碳化电炉石墨电极优化使用方法

145 编辑：中冶有色技术网来源：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司

2025-01-17 16:20:20

权利要求

1.一种碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、上线石墨电极，在石墨电极上画上标记线;

S2、进行多次冶炼，并激光测量每次冶炼结束后标记线下的石墨电极形状，根据石墨电极形状计算出石墨电极直径;

S3、当所述石墨电极直径达到预警值时，下线石墨电极;

S4、截断石墨电极直径达到预警值的部分，重新上线使用，重复S1-S3，为二次截断后的石墨电极组装一段新的石墨电极，等待下次上线使用。

2.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，在步骤S1中，

石墨电极上线后，将所述石墨电极下放至电炉出渣口中心线位置，在石墨电极与炉盖平齐处画上标记线。

3.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，在步骤S1中，

在A、B、C三相电极孔中分别上线石墨电极。

4.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，

在步骤S1中，上线的石墨电极直径610mm。

5.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，在步骤S2中，

测量每次冶炼结束后标记线至下方1米处的区间的石墨电极形状，并计算标记线至下方1米处的区间的石墨电极直径。

6.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，方法还包括：

在步骤S3中，下线石墨电极后，将备用石墨电极安装在下线的电极孔中;

在步骤S4中，下线的石墨电极重新上线使用在其他空闲的电极孔中。

7.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，在步骤S4中，下线的石墨电极等待冷却后，从石墨电极直径达到预警值的部分中，选择直径最小的位置，进行截断。

8.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，

设定所述预警值范围为350mm~380mm。

9.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，

在第一次多次冶炼时，冶炼10炉;

在第二次多次冶炼时，冶炼5炉。

10.根据权利要求1所述的碳化电炉石墨电极优化使用方法，其特征在于，石墨电极表面喷涂高温防护层。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及冶金领域，更具体地涉及一种碳化电炉石墨电极优化使用方法。

背景技术

[0002]电弧炉碳化还原高炉渣使用石墨电极作为导电材料，因电极孔和炉盖密封不严，石墨电极侧面氧化消耗严重，使用十多炉后会变得中间细两头粗，整个电极呈哑铃状。其消耗量不仅取决于电极本身的质量，还与冶炼操作及管理水平密切相关。传统石墨电极在使用过程中存在电极折断、脱扣、氧化消耗过快等问题，导致电极更换频繁。为保证冶炼安全，降低电极折断风险，当腰部细到一定程度时，需将电极下线冷却后，从细处截断，再重新组装新电极后上线使用。

[0003]目前，电极下线主要依靠人工目测和经验判断，准确度有限。有时存在电极下线过早，直径还较粗时就被截断造成石墨电极浪费的情况;有时又存在电极下线过晚，导致电极在冶炼过程中因腰部过细而折断掉进炉内，影响生产的情况。

发明内容

[0004]有鉴于此，本发明提出了一种碳化电炉石墨电极优化使用方法，既可节约石墨电极消耗量，又可避免电极硬断，实现安全生产。

[0005]基于上述目的，本发明提出了一种碳化电炉石墨电极优化使用方法，包括下列步骤：

S1、上线石墨电极，在石墨电极上画上标记线;

S2、进行多次冶炼，并激光测量每次冶炼结束后标记线下的石墨电极形状，根据石墨电极形状计算出石墨电极直径;

S3、当所述石墨电极直径达到预警值时，下线石墨电极;

S4、截断石墨电极直径达到预警值的部分，重新上线使用，重复S1-S3，为二次截断后的石墨电极组装一段新的石墨电极，等待下次上线使用。

[0006]在一些实施例中，在步骤S1中，

石墨电极上线后，将所述石墨电极下放至电炉出渣口中心线位置，在石墨电极与炉盖平齐处画上标记线。

[0007]在一些实施例中，在步骤S1中，

在A、B、C三相电极孔中分别上线石墨电极。

[0008]在一些实施例中，在步骤S1中，上线的石墨电极直径610mm。

[0009]在一些实施例中，在步骤S2中，

测量每次冶炼结束后标记线至下方1米处的区间的石墨电极形状，并计算标记线至下方1米处的区间的石墨电极直径。

[0010]在一些实施例中，在步骤S3中，下线石墨电极后，将备用石墨电极安装在下线的电极孔中;

