Die im Gleichstromlichtbogenofen verwendete Graphitelektrode hat beim Stromdurchgang keinen Skin-Effekt und der Strom wird gleichmäßig über den Stromquerschnitt verteilt. Im Vergleich zum Wechselstrom-Lichtbogenofen kann die Stromdichte durch die Elektrode entsprechend erhöht werden. Bei Ultrahochleistungs-Elektroöfen mit gleicher Eingangsleistung verwenden Gleichstrom-Lichtbogenöfen nur eine Elektrode und der Durchmesser der Elektrode ist größer, z. B. verwenden 100-Tonnen-Wechselstrom-Elektroöfen Elektroden mit einem Durchmesser von 600 mm und 100-Tonnen-Gleichstrom-Lichtbogenöfen Elektroden mit einem Durchmesser von 700 mm, größere Gleichstromlichtbogenöfen benötigen sogar Elektroden mit einem Durchmesser von 750–800 mm. Da auch die Strombelastung immer höher wird, werden folgende Anforderungen an die Qualität der Graphitelektrode gestellt:
(1) Die positive Rate des Elektrodenkörpers und der Verbindung sollte kleiner sein, beispielsweise wird der spezifische Widerstand des Elektrodenkörpers auf etwa 5 verringertμΩ·m, und der spezifische Widerstand der Verbindung wird auf etwa 4 reduziertμΩ·M. Um den spezifischen Widerstand der Graphitelektrode zu verringern, sollte neben der Auswahl hochwertiger Nadelkoks-Rohstoffe auch die Graphitisierungstemperatur entsprechend erhöht werden.
(2) Der lineare Ausdehnungskoeffizient des Elektrodenkörpers und der Verbindung sollte niedrig sein, und der axiale und radiale lineare Ausdehnungskoeffizient des Elektrodenkörpers sollte je nach Größe in einem angemessenen proportionalen Verhältnis zum entsprechenden Wärmeausdehnungskoeffizienten der Verbindung stehen die fließende Stromdichte.
(3) Die Wärmeleitfähigkeit der Elektrode sollte hoch sein. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit kann die Wärmeübertragung in der Graphitelektrode beschleunigt und der radiale Temperaturgradient verringert werden, wodurch die thermische Belastung verringert wird.
(4) weist eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, beispielsweise erreicht die Biegefestigkeit des Elektrodenkörpers etwa 12 MPa und die Festigkeit der Verbindung ist viel höher als die des Elektrodenkörpers, die im Allgemeinen etwa 1-mal höher sein sollte. Für die Verbindung sollte die Zugfestigkeit gemessen und nach dem Elektrodenanschluss das Nenndrehmoment angewendet werden, damit die beiden Enden der Elektrode einen bestimmten festen Druck aufrechterhalten.
(5) Die Porosität der Elektrode sollte gering sein, um den Oxidationsverbrauch der Elektrodenoberfläche zu verringern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.03.2024