石墨電極抗氧化塗（tú）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（shì）用效果
新鋼集團第一煉鋼廠精（jīng）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（lú），特別是 2 號精煉爐的石墨電極（jí）一直存
在電極（jí）消耗（hào）過快的問題。精煉車間的 3 台精煉爐每個（gè）月消耗電極大致（zhì） 120 噸，每
噸的購（gòu）進價（jià）格為 2.2 萬（wàn）元，這樣精煉車間（jiān）每月購進（jìn）電極的成本為 264 萬元，每年
則為 3168 萬（wàn）元。降低石（shí）墨電極消耗能為我廠在很大（dà）程度上節約電極購進的成本。
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。
在煉鋼過程中石墨電極消耗主要分兩部分：一部分是電極端碳素（sù）由（yóu）於電弧高
溫（超高 3000℃）直（zhí）接升華消耗；還有一部分則是（shì）電極側麵的碳素由於高溫（600
℃~1800℃）與空氣中氧氣接（jiē）觸而發（fā）生（shēng）氧化而消耗，這是因為電極（jí）的材料石墨在
高於（yú） 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（yī）般（bān）後麵一種
方式產生的電極消耗約（yuē）占電極總體消耗的 50%~60%。
經過我們不斷的了解和調查，在今年 7 月（yuè）我（wǒ）們（men）獲知了一種用於 LF 精煉爐上
的降低電極消耗（hào）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（lái）降低電極消耗的，一般通（tōng）過這種技術可以降低（dī）電極消（xiāo）耗 20%~25%.在進一
步調查我們得知九江雲華昕貿易有限公司能夠提供這種技術和所（suǒ）需的塗料。我們
與該公司取得聯（lián）係，該公司願意無（wú）償到場為廠進行降電極消耗的抗（kàng）氧化處理實
驗。 以下該公司提供的上述技術的塗料簡介：
九（jiǔ）江雲化昕貿易有限公司
地址（zhǐ） 江西九（jiǔ）江市前進東路 686 號
電話 07928322551
郵箱 susyohe@163.com
負責人 鄒經理（lǐ）
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九江雲華昕貿易有限公司石墨電極（jí）抗氧化劑（jì）
產品簡（jiǎn）介（jiè）：
電弧爐（lú）煉鋼用石墨電極在使用過程中，由於處於高溫氧化環境，電極側麵（miàn）的氧化約（yuē）占
總消耗的（de） 60%。本公司所引進的的石墨電極抗氧化劑在 600~1800℃範圍內，有效的（de）隔斷
電極與空氣直接接觸，從而（ér）減少石墨電極表麵（miàn）氧化消（xiāo）耗，延長電極使用壽命。分浸漬型
和噴塗的（de）塗料型。浸漬型產品（pǐn）與塗料型產品配合使用，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（bǐ）率 噸鋼電極消耗下降比率 噸鋼（gāng）電耗下降比（bǐ）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（shù）據為蘇鋼集團電爐廠在 2007 年（nián） 9 月 4 日進行的石墨電極抗氧化（huà）試驗結果。
電耗下（xià）降值為根據重（chóng）鋼（gāng）煉鋼廠實（shí）驗結果估（gū）算。
我們的石墨電極抗氧化劑（jì）產品已應用於多家鋼鐵企業，如蘇鋼集團、興澄特（tè）鋼、重鋼、沙鋼、
太鋼、鞍鋼粉材（cái）等多家鋼鐵企業。同時，多家碳素企業如南通揚子碳素股份有限（xiàn）公司和合（hé）肥炭素
股份有限公司於09 年開始（shǐ）使用我公司產品。
石墨電極（jí）抗氧化處理兩種方式優缺（quē）點比較
浸漬處理 側麵（miàn）塗層
優
點
不改變電極外觀；不改變表麵（miàn）電阻（zǔ），不粘附
電極夾（jiá）具。使用電極時與未處理電極（jí）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
℃ 以下電極側麵不氧化，與浸漬方式
相比抗氧化效果（guǒ）更（gèng）好。
缺
點
需使用真空浸（jìn）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
用場地。
塗層不（bú）導電，需（xū）預留夾持器位置，無
法全塗（可（kě）在電極下降後補塗）；塗層
熔化後無（wú）抗氧（yǎng）化效果。
規格
類（lèi）型 浸（jìn）漬型 塗（tú）料型
性狀 水（shuǐ）性液體 水性塗料
