CN116889099A - 用于电弧炉中的电极的涂层 - Google Patents

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Abstract

本文描述了包括锆基涂层的含石墨电极，当在高温下使用时，例如当在1000℃和2000℃之间的电弧炉中使用时，该锆基涂层会减缓材料从电极的损失。锆基涂层可设置在电极的含石墨表面上或设置在预涂层上，该预涂层设置在该电极的表面上。锆基涂层包含一种或多种锆化合物，诸如氧化锆。本文还描述了用锆基涂层组合物来涂覆含石墨电极的组合物和方法。

Description

用于电弧炉中的电极的涂层
技术领域
本申请涉及电极的保护性涂层，更具体地涉及设置在含石墨电极上的含锆涂层。
背景技术
在用于钢铁生产的炉(例如，电弧炉)中使用的碳基(例如，石墨)电极会经受苛刻的操作条件，包括高温、熔融钢或其他金属的剥落，以及大电流和电荷通过电极。用于这些目的的说明性电极的直径从15英寸至30英寸(38cm至76cm)不等，并且甚至可以是两英尺(0.61米)或更长。此类电极可具有甚至长达十英尺(3米)或更长的长度。
当这些电极用于电弧炉中时，它们最终会由于氧化和/或高温而被消耗或以其他方式降解。工业电弧炉温度可高达1，800℃或甚至更高。虽然在操作期间经常用水喷射电弧炉电极来冷却电极，并且这种冷却可在一定程度上减轻降解，然而高达70重量％的电极可能被氧化和/或以其他方式降解。由于电极成本是电弧炼钢工艺的主要部分，因此这种损失代价昂贵。
非常期望提供这样的电极，即具有更长的使用寿命并且在苛刻的温度和其他环境条件(诸如在电弧炉中操作的含石墨电极所经历的那些条件)下更好地防止降解和损失。
发明内容
本文描述了用于涂覆和保护含石墨电极(诸如在电弧炉中使用的那些含石墨电极)的锆基组合物和方法、包括锆基涂层的受保护的含石墨电极，以及包括此类受保护电极的电弧炉。
申请人已经发现，锆基涂层组合物可被施涂到含石墨电极以增加其使用寿命。当被固化(例如，在一些实施方案中被干燥)时，涂层组合物在电极上形成保护性涂层。申请人已经发现，与没有涂层的类似电极相比，如此涂覆的受保护的含石墨电极在诸如电极在操作电弧炉中经历的那些条件下表现出较慢的质量损失速率。此外，与没有锆基涂层的类似电极相比，此类经涂覆的(受保护的)电极在通过喷水冷却时表现出更高的冷却速率。因此，根据所公开的方法将锆基涂层组合物施涂到含石墨电极预计会为电极提供更长的使用寿命。当在电弧炉中使用时，受保护电极使用寿命更长，从而降低了包括它们的电弧炉的操作成本。
一方面是保护石墨电极的方法，该方法包括：将锆基涂层组合物施涂到石墨电极上；以及固化该涂层组合物以在石墨电极上形成保护性涂层。
另一方面是受保护的含石墨电极，该受保护的含石墨电极包括含石墨电极和设置在该含石墨电极的表面上的锆基涂层。在一些此类实施方案中，该受保护的含石墨电极还可包括预涂层，该预涂层设置在下层含石墨电极的表面上以增加上层锆基涂层与含石墨电极的粘附。因此，在此类实施方案中，预涂层设置在电极(本文中也称为″构件″)与锆基涂层之间。在实际效果中，预涂层用作电极与锆基涂层之间的底漆层。在其他实施方案中，含石墨电极不包括预涂层，并且锆基涂层可直接设置在含石墨构件(电极)的表面上。
另一方面是包括至少一个受保护的含石墨电极的电弧炉，其中该至少一个受保护的含石墨电极包括含石墨电极和设在该电极上的至少一个锆基涂层。
所公开的组合物和方法减轻了电极的降解和消耗，同时改善了热传递并提高了电极的冷却速率。
附图说明
图1是根据本发明的特定实施方案的电弧炉的示意图。
图2是根据本发明的特定实施方案的受保护电极的示意图。
图3是根据本发明的特定实施方案的受保护电极的示意图。
图4是示出了在1000℃下涂层在热循环中的益处的图形表示。
图5是示出了没有植酸预涂层的结果的图形表示。
图6是示出了在1500℃下涂层在热循环中的益处的图形表示。
图7是示出了在1100℃、1300℃和1500℃下涂层在热循环中的益处的图形表示。
图8是示出了经涂覆的石墨电极的热通量的图形表示。
具体实施方式
尽管本公开提供了对各种实施方式的参考，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本申请的精神和范围下，可以在形式和细节上进行改变。将参考附图详细地描述各种实施方案。对各种实施方案的参考不限制本文所附权利要求书的范围。另外，在本申请中阐述的任何示例都是例示性的并且不旨在进行限制，并且仅仅阐述了用于所附权利要求的许多可能的实施方案中的一些。
除非另外定义，否则本文中所用的全部技术和科学术语具有与本领域的普通技术人员通常所理解相同的含义。如发生矛盾，将以本文档(包括定义)为准。下文描述方法和材料，但与本文所述的方法和材料类似或等效的方法和材料可以用于实践或测试本申请。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均以引用的方式全文并入本文，并用于所有目的。
如本文所用，术语″包含″、″包括″、″具有″、″可以″、″含有″以及其变体旨在是开放式过渡型短语、术语或言语，不排除额外行为或结构的可能性。除非上下文另外明确规定，否则单数形式″一″、″和″以及″该/所述″包括复数个参考物。本公开还设想了″包括本文提出的实施方案或元件″、″由本文提出的实施方案或元件组成″以及″基本上由本文提出的实施方案或元件组成″的其他实施方案，不管是否明确阐述。
如本文所用，术语″任选的″或″任选地″是指随后描述的事件或情况可能但不必发生，并且该描述包括事件或情况发生的实例和事件或情况不发生的实例。
