Электроды графитированные

Все существующие электроды можно разделить на две большие группы — плавкие и неплавкие. Первый тип электродов занимает большую часть рынка и востребован почти во всех сварочных работах. Однако графитовые электроды, относящиеся к неплавким, также имеют большую популярность. Их не используют в частном хозяйстве, но в промышленном производстве они встречаются очень часто. Их применяют в судостроении, металлургии и на сталелитейных заводах.

Графитовые электроды часто применяют в литейных цехах для устранения дефектов.

Графитированные электроды дуговых печей

Графитированные электроды, применяемые для подвода электрического тока в дуговых печах можно разделить на:

  • металлические (расходуемые и нерасходуемые);
  • неметаллические (расходуемые).

Металлические расходуемые электроды применяют в процессах ВДП, ВДДП, ЭЛП и ПДП. Металл электродов в этих процессах сохраняет в основном свой состав и только рафинируется. Металлические нерасходуемые водохлаждаемые электроды применяются в некоторых ВДП.

К неметаллическим электродам относят электроды, применяемые в рудовосстановительных печах, дуговых печах косвенного нагрева и в ДСП.

Графитированные электроды дуговых печей

В рудовосстановительных печах ток в ванну обычно вводят с помощью самоспекающегося расходуемого электрода. Самоспекающийся электрод представляет собой тонкостенный стальной кожух (08КП, 10КП, 10СП), заполненный электродной массой, спекаемой теплом печи и проходящим по электроду током в твердый блок на уровне не ниже контактных щек электрододержателя.

Электродная масса представляет собой смесь термоантрацита, пекового кокса, графитированных отходов, коксика, каменноугольного пека и каменоугольной смолы с температурой размягчения пека 50 – 55 oС. Плотность такой смеси 1.35 – 1.45 т/м3.

Электродная масса загружается в верхний торец электрода. При загрузке дробленной или жидкой электродной массы ее уровень внутри кожуха электрода должен быть на 2 – 2,5 м выше верхнего торца контактной щеки токоподвода.

Диаметр самоспекающихся электродов более 1000 мм и достигает 2400 мм. Плотность тока в таких электродах колеблется от 3.7 до 7.0 А/см2. Самоспекающиеся электроды обладают низкой механической прочностью. Поэтому их используют только в стационарных печах. В современных дуговых сталеплавильных печах для подвода электроэнергии в рабочее пространство печи применяют графитированные электроды. Ежегодное мировое производство графитированных электродов превышает 1 млн. тонн.

Требования к графитированным электродам:

  • Графитированные электроды должны обладать высокой электропроводностью;
  • Электроды для дуговых печей должны обладать низкой теплопроводностью;
  • Электроды из графита должны обладать повышенной температурой начала окисления на воздухе;
  • Электроды для литейного производства должны обладать малым содержанием золы и особенно серы;
  • Электроды для сталеплавильных печей должны обладать высокой механической прочностью и хорошей обрабатываемостью.

Сырьем для производства графитированных электродов служат:

  • нефтяной или пековый кокс 75 – 80%;
  • каменноугольный пек 17 – 20%;
  • электродный бой до 10%.

Графитированные электроды для дуговых сталеплавильных печей изготавливаются цилиндрическими в виде сплошных стержней (секций) диаметром 100—710 мм и длиной 1000 - 1800 мм. Для дуговых сталеплавильных печей требуется длина электродов значительно большая. Поэтому отдельные секции электродов приходится наращивать для образования "свечи" необходимой длины с помощью специальных ниппелей. Каждая секция электрода с обоих торцов имеет отверстия с резьбой, в которые ввинчивается половина ниппеля цилиндрической или конической формы. По мере необходимости производится навинчивание следующей секции электрода. Недостаточные усилия при свинчивании отдельных секций приводят к образованию дополнительных контактных сопротивлений в местах их соединения, разогреву этих мест и обрыву графитированных электродов из-за разрывов по ниппелю.

Одним из существенных показателей качества электродов графитированных является допустимая плотность тока (А/см2), по которой можно судить о пропускной способности тока у электрода того или иного диаметра. По допустимой плотности тока рассчитывается диаметр электрода (см).

