石墨电极是电弧炉供电短网的最后一部分,通过石墨电极的末端产生强烈的电弧熔化炉料和加热钢液,即电极是把电能转化为热能的中心枢纽,电极工作时要受到高温,炉气氧化以及塌料撞击等作用,尤其是两根电极连接处,要比其它地方电阻大、导电系数低,易脱扣、氧化、脱落、折断,因而造成电极的极大消耗,而且延长了冶炼时间,降低了生产率。

1982年Bowman将电极正常消耗分为前端消耗和侧面消耗,二者可以用以下公式计算：

电极正常消耗：CE=Cγ+Cs

前端消耗：Cγ=Vγ·TOntap/W,Vγ=Kγ·I2/dnγ

式中：TOntap———电炉送电时间,h；

W———电炉出钢重量,t；

Vγ———电极前端消耗速度,kg/h；

Kγ———前端消耗常数(Bowman对交流电弧炉给出Kγ=0.0361及n通常取0.58)；

I———电弧电流强度,kA；

dγ———电极前端直径,m。

侧面消耗：Cs=Vs·TTop-Top/W,Vs=3Ks·S

式中：TTop-Top———电炉冶炼周期,h；

W———电炉出钢重量,t；

Vs———电极侧面消耗速度,kg/h；

Ks———氧化消耗速率,kg/(m2·h)；

S———电极炉内氧化表面面积,m2。

目前在生产过程中,Bowman电极消耗模型得到了广泛的认同,王明理等人认为冶炼工艺一旦稳定,供电的电流对电极单耗的影响最大,并依据Bowman模型得到60 t EAF电流对电极消耗及冶炼时间的影响,见表1。

表1 电流对电极单耗及冶炼时间的影响

一般认为,在冶炼过程中计算电极消耗有净耗和毛耗两个并存的概念,净耗是指冶炼中电极被高温升华、氧化和参加反应消耗掉的技术性消耗；毛耗则是净耗与未参加完冶炼而损失的和,也就是说,前面所提及的石墨电极消耗模型仅仅为技术性消耗,即归类于净耗。高占彪等人认为现阶段钢铁行业主要以以下两种方法来计算石墨电极消耗量。

（1）产量法

产量法是以一定时期产出的钢水量(成品)为基数,以同期内石墨电极的投入量扣除炉上剩余量为消耗量。

吨钢石墨电极的毛耗

MM=MZ/MG

吨钢石墨电极的净耗：

MJ=MC/MG

式中：MZ———电极的总消耗量(投入量-炉上剩余量),kg/t；

MC———电极的纯消耗量(投入量-炉上剩余量-损失量),kg/t；

MG———钢水的成品量,t。

（2）电耗法。

电耗法是以一定时期内纯加热时间的电耗累计量为基数,以同期内石墨电极的投入量扣除炉上剩余量为消耗量(LF炉则以每升温1℃耗电和电极来计算)。

每千瓦小时电极的消耗量：

MX=1000×MC/QH

式中：MC———电极的纯消耗量(投入量-炉上剩余量-损失量),kg/t；

QH———纯加热时间内的电耗累计量,kW·h。

现阶段钢铁企业在计算电极损耗量时,一般将未参加完冶炼而损失掉的量也同时计入,这样能够更为全面的反映电弧炉炼钢生产过程中损耗的重心和关键点,从而找到工艺参数上的不足点加以解决。

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