如本文所用，在描述本公开的实施方案时采用的修饰例如组合物中的成分的量、浓度、体积、工艺温度、工艺时间、产量、流速、压力和类似值以及其范围的术语″约″，是指可能由于以下原因而发生的数值量的变化：例如，通过用于制备化合物、组合物、浓缩物或用途配制物的典型测量和处理程序；通过在这些程序中由于疏忽造成的错误；通过起始材料或用于进行所述方法的成分的制造、来源或纯度的差异，以及类似接近的考虑因素。术语″约″还涵盖由于配制物的老化而与特定起始浓度或混合物不同的量，以及由于混合或加工配制物而与特定起始浓度或混合物不同的量。在通过术语″约″修饰的情况下，在此所附权利要求包括这些量的等效物。另外，除非上下文具体限制，否则其中″约″用于描述值的范围，例如″约1至5″叙述意指″1至5″和″约1至约5″和″1至约5″以及″约1至5″。
如本文所用，术语″基本上″是指″在很大程度上″。
如本文所用，术语″基本上不含″材料是指″在很大程度上不含″该材料或在某种程度上不含该材料，即所存在的材料的量对组合物的特性的影响可忽略不计。例如，基本上不含指定化合物或材料的组合物可不含该化合物或材料，或可具有诸如通过不期望的污染、副反应或不完全纯化而存在的微量该化合物或材料。″微量″可为痕量、不可测量的量、不干扰值或特性的量，或如在上下文中提供的一些其他量。″基本上仅″具有所提供列表的组分的组合物可仅由那些组分组成，或具有存在的痕量的一些其它组分，或具有不会实质上影响组合物的特性的一种或更多种额外组分。此外，在描述本公开的实施方案时采用的修饰例如组合物中的成分的类型或量、特性、可测量的数量、方法、值或范围的″基本上″，是指不会以使预期组合物、特性、数量、方法、值或范围无效的方式影响全部所述组合物、特性、数量、方法、值或其范围的变化。在由术语″基本上″修饰的情况下，所附权利要求包括根据该定义的等效物。
如本文所用，″基本上由......组成″和″由......组成″是按照美国专利法来解释。
如本文所用，任何所述值的范围都涵盖所述范围内的所有值，并且应被解释为支持叙述具有在所述范围内的实数值的端点的任何子范围的权利要求。举例来说，在本说明书中对范围1至5的公开应被认为支持对以下范围中的任一范围的权利要求：1-5；1-4；1-3；1-2；2-5；2-4；2-3；3-5；3-4；和4-5；以及其小数，例如1.5-3.5、1.7-4.8等。
本文描述了保护性涂层系统，该保护性涂层系统用于保护电极以防降解，更具体地是含石墨电极，并且尤其是在电弧炉内操作的含石墨电极。本文描述了适用于电弧炉的受保护电极。本文还描述了包括受保护电极的电弧炉。本文进一步描述了用于涂覆电弧型炉中的电极的组合物和方法。在一些实施方案中，电弧型炉用于炼钢。所公开的涂层改善了电极寿命，改善了热通量，从而提高了电极的冷却速率。因此，本发明的一个方面是包括如本文进一步描述的一个或多个受保护电极的电弧炉。
本发明的保护策略可用多种多样的电极来实践。出于说明的目的，将在电弧炉的背景下描述本发明的原理。图1示出了包括本发明的多个受保护电极14的电弧炉(″EAF″)10。炉的壁限定出内部12。在电弧炉10用于炼钢的实践模式中，炉10可由耐火材料衬里的容器构成，通常以较大尺寸水冷，并且覆盖有可缩回的顶部。
在一些实施方案中，每个电极14由电极保持器或夹具夹持以用于将电极14插入到炉10中。电极14可通过一个或多个开口(诸如穿过顶部的开口)进入炉。然而，在其他实施方案中，一个或多个电极14可穿过炉10的一个或多个壁或底板插入到炉内部12中。在仍其他实施方案中，每个电极14整体可设置在内部12内。
电极通过合适的定位系统自动地升高和降低，该定位系统可使用电动绞盘升降机或液压缸。炉10理想地包括调节系统。在一些实践模式中，调节系统有助于在炉料熔化期间维持近似恒定的电流和功率输入，即使当炉料熔化时废料可能在电极14下面移动也如此。
电弧炉10是通过电弧对装料进行加热的炉。电弧在电极14的尖端与炉中的材料之间产生，以使材料变热，并且如果需要的话，使材料熔化。当电弧在装料与电极之间形成时，炉料既受到穿过炉料的电流的加热，也受到电弧释放的辐射能的加热。电弧炉10的实施方案可以是已在例如以下文章中详细描述的电弧炉：J.A.T.Jones、B.Bowman、P.A.Leffank的″Electric Furnace Steelmaking(电炉炼钢)″，The Making,Shaping andTreatingofSteel(《钢加工、成形和处理》)，R.J.Fruehan编辑，1998年，AISE钢铁工程师协会：匹兹堡，但是其中此类实施方案被修改以包含本发明的受保护电极14。所引用的文献全文以引用方式并入本文。
含石墨电极14可在400℃至3000℃的高温环境中操作。在常规电弧炉中，典型电极被氧化和/或以其他方式降解，并且因此在常规炉中的高温气氛中被消耗。作为此类降解的结果，电极的形状可被改变(例如，变成铅笔尖端的形状)，并且电极底部的直径与原始电极直径相比可减小到约50％-70％。
降解导致电极性能受损，从而需要对降解的电极进行维护、维修或更换。本发明的显著优点在于，炉10中的一个或多个受保护电极14比常规的未受保护电极更耐降解，因此在需要维护、维修或更换之前使用寿命更长。
电弧炉10可包括本发明的一个或多个受保护电极14。出于说明的目的，电弧炉10被示出为由三相电源供电并且因此包括三个受保护电极14。然而，在其他实施方案中，电弧炉包括一个、两个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或多于十个电极并且/或者以其他种类的电源供电，诸如两相电源或甚至直流电源。
每个电极14可包括单个节段(部件)或者由多个节段组装而成。由多个节段形成的电极14在本文中被称为组合电极。组合电极能够以节段形式提供，这些节段用螺纹联接件组装在一起。螺纹联接件允许将节段拆卸，使得当电极节段磨损时，可添加新的节段。在一些实施方案中，组合电极具有上金属部分，包括诸如石墨等碳材料的下部分通过螺纹联接件或螺纹接头等附接到该上金属部分。
虽然可包括本文所述的任何锆基涂层并受其保护的含石墨电极的类型不受特别限制，但出于说明的目的，特别参考图2至图3说明了受保护电极14，这些图描绘了形状为圆柱形并且因此横截面为圆形的电极14。然而，本文描述了电极14的替代实施方案。