在步骤S4中，下线的石墨电极重新上线使用在其他空闲的电极孔中。

[0011]在一些实施例中，在步骤S4中，下线的石墨电极等待冷却后，从石墨电极直径达到预警值的部分中，选择直径最小的位置，进行截断。

[0012]在一些实施例中，所述设定预警值范围为350mm~380mm。

[0013]在一些实施例中，在第一次多次冶炼时，冶炼10炉;

在第二次多次冶炼时，冶炼5炉。

[0014]在一些实施例中，石墨电极表面喷涂高温防护层。

[0015]本发明至少具有以下有益技术效果：

本发明提出了一种碳化电炉石墨电极优化使用方法，方法包括：S1、上线石墨电极，在石墨电极上画上标记线;S2、进行多次冶炼，并激光测量每次冶炼结束后标记线下的石墨电极形状，根据石墨电极形状计算出石墨电极直径;S3、当所述石墨电极直径达到预警值时，下线石墨电极;S4、截断石墨电极直径达到预警值的部分，重新上线使用，重复S1-S3，为二次截断后的石墨电极组装一段新的石墨电极，等待下次上线使用。

[0016]本发明通过激光测量可精准判断石墨电极下线标准，避免人工判断出现的误差。同时石墨电极局部截断后可再次上线使用，既可节约石墨电极消耗量，又可避免电极硬断，实现安全生产。可精准判断石墨电极下线标准，避免人工判断出现的误差。

附图说明

[0017]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种碳化电炉石墨电极优化使用方法的流程图。

具体实施方式

[0018]以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

[0019]此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

[0020]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像本申请实施例中一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

[0021]本发明提出了一种碳化电炉石墨电极优化使用方法，请参阅图1，包括下列步骤：

S1、上线石墨电极，在石墨电极上画上标记线;

S2、进行多次冶炼，并激光测量每次冶炼结束后标记线下的石墨电极形状，根据石墨电极形状计算出石墨电极直径;

S3、当所述石墨电极直径达到预警值时，下线石墨电极;

S4、截断石墨电极直径达到预警值的部分，重新上线使用，重复S1-S3，为二次截断后的石墨电极组装一段新的石墨电极，等待下次上线使用。

[0022]本发明的具体步骤如下：

A、石墨电极上线后，先将其下放至电炉出渣口中心线位置，并在石墨电极与炉盖平齐处画上标记线。

[0023]B、石墨电极使用超过10炉后，在每炉冶炼结束时，使用激光仪测量标记线至下方1米处石墨电极形状，并依靠模型测算出该段石墨电极直径。

[0024]C、当该段电极直径达到设定预警值后，则立即下线该石墨电极。

[0025]D、下线后的石墨电极经冷却后，从最细处截断，继续上线使用5炉后，依然在每炉冶炼结束时，利用激光仪测量新的标记线下方1米处石墨电极形状，依靠模型测算出该段石墨电极直径。

[0026]E、当该段电极直径再次达到设定预警值后，则立即下线该石墨电极。

[0027]F、下线后的石墨电极经冷却后，从最细处截断，组装上新的一节石墨电极后留待下次备用。

[0028]本发明提供了一种碳化电炉石墨电极优化使用方法，通过激光测量可精准判断石墨电极下线标准，避免人工判断出现的误差。同时石墨电极局部截断后可再次上线使用，既可节约石墨电极消耗量，又可避免电极硬断，实现安全生产。

[0029]传统的接触式测量方法会对电极表面造成损伤，同时也会影响测量的准确性。因此，考虑采用非接触式测量方法，在本发明中使用的激光扫描测量，也可以使用光学测量，这些方法不需要与电极表面直接接触，可以避免对电极的损伤，同时也能够提高测量的准确性和效率。

[0030]为了更准确地判断石墨电极的最细部分，采用更高精度的测量工具，如高精度游标卡尺、千分尺或激光测距仪等。这些工具具有更高的测量精度和分辨率，能够更准确地测量电极的直径或宽度，从而更准确地判断最细部分的位置。

[0031]本发明选择将图像处理技术应用于石墨电极最细部分的判断中。除了激光测量之外，还需要拍摄电极表面的图像，并利用图像处理技术进行处理，应用Canny、Sobel、Laplacian等边缘检测算法，识别电极轮廓的边界，区分电极与背景，提取出清晰的边缘信息，在边缘检测的基础上，利用轮廓跟踪算法(如霍夫变换、最小外接圆法等)提取电极的完整轮廓，可以准确地判断电极的最细部分位置和尺寸，不仅具有高精度和高效率，还可以避免人为因素对测量结果的影响。将图像处理与激光测距进行集成，形成一套完整的石墨电极检测方法，实现多源数据的融合与互补。

