們(men) 不斷的了解和調查，在今年 7 月我們(men) 獲知了一種用於(yu) LF 精煉爐上
的降低電極消耗的技術。這種技術是通過在電極表麵刷塗一層特種耐高溫抗氧化
塗料來降低電極消耗的，一般通過這種技術可以降低電極消耗 20%~25%.在進一
步調查我們(men) 得知九江雲(yun) 華昕貿易有限公司能夠提供這種技術和所需的塗料。我們(men)
與(yu) 該公司取得聯係，該公司願意無償(chang) 到場為(wei) 廠進行降電極消耗的抗氧化處理實
驗。 以下該公司提供的上述技術的塗料簡介：
九江雲(yun) 化昕貿易有限公司
地址 江西九江市前進東(dong) 路 686 號
電話 07928322551
郵箱 susyohe@163.com
負責人 鄒經理
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九江雲(yun) 華昕貿易有限公司石墨電極抗氧化劑
產(chan) 品簡介：
電弧爐煉鋼用石墨電極在使用過程中，由於(yu) 處於(yu) 高溫氧化環境，電極側(ce) 麵的氧化約占
總消耗的 60%。本公司所引進的的石墨電極抗氧化劑在 600~1800℃範圍內(nei) ，有效的隔斷
電極與(yu) 空氣直接接觸，從(cong) 而減少石墨電極表麵氧化消耗，延長電極使用壽命。分浸漬型
和噴塗的塗料型。浸漬型產(chan) 品與(yu) 塗料型產(chan) 品配合使用，抗氧化性可大大提高。
石墨電極抗氧化處理效果
類型 電極壽命延長比率 噸鋼電極消耗下降比率 噸鋼電耗下降比率
浸漬劑 26% 20.5% 0.8-1.2%
塗料（預塗 70%） 30% 23.1% 0.9-1.3%
浸漬劑+塗料 70.4% 41.3% 2.0-2.5%
注：數據為(wei) 蘇鋼集團電爐廠在 2007 年 9 月 4 日進行的石墨電極抗氧化試驗結果。
電耗下降值為(wei) 根據重鋼煉鋼廠實驗結果估算。
我們(men) 的石墨電極抗氧化劑產(chan) 品已應用於(yu) 多家鋼鐵企業(ye) ，如蘇鋼集團、興(xing) 澄特鋼、重鋼、沙鋼、
太鋼、鞍鋼粉材等多家鋼鐵企業(ye) 。同時，多家碳素企業(ye) 如南通揚子碳素股份有限公司和合肥炭素
股份有限公司於(yu) 09 年開始使用我公司產(chan) 品。
石墨電極抗氧化處理兩(liang) 種方式優(you) 缺點比較
浸漬處理 側(ce) 麵塗層
優(you)
點
不改變電極外觀；不改變表麵電阻，不粘附
電極夾具。使用電極時與(yu) 未處理電極相同；
抗氧化效果持續到端部。
處理簡便，3 小時即可上爐使用；1450
℃ 以下電極側(ce) 麵不氧化，與(yu) 浸漬方式
相比抗氧化效果更好。
缺
點
需使用真空浸漬設備；處理周期較長，需自
然幹燥時間（4 天）；需施工及電極存放專(zhuan)
用場地。
塗層不導電，需預留夾持器位置，無
法全塗（可在電極下降後補塗）；塗層
熔化後無抗氧化效果。
規格
類型 浸漬型 塗料型
性狀 水性液體(ti) 水性塗料
外觀 綠色半透明 淡綠色
生效溫度（℃） 600-1800 600-1450
保質期（月） 12 （-20℃~30℃） 6 （-5℃~25℃）
抗氧化浸漬型產(chan) 品是將Al2O3、SiO2、Cr2O3、NiO、ZrO2 為(wei) 主成分的陶瓷粉末混合物分散在水中
而形成的膠體(ti) 溶液或塗料。主要元素成分為(wei) Al、Si、Cr （III）、Ni、Zr、O 等；成膜粘結劑
為(wei) 磷酸鋁，粘度：5~10 mPa·s。
使用方法：（塗層麵積：0.8 平方米/公斤）
浸漬型 隻需通過自然浸泡、真空浸泡或超聲波浸泡方式浸泡 30 秒至 1 分鍾，取出後自
然幹燥 4 天即可，保護層厚度為(wei) 0.01-0.05 mm。
塗料型 塗刷或噴霧的方法塗層，塗前需把塗料攪拌均勻，塗 2~3 次，第一次塗時盡量