Допустимые плотности тока отечественных графитированных электродов высшего сорта марок ЭГО и ЭГ1, выпускаемых по ГОСТ 4426—71:

  • Диаметр графитированного электрода: 100мм. Плотность тока: 32А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 150мм. Плотность тока: 26А/см2;
  • иаметр графитированного электрода: 200мм. Плотность тока: 23А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 250мм. Плотность тока: 21А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 300мм. Плотность тока: 19А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 350мм. Плотность тока: 18А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 400мм. Плотность тока: 16А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 450мм. Плотность тока: 16А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 500мм. Плотность тока: 15А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 555мм. Плотность тока: 15А/см2;
  • Диаметр графитированного электрода: 610мм. Плотность тока: 12-14А/см2;
Такие графитированные электроды используют в обычных ДСП, где рабочие токи не превышают 45кА.

Для сверхмощных дуговых печей, где токи достигают 100кА используют специальные высококачественные графитовые электроды, обладающие низким электрическим сопротивлением, более плотные и прочные, способные выдерживать высокие токовые нагрузки и значительные механические усилия, возникающие при работе трансформатора сверхмощной печи, и менее подверженные поломкам. Специальные электроды, из графита, для дуговых печей должны обеспечить допустимую плотность тока 25 - 30 А/см2.

Технология производства высококачественных графитированных электродов для сверхмощных дуговых печей достаточно сложна. Необходимые свойства электродов получают при использовании дорогих высококачественных малозольных шихтовых материалов (главным образом, игольчатого нефтяного кокса), мощного прессового оборудования, пропитки заготовок электродов пековыми связующими, специальной длительной и сложной высокотемпературной обработки (операции графитизации). Высокая стоимость шихтовых материалов и большой расход электроэнергии определяют очень высокую стоимость специальных графитированных электродов для сверхмощных печей (1500-2000 долл. США за 1 т).

Графитированные электроды дуговых печей

В связи с высокой стоимостью графитированных электродов затраты на электроды при работе печей обычной мощности для выплавки углеродистых сталей составляют 8 % себестоимости стали, при работе сверхмощных печей такие затраты могут превышать 15% себестоимости стали, в отдельных случаях достигают 30%. Расход графитированных электродов колеблется в значительных пределах, которые при нормальной работе печей составляют 4 - 8 кг/т (в хорошо работающей сверхмощной сталеплавильной печи общий расход электродов составил 4 кг/т стали).

Для улучшения технико-экономических показателей производства металла большое значение имеют мероприятия по снижению расхода электродов на плавку. Расход электродов зависит не только от их качества, но и от конструкции печи, технологических и режимных факторов плавки, температуры и характера атмосферы печи, качества применяемого лома, марки стали, применения топливно-кислородных горелок и т.д.

Основные потери графитированных электродов при плавке стали можно разбить на три группы:

  • эрозия торца графитированного электрода за счет испарения графита в зоне горения дуги и растворения графита в шлаке;
  • окисление графита с боковой поверхности графитированного электрода;
  • поломка электродов и неиспользуемые огарки электродов.

Для различных ДСП эти потери составляют в % от общего числа потерь следующие величины:

  • Эррозия торцов обычных ДСП графитированных электродов составляет 15-30%;
  • Эррозия торцов сверхпрочных ДСП графитированных электродов составляет 50%;
  • Эррозия боковой поверхности обычных ДСП графитированных электродов составляет 55-75%%;
  • Эррозия боковой поверхности сверхпрочных ДСП графитированных электродов составляет 40%;
  • Поломки и огарки обычных ДСП графитированных электродов составляют 10-20%;
  • Поломки и огарки сверхпрочных ДСП графитированных электродов составляют не более 10%;

Меры, применяемые для снижения потерь графитированных электродов:

  • увеличение длины дуг и общего времени плавки стали в печи под током для снижения эрозии электродов;
  • герметизация печи и особенно приэлектродного пространства в своде для препятствия взаимодействия с воздухом;
  • использование защитных покрытий из алюминия, ферросилиция, силикокальция и других веществ на боковых поверхностях графитированных электродов;
  • использование водоохлаждаемых комбинированных электродов (длина водохлаждаемой части от 1/3 до 1/2 от длины свечи;
  • использование полых электродов.

Применение защитного покрытия в виде алюминия позволило снизить расход электродов на 28-42%. Применение покрытия на основе ферросилиция обеспечивает снижение расхода еще на 6% по сравнению с использованием покрытия из алюминия.

