石墨電極抗氧化涂料處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

石墨電極抗氧化涂料處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
—抗氧化涂料在 LF 鋼包精 2 號(hào)煉爐的石墨電極上的試用效果
新鋼集團(tuán)第一煉鋼廠精煉車(chē)間
2010-9-15
一 實(shí)驗(yàn)原因
我第一煉鋼廠精煉車(chē)間的 3 臺(tái)精煉爐，特別是 2 號(hào)精煉爐的石墨電極一直存
在電極消耗過(guò)快的問(wèn)題。精煉車(chē)間的 3 臺(tái)精煉爐每個(gè)月消耗電極大致 120 噸，每
噸的購(gòu)進(jìn)價(jià)格為 2.2 萬(wàn)元，這樣精煉車(chē)間每月購(gòu)進(jìn)電極的成本為 264 萬(wàn)元，每年
則為 3168 萬(wàn)元。降低石墨電極消耗能為我廠在很大程度上節(jié)約電極購(gòu)進(jìn)的成本。
我們一直在尋求降低電極消耗解決方法，但收效不是非常的明顯。
在煉鋼過(guò)程中石墨電極消耗主要分兩部分：一部分是電極端碳素由于電弧高
溫（超高 3000℃）直接升華消耗；還有一部分則是電極側(cè)面的碳素由于高溫（600
℃~1800℃）與空氣中氧氣接觸而發(fā)生氧化而消耗，這是因?yàn)殡姌O的材料石墨在
高于 400 度的溫度的空氣中就開(kāi)始氧化，溫度越過(guò)氧化速度越快。一般后面一種
方式產(chǎn)生的電極消耗約占電極總體消耗的 50%~60%。
經(jīng)過(guò)我們不斷的了解和調(diào)查，在今年 7 月我們獲知了一種用于 LF 精煉爐上
的降低電極消耗的技術(shù)。這種技術(shù)是通過(guò)在電極表面刷涂一層特種耐高溫抗氧化
涂料來(lái)降低電極消耗的，一般通過(guò)這種技術(shù)可以降低電極消耗 20%~25%.在進(jìn)一
步調(diào)查我們得知九江云華昕貿(mào)易有限公司能夠提供這種技術(shù)和所需的涂料。我們
與該公司取得聯(lián)系，該公司愿意無(wú)償?shù)綀?chǎng)為廠進(jìn)行降電極消耗的抗氧化處理實(shí)
驗(yàn)。 以下該公司提供的上述技術(shù)的涂料簡(jiǎn)介：
九江云化昕貿(mào)易有限公司
地址 江西九江市前進(jìn)東路 686 號(hào)
電話(huà) 07928322551
郵箱 susyohe@163.com
負(fù)責(zé)人 鄒經(jīng)理
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九江云華昕貿(mào)易有限公司石墨電極抗氧化劑
產(chǎn)品簡(jiǎn)介：
電弧爐煉鋼用石墨電極在使用過(guò)程中，由于處于高溫氧化環(huán)境，電極側(cè)面的氧化約占
總消耗的 60%。本公司所引進(jìn)的的石墨電極抗氧化劑在 600~1800℃范圍內(nèi)，有效的隔斷
電極與空氣直接接觸，從而減少石墨電極表面氧化消耗，延長(zhǎng)電極使用壽命。分浸漬型
和噴涂的涂料型。浸漬型產(chǎn)品與涂料型產(chǎn)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(lèi)型 電極壽命延長(zhǎng)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%
涂料（預(yù)涂 70%） 30% 23.1% 0.9-1.3%
浸漬劑+涂料 70.4% 41.3% 2.0-2.5%
注：數(shù)據(jù)為蘇鋼集團(tuán)電爐廠在 2007 年 9 月 4 日進(jìn)行的石墨電極抗氧化試驗(yàn)結(jié)果。
電耗下降值為根據(jù)重鋼煉鋼廠實(shí)驗(yàn)結(jié)果估算。
我們的石墨電極抗氧化劑產(chǎn)品已應(yīng)用于多家鋼鐵企業(yè)，如蘇鋼集團(tuán)、興澄特鋼、重鋼、沙鋼、
太鋼、鞍鋼粉材等多家鋼鐵企業(yè)。同時(shí)，多家碳素企業(yè)如南通揚(yáng)子碳素股份有限公司和合肥炭素
股份有限公司于09 年開(kāi)始使用我公司產(chǎn)品。
石墨電極抗氧化處理兩種方式優(yōu)缺點(diǎn)比較
浸漬處理 側(cè)面涂層
優(yōu)
點(diǎn)
不改變電極外觀；不改變表面電阻，不粘附
電極夾具。使用電極時(shí)與未處理電極相同；
抗氧化效果持續(xù)到端部。
處理簡(jiǎn)便，3 小時(shí)即可上爐使用；1450
℃ 以下電極側(cè)面不氧化，與浸漬方式
相比抗氧化效果更好。
缺
點(diǎn)
需使用真空浸漬設(shè)備；處理周期較長(zhǎng)，需自
然干燥時(shí)間（4 天）；需施工及電極存放專(zhuān)
用場(chǎng)地。
涂層不導(dǎo)電，需預(yù)留夾持器位置，無(wú)