图2更详细地以横截面示出了圆柱形受保护电极14的实施方案。受保护电极14包括具有表面17的含石墨构件16。本发明的保护性锆基涂层18设置在表面17的至少一部分上。含石墨构件16可以是含石墨电极或其任何部分，诸如组合电极的含石墨节段。保护性锆基涂层18优选地存在于电极14的整个圆周周围，如图2所示。然而，表面17的部分覆盖还预计在减缓构件16的损失和/或降解方面具有非常有益的效果。
尽管图2至图3出于说明的目的示出了圆柱形受保护电极14的实施方案，但受本发明的涂层保护的含石墨电极构件16的形状和尺寸不受特别限制：在形状上，含石墨电极可以是圆柱形、立方体、长方体、圆锥形、截头圆锥形、多边形圆柱形、不规则形，以及它们的组合。例如，电极构件16可以是具有长轴的圆柱形的形状，但终止于锥形端部、圆形端部、收窄到尖端的圆锥形端部、渐缩到尖端的截头圆锥形端部等。出于说明的目的，每个电极14被示出为具有钝的尖端。然而，如上所述，在炉10中使用电极14会导致电极14的降解和其形状的改变。因此，电极14的一个或多个尖端在使用之前、期间和/或之后可以是锥形的或甚至其他形状。
含石墨电极构件16可以是任何尺寸。圆柱形的电极构件16在长轴的方向上具有长度，并且在垂直于该轴的平面中具有带有直径的圆形横截面。在特定实施方案中，电极构件16(或组合电极中的电极节段)的直径为约一英寸至40英寸(0.0254米至1.016米)、约三英寸至约30英寸(0.0762米至0.762米)、或约七英寸至约30英寸(0.1778米至0.762米)。
在例示性实施方案中，电极构件16的长度为约一英尺至40英尺(0.3048米至12.192米)、约三英尺至约30英尺(0.9144米至9.144米)、约三英尺至约20英尺(0.9144米至6.096米)、约10英尺至30英尺(3米至9.1米)、约10英尺至20英尺(三米至6.1米)、或约12英尺至约18英尺(3.7米至5.5米)。然而，由于材料从电极构件16、尤其是从尖端(靠近待熔化的炉料的电极部分)的损失，电极的长度可发生变化；并且在组合电极中，可通过添加或更换电极构件16的节段来改变或恢复长度，诸如添加到远离尖端的端部，以补偿电极材料从靠近要在炉内熔化的材料的尖端的损失。每个节段的长度可以是约五英尺至15英尺(1.524米至4.572米)。
含石墨电极构件16可包含石油焦、针状焦和石墨中的一者或多者。含石墨电极还可包含煤沥青以粘结焦炭，该焦炭是聚集体。因此，在实施方案中，电极16包含以下各项中的一者或多者、由以下各项中的一者或多者组成、或基本上由以下各项中的一者或多者组成：石油焦、针状焦和石墨；以及煤沥青(煤焦油)。在一些实施方案中，在电弧型炉中使用的电极14是碳基电极。在一些实施方案中，在电弧型炉中使用的电极是含石墨电极。
在组合电极的特定实施方案中，节段包含石墨或含石墨材料、由石墨或含石墨材料组成、或基本上由石墨或含石墨材料组成；包括圆柱形或近似圆柱形的形状；并且具有轴线和沿着该轴线的长度。
含石墨电极构件16可包含0重量份至100重量份的石油焦与零重量份至100重量份的针状焦，或者可使用石油焦与针状焦的其他重量比，诸如石油焦比针状焦为90重量份比10重量份、或80重量份比20重量份、或70重量份比30重量份、或60重量份比40重量份、或50重量份比50重量份、或40重量份比60重量份、或30重量份比70重量份、或20重量份比80重量份、或十重量份比90重量份、或零重量份比100重量份。在存在石油焦的情况下，低硫石油焦优于高硫石油焦。对于高温应用而言，针状焦比石油焦的比例更高是优选的。然而，所公开的保护性涂层18可用于多种电极材料，包括多种石墨类型。
本文所公开的任何保护性涂层组合物18可被施涂到任何尺寸或形状的含石墨电极构件16的一个或多个表面上，以便提供受保护性涂层18保护的所得受保护电极14。
图3示出了圆柱形受保护电极14的另一个实施方案的横截面，其中图2的受保护电极14在图3中被修改为还包括具有表面22的预涂层20。受保护的含石墨电极14包括含石墨电极(含石墨构件16和预涂层20)和锆基涂层18。预涂层20设置在石墨构件16的表面17的至少一部分上，并且锆基涂层18设置在预涂层20的表面22的至少一部分上。优选地，电极14的全部或大部分外圆周表面包括与预涂层20邻接的锆基涂层18，如图3所示。换句话说，预涂层20可涂覆构件16的基本上全部表面17，并且保护性涂层18可涂覆预涂层20的整个下层表面22。然而，用预涂层20部分地覆盖表面17和/或用保护性涂层18部分地覆盖预涂层预计会在延长构件16的寿命方面提供益处。
预涂层20促进锆基保护性涂层18与含石墨构件16的粘附。然而，在缺少单独的预涂层20的实施方案中，诸如图2中所示的实施方案，锆基涂层18可包含预涂层20的一种或多种组分以便促进保护性涂层18与表面17的粘附，而不必使用单独的底漆层诸如预涂层20。在实施方案中，可掺入到预涂层20和/或保护性涂层18中的一种或多种组分包含植酸(PA)、由植酸(PA)组成、或基本上由植酸(PA)组成。
在一些实施方案中，图2和图3的锆基涂层组合物18不仅用作具有低热导率的热障涂层，而且用于提供氧化保护、改善的热通量或其组合。在一些实施方案中，锆基涂层的熔点为至少约2000°F(1093℃)、至少约2200°F(1204℃)、或在从约2200°F至约3500°F(从约1204℃至约1927℃)的范围内。
图2和图3的涂层组合物18可用于延长电极14的寿命。在一些实施方案中，涂层组合物18和预涂层20(如果使用的话)被用作热障涂层，以保护在钢铁生产中使用的电弧炉中使用的石墨电极。
制造受保护电极的方法
本文所述的任何锆基涂层组合物及其实施方案可用于本文所述的任何制造受保护电极14的方法及其实施方案。