Обычно при работе дуговой печи температура рабочего конца графитированного электрода достигает 4000° С (температура сублимации графита). В 100-т печи участок электрода, подвергающийся окислению, может иметь длину 6 м. Если большую часть из них заменить водоохлаждаемым металлическим цилиндром, а остальную часть выполнить графитированной, то окисляться будет только графитированный участок, в результате чего расход графитированных электродов вследствие окисления боковой поверхности уменьшится.

Применение водоохлаждаемой конструкции электрода позволяет снизить расход графитированных электродов на 25-30%.

Значительный эффект может быть достигнут присочетании метода защитных покрытий и применения водоохлаждаемой конструкции свечи. Расход электродов в результате окисления с поверхности зависит от общей площади их поверхности, подверженной воздействию печных газов, химического состава и скорости перемещения газов относительно электродов, температуры поверхности электродов, общей длительности плавки, степени герметизации печи. В общем случае расход электродов в результате окисления с поверхности может быть снижен при повышении качества электродов, рациональной организации и технологии плавки, уменьшении высоты печи и вследствие этого длины электродов, уменьшении по возможности диаметра электрода (без повышения температуры электрода), улучшении герметизации печи, нанесении защитных покрытий, препятствующих диффузии кислорода к поверхности электрода.

Графитированные электроды дуговых печей

Возможности повышения качества электродов путем повышения плотности электродной массы в значительной степени исчерпаны. Уменьшение поверхности контакта электродов с окисляющими газами при уменьшении длины электродов и высоты рабочего пространства печи возможно лишь в некоторых случаях при работе на тяжеловесной шихте.

Значительный эффект может быть получен при улучшении герметизации рабочего пространства печи и уменьшении количества окислительных газов, проходящих через печь. Для этого необходимо осуществить эффективное уплотнение электродных отверстий в своде (для печей работающих по классической технологии).

Снижение расхода электродов графитированных в виде потерь за счет поломок, огарков электродов и потерь при остановках печи на ремонт может быть уменьшен при использовании подготовленной шихты, рациональной шихтовке, загрузке и электрических режимах работы печи, устранении обвалов шихты во время плавления, при осторожном обращении с электродами в процессе транспортировки и складирования. Наиболее подвержено поломке ближайшее к электрододержателю ниппельное соединение. При высоких токовых нагрузках в сверхмощных печах тепловое расширение и перегрузка ниппеля являются одной из основных причин поломок электродов. Для уменьшения поломок предпринимают попытки увеличения прочности ниппеля и ниппельных соединений. Опробуется и вариант получения составных электродов без использования ниппелей. Резьбовые соединения в этом случае вытачивают непосредственно из тела электрода и ниппель не нужен. Преимуществом такого способа является уменьшение электрического сопротивления, соответствующее снижение тепловых нагрузок внутри соединения и уменьшение вероятности поломок при эксплуатации печи; недостатком — необходимость очень осторожного обращения с электродами, а при поломке необходимость повторного вытачивания элементов соединения.

Вследствие невозможности осуществления необходимой подготовки шихты, недостаточной отработки технологии плавки расход электродов в большинстве отечественных электросталеплавильных цехов, оборудованных сверхмощными печами, превышает средний уровень расхода электродов в зарубежных цехах. Особенно высок уровень промежуточного расхода электродов вследствие большого числа поломок.

Графитированные электроды - историческая справка

Фирмой "Kruрр" в 1910 г. было предложено использование металлических водоохлаждаемых электродов для дуговых сталеплавильных печей. Однако реализация этой идеи оказалась затруднительной. Цельнометаллическая конструкция не обеспечивает защиты от коротких замыканий между Металлическим электродом и скрапом, что представляет потенциальную угрозу прогара водоохлаждаемого электрода и опасность взрыва.

К началу 70-х годов было найдено рациональное решение идеи водоохлаждаемого металлического электрода. Наиболее простым и надежным из предложенных вариантов оказался составной (комбинированный) электрод, состоящий из верхнего водоохлаждаемого металлического цилиндра, к плоскому нижнему концу которого крепится расходуемый графитированный электрод. Длина графитированного участка комбинированного электрода зависит от ряда факторов; целесообразна минимальная длина этого участка. Чем ниже температура этого участка, тем больше срок службы электрода. Расход графитированной части электрода, кроме всего прочего, определяется температурой окисления графитовой массы, теплопроводностью и пористостью графита, длиной графитированного участка электрода, распределением температур по длине этого участка.