[0032]同时，为了更全面地了解电极的质量和性能，建立电极质量数据库。在数据库中记录每个电极的测量数据、生产批次、使用时间等信息，通过对数据库中的数据进行分析和比较，可以更容易地发现电极最细部分的变化规律和质量问题，从而采取相应的改进措施。

[0033]在一些实施例中，请参阅图1，在步骤S1中，

石墨电极上线后，将所述石墨电极下放至电炉出渣口中心线位置，在石墨电极与炉盖平齐处画上标记线。

[0034]画标记线可以明确指示石墨电极的监测位置，从而确保在生产过程中定位准确，减少误差。标记线有助于快速定位需要维护或更换的石墨电极，减少了寻找和确认电极磨损情况的时间，提高了维护效率。当标记线磨损到一定程度时，可以作为更换电极的预警信号，提醒操作人员及时采取行动，避免电极因过度磨损而失效，导致生产中断或设备损坏。及时更换磨损的电极可以显著减少设备故障率，确保生产过程的稳定性和连续性。标记线监测有助于合理安排电极的使用和更换，避免浪费和不必要的成本支出。

[0035]在一些实施例中，请参阅图1，在步骤S1中，

在A、B、C三相电极孔中分别上线石墨电极。

[0036]确保石墨电极具有足够的导电性和耐高温性能，根据A、B、C三相电极孔的尺寸选择合适的石墨电极规格，使用不含油和水的压缩空气清除A、B、C三相电极孔内的杂质和灰尘，确保A、B、C三相电极孔内干净、干燥，无影响电极安装的障碍物。

[0037]将每个石墨电极轻轻旋入电极孔中，避免碰撞螺纹或损坏电极，使用弹性吊钩将电极提升至适当位置，并缓慢下移，确保石墨电极与电极孔对中，在电极完全旋入后，使用卡钳扭矩旋紧，确保电极连接牢固，检查石墨电极与电极孔的连接是否紧密，无松动现象。

[0038]石墨电极具有高、效的导电性，能够确保电流稳定传输，提高生产效率，能够承受高温，减少因电极熔化而导致的生产中断。石墨电极的导电性能优异，能够减少电流传输过程中的能量损失，降低能源消耗，石墨电极具有出色的耐高温和化学稳定性，能够减少设备因高温和化学腐蚀而导致的损坏，延长设备使用寿命，本发明通过保证石墨电极的稳定性能有助于保持生产过程的稳定性和一致性，提高产品质量。

[0039]在一些实施例中，请参阅图1，在步骤S1中，上线的石墨电极直径610mm。

[0040]石墨电极具有较大的截面积，能够承载更高的电流密度，从而确保在生产过程中电流的稳定传输。同时，较大的直径也意味着石墨电极具有更强的耐高温性能和更好的机械强度，能够承受高温环境下的热应力和机械应力。

[0041]在一些实施例中，请参阅图1，在步骤S2中，

测量每次冶炼结束后标记线至下方1米处的区间的石墨电极形状，并计算标记线至下方1米处的区间的石墨电极直径。

[0042]通过每次检查石墨电极的尺寸，可以及时发现石墨电极的磨损情况。当电极变细到一定程度时，其导电性能、耐用性和使用寿命都会受到影响。如果未能及时发现并更换磨损的电极，会导致电路故障、设备性能下降或安全隐患等问题。因此，对每一次都进行检查可以及时发现问题，预防故障的发生。

[0043]在一些实施例中，请参阅图1，在步骤S3中，下线石墨电极后，将备用石墨电极安装在下线的电极孔中;

在步骤S4中，下线的石墨电极重新上线使用在其他空闲的电极孔中。

[0044]当现有电极因磨损需要更换时，通过备用石墨电极可以迅速进行更换，从而大大减少因电极更换而导致的设备停机时间，确保生产过程的连续性，避免因电极问题导致的生产中断，从而提高整体生产效率。通过及时更换磨损的电极，可以避免电极因过度磨损而导致的损坏，从而减少电极的损耗和更换成本，备用电极使得生产计划更加灵活，可以根据生产需求及时调整电极的使用和更换策略，从而优化生产成本。通过定期检查电极的磨损情况并及时更换备用电极，可以预防因电极过度磨损而导致的设备故障，延长设备的使用寿命。