参考图2，锆基涂层组合物可被直接施涂到含石墨构件16的至少表面17上。含石墨构件16是含石墨电极或其一部分，诸如含石墨电极的节段。在一些此类实施方案中，锆基涂层组合物为液体(其通常在一个大气压和20℃下为液体或被加热至合适的温度以成为液体)。液体可以是单相或多相，诸如在液相或固相分散在液相载体中的情况下。锆基涂层组合物可连续地或分批地并且以任何次数进行施涂(在施涂之间有或没有固化过程)。
在包括预涂层(诸如图3所示的预涂层20)的实施方案中，液体预涂层组合物(即，在一个大气压和20℃下为液体或被加热至合适的温度以成为液体的预涂层组合物)被施涂到含石墨构件16的表面17，并且任选地被固化以在表面17上形成预涂层20，从而形成具有表面22的经预涂覆的未受保护电极。锆基涂层组合物被施涂到固化的预涂层20的表面22或被施涂到未固化的预涂层组合物。预涂层组合物和锆基涂层组合物可多次施涂，在任何施涂之间固化或不固化。预涂层组合物和锆基涂层组合物的一次或多次施涂可按任何顺序进行，任选地，附带条件是，关于图3的实施方案，预涂层组合物的至少一次施涂先于锆基涂层组合物的第一次施涂或与之同时进行。在电极构件16先前未用本发明的保护性涂层处理的那些情况下，该附带条件是可取的。在其他实践模式中，先前受保护的电极构件16可通过再施涂一个或多个其他预涂层20和/或一个或多个其他保护性涂层18来翻新或更新其保护。在一些实践模式中，施涂多个预涂层20，在这之后施涂一个或多个保护性涂层18。在一些实践模式中，施涂预涂层20和保护性涂层18的交替涂层，直到在构件16上提供了两层或更多层每种类型的涂层。预涂层组合物和锆基涂层组合物在电极构件16的表面上被固化。
本文所述的锆基涂层组合物和/或预涂层组合物中的任一者可在含石墨电极14、其部分或含石墨构件16被安装到电弧炉10中之前在该电极、该部分或该构件上进行施涂并固化；或者，另选地，这些涂层组合物可在将电极14、部分或构件16安装作为炉组件的一部分之后被施涂到电极14、部分或构件16。在后一种情况下，一种或两种类型的涂层组合物可在炉10的操作期间被施涂到电极14、其部分或构件16。
电弧炉中使用的含石墨电极通常包括圆柱形或基本上圆柱形的节段，这些节段被固定使得电极的形状像细长的圆柱体。通常的情况是，每个含石墨电极以基本上垂直的方向进行安装，使得其由夹具支撑并且从该夹具向下突出到电弧炉中，由此电极的一部分设置在电弧炉的外部，位于夹具与炉的顶部之间，并且电极的一部分穿过电弧炉顶部中的开口并且向下突出到电弧炉的内部中。电极的下端(最靠近电弧炉的底部的终止部分)特别易于损失，使得随着时间流逝，该终止部分逐渐变细，即比远离电弧炉底部的基本上圆柱形的部分更窄，并且最终石墨从电极的下端损失，由此电极变短。为了补偿电极的缩短，将新的基本上圆柱形的石墨部分附着到电极的顶部(电极的最远离电弧炉的终止部分)并且电极的尖端降低。该实践可与本发明的受保护电极14一起使用。这样，尽管有石墨从电极的下端损失这一过程，但含石墨电极仍得以维持。
图1至图3的含石墨电极14可通过从围绕电极的长轴布置的喷嘴喷射的水来冷却。换句话说，喷嘴围绕电极14周向地配置，并且朝向电极14径向向内地喷射冷却水。含石墨电极14可通过将水喷射到电极的周边上，例如喷射到含石墨电极14的弯曲表面上来冷却，其中该弯曲表面设置在夹具与电弧炉10之间。因此，许多常规电弧炉已经包括将液体(诸如水)施加到电极的主表面的装置，该装置在夹具与电弧炉的顶部之间以及炉本身上方。冷却水蒸发，从而冷却电极。
这种施涂策略可用于本发明的实践中，不仅用于供应冷却液体，而且用于在电极14安装在炉10中时将本发明的涂层施涂到这些电极上。有利地，本文所述的锆基涂层组合物可以是液体，该液体可作为水的补充或代替水，使用与电弧炉相关联的现有喷雾器装置进行喷射。虽然锆基涂层组合物可被喷射到电弧炉内腔外部的含石墨电极构件16上，但液体组合物可在重力的作用下沿电极向下流动，从而涂覆电极的主表面的至少一部分。即使在组合物的所有水分蒸发之前没有液体组合物到达电极的下端，经涂覆的含石墨电极也在电极的主表面的一部分上(优选地在电极的圆周周围)包括锆基涂层的涂覆层。随着电极的靠近炉料的下部部分连续地损失，电极降低，在顶部处添加新的节段，将涂层添加到电极的该部分，因为其靠近喷雾器定位，并且最终电极的下端包括锆基涂层，这减缓了如本文所述的石墨损失速率。
因此，在一些实施方案中，锆基涂层组合物是通过在原位(即，当含石墨电极构件16设置或部分地设置在电弧炉10内时)将锆基涂层组合物喷射到含石墨电极构件16上，而被施涂到含石墨电极构件16或经预涂覆的含石墨电极构件16上。在一些此类实施方案中，锆基涂层组合物可被喷射到位于夹具与电弧炉顶部之间的含石墨电极构件16的表面上。锆基涂层组合物的一部分或全部可粘附到含石墨电极构件16(或其经预涂覆的部分)，并且可能在重力的作用下沿含石墨电极构件16向下流动。水分蒸发，从而在含石墨电极构件16的表面和/或含石墨电极构件16的经预涂覆的表面上留下锆基涂层，例如在夹具与电弧炉10的顶部之间，或甚至在向下远至设置在电弧炉内的含石墨电极的一部分。留在含石墨电极上的涂层减缓了其所沉积的石墨的损失。
用于提供保护性涂层18或预涂层20的每种涂层组合物可按0.1微米至5微米厚的湿厚度进行施涂，例如约0.1微米至约5微米、约0.2微米至约4微米、约0.1微米至约3微米、约0.2微米至约2微米、或约1微米。
在一些实施方案中，用于提供保护性涂层18或预涂层20的涂层组合物可作为水溶液进行施涂。在一些实施方案中，涂层组合物通过任何合适的方法进行施涂，诸如刷涂、涂抹、喷射、浸渍等以及它们的任何组合。用于提供保护性涂层18或预涂层20的涂层组合物可根据需要被施涂任何次数。
在一些实施方案中，用于提供保护性涂层18或预涂层20的涂层组合物的喷射是通过喷射环进行的。在一些实施方案中，在美国专利4，852，120号中报道了喷射环，该专利的全部内容以引用方式并入本文。在一些实施方案中，喷射环位于电极夹具下方，并且涂层组合物在电极夹具下方进行喷射。在一些实施方案中，在电极的操作期间，喷射环用于局部原位应用。在一些实施方案中，喷射环的构造如美国专利4,852,120号的图3中所描绘。
