CN102311112A - 一种石墨化炉及相应的石墨化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨化炉以及一种使用所述石墨化炉对石墨电极坯件进行石墨化处理的方法。所述石墨化炉用于对石墨电极坯件进行石墨化处理，并且包括至少一个炉体，其中，所述炉体具有沿竖直方向延伸的炉膛，且所述炉膛的高度方向尺寸大于所述炉膛在水平方向上的尺寸。由于炉膛高度方向的尺寸大于其水平方向的尺寸，从而，电极坯件可以在炉膛内竖直放置，例如竖直叠置5-7支(由电极坯件规格的大小决定放置电极支数的多少)，由此大大提高占地面积的利用效率。另外，由于炉膛水平方向的尺寸较小，容易对整个炉体进行密封，使得保温料便于冷却处理、余热便于回收，节约能源并提高生产效率。

Description

一种石墨化炉及相应的石墨化处理方法
技术领域
本发明涉及一种石墨化炉以及一种采用所述石墨化炉来对石墨电极坯件进行石墨化处理的方法。其中，此种石墨化炉是用于对石墨电极坯件进行石墨化处理的高温电加热炉。
背景技术
石墨化炉是炭素行业的重要生产设备之一。早期使用的石墨化炉是有近百年历史的艾奇逊式石墨化炉。这种石墨化炉是一种温度不均匀的加热炉，炉芯各处温差较大，造成同一炉产品的理化指标波动较大。在通电加热期间，70％的热能用于加热电阻料、保温料、炉头、炉尾砌体上，造成通电时间长，热损失大，炉体热效率只有30％，从而难以达到石墨化过程的最高温度，石墨化工艺成品电耗高。另外。艾奇逊式石墨化炉存在着产品质量低、能耗高等缺点，尤其不适应生产大规格石墨制品。
为了提高石墨电极质量，降低电能消耗，进一步开发出了内热串接石墨化炉。内热串接石墨化炉利用装入半成品的自身电阻加热，不用电阻料，只有保温料，电流轴向通入使电极本身发热而产生高温，温升速度快，石墨化温度可高达3000度以上。它解决了大规格制品在石墨化过程中应力集中易开裂问题，提高了石墨化电极的内在质量和成品率。
现有技术的内热串接石墨化炉为卧式结构。如图1和图2(其中，图1是沿图2中A-A线的剖视图)所示，现有技术的卧式内热串接石墨化炉的炉体大体为长方形，炉体的高度尺寸小于炉体1的长度和宽度尺寸。炉体由炉体墙101围合而成。在炉体墙101内衬有内衬102。隔墙105将炉体分成多个单独的炉体。炉头铜极板如图2的俯视图所示，卧式炉的电极坯料108是卧式(横卧)连装排列，其周围被保温料109包围。来自炉头母线106(包括正极和负极电源线)的电力通过炉头铜极板107传递至导电电极103和连接电极104，从而向电极坯料供电并加热电极坯料108。在处理完之后，电极坯料108由天车吊出炉。例如，在加工尺寸为Φ850×2500mm石墨电极的情况下，单台炉体的高度大约为2.5m，长度大约为16.6m，宽度大约为2.9m。占地面积为大约48平方米。在此情况下，该炉体每次大约能够容纳12个电极坯件。也就是说，每一个电极坯件需要占用4平方米的面积。这使得内热串接石墨化炉的占地面积效率低下，并导致如下问题：挥发份等有害气体不易收集处理，保温料扬尘污染严重，生产效率不高，石墨化过程产生的热能不便回收利用。
从而希望有一种新型炉体结构的石墨化炉来克服或至少减轻上述问题。
发明内容
本发明的目的在于通过炉型结构的变化调整来克服现有内热串接技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供一种石墨化炉，所述石墨化炉用于对石墨电极坯件进行石墨化处理，并且包括至少一个炉体，其中，所述炉体具有沿竖直方向延伸的炉膛，且所述炉膛的高度方向尺寸大于所述炉膛在水平方向上的尺寸。
由于炉膛高度方向的尺寸大于其水平方向的尺寸，从而，电极坯件可以在炉膛内竖直放置，竖直叠置5-7支(由电极坯件规格的大小决定放置电极支数的多少)，由此大大提高占地面积的利用效率。另外，由于炉膛水平方向的尺寸较小，容易对整个炉体进行密封，使得保温料便于冷却处理、余热便于回收，节约能源并提高生产效率。
优选地，所述炉膛的横截面为圆形。从而可以更好地处理圆柱形的石墨电极坯件。
优选地，所述炉膛的高度可以大于等于所述圆形横截面的直径的三倍，更优选地大于等于所述直径的六倍。从而，可以在炉膛内立式串接多个电极坯件，进一步提高石墨化炉的占地面积利用效率。
优选地，所述石墨化炉所包括炉体的数量为两个，其中所述两个炉体在上部处连通。从而可以在一个炉中一次处理更多的石墨电极坯件。
优选地，所述炉体可以包括外层钢桶、内层耐火砖和位于所述外层钢桶与内层耐火砖之间的保温材料。从而所述炉体所限定的炉膛可以具有较好的密封性，从而提高加热效率并更好地密封挥发份。
优选地，所述石墨化炉可以进一步包括设置在所述炉膛之下的换热器。从而在石墨化完电极之后，对炉膛内的热量进行有效地回收。