法全涂（可在電極下降后補(bǔ)涂）；涂層
熔化后無(wú)抗氧化效果。
規(guī)格
類(lèi)型 浸漬型 涂料型
性狀 水性液體 水性涂料
外觀 綠色半透明 淡綠色
生效溫度（℃） 600-1800 600-1450
保質(zhì)期（月） 12 （-20℃~30℃） 6 （-5℃~25℃）
抗氧化浸漬型產(chǎn)品是將Al2O3、SiO2、Cr2O3、NiO、ZrO2 為主成分的陶瓷粉末混合物分散在水中
而形成的膠體溶液或涂料。主要元素成分為Al、Si、Cr （III）、Ni、Zr、O 等；成膜粘結(jié)劑
為磷酸鋁，粘度：5~10 mPa·s。
使用方法：（涂層面積：0.8 平方米/公斤）
浸漬型 只需通過(guò)自然浸泡、真空浸泡或超聲波浸泡方式浸泡 30 秒至 1 分鐘，取出后自
然干燥 4 天即可，保護(hù)層厚度為 0.01-0.05 mm。
涂料型 涂刷或噴霧的方法涂層，涂前需把涂料攪拌均勻，涂 2~3 次，第一次涂時(shí)盡量
涂的薄一點(diǎn)，能覆蓋體表即可，每次涂后需讓其自然干燥到手觸不粘的程度（20~30 分
鐘）。最后一次涂完后讓其自然干燥稍長(zhǎng)一些，一般 4 個(gè)小時(shí)左右，手觸完全不粘即可
使用。
包裝規(guī)格： 塑料桶裝 20KG/桶
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二 實(shí)驗(yàn)材料和方法
1）實(shí)驗(yàn)材料
實(shí)驗(yàn)電極為我廠購(gòu)進(jìn)的超高功率石墨電極，石墨電極直接為 450mm，長(zhǎng)為 1.8M 左右，
重為 500 公斤左右。
實(shí)驗(yàn)用的抗氧化涂料為為九江云華昕貿(mào)易有限公司提供的涂料型抗氧化特種水性涂
料。
2）實(shí)驗(yàn)介紹
九江云華昕貿(mào)易有限公司在我廠進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，先分別介紹如下：
第一次實(shí)驗(yàn)
第一次實(shí)驗(yàn)是在今年 7 月 14 號(hào)進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲屛揖珶捾?chē)間的人可直接通過(guò)眼睛
觀察到電極通過(guò)刷涂抗氧化涂料的處理，其外形所發(fā)生的變化。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
1，在電極表面隔段環(huán)狀刷涂 4 圈抗氧化涂料，第一遍涂完后，等 30 分鐘再涂第二遍，
共涂 2 遍，實(shí)驗(yàn)施工現(xiàn)場(chǎng)如下圖：電極被綠色涂料涂有 4 圈。每圈大致在 30 公分。
2，把電極放回原處，等到接電極時(shí)，把上圖的電極接上，因?yàn)橥苛媳旧聿粚?dǎo)電，所以
夾頭要夾在沒(méi)有刷涂涂料的地方。電極接上后按正常操作，接通電源工作。等到所
接電極被燒到 1/3 時(shí)，在正常停爐時(shí)，可觀察到電極表面所發(fā)生的變化：涂有涂料
的地方呈環(huán)狀凸起，沒(méi)有涂涂料的呈環(huán)狀凹進(jìn)，整體看起來(lái)呈啞鈴狀。呈環(huán)狀凸出
來(lái)的地方正是上爐前涂有綠色抗氧化涂料的地方?，F(xiàn)場(chǎng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察和現(xiàn)場(chǎng)拍攝照片，我們可以看到：上爐前隔段環(huán)狀（4 圈）涂有抗氧化
涂料的石墨電極進(jìn)爐通電工作后，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?yàn)槌蕟♀彔畎歼M(jìn)去的一圈是隔開(kāi)的沒(méi)有刷涂涂料的地方，而其啞鈴狀
的兩端則是上爐前環(huán)狀隔斷涂有兩圈抗氧化涂料的地方。涂有抗氧化涂料的地方，涂料
在精煉爐爐 600℃~1800℃的溫度范圍內(nèi)能夠僅僅粘在電極表面，基本不脫落，隔斷空氣
與電極表面的直接接觸，從而延緩該部分電極的氧化速度，降低該部分的電極消耗量，
這樣我們就可以看到這部分呈環(huán)狀凸出來(lái)。而沒(méi)有刷涂涂料的一圈與涂有涂料的兩圈相
比，其直接與空氣接觸，氧化速度相對(duì)較快，石墨電極也相應(yīng)的消耗速度快。這樣我們
就能看到?jīng)]有刷涂涂料的這圈凹進(jìn)去。當(dāng)然涂料在超高 1800℃的溫度中本身會(huì)融化升華
而消失，所以涂料不能不能永久保護(hù)電極，而只在 600℃~1800℃溫度范圍內(nèi)發(fā)揮作用。
通過(guò)以上分析，我們能基本得出這樣結(jié)論：由九江云華昕貿(mào)易公司提供的抗氧化涂
料能在 600℃~1800℃溫度中很好的保護(hù)電極，延緩電極的氧化速度，降低電極的消耗。
