Electrodos Acería

CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS EN HORNOS ELECTRICOS DE ARCO - CORRELACION CON LOS FACTORES DE OPERACION *
L. R. Jaccard
1. INTRODUCCION
Los aspectos físicos del consumo de electrodos de grafito en hornos eléctricos fueron explicados en un excelente trabajo técnico de W. E. Schwabe ( ref. 1).
Excluyendo las quiebras, el consumo de electrodos ocurre: en sentido vertical, por el efecto delarco en la punta y, en el sentido horizontal, por el efecto de la oxidación.
En la práctica, el consumo de electrodos es computado apenas con base en el consumo vertical. El peso de electrodo consumido a ser contabilizado, será proporcional a la longitud de la pieza, al peso específico del grafito y a la sección original del electrodo.
Para encontrar la ecuación del consumo total de electrodos(kg/h), se puede partir de una expresión que defina la relación entre la velocidad de consumo vertical y los factores de operación. Normalmente, esta velocidad de consumo, expresada en centímetros por hora, es llamada de consumo lineal.
El consumo lineal es proporcional a la corriente al cuadrado e inversamente proporcional a la sección de la punta del electrodo.
El desgaste lateral por oxidacióninfluencia indirectamente el consumo total de electrodos a través de la disminución de la sección de la punta, provocando un aumento del consumo lineal. Sin embargo, un aumento del consumo lineal conduce a una disminución del tiempo de exposición a la oxidación y, en consecuencia, a un nuevo aumento del diámetro de la punta. Estos efectos continuan en forma iterativa hasta que la punta delelectrodo alcanza su sección definitiva, correspondiente a las condiciones de operación existentes. El hecho del desgaste lateral ser proporcional al tiempo de exposición y, por tanto, inversamente proporcional al consumo lineal, sirve como base para relacionar el diámetro de la punta con los factores: densidad de corriente, calidad de los electrodos y altura del horno.
Otra consecuencia de eserelacionamento entre los consumos lateral y lineal es la de permitir encontrar una ecuación única para el consumo de electrodos, sin necesidad de separar el consumo de punta del consumo por oxidación, tal como será demostrado a continuación.
2 . CONSUMO DE PUNTA Qt (kg/h) Y CONSUMO LINEAL Lc (cm/h)
Pesquisas de laboratorio y experiencias prácticas muestran que el consumo de punta, en kg/h, esproporcional a la intensidad de corriente al cuadrado ( refs. 2) y 3)). El consumo de punta Qt (kg/h) es independiente del diámetro del electrodo, y, por tanto: Qt ( kg/h) = K . I².
Para conseguir el objetivo de desarrollar una ecuación única que defina el consumo específico de electrodos sin separar el consumo de punta del consumo por oxidación, hay que encontrar, en primer lugar, un modelo para elconsumo lineal Lc (cm/h).
Si el consumo de punta, en kg/h, es proporcional a I2 e independiente del diámetro de la punta, es fácil concluir, como será visto a continuación, que el consumo lineal, en cm/h, es inversamente proporcional al diâmetro de la punta al cuadrado (d2).
El peso de punta consumido por hora, será proporcional al peso específico del grafito, a la sección de la punta y a lalongitud de electrodo consumido por hora ( fig. 1):
[pic]
Fig. 1 - Consumo Lineal


Qt(kg/h) = Ws . Lc . ( . d2 / 4
Donde: Ws (peso específico en kg/cm3), Lc (consumo lineal en cm/h) y d (diámetro de la punta en cm).
Por tanto, el consumo lineal Lc será: Lc (cm/h) = Qt / ( Ws . ( . d2 / 4 )
Substituyendo Qt = K . I2 en la fórmula anterior: Lc (cm/h) = K . I2 . 4 / ( ( . d2 . Ws )
Y,finalmente, llamando K´= K .4 / ( ( . Ws )
Lc (cm/h) = K´. I² / d² (1).
Por tanto, el consumo lineal Lc (cm/h) es proporcional a I2 e inversamente proporcional a d2.
3. CONSUMO TOTAL DE ELETRODOS, QT (kg/h)
Físicamente, el consumo total de electrodos QT (kg/h) es igual a la sumatoria de los consumos de punta y lateral. No obstante, es posible calcular el consumo de electrodos partiendo apenas del...