[0045]通过将磨损的电极进行组装再利用，可以实现对电极材料的二次利用，从而减少对新电极材料的需求，有助于节约原材料，降低生产成本，并符合可持续发展的理念，通过组装再利用，可以减少废弃物的产生，降低对环境的负面影响，组装后的电极能够满足生产要求，那么相对于购买全新的电极，组装再利用可以节省一部分成本。

[0046]在一些实施例中，请参阅图1，在步骤S4中，下线的石墨电极等待冷却后，从石墨电极直径达到预警值的部分中，选择直径最小的位置，进行截断。

[0047]根据标记线确保切割时位置准确，选择合适的切割工具，如金刚石刀片、激光切割机等，在切割前对电极进行预热处理，以减少切割时产生的热应力和防止电极氧化，切割时，要确保切割速度、压力和冷却液的使用得当，以减少对电极的损伤。

[0048]在重新组装电极时，确保新接入的电极段与原有电极之间的连接紧密无间隙，使用专用的电极连接装置，如螺纹连接、压接、焊接等，确保连接的可靠性和稳定性，组装完成后，对连接部位进行检查，确保无松动、无裂纹。可以使用扭矩扳手等工具检查螺纹连接的紧固程度。

[0049]在一些实施例中，请参阅图1，所述设定预警值范围为350mm~380mm。

[0050]在一些实施例中，请参阅图1，在第一次多次冶炼时，冶炼10炉;在第二次多次冶炼时，冶炼5炉。

[0051]本发明和实施例设定的首次使用10炉、再次使用5炉后进行电极直径检测，以及电极下线预警值，可根据电炉密封情况、电极初始直径及实际冶炼情况进行调整，不是一成不变的数值。

[0052]在一些实施例中，请参阅图1，石墨电极表面喷涂高温防护层。

[0053]石墨电极在高温环境下容易发生氧化反应，导致电极消耗增加，使用寿命缩短。通过在电极表面喷涂高温防护层，可以有效隔绝氧气与石墨的直接接触，从而提高电极的耐高温性能，延长其使用寿命。高温防护层能够显著降低石墨电极在高温冶炼过程中的消耗。实验和实际应用数据表明，喷涂了高温防护层的石墨电极，降低消耗率，从而大大节省了电极材料的使用量，降低了生产成本。由于高温防护层能够减少石墨电极的氧化消耗，因此可以保持电极在较长时间内的稳定导电性能。这有助于提升冶炼过程的稳定性和效率，使得冶炼过程更加高效、节能。

[0054]在一些实施例中，采用25.5MVA碳化电炉进行高炉渣还原碳化反应，石墨电极直径610mm。组装A、B、C三相新的石墨电极并上线使用。将石墨电极下放至端部与出渣口中心线齐平，在炉盖电极孔位置处，将3相电极画上标志线。将高炉渣和碳质还原剂加入电炉中，送电升温，冶炼3~5小时后出渣。如此循环冶炼10炉。从第11炉开始，每炉冶炼结束后，提升电极，使用激光仪测量标记线至下方1米处石墨电极形状，并依靠模型测算出该段石墨电极直径。冶炼至第14炉结束，测量得到A相石墨电极最细处直径362mm，达到设定预警值350mm~380mm之间，则立即下线该相石墨电极，重新上线组装好的D相备用石墨电极进行冶炼。下线后的A相石墨电极经冷却后，从最细处截断，待B相电极下线后，直接将截断后的A相电极上线使用，并在炉盖电极孔位置处画上新的标志线。

[0055]待A相电极再次使用5炉后，在每炉冶炼结束时，利用激光仪测量新的标记线至下方1米处石墨电极形状，并依靠模型测算出该段石墨电极直径。冶炼至第7炉结束，测量得到A相石墨电极最细处直径375mm，达到设定预警值350mm~380mm之间，则下线该相石墨电极，重新上线组装好的备用石墨电极进行冶炼。下线后的A相石墨电极经冷却后，从最细处截断，重新组装上一节新的石墨电极后备用。

[0056]依次对A、B、C三相电极进行监测和更换使用，既避免了石墨电极过早下线造成浪费，又避免了石墨电极硬断掉入炉内影响生产，且可实现每根石墨电极截断后的二次使用，石墨电极寿命由原先的小于15炉延长至20炉以上，大大节约了石墨电极消耗量，实现了连续稳定生产。

[0057]上文详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0058]另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0059]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

说明书附图(1)