塗的薄一點，能覆蓋體(ti) 表即可，每次塗後需讓其自然幹燥到手觸不粘的程度（20~30 分
鍾）。最後一次塗完後讓其自然幹燥稍長一些，一般 4 個(ge) 小時左右，手觸完全不粘即可
使用。
包裝規格： 塑料桶裝 20KG/桶
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二 實驗材料和方法
1）實驗材料
實驗電極為(wei) 我廠購進的超高功率石墨電極，石墨電極直接為(wei) 450mm，長為(wei) 1.8M 左右，
重為(wei) 500 公斤左右。
實驗用的抗氧化塗料為(wei) 為(wei) 九江雲(yun) 華昕貿易有限公司提供的塗料型抗氧化特種水性塗
料。
2）實驗介紹
九江雲(yun) 華昕貿易有限公司在我廠進行了兩(liang) 次實驗，先分別介紹如下：
第一次實驗
第一次實驗是在今年 7 月 14 號進行的，實驗目的是讓我精煉車間的人可直接通過眼睛
觀察到電極通過刷塗抗氧化塗料的處理，其外形所發生的變化。實驗步驟如下：
1，在電極表麵隔段環狀刷塗 4 圈抗氧化塗料，第一遍塗完後，等 30 分鍾再塗第二遍，
共塗 2 遍，實驗施工現場如下圖：電極被綠色塗料塗有 4 圈。每圈大致在 30 公分。
2，把電極放回原處，等到接電極時，把上圖的電極接上，因為(wei) 塗料本身不導電，所以
夾頭要夾在沒有刷塗塗料的地方。電極接上後按正常操作，接通電源工作。等到所
接電極被燒到 1/3 時，在正常停爐時，可觀察到電極表麵所發生的變化：塗有塗料
的地方呈環狀凸起，沒有塗塗料的呈環狀凹進，整體(ti) 看起來呈啞鈴狀。呈環狀凸出
來的地方正是上爐前塗有綠色抗氧化塗料的地方。現場拍色照片如下圖：
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爐中呈啞鈴狀的電極 爐上呈啞鈴狀的電極
3， 實驗結果分析

通過現場觀察和現場拍攝照片，我們(men) 可以看到：上爐前隔段環狀（4 圈）塗有抗氧化
塗料的石墨電極進爐通電工作後，如拍攝的電極一段的圖片所示的那樣，呈啞鈴狀。分
析其原因，這是因為(wei) 呈啞鈴狀凹進去的一圈是隔開的沒有刷塗塗料的地方，而其啞鈴狀
的兩(liang) 端則是上爐前環狀隔斷塗有兩(liang) 圈抗氧化塗料的地方。塗有抗氧化塗料的地方，塗料
在精煉爐爐 600℃~1800℃的溫度範圍內(nei) 能夠僅(jin) 僅(jin) 粘在電極表麵，基本不脫落，隔斷空氣
與(yu) 電極表麵的直接接觸，從(cong) 而延緩該部分電極的氧化速度，降低該部分的電極消耗量，
這樣我們(men) 就可以看到這部分呈環狀凸出來。而沒有刷塗塗料的一圈與(yu) 塗有塗料的兩(liang) 圈相
比，其直接與(yu) 空氣接觸，氧化速度相對較快，石墨電極也相應的消耗速度快。這樣我們(men)
就能看到沒有刷塗塗料的這圈凹進去。當然塗料在超高 1800℃的溫度中本身會(hui) 融化升華
而消失，所以塗料不能不能永久保護電極，而隻在 600℃~1800℃溫度範圍內(nei) 發揮作用。
通過以上分析，我們(men) 能基本得出這樣結論：由九江雲(yun) 華昕貿易公司提供的抗氧化塗
料能在 600℃~1800℃溫度中很好的保護電極，延緩電極的氧化速度，降低電極的消耗。
但由於(yu) 隻在電極的部分段塗有塗料，實驗電極隻有 2 根，從(cong) 而不能從(cong) 實驗得出該抗氧化
塗料刷塗在電極上的石墨電極消耗降低比例，須進一步實驗。

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第二次實驗
為(wei) 了進一步得出石墨電極在刷塗抗氧化塗料後電極消耗下降比例，在九江雲(yun)
華昕貿易有限公司的幫助和指導下在 2010 年 8 月 20 日開始，8 月 29 日結束，
為(wei) 期 9 天，進行了第二次實驗，具體(ti) 如下：
1，實驗方法