При удалении от рабочего конца температура электрода снижается и у головки электрододержателя достигает 500 °С. В 100-т печи участок электрода, подвергающийся окислению, может иметь длину 6 м. Если большую часть из них заменить водоохлаждаемым металлическим цилиндром, а остальную часть выполнить графитированной, то окисляться будет только графитированный участок, в результате чего расход графитированных электродов вследствие окисления боковой поверхности уменьшится. Кроме того, такое конструктивное решение имеет и ряд других преимуществ: резко уменьшается вероятность поломки электродов; появляется возможность несколько уменьшить диаметр графитированного участка благодаря охлаждающему воздействию металлической части составного электрода; боковую поверхность графитированного участка комбинированного электрода необязательно подвергать механической обработке, вследствие этого можно уменьшить затраты на изготовление графитированных секций; составной электрод имеет меньшее электрическое сопротивление, чем графитовый, благодаря этому повышается активная мощность, вводимая в печь.

К середине 80-х годов наибольшее распространение из числа предложенных конструкций комбинированных электродов получили электроды фирм "Stelco" и "Аrc Тесhnologie". Для снижения расхода дорогостоящих графитированных электродов, стоимость которых на заводе фирмы "Stelco" (г. Эдмонтон) составила 33 % всех затрат по переделу в электросталеплавильном производстве, разработана конструкция составного водоохлаждаемого электрода. Эту конструкцию применяют с 1980 г. на заводе в г. Эд-монтоне на двух 80-т сверхмощных дуговых печах вместо графитированных электродов диаметром 500 мм (рис. 3.1).

Электроды графитированные

Система составных электродов фирмы "Stelco" включает верхний водоохлаждаемый нерасходуемый и нижний активный графитированный участки. Для уменьшения массы верхний участок графитированного электрода выполняют полым, воду для охлаждения подают через осевой трубопровод и отводят через кольцевую рубашку, образующую внешнюю часть нерасходуемого цилиндра. Гладкая, точно выполненная наружная поверхность обеспечивает хороший контакт с головкой электроде держателя. Нерасходуемый участок электрода соединен с графитированным при помощи металлического водоохлаждаемого ниппеля, что значительно улучшает контакт этих частей. Графитированный электрод может быть выполнен меньшего диаметра (так как охлаждается через верхний участок) и не требуется обточка внешней поверхности. Для уменьшения окисления боковой поверхности графитированного участка используют недорогое легко наносимое неэлектропроводное огнеупорное покрытие. Допустимая длина остаточных концов графитированных участков не менее 50 см; обычно на практике минимальную длину этого участка можно поддерживать равной 0,7—0,8 м. Новую графитированную секцию вставляют между изношенным и водоохлаждаемым участками водоохлаждаемого электрода.

Графитированные электроды

Опыт завода показал, что извлечение изношенных секций и помещение на их место заранее подготовленных холодных секций могут производиться так же быстро, как и наращивание обычных электродов графитированных на печи. Однако соединение вне печи более надежно, дополнительная экономия электродов в связи с высоким качеством сборки составляет 0,5 кг/т стали. Склад электродов расположен в цехе рядом с участком сборки. Изношенные графитированные электроды с печи быстро перемещают на этот участок завалочным краном, а готовые новые электроды доставляют к печи тем же краном. На складе использованные электроды с разогретым рабочим концом быстро присоединяют к источнику водоснабжения с небольшим расходом воды, чтобы предупредить деформацию торцового конуса и избежать парообразования. Для этого система охлаждения снабжается быстроразъемными соединениями.

Испытания полых электродов показали, что наличие отверстия в электроде оказывает фокусирующее воздействие на столб дуги. Дуга концентрируется на кромке внутреннего отверстия полого электрода, становится массивной, занимает строго вертикальное положение (рис. 3.2) Это, с одной стороны, уменьшает выдувание дуги из-под электрода, а с другой – увеличивает экранирование ее самим электродом. В результате интенсивность прямого излучения от электрической дуги на свод и стены печи уменьшается, способствуя увеличению стойкости футеровки и позволяя работать при более высоком напряжении. Полые графитированные электродыграфитированные электроды способствуют более устойчивому и спокойному горению электрической дуги, снижают колебания напряжения в сети и количество токовых толчков в период расплавления. В результате улучшается коэффициент использования мощности печного трансформатора.