固化是物理或化学过程，其中材料液体通过化学变化(诸如交联)、物理作用(诸如冷却和凝固)、物理作用(诸如从材料中损失液体溶剂(例如，通过蒸发))、物理交联或它们的组合变成固体。在锆基涂层组合物包含诸如水等液体载体的实施方案中，固化可包括以下步骤、由以下步骤组成或基本上由以下步骤组成：通过在环境条件下蒸发液体载体或任选地在真空下在空气或人工气氛(诸如包含氮气、二氧化碳、氩气、降低的氧含量和/或类似物的气氛)中施加热量来允许或引起锆基涂层组合物干燥。
涂层18和20可在电极构件16安装或未安装在炉10(图1)中时被施涂到该电极构件。例如，涂层可在电极构件16安装在炉10中时被施涂到该电极构件。当受保护电极14在操作中时，电极14和周围经受来自电极尖端与炉10的炉料之间的电弧的热量，该热量可引起锆基涂层组合物中的任何液体载体的蒸发，由此将该组合物固化(干燥)成锆基涂层并且提供任何必要的固化。然而，涂层组合物的固化也可受到辅助。因此，在一些此类实施方案中，干燥包括以下步骤、由以下步骤组成或基本上由以下步骤组成：使气流通过经湿涂覆的含石墨电极；在30℃和2000℃之间的温度下加热经涂覆的含石墨电极；或该通过和该加热的组合。在一些此类实施方案中，气体是空气或氮气。在实施方案中，干燥包括以下步骤、由以下步骤组成或基本上由以下步骤组成：在约60℃至约2000℃，在实施方案中，100℃至2000℃，在实施方案中，150℃至1600℃，在实施方案中，约150℃至约1600℃，在实施方案中，约100℃至约1000℃，或在实施方案中，约200℃至约1000℃的温度下加热经湿涂覆的含石墨电极。
锆基涂层组合物和/或预涂层的固化可在涂层组合物在电极上的施涂位置处发生，或者(如果是液体的话)，涂层组合物可在重力的作用下沿电极表面向下流动并且在与其首次施涂的位置不同的位置处固化(例如，干燥)。
在一些实施方案中，预涂层20(由于其有助于保护性涂层18与构件16的粘结的能力因而也被称为粘结涂层20)在锆基涂层组合物之前被施涂。粘结涂层20有助于更好地粘附保护性涂层18(例如，锆基涂层)。在一些实施方案中，粘结涂层或预涂层20与用于形成保护性涂层18的涂层组合物同时施涂，或者可在保护性涂层组合物之前施涂，并且任选地随后与保护性涂层组合物同时施涂另外的粘结涂层材料。在一些实施方案中，粘结涂层或预涂层20包含植酸(也称为肌醇六磷酸(IP6)或肌醇多磷酸)。在一些实施方案中，粘结涂层20在液体载体(诸如水)中以40ppm至10,000ppm的植酸浓度进行预施涂。在一些实施方案中，当同时施涂用于提供保护性涂层18或预涂层20的涂层组合物时，预涂层组合物与保护性涂层组合物的重量比为从1∶1或2∶1。在一些实施方案中，当同时施涂用于提供保护性涂层18或预涂层20的涂层组合物时，粘结涂层和涂层组合物各自以从1.5ppm至1500ppm(按重量计)的浓度进行施涂。
锆基涂层组合物
锆基涂层组合物的实施方案可用于本文所公开的用于制备受保护的含石墨电极14的任何方法及其实施方案中。
在可用于制备受保护电极14的实施方案中，锆基涂层组合物包含以下物质、由以下物质组成或基本上由以下物质组成：一种或多种锆化合物和载液(诸如水或其它含水载体)。任选地，锆基涂层组合物可包含一种或多种钇化合物、植酸和/或其它成分。优选地，载液是含水的并且包含水和至少一种其它溶剂。在一些实施方案中，载液可包含水、由水组成或基本上由水组成。
在一些实施方案中，一种或多种锆化合物中的至少一种锆化合物并且在一些实施方案中为每一种锆化合物是以下化合物：该化合物在60℃和2,000℃之间的温度下、在一些实施方案中在100℃和1500℃之间的温度下在存在水(水蒸气和/或蒸汽)的情况下以及/或者在一些实施方案中在100℃和1500℃之间的温度下在不存在水的情况下热分解、水解和/或以其他方式反应以形成氧化锆。
一种或多种锆化合物可包含以下一者或多者、由以下一者或多者组成、或基本上由以下一者或多者组成：氯氧化锆、乙酰丙酮锆(IV)和氧化锆。在一些实施方案中，锆基涂层组合物中的一种或多种锆化合物可包含以下一者或多者、由以下一者或多者组成、或基本上由以下一者或多者组成：氯氧化锆和乙酰丙酮锆(IV)。
一种或多种钇化合物在锆基涂层组合物中是任选的，并且可包含以下一者或多者、由以下一者或多者组成、或基本上由以下一者或多者组成：乙酸钇、硝酸钇、氨基磺酸钇、乳酸钇、甲酸钇、氯化钇(III)、硫酸钇以及它们的任何组合。在一些实施方案中，如果存在的话，一种或多种钇化合物可包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：乙酸钇、氨基磺酸钇、乳酸钇、甲酸钇以及它们的任何组合。不受理论的约束，推测钇化合物有助于防止在电弧炉的操作条件下电极的质量损失。此外，然而，不受理论的约束，推测硝酸钇尽管在帮助进一步延长电极寿命方面是有益的，但与其它钇化合物相比可能具有缩短电极寿命的氧化特性。进一步推测，包括硝酸在内的其它硝酸盐也具有缩短电极寿命的特性。因此，硝酸钇化合物不是优选的钇化合物。理想地，如果存在一种或多种钇化合物，则不包括硝酸钇化合物。
锆基涂层组合物可包含每毫升锆基涂层组合物约0.01mg至约10mg的一种或多种锆化合物，或约0.5mg/mL至约10mg/mL、或约0.1mg/mL至约10mg/mL、或约0.1mg/mL至约5mg/mL、或约0.3mg/mL至约3mg/mL、或约1.0mg/mL至约2.0mg/mL、或约1.0mg/mL至约1.4mg/mL、或约1.2mg/mL、或约1.5mg/mL、或约0.1mg/mL至约0.8mg/mL、或约0.5mg/mL至约10mg/mL、或约0.5m/mL至约0.8mg/mL、或约0.75mg/mL。
锆基涂层组合物可包含每毫升锆基涂层组合物约0mg至约0.5mg的一种或多种钇化合物，或约0mg/mL至约1.5mg/mL、或约0.1mg/mL至约0.7mg/mL、或约0.2mg/mL至约0.3mg/mL、或约0.3mg/mL。
