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• Eduardo Seguel Avendaño

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APLICACIÓN DE LOS ELECTRODOS EN FERRO ALEACIONES HORNOS Bimal Charla jee Científico Laboratorio Metalúrgico Nacional Jamshedpur Ferrp 831 007 Introducción de hornos electrotérmicos de aleación en la naturaleza donde el calor es producido por suministrar corriente eléctrica a través de los electrodos carbonosos • a el espacio de trabajo del horno. Las propiedades necesarias para el desempeño satisfactorio de un electrodo, electrotérmicos a temperaturas elevadas (1) niveles altos de conductividad eléctrica, (2) baja tasa de oxidación (alta densidad aparente), (3) alta: resistencia mecánica (partículas aglomeradas y adecuado es decir que haya agregado mixto) y (4) baja conductividad térmica. Dos tipos de electrodos están generalmente en uso es decir electrodos de carbono y grafito. Electrodo de carbono son de dos tipos, p. ej., (i) los electrodos soderberg de continuo y auto hornear tipo y (II) los electrodos de carbono precocinados. Autoevaluación continua de los electrodos para hornear son ampliamente utilizados en la actualidad." electrodos de carbono son muy rara vez se utiliza en la industria de ferroaleaciones y faldones grafitizados los electrodos se utiliza en la producción de decarburised ferro-cromo, manganeso metálico y cristal de silicio en hornos de arco sumergido (SAF). . Encontrar un lugar de electrodos de grafito en los hornos de arco sumergido de las capacidades que el diámetro del electrodo está limitado a 28 ". El tamaño del electrodo de un horno de arco sumergido es seleccionado para la densidad de corriente de la operación. Economía ha dictado la densidad de corriente máxima posible costo de capital para mantener a un nivel mínimo. Seleccionando los electrodos de densidad de corriente puede ser satisfactorio, ya que tiende a proporcionar un buen rendimiento de electrodos. Hornos de ferroaleaciones que son, en gran medida las unidades funcionamiento continuo alta corriente (hasta 50000 amperios en tres fases). Para el suministro de corriente alta, electrodos de un gran diámetro, (20" a 55 ") son necesarios. Pero las dificultades de la producción de electrodos de calidad crece con su diámetro. En el de aleaciones de hierro "industria, por lo tanto la continua fuga los electrodos se utiliza exclusivamente; en el estado calentado se diferencian muy poco en sus propiedades físicas de los habituales electrodos de carbono. La cocción electrodos son más baratos que los habituales pre-horneado electrodos de carbono. Pueden ser hechas sobre el terreno y de los gastos en la creación de una sección para producir el electrodo mezcla es pequeño en comparación con el de una fábrica de electrodos de carbono. Por otra parte, no se necesita combustible para calentar los electrodos y no hay necesidad de grúas gigantes para el transporte y tornillo los electrodos. 9,01 ,

El proceso de fabricación de los tipos de electrodos es similar que comprende de secado, trituración y molienda de la materia prima base y, a

continuación, mezclar con un aglutinante adecuado. La pasta formada de esta manera, en el caso de electrodos precocinados se extruyen en la forma cilíndrica y horneados por calcinación a alrededor de 1200 -1300 o °C en atmósfera reducida. Durante el proceso una densa, totalmente reducido producto se obtiene de precocinados electrodos de carbono. En el caso de la cocción continua o electrodos, la pasta verde se coloca directamente en el horno o moldeado en almacén y el almacenamiento para su uso cuando sea necesario. Para faldones grafitizados electrodos, electrodos de carbono los precocinados impregnación y alquitrán después rehorneado, faldones grafitizados de calentamiento en el rango de temperatura 2400 2600 °C C n atmósfera de reducción. El presente requisito anual estimado de soderberg pegar en la India es de 25.000 a 35.000 toneladas. El consumo promedio (kg) de carbono, y los electrodos soderberg para diversos de aleaciones de hierro producción (gran pureza por tonelada) son las siguientes: Al loy Soderberg electrodo electrodo de carbono de ferrosilicio Ferrosilicio 20-65 25-80 25-80 25-80 25-80 25-80 25-80 2580 30-60 40-70 cromo de ferromanganeso de arrabio 15-30 20-35 15-20 9-14 Producción de electrodos El proceso de producción consta de (i) la selección de materias primas, (ii) elaboración y mezcla de las materias primas, (iii) formando, (iv) materias primas cocción:- en la producción de electrodos, la selección de las materias primas es lo más importante. Las materias primas incluyen (a) agregado seco y (b) clasificador. a) agregado seco:- El rendimiento de los electrodos depende de la adecuada selección de agregados secos. Contenido de cenizas dentro de los límites de lo razonable es decir 6-870 (para que no afectan las propiedades mecánicas) es tolerable. La siguiente base-materiales generalmente son usadas como agregado seco: 1. Antracita carbón calcinado 2. Coque de petróleo calcinado 3. Tono coque 4. Coque Metalúrgico 9,02