При горении дуги на полых электродах с отношением диаметра отверстия к диаметру электрода = 0,2 - 0,25 по сравнению с работой на сплошных электродах облученность стен уменьшается на 20— 45% и свода на 28—52%. Наибольший эффект следует ожидать при работе на электродах больших диаметров (>400 мм), где центральная часть из-за наличия поверхностного эффекта в передаче тока не участвует.

Применение графитированных электродов

Графитированные электроды состоят из кристаллического углерод-графита. Он имеет серый цвет и металлический блеск. Его легко резать и он мягкий. Стержни применяются при резке металла или сварке цветных металлов. Также они могут использоваться для наплавки твердых металлов.

Графитовые электроды имеют лучшие свойства сварки, чем угольные.

Температура плавления чистого углерода составляет около 3500°С. В процессе работы это вещество не плавится а попросту испаряется.

Стандартов по которым изготавливаются графитовые электроды нет. Они производятся из остатков электродов плавильных печей. Их разрезают и обтачивают. Конец стержня затачивается под углом 60°. Графит имеет гораздо меньшее сопротивление, чем уголь. Это дает возможность применять электроды с большим током.

Рассмотрим особенности использования электродов:

  • Сварка производится за счет дуги, возникающей между неплавящимся электродом и материалом. Кромки и присадочный материал нагреваются до плавления. Образуется ванна, которая после затвердевания формирует шов;
  • При работе графитовым электродом применяется постоянный ток прямой полярности. При обратной полярности дуга становится нестабильной и происходит сильное науглероживание металла. Обратная полярность может использоваться только при резке металла;
  • Расход графитовых стержней очень мал. Во время работы они почти не трескаются. Во время сварки электроды следует выставлять на небольшую длину.

Назначение и характеристика графитированных электродов

Графитированные электроды служат для подвода электрического тока в рабочее пространство дуговой электропечи. Электроды должны иметь высокую электропроводность, достаточную механическую прочность, высокую термическую стойкость, а также низкую стоимость. Этим требованиям удовлетворяют электроды из углеродистых материалов.

Результаты рассмотрения основных свойств различных электродов (табл. 6) показывают, что наилучшими являются графитированные электроды, а качество самоспекающихся (самообжигающихся) электродов близко к качеству угольных электродов. В практике производства электростали графитированные электроды обычно называют графитовыми.

Преимущества графитированных электродов настолько существенны, что, несмотря на их высокую стоимость (в два раза выше стоимости угольных электродов), они используются на средних и крупных электросталеплавильных печах. Графитированные электроды выпускают диаметром от 75 до 555 мм со следующей допустимой плотностью тока (ГОСТ 4426—71).

В некоторых случаях производят электроды диамет­ром 610, 710 мм и более. На практике иногда допускает­ся более высокая рабочая плотность тока на электродах (до 35 А/см 2 для электродов диаметром 555 мм). Расход электродов при этом возрастает.

Электрод при плавке подвергается механическим воздействиям (обвал шихты, наклон печи и т. д,), час­то направленным под углом к оси электрода, и поэтому он должен иметь достаточную механическую прочность. Повышенная пористость (пониженная плотность) элек­трода вызывает интенсивное его окисл.ение при вы­сокой температуре. Угольные электроды по ГОСТ 4425—72 изготавливают диаметром от 100 до 750 мм, и рекомендуемая плотность трка на них составляет 7—12 А/см 2.

В ферросплавной промышленности широкое примене­ние получили самоспекающиеся электроды, заменяющие угольные и графитированные электроды там, где допу­скается некоторое науглероживание сплава и разбавле­ние его железом. Угольные электроды применяют при выплавке кристаллического кремния, а графитирован­ные при производстве безуглеродистого феррохрома, ме­таллических хрома и марганца и т. п. Обычно использу­ют. круглые самоспекающиеся электроды диаметром ?2000 мм, реже (на прямоугольных печах) применяют плоские самоспекающиеся электроды размером до 3200х800 мм. Допустимая рабочая плотность в самоспекающемся электроде составляет 5—8,5 А/см 2 (верх­нее значение относится к малым электродам).

Преимущества и недостатки графитированных электродов

Графитовые электроды обладают некоторыми преимуществами, которые стоит упомянуть:

  • Электроды просты в производстве, поскольку могут делаться из остатков стержней, произведенных в плавильных печах.
  • Материал отлично справляется с большой плотностью тока.
  • Электроды хорошо проводят электричество и делают процесс сварки более эффективным.
  • Материал не окисляется даже при высоких температурах и может использоваться очень долго.
  • Стержням не требуется специальный держатель для использования.