锆基涂层组合物可包含一种或多种锆化合物和一种或多种钇化合物，该一种或多种锆化合物与该一种或多种钇化合物的重量比为约15∶1至约1∶1、或约10∶1至约5∶1、或约9∶1至约6∶1、或约9∶1至约7∶1、或8∶1。
锆基涂层组合物可包含每毫升锆基涂层组合物约0.01mg至约10mg的植酸，或植酸为约0.1mg/mL至约5mg/mL、或约0.3mg/mL至约3mg/mL、或约0.1mg/mL至约0.8mg/mL、或约0.5mg/mL至约10mg/mL、或约0.5mg/mL至约0.8mg/mL、或约0.75mg/mL。
在锆基涂层组合物包含植酸的一些实施方案中，一种或多种锆化合物与植酸的重量比为约2∶1至1∶2，在一些实施方案中为约3∶2至2∶3，或在一些实施方案中为约1∶1。
锆基涂层可作为含水组合物被施涂到含石墨电极上。该含水组合物可以是溶液、水性分散体、含水浆料或它们的任何组合，即，锆基涂层中的一些或全部材料可溶解和/或分散在水中。
锆基涂层组合物可以是约99％至75％的锆(基于涂层组合物中氧化锆和其它添加剂的组合重量)，或从约90％至约80％的锆。在一个具体的此类实施方案中，锆基涂层组合物包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：乙酰丙酮锆(IV)在水中的水溶液，其浓度为1.5mg/mL的重量/溶液体积。在另一个具体的实施方案中，锆基涂层组合物包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：氯化氧锆(氯氧化锆)的水溶液，其浓度为1.5mg/mL的重量/溶液体积。
预涂层组合物
预涂层组合物可包含载液中的植酸、由载液中的植酸组成、或基本上由载液中的植酸组成。在优选的此类实施方案中，载液是溶剂，优选地包含水、由水组成、或基本上由水组成。植酸可溶解、分散或既溶解又分散在载液中。载液可包含水、由水组成、或基本上由水组成。植酸在预涂层组合物中的浓度可为每毫升预涂层组合物约1mg至约100mg的植酸，或约5mg/mL至约80mg/mL、或约10mg/mL至约60mg/mL、或约20mg/mL至约60mg/mL、或约30mg/mL至约50mg/mL，或为每毫升预涂层溶液约40mg的植酸。预涂层组合物中的植酸的浓度可为每毫升溶剂约1mg至约100mg的植酸，或约5mg/mL至约80mg/mL、或约10mg/mL至约60mg/mL、或约20mg/mL至约60mg/mL、或约30mg/mL至约50mg/mL，或为每毫升载液约40mg的植酸。在特定实施方案中，预涂层可包含如本文关于锆基涂层组合物所述的一种或多种锆化合物以及/或者一种或多种钇化合物。
在固化(例如，干燥)之后，本文所公开的任何锆基涂层组合物变成锆基涂层18(图2和图3)。在固化(例如，干燥)之后，任何预涂层组合物变成预涂层20(图3)。在一些实践模式中，所得涂层的组成预计与涂层组合物减去固化过程中损失的液体载体的组成相似或相同。然而，不受理论的限制，据信一种或多种锆化合物以及/或者一种或多种钇化合物的至少一部分在电弧炉中经历的高温条件下分解，可能分别形成一种或多种氧化锆化合物以及/或者一种或多种氧化钇化合物。例如，乙酰丙酮锆和/或氯氧化锆可分解成包含锆和氧化物物质的材料。因此，锆基涂层的组成可能随时间和/或接近电极的尖端而变化。然而，不管一种或多种锆化合物和/或钇化合物中的任一种是否分解，申请人已经发现，在锆基涂层组合物的施涂及其干燥之后，受保护电极14均具有延长的寿命和减少的质量损失。
在一些实施方案中，锆基涂层18包含一种或多种化学稳定的氧化锆(即，各种金属氧化物，诸如氧化钇与氧化锆共混)，诸如氧化钇稳定的氧化锆、二氧化铈稳定的氧化锆、氧化钙稳定的氧化锆、氧化钪稳定的氧化锆、氧化镁稳定的氧化锆、氧化铟(india)稳定的氧化锆、氧化镱稳定的氧化锆以及此类稳定氧化锆的混合物。对合适的氧化锆的描述，参见例如Kirk-Othmer’s Encyclopedia of Chemical Technology(柯克·奥特默化学技术百科全书)，第三版，第24卷，第882-883页(1984)。
在一些实施方案中，锆基涂层18包含化学稳定的氧化锆、由化学稳定的氧化锆组成、或基本上由化学稳定的氧化锆组成，其中该化学稳定的氧化锆包含氧化锆和稳定金属氧化物、由氧化锆和稳定金属氧化物组成、或基本上由氧化锆和稳定金属氧化物组成，其中该稳定金属氧化物选自由以下组成的组：氧化钇、氧化钙、氧化钪、氧化铟、氧化镱以及它们的任何组合。
在一些实施方案中，化学稳定的氧化锆包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：氧化锆、稳定金属氧化物和一种或多种热导率调节金属化合物。在实施方案中，一种或多种热导率调节金属化合物包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：一种或多种镧系元素氧化物、一种或多种锕系元素氧化物或它们的组合。在实施方案中，一种或多种热导率调节金属化合物包含以下化合物、由以下化合物组成、或基本上由以下化合物组成，该化合物选自由以下组成的组：氧化镝、氧化铒、氧化铕、氧化钆、氧化钕、氧化镨、氧化铀酸、氧化铪、一种或多种烧绿石以及它们的任何组合，以进一步降低热障涂层的热导率。
一种或多种烧绿石各自具有通式A2B2O7，其中A是化合价为3+或2+的金属(例如，钆、铝、铈、镧或钇)，并且B是化合价为4+或5+的金属(例如，铪、钛、铈或锆)，其中A和B的化合价之和为7。在实施方案中，A选自由以下组成的组：钆、铝、铈、镧和钇。在实施方案中，B选自由以下组成的组：铪、钛、铈和锆。在实施方案中，一种或多种烧绿石选自由以下组成的组：锆酸钆、钛酸镧、锆酸镧、锆酸钇、铪酸镧、锆酸铈、铈酸铝、铪酸铈、铪酸铝、铈酸镧以及它们的任何组合。