Entre todos estos materiales, carbón antracita calcinada es la más deseada, ya que da una pasta a base de una buena resistencia mecánica. Antracita carbón calcinado en general constituye la fracción gruesa de la mezcla (como es enorme en cuanto a la estructura y menos poroso) y coque de petróleo, el tono de coque metalúrgico o cokp forma los mejores fracciones. En la India, ya que la disponibilidad de la antracita. casi. , Nil, coque de petróleo calcinado también se utiliza en la fracción gruesa a pesar de que no se deben utilizar para la fracción debido a su alta porosidad y lo que menos fuerza y propiedades inferiores. A nivel nacional laboratorio de metalurgia, un sustituto de carbón antracita calcinada ha sido desarrollado y denominado de la densidad global de carbono (DCA). Que se prepara a partir de coque de petróleo crudo, bajo contenido de ceniza , de coque y un medio tono suave', binder. Proporciona propiedades comparables con

antracita calcinada. Las propiedades de los distintos materiales de base utilizado para electrodo que se dan en la Tabla I. Binder:- Binder también juega un papel muy importante en la producción de electrodos. El aglutinante, mezcla de carbonización afianza el coque ‫٭‬ACTING las partículas como un puente entre ellos y finalmente el electrodo mecánicamente fuerte y buen conductor de electricidad. En general, el alquitrán de hulla tonos son preferidas ya que tienen una buena encuadernación y otras propiedades. Los principales parámetros que controlan el uso de un clasificador en un electrodo mezcla son (a) la calidad, (b) la cantidad de aglutinante de calidad depende principalmente de: i) Ablandamiento pinta ii) iii) valor Coque Coque reacciones del clasificador iv) Porcentaje de pérdida de la destilación a baja temperatura v) libre de carbono y resinas solubles punto de ablandamiento del punto de ablandamiento de un tono determinado por conocido . pruebas tales como la Kraemer y Sarnow (K&S) o el anillo y Bola ' (R&B) prueba, es un cómodo y adecuado para expresar la viscosidad del tono que a su vez, controla la operatividad y fluidez de la mezcla." Aunque la mejor calidad "de pasta se obtiene mediante tono de mayor punto de ablandamiento, medio disco duro Tono de punto de ablandamiento o R&B 75-90 C es preferido al considerar buena fluidez. Valor Coque de electrodo debe tener un alto rendimiento de coque por unidad de volumen. Tonos 9,03

horno de coque tars son las más adecuadas como contienen menos aceites volátiles y más carbono que los otros tipos de tonos. En continuo 0kt:camiones, la pasta (atraer su cocción en OW, oxpanch: mientras pierde su plasticidad y finalmente se reduce. Este" es "en su mayoría controlados por las reacciones que se producen en el clasificador en el rango de temperatura °C y 300-900 d.c. -periodo que la masa porosa al horno a una variable medida en función de la calidad del campo de juego." Pérdida de la destilación de los aceites en el tono que se destilan inferior a 360 °C control de la inflamación de la pasta y hornear, y por último la porosidad en el clasificador coque. UNA alta temperatura • tono que contengan menos de los aceites volátiles causas menos inflamación a la pasta y, por consiguiente, menos porosidad. Libre de carbono y resinas solubles carbono libre que es el constituyente carbonosos de tono, Insoluble en benceno o tolueno •también juega un papel muy importante en el rendimiento de los electrodos. El carbono es considerado como alto peso molecular núcleo rodeado por capas de menor peso molecular. Es principalmente de dimensiones coloidales y en parte es soluble en los solventes como el pyridine y quinina, capaz de formar una solución coloidal. La parte , de la libre de emisiones de carbono que es soluble en piridina quinolina es responsiblp para dar carácter vinculante fuerza .a , el producto cocido. Además de carbono libre, hay