К недостаткам графитированных электродов можно отнести:

  • Имеют узкую специализацию и жесткие требования к наконечникам.
  • Количество углерода в металле может увеличиваться при сварке.
  • Электроды не бывают тонкими (минимальный диаметр 6 мм), а значит их можно использовать не везде.

Изготовление графитированных электродов

Основными составляющими угольных электродов и электродной массы для самоспекающихся электродов являются антрацит и каменноугольный кокс. Для изго­товления графитированных электродов применяют малозольные нефтяной, сланцевые и пековый коксы.

Для повышения эксплуатационных свойств электро­дов в шихту вводят искусственный и реже естественный графит, а также бой графитированных электродов. Для связывания твердых составляющих шихты электродных изделий применяют средне- и высокотемпературный ка­менноугольные пеки, а для производства электродной массы — среднетемпературный каменноугольный пек или смесь его с каменноугольной смолой.

При производстве электродной продукции сырые ма­териалы дробят и прокаливают (за исключением графи­та и обожженного боя) в ретортных или трубчатых вра­щающихся печах, в результате чего увеличивается их плотность, удаляется основное количество летучих, повы­шается электропроводность и механическая прочность. Прокаленные материалы измельчают на дробилках и в мельницах различных типов с последующим рассевом материалов на барабанных ситах или вибрационных гро­хотах.

Подготовленные материалы точно дозируют по видам сырья и его гранулометрическому составу и затем пода­ют в смесительные машины, куда задают и связующее, причем жидкие пек и смолу предварительно нагревают для удаления влаги и частично летучих веществ. В ре­зультате тщательного перемешивания при температуре.

150° С получается однородная смесь, называемая электродной массой, которую используют для последую­щей переработки на электроды, или выдается в качестве готовой продукции, применяемой для самоспекающихся электродов.

Электроды получают на гидравлических прессах ме­тодом выдавливания массы через мундштук при давле­нии (50—200) · 10 5 Па (50—200 кгс/см 2 ) в зависимости от сечения изделия.

Спрессованные электроды охлаждают водой на спе­циальных рольгангах и затем обжигают в многокамер­ных газовых печах непрерывного действия. В результате обжига связующее превращается в кокс, что обеспечи­вает резкое повышение механической прочности, элек­тропроводности и термической стойкости электродов. Обжиг ведут при температурах 1200—1300° С под сводом печи в защитной засыпке из мелкого коксика, предохра­няющей электроды от сгорания и деформации. Продол­жительность обжига зависит от размеров и плотности изделий и обычно составляет 320—400 ч.

Для получения графитированных электродов обож­женную заготовку подвергают графитизации в электри­ческих печах сопротивления при 2500—3000° С в течение 50—60 ч, причем сопротивлением в этих печах служат сами электроды и пересыпка — коксик фракции 10—30 мм. Общая продолжительность графитизации, вклю­чая загрузку, графитизацию, остывание и разгрузку пе­чи, составляет 7—10 сут. В результате графитизации повышается электропроводность, теплопроводность и хи­мическая стойкость, уменьшается твердость электродов.

Обожженные угольные и графитированные электро­ды подвергают механической обработке: обточке цилиндрической поверхности, обработке торцов и нарезке ниппельных гнезд. Ниппельное соединение обеспечива­ется ниппелем с винтовой нарезкой, ввинчиваемым в нип­пельные гнезда в торцах электродов. У угольных элек­тродов иногда нарезают на одном конце электрода ко­нический ниппель, а на другом конце —коническое гнез­до. Для графитированных электродов применяют цилиндрические и конические ниппели (рис. 43). Ниппели вытачивают из специальных заготовок, об­ладающих высокой плотностью и механической прочностью, что обеспечивается дополнительной пропиткой обожженных заготовок пеком под давлением 5-106 Па (5 ат) при температуре 280—300° С.

Для повышения эксплуатационных качеств графитированных электродов в ряде случаев на их поверхность наносят различные защитные покрытия, или их пропи­тывают различными солями, или вводят в массу при их изготовлении различные добавки, снижающие окисление электрода во время его службы. Это позволяет снизить расход электродов на 20—30%.

Технические характеристики графитированных электродов

Электрод состоит из 2 основных частей, между которыми установлена изолирующая прокладка. Она состоит из окиси железа, меди, алюминия и т. д. Основные части сделаны из кокса. Это специальный состав прессованного угля. Из-за этого во время работы в металле повышается содержание углерода.