在一些实施方案中，与类似但未受保护的电极相比，受保护电极18在经受高温时表现出更少的氧化和更好的热通量。在一些实施方案中，当未受保护电极和受保护电极经受相同的降解条件时，受保护电极重量损失减少约2％至95％；5％至75％；5％至50％；5％至25％；2％至10％；5％至15％；50％至95％；50％至20％；或50％至75％。
在固化之后，锆基涂层的干厚度可以是0.01nm至100nm、或0.05nm至10nm、或0.05nm至7nm、或0.1nm至5nm。
因此，提供了受保护的含石墨电极18，该受保护的含石墨电极包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：含石墨电极构件16和设置在含石墨电极构件16的表面17的至少一部分上的锆基涂层18。
在另一方面，公开了经涂覆的含石墨电极18，该经涂覆的含石墨电极包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：含石墨构件16，该含石墨构件包括表面17；预涂层20，该预涂层设置在含石墨构件16的表面17的至少一部分上，其中预涂层20包括表面22；和锆基涂层18，该锆基涂层设置在预涂层20的表面22的至少一部分上。预涂层20至少部分地用作粘结涂层，该粘结涂层被设计成并适于促进锆基涂层18与含石墨电极构件16的粘附，其中该粘结涂层设置在含石墨构件16与锆基涂层18之间。
预涂层20可包含植酸、由植酸组成、或基本上由植酸组成。
锆基涂层18可包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：氯氧化锆、乙酰丙酮锆、氧化锆或它们的任何组合。
锆基涂层18可包含一种或多种锆化合物、由一种或多种锆化合物组成、或基本上由一种或多种锆化合物组成。
锆基涂层18可包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：一种或多种锆化合物和一种或多种钇化合物。
锆基涂层18可包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：一种或多种锆化合物和植酸和/或植酸的盐。
锆基涂层18可包含一种或多种锆化合物、一种或多种钇化合物和植酸和/或植酸的盐。
一种或多种锆化合物可包含以下一者或多者、由以下一者或多者组成、或基本上由以下一者或多者组成：氯氧化锆、乙酰丙酮锆(IV)和氧化锆。一种或多种钇化合物可包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：乙酸钇、氨基磺酸钇、乳酸钇、甲酸钇、氧化钇、氯化钇(III)、硫酸钇(III)。
锆基涂层18可按以下量包含一种或多种锆化合物：锆基涂层的约10重量％至100重量％、或约40重量百分比(重量％)至100重量％、或约70重量％至100重量％、或约60重量％至100重量％、或约80重量％至约90重量％、或约80重量％至100重量％、或约30重量％至约60重量％、或约30重量％至约70重量％、或约40重量％至约60重量％、或约50重量％、或约40重量％、或约30重量％至约50重量％、或约20重量％至约60重量％、或100重量％。
锆基涂层可按以下量包含植酸：基于锆基涂层的重量计，约10重量％至约80重量％，或基于锆基涂层的重量计，约10重量％至约90重量％、或约20重量％至约70重量％、或约30重量％至约60重量％、或约40重量％至约60重量％、或约50重量％。
锆基涂层18可按以下量包含一种或多种钇化合物：基于锆基涂层的重量计，约1重量％至约20重量％的一种或多种钇化合物、或约2重量％至约20重量％、或约1重量％至约15重量％、或约2重量％至约12重量％、或约6重量％至约16重量％、或约8重量％至约11重量％、或约9重量％至约11重量％、或约8重量％至约10重量％、或约10重量％的一种或多种钇化合物。
如果锆基涂层18包含一种或多种钇化合物，则一种或多种锆化合物与一种或多种钇化合物的重量比可为约15∶1至约1∶1、或约10∶1至约5∶1、或约9∶1至约6∶1、或约9∶1至约7∶1、或约8∶1。
在锆基涂层18包含植酸的一些实施方案中，一种或多种锆化合物与植酸的重量比为约2∶1至1∶2，在一些实施方案中为约3∶2至2∶3，或在一些实施方案中为约1∶1。
实施例
以下实施例旨在说明本发明的不同方面和实施方式，而不应被认为限制本发明的范围。应当认识到，在不脱离权利要求的范围的情况下，可进行各种修改和改变。
实施例1.涂层的评估
各种涂层在类电弧条件下进行了评估。使用石墨电极材料来获得圆形石墨盘。该盘重约22克至26克，直径为3.5cm，并且厚度为约1.5cm。在使用前，用去离子水、丙酮和异丙醇清洁该盘，然后在氮气下进行干燥。将清洁的、干燥的石墨盘浸入浓度为40mg/mL的植酸(PA)溶液中5分钟，并且在从该PA溶液中取出之后，然后在室温下将该盘浸入通过将等体积的植酸溶液(1.5mg/mL)和1.5mg/mL的各种样品添加剂溶液混合而获得的不同溶液中长达5分钟的时期。各种样品添加剂示于表1中。在从各种样品溶液中取出该盘之后，将经涂覆的石墨盘在氮气下进行干燥并将其置于65℃的烘箱中约30分钟。对经涂覆的盘进行称重，然后将其置于1000℃的高温烘箱中1小时。在高温下1小时后，将石墨盘冷却至室温。对室温冷却的石墨盘进行称重，以记录热处理后石墨盘的最终重量，并且记录剩余重量％。进行重量分析以测量基于石墨盘的初始重量和最终重量的剩余重量％。各种样品添加剂示于表1中。
ZrOCl2＝氯氧化锆(氯化氧锆)CAS号：7699-43-6。
Zr(acac)4＝乙酰丙酮锆CAS号：17501-44-9。
植酸(肌醇六磷酸)CAS号：83-86-3。
FeCl3＝氯化铁(III)(三氯化铁)CAS号：7705-08-0。
乙酸钇(Y(OAc)3.4H2O)CAS号：85949-60-6。