resinas en el tono que son solubles en benceno o tolueno pero insoluble en éter de petróleo y son responsables de humectación y que las propiedades de adhesión de las carpetas hacia el núcleo y por último enlace partículas las partículas para formar un conjunto muy robusto y compacto. Algunas de las propiedades de las carpetas. en el cuadro Cantidad de aglutinante la cantidad de aglutinante depende de la materia prima, la granulometría del agregado seco y el tipo de electrodo para que la mezcla se utilizó. Un amplio estudio ha de tierra así como en este. En la fabricación de extrusión de electrodo de carbono/productos de grafito, alrededor de 15 partes en peso de la carpeta de cada 100 piezas del coque grist da la máxima densidad mientras que para pegar el soderberg, . el aglutinante cantidad varía de 20 a 26 partes por cada 100 partes de coque. La mayor aglutinante 9,04

contenido es necesario para las propiedades de flujo en la pasta mientras está en uso. El contenido de betún debe estar siempre hasta un valor óptimo. Proceso de Fabricación proceso de fabricación de electrodos de grafito de carbono/consta de los siguientes: a) b) la selección de la granulometría de la mezcla de partículas grist el núcleo partículas con un adecuado. aglutinante en una mezcla caliente c) Extrusión de la mezcla caliente de carbono/electrodos de grafito o fundido en tamaño adecuado para el uso de electrodos soderberg d) de bicarbonato en el caso de electrodos de carbono e) para hornear graphitization seguida de un flujo de hoja para la fabricación de electrodos pegar, así como el carbono y los electrodos de grafito se muestra en la Figura 1. En la selección de la granulometría con el fin de contar con la mayor densidad de empaque, es importante tener distintas cantidades de grueso, medio y fino las fracciones de la mezcla seca en proporciones adecuadas. En general, la de partículas más grande en el medio • fracción debe tener aproximadamente una cuarta parte del diámetro de la partícula más grande en el grueso. El más fino de partículas debe elegirse de forma que se llenan los vacíos creados por la mezcla de las fracciones gruesas y medianas". La mezcla seca de granulometría adecuada y se precalienta en el rango de temperatura 130-145 oC se introduce en un continuo/lote tipo sigma mezclas a través de hoja peso constante alimentadores y el tono de tono depósito térmico, fundido en el estado después de pasar por una viscosidad indicador, un controlador y un medidor de flujo, se inyecta junto con la mezcla en la misma mezcla. Temperatura de mezcla es usualmente escogido 60-70 °C por encima del R&B punto de reblandecimiento y tiempo de mezcla de aproximadamente 30 minutos. En el caso de pasta de electrodos soderberg, la pasta es fundido en bloques y que se envía a los clientes, que en pequeños trozos (150 mm a 200 mm) y precalentamiento antes de la recarga en los electrodos. En el caso de pre-cocido de carbono/electrodos de grafito, la mezcla es un poco diferente en consistencia, pero con parámetros other‫ ٭‬siguen siendo los mismos, , la mezcla a través de la cual se extruye una extrusora capaz de aplicar presión correcta y

cortar en longitud adecuada. El verde del electrodo al horno, en el caso de electrodos de carbono y horneado, impregnados rebaked seguido de graphitisation para faldones grafitizados electrodos. 9,05