外（wài）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（xíng）產品是將Al2O3、SiO2、Cr2O3、NiO、ZrO2 為主（zhǔ）成分的（de）陶瓷粉末混合（hé）物分散在水中
而形成的膠（jiāo）體（tǐ）溶液（yè）或塗料。主要元素成分為Al、Si、Cr （III）、Ni、Zr、O 等；成膜粘結劑
為磷酸鋁，粘度：5~10 mPa·s。
使用方法：（塗層麵積：0.8 平方米/公斤（jīn））
浸（jìn）漬型 隻需通過自（zì）然浸泡（pào）、真（zhēn）空浸泡或（huò）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（jí）可，保（bǎo）護層厚度為 0.01-0.05 mm。
塗料型 塗（tú）刷或噴霧（wù）的方法塗層，塗前需把塗料攪拌均勻，塗 2~3 次，第一（yī）次塗時盡量
塗的薄（báo）一點，能覆蓋體表（biǎo）即（jí）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（zì）然幹燥稍長一些，一般 4 個小時左右，手觸完全不粘即可
使用。
包裝規格： 塑料桶裝 20KG/桶（tǒng）
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二 實驗材料和方法
1）實驗材料
實驗（yàn）電極為我廠購進的（de）超（chāo）高功率石墨電極，石墨電極直接為 450mm，長為 1.8M 左右，
重為 500 公斤（jīn）左右。
實驗用的抗氧化塗料為為九江雲華昕貿易有限（xiàn）公司提供的（de）塗料（liào）型抗氧化特種水性塗
料。
2）實驗介（jiè）紹
九江雲華昕貿易有限公司在我廠進行了兩次實驗，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（wǒ）精煉車間的（de）人可（kě）直接（jiē）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（shí）驗步驟如下：
1，在電極表麵隔段（duàn）環狀刷塗 4 圈抗氧化塗料，第一遍塗（tú）完後，等 30 分鍾再塗第二遍，
共塗 2 遍，實驗施工現場如下圖（tú）：電極被綠色塗料塗有（yǒu） 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（de）電極接上，因為塗料本身不導電，所以
夾頭要夾在沒有刷塗塗料的（de）地（dì）方。電極接上後按正常操（cāo）作，接通電源工作。等到（dào）所
接（jiē）電極被（bèi）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（tú）有塗料（liào）
的地方呈（chéng）環狀凸起，沒有塗塗料的呈環狀凹進，整（zhěng）體看（kàn）起來呈（chéng）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（zhào）片如下圖：
3
爐中呈啞鈴狀的（de）電極 爐上呈啞鈴狀的電極
3， 實驗結果分析（xī）

通過現（xiàn）場觀察和現（xiàn）場拍攝照片（piàn），我們可以看到：上爐前隔段環狀（4 圈）塗有抗氧化
塗料的石墨電（diàn）極進爐（lú）通電工作後，如拍攝（shè）的電極一段的圖片所示的（de）那（nà）樣，呈啞鈴狀。分
析其原因，這是因為呈啞鈴（líng）狀凹進去的一（yī）圈是隔開的沒有刷（shuā）塗塗料的地方，而其啞鈴狀
的兩端（duān）則是上爐（lú）前環狀隔斷（duàn）塗有兩圈抗氧化塗料的地方。塗有抗氧化塗料的地方，塗（tú）料
在精煉爐爐 600℃~1800℃的溫度（dù）範圍內能夠僅僅粘在電極表麵，基本不脫落，隔斷空氣
與電極（jí）表麵的直接（jiē）接觸，從而延緩（huǎn）該部（bù）分電極的（de）氧化速度，降低該部分的電極消耗量，
這樣我（wǒ）們就可以看到這部分呈環狀凸出來。而（ér）沒有刷塗塗料的一圈與塗有塗料的兩圈相
比，其直接與（yǔ）空氣（qì）接觸，氧化速（sù）度相對較快，石墨電極也相應的消（xiāo）耗速度（dù）快（kuài）。這樣我（wǒ）們
就能看到沒有刷塗塗料的這圈凹進去。當然塗料在超高 1800℃的溫度中本身會融化升華
而（ér）消失，所以塗料不能不能永久保護電（diàn）極，而隻在 600℃~1800℃溫度範圍（wéi）內發揮作用。
通過以上分析，我們能基本得出這（zhè）樣結論：由九江雲華昕貿（mào）易公司提供（gòng）的（de）抗氧化（huà）塗
料能（néng）在 600℃~1800℃溫度中很好（hǎo）的保護電極，延緩電（diàn）極的氧化速度（dù），降低電極的消耗（hào）。
但由於隻在電極（jí）的部分段塗有塗料，實驗（yàn）電極隻有 2 根，從而不能從實驗得出該抗氧（yǎng）化
塗料刷塗在電極上的石墨電極消耗降低（dī）比例，須進（jìn）一步實驗。

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第二次實（shí）驗（yàn）