Y(NO3)3＝硝酸钇(Y(NO3)3.6H2O)CAS号：13494-98-9。
表1中的数据被示出为经涂覆的石墨盘在与对照未处理石墨盘相比时的剩余重量百分比，它们各自经受1000℃下1小时的单一热处理。
实施例2.经多次热循环评估的涂层
石墨盘和各种处理如实施例1和表2中所述。各种处理过的盘经受三个不同的热循环。每个热循环在1000℃下进行1小时。在使盘经受1000℃下的第一循环并使盘冷却之后，使同一盘经受1000℃下的另一轮加热。在盘冷却后，使同一盘经受1000℃下的第三轮加热。数据在图4中被示出为经涂覆的石墨盘在与对照未处理石墨盘相比时的剩余重量％，它们各自经受1000℃下1小时的多次热处理。对照未涂覆石墨完全降解，在1000℃下1小时的第三次热循环结束时剩余0重量％。
实施例3.没有预涂层的盘的评估
石墨盘和各种处理如实施例1和表3中所述。然而，与实施例1不同，盘没有经过植酸预涂覆。数据在图5中被示出为经涂覆的石墨盘在与对照未处理石墨盘相比时的剩余重量％，它们各自经受1000℃下1小时的热处理，但没有植酸预涂覆步骤。数据表明，对照未涂覆石墨盘类似于没有用植酸进行初始预涂覆的经涂覆石墨盘样品。
实施例4.在更高温度下对盘的评估
石墨盘和各种处理如实施例1和表4中所述。然而，与实施例1不同，盘经受1500℃的温度1小时。数据在图6中被示出为经涂覆的石墨盘在与对照未处理石墨盘相比时的剩余重量％，它们各自经受1500℃下1小时的热处理。结果表明，温度越高，石墨盘的损失越大。然而，当与未处理的对照相比时，经涂覆的石墨盘样品显示出更高的剩余重量％。
实施例5.在不同温度下对盘的评估
石墨盘和各种处理如实施例1和表5中所述。然而，与实施例1不同，盘经受1100℃、1300℃和1500℃的温度1小时。数据在图7中被示出为经涂覆的石墨盘在与对照未处理石墨盘相比时在经受不同的热处理的情况下的剩余重量％。数据表明，当与未处理的对照相比时，经涂覆的盘具有更高的剩余重量％。然而，随着温度升高，经涂覆的盘显示出降低的保护作用。
实施例6.热通量的评估
将石墨电极机加工成圆柱体形状，尺寸为高度2英寸并且直径1英寸。在圆柱体的顶部中心处机加工出小腔，该小腔的尺寸为直径0.033英寸并且高度0.5英寸。在圆柱体的底部机加工出另一个腔，该另一个腔的尺寸为直径0.25英寸并且高度0.75英寸。腔被制造成放置热电偶，以在加热和冷却期间监测电极的温度。
该石墨圆柱体以与实施例1和表6所述的石墨盘相同的方式进行涂覆。
石墨圆柱体样本在具有镀金铜芯的加热室中被加热至900°F(482.2℃)，并且在电磁体的帮助下保持在适当位置。一旦石墨圆柱体样本达到900°F，石墨样本就落到石墨圆柱体上在环境条件下喷水的喷雾器之间，并且使用固定在样本顶部和底部的热电偶来监测石墨样本的温度下降。数据被实时记录在计算机中，从而允许绘制石墨圆柱体样本的冷却曲线。使用该冷却曲线计算出热通量数据。
经涂覆的石墨盘的更高热通量表明，与未涂覆的对照相比，经涂覆的石墨样品的冷却能力更好。高热通量是衡量经涂覆的石墨样品的热传递能力提高的指标。数据示于图8中。

Claims (15)

1.一种保护电弧炉电极的方法，所述方法包括：
将锆基涂层组合物施涂到含石墨电极的至少一部分的表面上，所述锆基涂层组合物包含一种或多种锆化合物和液体载体；以及干燥所述锆基涂层组合物以在所述表面上形成锆基涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体载体包括水。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述含石墨电极包括弯曲表面，并且其中所述施涂包括将所述锆基涂层组合物喷射到所述弯曲表面的至少一部分上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述施涂之后或在所述施涂之前将所述电极的至少一部分插入到电弧炉中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述锆基涂层组合物包含氯氧化锆、乙酰丙酮锆和氧化锆中的一者或多者。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述锆基涂层组合物包含乙酰丙酮锆。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述锆基涂层组合物还包含一种或多种钇化合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述表面包含植酸。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述锆基涂层组合物还包含植酸。
10.一种经涂覆的含石墨电极，包括：
含石墨电极，所述含石墨电极包括表面；和
锆基涂层，所述锆基涂层设置在所述表面的至少一部分上，其中所述锆基涂层包含一种或多种锆化合物。
11.根据权利要求10所述的经涂覆的含石墨电极，其中所述锆基涂层包含氯氧化锆、乙酰丙酮锆和氧化锆中的一者或多者。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的经涂覆的含石墨电极，其中所述锆基涂层包含氧化锆。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的经涂覆的含石墨电极，其中所述锆基涂层还包含一种或多种钇化合物。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的经涂覆的含石墨电极，其中所述含石墨电极包括包含植酸的预涂层，并且其中所述锆基涂层的至少一部分设置在所述预涂层的至少一部分上。
15.一种电弧炉，所述电弧炉包括根据权利要求10至14中任一项所述的经涂覆的含石墨电极。
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