但由于只在電極的部分段涂有涂料，實(shí)驗(yàn)電極只有 2 根，從而不能從實(shí)驗(yàn)得出該抗氧化
涂料刷涂在電極上的石墨電極消耗降低比例，須進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

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第二次實(shí)驗(yàn)
為了進(jìn)一步得出石墨電極在刷涂抗氧化涂料后電極消耗下降比例，在九江云
華昕貿(mào)易有限公司的幫助和指導(dǎo)下在 2010 年 8 月 20 日開(kāi)始，8 月 29 日結(jié)束，
為期 9 天，進(jìn)行了第二次實(shí)驗(yàn)，具體如下：
1，實(shí)驗(yàn)方法

我精煉車(chē)間 LF 鋼包精煉爐內(nèi)三項(xiàng)電極分為 A,B，C 位置。本次實(shí)驗(yàn)選用了 B
位置連續(xù)接 6 根刷涂抗氧化涂料的處理電極之后，再聯(lián)系接 3 根未處理電極。
同時(shí)在 A 位置連續(xù)接 9 根未處理電極作為對(duì)照。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記錄在 B 位置和
A 位置進(jìn)行連續(xù)接電極時(shí)的爐數(shù)。以下是實(shí)驗(yàn)剛開(kāi)始時(shí)刷涂的石墨電極和電
極上爐不久的現(xiàn)場(chǎng)拍攝圖片：
2,實(shí)驗(yàn)結(jié)果
首先，使用石墨電極抗氧化涂料對(duì)我精煉車(chē)間超高功率石墨電極刷涂處理后，在實(shí)
驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)石墨電極的使用過(guò)程中有任何異常，對(duì)精煉車(chē)間也未發(fā)現(xiàn)任何負(fù)面影
響。
同時(shí)，從下面的表 1 數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：
1，在精煉 114 包鋼水過(guò)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(guò)程中 B 位置共消耗了 8 根電極，包括 6 根抗氧化涂料處
理電極和 2 根未處理電極。根據(jù) A 位置的電極消耗數(shù)據(jù)，即每根未處理電極可處
理 14.25 包鋼水，可計(jì)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
未處理電極的 1.26 倍。（17.92/14.25=1.26）.噸鋼電極消耗則相對(duì)較少 20.5%。
（[1/17.92-1/14.25]/[1/14.25]= -20.5%。
表 1
序號(hào) 實(shí)驗(yàn)電極 爐數(shù)（包） 未處理電極 爐數(shù)（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
＊ 為不影響正常生產(chǎn)，電極 BW 位置和 C 位置連續(xù)接電極的其實(shí)時(shí)間不同。
三 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
我精煉車(chē)間與九江云華昕貿(mào)易有限公司進(jìn)行合作，共同完成的石墨電極上刷涂抗氧化涂
料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到以下結(jié)論：
1，使用抗氧化涂料對(duì)電極進(jìn)行處理刷涂處理后，電極表面未發(fā)生任何異?，F(xiàn)象，對(duì)我
精煉車(chē)間的生產(chǎn)為產(chǎn)生任何負(fù)面影響。
2，經(jīng)過(guò)抗氧化涂料刷涂處理后的石墨電極比未處理的電極，其側(cè)面抗氧化能力顯出提
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(gòu)進(jìn)價(jià)
2.2 萬(wàn)元計(jì)算，每月可以較少成本 52.8 萬(wàn)元。（120 噸*2.2 萬(wàn)元*20%=52.8 萬(wàn)），每
年則可節(jié)約陳本 633.6 萬(wàn)元（52.8 元/月*12 月=633.6 萬(wàn)）。
2，引進(jìn)該技術(shù)的每噸電極所需成本大致為其所產(chǎn)生效益的 35%，即 633.6*35%=211.76
元。則每年可為我精煉車(chē)間節(jié)省成本 411.84 元。（633.6—211.76=411.84 元。
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