Proč je povrchová úprava nezbytná
Grafitové elektrody čelí třem současným útokům: vysokoteplotnímu oblouku na špičce, oxidační atmosféře podél sloupu a mechanickému ohybu od stožáru a šrotu. Materiál je svou povahou porézní, póry jsou původcem jak oxidace, tak iniciace trhlin a kuželový spoj je koncentrací napětí v každém spoji. Povrchová úprava se zaměřuje na tato tři slabá místa utěsněním povrchu, vyplněním poréznosti a kontrolou geometrie spoje.
Impregnace pro zvýšení hustoty a pevnosti
Při impregnaci se elektroda umístí do vakua a pryskyřice, smola nebo kov se vtlačí do otevřených pórů, poté se vytvrdí nebo tepelně zpracuje. Vyplnění pórů zvyšuje objemovou hmotnost a snižuje otevřenou pórovitost, což zvyšuje pevnost v tlaku a ohybu a zpomaluje pronikání kyslíku do těla. Impregnace se aplikuje tam, kde elektroda musí vydržet vysoké mechanické namáhání, jako je tomu u kolon UHP s velkým průměrem, a nárůst hustoty je ověřen zkouškou objemové hmotnosti v ASTM C559.
Antioxidační{0}nátěr
Anti{0}}oxidační úprava vytváří na povrchu vodivou ochrannou vrstvu, která odolává oxidaci při vysoké teplotě, aniž by blokovala tok proudu. Grafit reaguje se vzduchem zhruba od 450-500 C a boční stěna sloupu vždy sedí v tomto rozsahu, takže boční stěna je místem, kde dochází k největší spotřebě. Uváděné výsledky s potaženými elektrodami zahrnují o 19–50 procent nižší spotřebu elektrod a o 22–60 procent delší životnost elektrod, s nižší elektrickou energií na tunu oceli a menším počtem doplňování kolony za směnu.
Zpevnění povrchu a kontrola rozměrů
Povrchová výztuž vytváří chemickou nebo fyzikální cestou silnější ochrannou vrstvu, která zlepšuje chování v tlaku a tahu. Stejně důležitá je kontrola rozměrů: vnější průměr broušený na toleranci, čela na koncích čtvercová a kuželové závity řezané na specifikovaný úhel kužele, stoupání a konečnou úpravu, protože přesnost závitu nastavuje kontaktní plochu spoje a špatný kontakt se přehřívá a láme. Pevnost v ohybu se kontroluje podle ASTM C651 ve čtyř-bodovém ohybu, modul pružnosti podle ASTM C747 podle rychlosti zvuku a měrný odpor podle ASTM C611.
Vliv léčby na klíčové vlastnosti
| Vlastnictví | Účinek povrchové úpravy | Způsob ověření |
|---|---|---|
| Objemová hmotnost | Zvětšeno vyplněním pórů | ASTM C559 |
| Otevřená pórovitost | Snížená | Záznamy o hustotě a impregnaci |
| Pevnost v ohybu | Zvýšený | ASTM C651 |
| Modul pružnosti | Kontrolováno v rámci pásma | ASTM C747 |
| Rychlost oxidace boční stěny | Redukováno vodivým povlakem | Evidence spotřeby služeb |
| Elektrický odpor | Udržováno v limitu třídy | ASTM C611 |
Jak se volí léčba
Ošetření se řídí režimem poruchy, který se vyskytuje v provozu. Pokud se elektrody v místě spoje zlomí, řešením je kvalita závitu, přesnost kuželovitosti a krouticí moment-, nikoli povlak. Pokud sloupek mezi výměnami odpadne podél boční stěny, je účinný antioxidační povlak. Pokud tělo praskne mechanickým nárazem, je správnou cestou impregnace pro zvýšení hustoty a pevnosti. Aplikace každého ošetření na každou elektrodu zvyšuje náklady, aniž by se řešil dominantní způsob selhání.
Často kladené otázky
Q:Co udělá impregnace s grafitovou elektrodou?
Odpověď: Vyplňuje otevřené póry pryskyřicí, smolou nebo kovem ve vakuu, zvyšuje objemovou hustotu a snižuje otevřenou pórovitost, což zvyšuje pevnost v tlaku a ohybu.
Q:Jak moc může anti-oxidační povlak snížit spotřebu elektrod?
Odpověď: Uváděné hodnoty pro potažené elektrody jsou o 19-50 procent nižší spotřeba a o 22–60 procent delší životnost, v závislosti na praxi pece a době zapnutí.
Q:Od jaké teploty oxiduje grafit na vzduchu?
Odpověď: Reakce s kyslíkem se stává významnou od zhruba 450-500 C, což je důvod, proč je hlavní spotřební zónou boční stěna kolony, nikoli špička oblouku.
Q:Které testy ověřují povrchově upravenou elektrodu?
A: ASTM C559 pro objemovou hustotu, ASTM C611 pro elektrický odpor, ASTM C651 pro pevnost v ohybu a ASTM C747 pro modul pružnosti podle rychlosti zvuku.
Q:Snižuje povlak elektrickou vodivost?
Odpověď: Správně vytvořená anti{0}}oxidační vrstva je vodivá, takže chrání povrch při vysoké teplotě, aniž by koloně přidávala měřitelný odpor.