為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
華昕貿易有限公司的幫助（zhù）和指導下在 2010 年 8 月 20 日開始，8 月 29 日結束，
為期 9 天，進行了第二次實驗，具體如下：
1，實驗方法

我精煉車間 LF 鋼（gāng）包精煉爐內三項（xiàng）電極分為 A,B，C 位置（zhì）。本次實驗選用了 B
位置連（lián）續接 6 根刷塗抗氧化塗（tú）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（lián）續接 9 根（gēn）未處理電極作為對照。實驗（yàn）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（yǐ）下是實驗剛（gāng）開始時刷塗的石墨電極和電（diàn）
極上爐不久的現場拍攝圖片：
2,實驗結果
首先，使（shǐ）用石墨電極抗氧化塗（tú）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（chéng）中有任何異常，對精煉車間也未發現（xiàn）任何負麵影
響。
同時，從下麵的表 1 數據可以得出以下結論：
1，在精煉 114 包鋼（gāng）水過程中 A 位置電極共消（xiāo）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（jīng）煉處理 136 包鋼水過程中 B 位（wèi）置共消耗了 8 根電極，包括 6 根（gēn）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（shuǐ），可計算（suàn）出得到 B 位置的 2 根未處理電極能夠精煉（liàn）處理 28.5 包
鋼水。B 位置（zhì） 6 根處理電極則精煉處理了 107.5 包（bāo）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（dūn）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（bāo）） 未處理（lǐ）電（diàn）極 爐數（包）
1 B 位置（zhì）接處理電極（jí） 1 根（gēn） 0
2 A位置接未處理（lǐ）電極（jí）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（jiē）處理電極 1 根 29
6 A位置接（jiē）未處理電極1 根 26
7 B 位置接處（chù）理電極 1 根 49
8 A位置接未處理電極1 根（gēn） 43
9 B 位置接處理電極 1 根 65
10 A位置接未處理電（diàn）極1 根 57
11 A位置接未處理電極1 根 75
12 B 位置接（jiē）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（wèi）處理電極 1 根 100
15 A位置接（jiē）未處理電極（jí）1 根（gēn） 101
16 B 位置接未（wèi）處理電極 1 根 116
17 A位置接未處理電極1 根 114
18 B 位（wèi）置接未處理電極 1 根 136
＊ 為不影響正（zhèng）常生產，電極 BW 位置和 C 位置連續接電極的其實時（shí）間不同。
三 實驗結論
我精煉車間與九江（jiāng）雲華昕貿易有限公司進（jìn）行合作，共（gòng）同完成的石墨電極上（shàng）刷塗抗氧化塗
料的實（shí）驗結果可以得到以下結論：
1，使用抗氧（yǎng）化塗（tú）料對電極進行處理刷塗處理後，電極表麵未發生任何異（yì）常現象，對我
精煉車間的生產（chǎn）為產生任何負麵（miàn）影（yǐng）響（xiǎng）。
2，經過抗氧（yǎng）化塗料刷塗處理後的石墨電（diàn）極比未處理的電極，其側麵抗氧（yǎng）化能力顯出提
高，使用壽命提高 1.26 倍（bèi），噸鋼電極消（xiāo）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（gōng）率電極 120 噸，每根超（chāo）高功率電（diàn）極購進價
2.2 萬元計（jì）算，每月可以較少成本 52.8 萬元。（120 噸*2.2 萬元*20%=52.8 萬），每
年則（zé）可節約陳本 633.6 萬元（52.8 元（yuán）/月*12 月=633.6 萬）。
2，引進該技術的每噸電（diàn）極所需成本大（dà）致為其所產生效益（yì）的 35%，即 633.6*35%=211.76
元。則每年可（kě）為我精（jīng）煉車間節省成本 411.84 元。（633.6—211.76=411.84 元。
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