Разные модели электродов имеют разные характеристики, которые зависят от их состава. Главными параметрами электродов такого типа является толщина срезаемого металла, размер канавки и диапазон токов.

Для примера рассмотрим характеристики электродов ЭГП/НР:

  • плотность объема — 1,6 г/куб. см.;
  • примесь золы — 0,2%;
  • сопротивление — 8 мкОм;
  • прочность при изгибе — 11 МПа;
  • упругость — 9 ГПа.

Состав электродов из графита

Конструкция таких стержней состоит из двух рабочих частей, между которыми располагается прокладка, которая изолирует металлы друг от друга. В качестве прокладки может использоваться алюминий в виде порошка. Основные части электрода состоят из прессованного угля. Именно содержание угля и приводит в последующем к увеличению в металле содержания углерода.

На технические характеристики напрямую оказывает влияние состав стержней. Из наиболее важных характеристик у электродов можно отметить размеры канавок, толщина срезаемого металлического сплава и диапазон рабочего тока. В каждом конкретном случае, такие характеристики будут существенно различаться, в зависимости от толщины стержней и материалов, из которых они изготовлены.

Популярные разновидности графитовых стержней:

  1. ЭГ. Изготавливают графитированные электроды из кокса и пека. Это марка используется для работы с материалами, плотность которых не превышает 25 А/см. Это относительно простые в использовании электроды, которые могут применяться для сварки в бытовых условиях.
  2. ЭГС. Применяют электроды в плавильной сфере, где требуется обеспечить максимально качественные и прочные соединения элементов и устранить имеющиеся трещины в литых элементах.
  3. ЭГП. Эти пропитанные специальным графитом электроды предназначаются для резки металлических элементов. Они используются в плавильных печах, металлолитейной отрасли и с электродуговыми аппаратами.
  4. ЭГПС. Эта разновидность электродов изготавливается из кокса, который пропитан каменноугольным пеком. Применяются при сварке электродуговыми аппаратами и позволяют обеспечить качество выполненного соединения.

Омедненный графитовый электрод

Одной из разновидностей графитовых электродов является медно-графитовые электроды. Чаще всего омедненные электроды применяют для сварки медных проводов. Соединение получается стойким к коррозии и высокой температуре.

Чтобы во время сварки не плавилась изоляция, к месту выхода скрутки подсоединяется радиатор — желательно медный, для более высокой теплопроводности. Перед сваркой нужно подготовить покрытие, очистив его от лака. Затем делается плотная скрутка. Концы проводов обрезаются на одинаковом расстоянии, чтобы они оба оказались в зоне действия сварки. Возле радиатора устанавливается “масса”. После этого к обрезанным краям проводов подносится электрод.

Не допускайте долгого контакта при сварке. Электрод держится не более секунды и потом убирается. После сварки в месте контакта образуется “шар” из расплавленной меди.

Особенности графитированных электродов

Графитовый электрод относится к категории неплавких. Его характеристики обеспечиваются материалом, использованным в качестве сырья. Основным отличием графита от металла является его электропроводимость. Кроме того, графит не плавится, выдерживая очень высокие температуры. Графит остается прочным материалом даже тогда, когда металл уже плавится от высоких температур.

Электроды из графита производятся в нескольких вариантах, отличающихся размерами и формой наконечника. По своему составу они могут быть двух видов: обычные и с медью (5 %). Медно-графитовый электрод имеет медное покрытие. Благодаря этому металлический сплав обладает улучшенными характеристиками.

Различаются электроды по таким характеристикам, как толщина срезаемого металлического сплава, размер канавок, значение силы тока. На технические характеристики оказывают прямое влияние состав материала и толщина самих стержней.

Маркировка и обозначения графитированных электродов

В отличие от прочих электродов, графитированные обладают простой и понятной маркировкой.

Название стержней состоит из нескольких букв, каждая из которых обозначает отдельное свойство:

  • П — пропитанный;
  • С — специальный (может применяться для разных работ);
  • Г — графитированный;
  • Э — электрод.
Графитированные электроды обладают чистым хим. составом. Они очень мягкие, имеют металлический блеск и оставляют черный след на бумаге.

© 2009 -2024 ООО «АбразивБел»

Создание сайтаСоздание сайта ООО «БелИнфоСистемы»