我精煉車間 LF 鋼包精煉爐內(nei) 三項電極分為(wei) A,B，C 位置。本次實驗選用了 B
位置連續接 6 根刷塗抗氧化塗料的處理電極之後，再聯係接 3 根未處理電極。
同時在 A 位置連續接 9 根未處理電極作為(wei) 對照。實驗過程中記錄在 B 位置和
A 位置進行連續接電極時的爐數。以下是實驗剛開始時刷塗的石墨電極和電
極上爐不久的現場拍攝圖片：
2,實驗結果
首先，使用石墨電極抗氧化塗料對我精煉車間超高功率石墨電極刷塗處理後，在實
驗過程中未發現石墨電極的使用過程中有任何異常，對精煉車間也未發現任何負麵影
響。
同時，從(cong) 下麵的表 1 數據可以得出以下結論：
1，在精煉 114 包鋼水過程中 A 位置電極共消耗了 8 根未處理電極，也即平均每精煉
處理 14.25 包鋼水消耗 1 根 A 位置電極。
2，在精煉處理 136 包鋼水過程中 B 位置共消耗了 8 根電極，包括 6 根抗氧化塗料處
理電極和 2 根未處理電極。根據 A 位置的電極消耗數據，即每根未處理電極可處
理 14.25 包鋼水，可計算出得到 B 位置的 2 根未處理電極能夠精煉處理 28.5 包
鋼水。B 位置 6 根處理電極則精煉處理了 107.5 包鋼水（136—28.5=107.5），每
5
根處理電極可精煉處理 17.92 包鋼水（107.5/6=17.92）。處理電極的使用壽命為(wei)
未處理電極的 1.26 倍。（17.92/14.25=1.26）.噸鋼電極消耗則相對較少 20.5%。
（[1/17.92-1/14.25]/[1/14.25]= -20.5%。
表 1
序號 實驗電極 爐數（包） 未處理電極 爐數（包）
1 B 位置接處理電極 1 根 0
2 A位置接未處理電極1 根 0
3 B 位置接處理電極 1 根 13
4 A位置接未處理電極1 根 13
5 B 位置接處理電極 1 根 29
6 A位置接未處理電極1 根 26
7 B 位置接處理電極 1 根 49
8 A位置接未處理電極1 根 43
9 B 位置接處理電極 1 根 65
10 A位置接未處理電極1 根 57
11 A位置接未處理電極1 根 75
12 B 位置接處理電極 1 根 86
13 A位置接未處理電極1 根 86
14 B 位置接未處理電極 1 根 100
15 A位置接未處理電極1 根 101
16 B 位置接未處理電極 1 根 116
17 A位置接未處理電極1 根 114
18 B 位置接未處理電極 1 根 136
＊ 為(wei) 不影響正常生產(chan) ，電極 BW 位置和 C 位置連續接電極的其實時間不同。
三 實驗結論
我精煉車間與(yu) 九江雲(yun) 華昕貿易有限公司進行合作，共同完成的石墨電極上刷塗抗氧化塗
料的實驗結果可以得到以下結論：
1，使用抗氧化塗料對電極進行處理刷塗處理後，電極表麵未發生任何異常現象，對我
精煉車間的生產(chan) 為(wei) 產(chan) 生任何負麵影響。
2，經過抗氧化塗料刷塗處理後的石墨電極比未處理的電極，其側(ce) 麵抗氧化能力顯出提
高，使用壽命提高 1.26 倍，噸鋼電極消耗則較少了 20.5%。
四 效益分析
1，按噸鋼電極消耗較少 20%，月消耗超高功率電極 120 噸，每根超高功率電極購進價(jia)
2.2 萬(wan) 元計算，每月可以較少成本 52.8 萬(wan) 元。（120 噸*2.2 萬(wan) 元*20%=52.8 萬(wan) ），每
年則可節約陳本 633.6 萬(wan) 元（52.8 元/月*12 月=633.6 萬(wan) ）。
2，引進該技術的每噸電極所需成本大致為(wei) 其所產(chan) 生效益的 35%，即 633.6*35%=211.76
元。則每年可為(wei) 我精煉車間節省成本 411.84 元。（633.6—211.76=411.84 元。
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