Control de Calidad para un buen funcionamiento, así como un aumento de la productividad de una ferroaleación de soderberg horno pasta/electrodos de grafito o carbono debería prestarse la atención debida a la calidad de la pasta y los electrodos. Calidad de la pasta depende, en primer lugar, de los las materias primas utilizadas en la mezcla de carbono grist es decir, el material y el aglutinante. En el caso de los electrodos, además de las propiedades de la mezcla", que también depende de la formación, programa para hornear los electrodos de los verdes y finalmente el control del tamaño. Por lo tanto, control de calidad de las materias primas así como el producto final son una parte esencial de una pasta planta de producción. Control de Calidad incluye en la determinación de las propiedades de las diferentes materias primas necesarias para pegar , la producción y finalmente de la pasta. En el caso de carbono/electrodos de grafito es esencial para encontrar las propiedades del producto final y verificar la presencia de las propiedades necesarias en un caso particular según las especificaciones de diseño. Pasta Verde Si selección de materias primas es correcto y la mezcla seca debidamente granulornetry se introducen en la mezcla caliente, la pasta, por lo tanto, debe tener propiedades deseadas . Si una pequeña variación en las propiedades del agregado seco se lleva a cabo dentro de los límites de la carpeta varía ligeramente porcentaje deseado, fluidez de la pasta se puede lograr. La fluidez en muestras periódicamente los cilindros y "el clasificador ajustado para mantener el flujo dentro de los límites. El control de rutina y es importante porque en el día a día proceso de fabricación, la única variable es el contenido de betún. , La densidad aparente de una buena pasta debe en la', rango 1,58 -1,70 gm/cm 3. La pasta verde en forma de una prueba de electrodo está cocida a 1000 °C para simular con el electrodo de pasta al horno in situ cuando están en funcionamiento, y algunas de las propiedades normalmente necesaria para :prueba de rutina son las siguientes: resistividad eléctrica 60-90 ohmios.ern resistencia a la compresión 150-250 kg/cm 2 aprox. La porosidad 25-357. Lo anterior . propiedades se utilizan para fines de comparación de los lotes procesados y indican la tendencia calidad. Algunas de las propiedades de pre-cocido de carbono/electrodo de grafito y el electrodo de soderberg pegar figuran en el Cuadro 3.

9,06

Uso : Soderberg pasta para uso de pasta en un electrodo de ferro aleaciones horno, una shell de 1 a 2 mm hoja de acero se llena con la pasta de carbono en forma de ltimps media de 175 milímetros. El shell actúa como un cuerpo para que el electrodo pegar y lo protege contra la oxidación. También proporciona el paso de la corriente eléctrica desde el electrodo del brazo al horno a la sección de los electrodos se intensifica y transferencia de calor en la parte superior, sección ideas mundanas de los electrodos. El electrodo debe ser cubierto con una tapa" para evitar que el polvo, ya que pueden dar lugar a una rotura del electrodo. Una plataforma especial está montado encima del horno para facilitar decisiones conjuntas de electrodo y llenado. El calor de los hornos se ablanda la pasta y le permite llenar el electrodo shell compacta. La temperatura de cocción de los electrodos deben ser tales que a 110-130 °C la pasta completamente se ablanda y forma un compacto forma cilíndrica, en o 300-350 C solidificación y en conjuntos de 700-800 0C la solidificación termina con la evolución de los restantes materia volátil. Distribución de la temperatura en un electrodo durante el procedimiento de cocción electrodo grande de ferrosilicio de hornos se muestran esquemáticamente en la Figura 2. Correcto funcionamiento requiere que los electrodos no son horneados por encima de la las abrazaderas, para llegar a una solución satisfactoria "pinza electrodo de contacto" se obtiene únicamente cuando las pinzas electrodo en un moderado estado y es "moldeado" por entonces. Cuando el electrodo comienza a hornear por encima de la las abrazaderas, el oper'ación del ventilador para el disco, así como el electrodo "cilindro junta y la glándula debe ser c. La refrigeración de los electrodos debe ser vigilada con tanto cuidado como la de las pinzas de un aumento anormal de la temperatura causa prematuro el empacado de la pasta. Durante la operación de grandes electrodos soderberg graves dificultades que pueden presentarse son: a) b) Pegar que desembocan en la bañera/horno desigual distribución actual c) Un alto nivel de contaminación del baño todos estos problemas se pueden superar mediante una buena e incluso distributidri de corriente, buena granulometría adecuada y óptima la carpeta con fluidez. Faldones grafitizados electrodos : hay varias fallas provocando la rotura se puede encontrar en el trabajo con faldones grafitizados electrodos: 1) El Mal centrado de soportes para electrodos 9,07

2) Mal contacto en el pezón de whiu ► puede resultar en chispas y local mitIrtArTmcr :I) hit urrtt_t c ►IS ►GIF ►G :RI/Mgt -11 (J. ! . ► R:, ►►11 111►'VCI 4)11 I I Ir CO ►►1 ►111 sección del horno al que se va a limpiar o al intentar levantar un electrodo congelado en el fundido etc.

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Resumen Uso de soderberg pegar en los electrodos de aleaciones de hierro de producción ha sido objeto de debate. La selección de las materias primas (viz grist las partículas y el capote), sus propiedades deseadas para tener una buena pasta con la que funciona bien durante la operación con alta productividad también se ha discutido. Diversos medios de control de calidad de las materias primas, pegar y horneado de electrodo y el funcionamiento de los electrodos también se han tenido en cuenta en este documento. Uso de pre-cocido de carbono y electrodos de grafito que encontrar un pequeño lugar en el electrodo uso también ha sido señalado. Bibliografía "Embalaje características de los polvos como coque .un factor en la fabricación de materiales refractarios de carbono'Journal of Scientific & Industrial Research 14B, 592-597 11955) ;R 1. Murthy, H P S & Singh "Aglutinantes para electrodos de carbono en la industria del aluminio'; vol. 47 ( Julio .) 1955 Química Industrial & Engg, de 47 años, 1412-1415 ;T 2. Charlette & Bischoferger, G 3. Amstein, E H et al; la forma de las partículas de carbono grist en la fabricación de electrodos de carbono; de carbono y grafito; Soc. de Quím. Industry, London, 125-131 (1958) "El uso de brea de alquitrán de hulla como electrodo binder' ,ibíd., 162-172 ;J 4. Darney, UN 'Pitch binder para electrodos de carbono", ibíd., 152-161 5. McNeil D y madera, L 'Tar y lanzamientos como aglutinantes de carbono y grafito", ibid., 173-177 ;K 6. Blakeley, T H y Earp, F, "el estudio de la producción de pasta de la India soderberg materias primas", simposio sobre luz industria del metal de la India; laboratorio Metalúrgico Nacional, Jamshedpur; 14-17, 1961 Feb, p 105-111 ;S 7. Prabhakaram P y Murthy, H P 9,08

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TABLA I - PROPIEDADES DE LOS DIFERENTES MATERIALES DE BASE" PARA PEGAR Propiedades DE ELECTRODOS. D C. A. . Coque Antracita cenizas 0,4 -0,5 6,50 -7.50 contenido, 7. Cierto Sp. 2.03 -2.05 1.75 -1.79 Gr. 0.5 -1.0 % De Azufre 1,50 -2,00 contenido de grano, Den- : -1,56 1,45 1,54 -1.47 sity g/cm 3 56 5 índice Crushability Eléctrica 1190-1200 470-480 cm microporo resistividad Ohm- 6-8 3-4, 7. CUADRO 2 - PROPIEDADES DE CARPETAS PARA PEGAR calcinado ELECTRODO PitchMet Pet. Coque Coque Coque 0-0-22 0-0-2 -2,50 1-2-1 -1.90 1-1-1 -1.50 80 70 530-65-10 4-6 12-14 Material Ablandamiento pt ° C, libre de carbono Valor Coque 7. (K&S) alquitrán de hulla Tono suave 15-20 70-90 50-70 Mediana 90-140 Disco Duro 7. 15-7-25 35-45 30-50 40-60 9.10

TABLA 3: PROPIEDADES DE SODERBERG ELECTRODO, ELECTRODOS DE CARBONO Y faldones grafitizados Propiedades Soderberg Carbono faldones grafitizados electrodo electrodo electrodo (Cal. Fcl.coque) Aproximadamente 25-35 20-25 22-25 porosidad, 7. B. D. , G/cm 3 1-1-1 cenizas 4,25 -1,70 -0,30 4-8 0,1 -0,5 contenido, 7. (4-0‫ ٭‬Sp. elegidos. 60-90 35-55 8-12 resistencia ohmios. Oxidación 425-475 cm 400-500 600 temp °C C. C. S. 150-250 200-450 200-350 kg/cm 2 M. O. R. 80-175 70 80 80 - 100 kg/cm 2 ‫٭‬Anthracite

materiales base grafito de carbono Nader de almacenamiento almacenamiento Preparación de binder ] I chancado primario ' ralcintatIon

Cruibiny e xamen médico 1 L -f Mir vritlitiny EL_ ---mezcla proporcional • Pan procesamiento en molino Ramming pulsando flaming Craplul1s/ 11m I ifachining Tinishea Vertido- arias almacenamiento Fig. 1 Gráfica para la fabricación de electrodos

5 9,12 Fig. 2 Piagram o zonas de temperatura en un auto-bicarbonato 9,13 electrodo