本发明还提供一种对石墨电极坯件进行石墨化处理的方法，其中，所述方法采用上述石墨化炉对石墨电极坯件进行石墨化处理。
优选地，可以采用煅后焦与生石油焦的混合料作为石墨化过程的保温料，经过石墨化过程的高温后，大部分保温料可转化成石墨化焦--这是一种非常好的增炭剂。
优选地，所述方法可以包括下述步骤：在排出熟电极的同时加入生电极。从而，可以提高工作效率。并且，所加入的生电极可以用于降低炉膛内的温度。
附图说明
图1是现有技术内热串接卧式炉的示意性正视剖视图。
图2是图1所述内热串接卧式炉的示意性俯视图。
图3是根据本发明一实施例的内热串接立式炉的示意性正视图。
图4是图3所示内热串接立式炉沿B-B线的剖视图。
图5是图3所示内热串接立式炉沿C-C线的剖视图。
附图标记：
1炉盖        2压头        3连接电极        4电极坯料
5液压抱闸    6铜瓦        7油缸            8炉头电极
9冷却器      10保温料     11内层耐火砖     12保温材料
13绝缘块     14反力架
101炉体墙    102内衬      103导电电极      104连接电极
105隔墙      106炉头母线  107炉头铜极板    108电极坯料
109保温料
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图3所示，根据本发明一实施例的石墨化炉(内热串接立式炉)用于对石墨电极坯件进行石墨化处理，并且包括两个炉体。每个炉体的形状均为竖直延伸的圆柱。所述两个炉体在上部处连通。通过连接电极将两个圆柱炉体中的电极坯料串接柱连接成倒U型，构成一台一个供电单元的内串石墨化炉。炉体上部为炉盖，反力架，压头，绝缘块，连接电极；炉体中部为圆柱形炉膛；炉体底部是冷却器，炉头电极，液压抱闸；炉体外下部设有电极装出炉用液压装置，液压装置顶端为用于通电加热的绝缘块、铜瓦。炉内填充料为煅后焦和生石油焦按一定比例的混合料。每个炉体具有沿竖直方向延伸的炉膛，且所述炉膛的高度方向尺寸大于所述炉膛在水平方向上的尺寸。所述炉体包括位于最外层的外层钢桶；位于内层的内层耐火砖11；以及位于所述外层钢桶与内层耐火砖之间的保温材料12。此种构造使得由内层耐火砖11的内壁所限定的炉膛可以具有较好的密封性，从而提高加热效率。从而消除了传统卧式炉的敞开式结构(卧式炉是长方箱体结构炉，上端面敞开用于装、出电极坯件和填充料，其余各面用耐火砖砌成)所带来的坯件装出炉时粉尘污染严重、炉膛余热难以回收利用等问题。
本发明的石墨化炉可以采用任何适当的方式构建。本实施例中的石墨化炉是以土建工程完成的。大体而言，本实施例的石墨化炉整体高20米，其中，圆柱炉膛高13米，直径2.2米。图3所示石墨化炉的长度大约为6.12米，宽度(炉体外直径)大约为2.5米。从而，该石墨化炉的占地面积大约为6.12米x2.5米＝15.3平方米。该石墨化炉(两个炉膛)可同时容纳10～14支电极坯件(尺寸为Φ850×2500mm)。在容纳同等数量电极坯件的情况下，卧式炉需要占地10～14×4＝40～56平方米(如现有技术部分中所述的，每个电极需要占用大约4平方米)。显然，本发明石墨化炉的占地面积有效利用效率大大高于常规的卧式石墨化炉。
在本实施例中，炉膛高度(13米)大约为炉膛直径(2.2)米的六倍。但是，也可以设置炉膛高度相对高度更高的炉膛，以便容纳更多的电极坯件。当然，可以设置较低的炉膛高度，例如炉膛高度为炉膛直径的大约三倍，或大于炉膛直径的三倍。从而高效地利用炉体的占地面积。
所述石墨化炉进一步包括设置在所述炉膛之下的冷却器(或换热器)9。用于在石墨化处理工序之后，回收炉膛内的余热。进保温料时采用可旋转斗式提升机，出料则依靠保温料自身重力作用经过炉体底部换热器(冷却器)回收热量后排出。
所述石墨化炉的液压装置包括油缸7、轨道、液压抱闸5。炉头电极8、铜瓦6和绝缘块13为所述石墨化炉的通电加热用装置的组成部分。
下面说明采用上述石墨化炉进行石墨化处理的方法。
1.油缸7回缩将生电极向炉膛内垂直送进。油缸7将生电极从下方顶入炉膛内，同步灌装保温料。
2.液压抱闸5将进入炉内的生电极抱死，油缸7回缩。
3.重复步骤1和2，将一组U型串接的生电极装好。该组生电极包括设置在两个炉腔内的生电极，通常包括10个到14个生电极。
4.生电极装好后，从上部装入连接电极3，锁住反力架14。补加保温料到适当位置。
5.加盖炉盖1，密封炉膛并连接挥发份气体管道。
6.调整油缸7的压力，锁紧铜瓦6。检查电气、气体管路。合闸送电、加热生电极。供电功率根据生电极的重量及设定的处理时间等因素确定。
7.送电结束后，冷却器9满负荷运行。下部开始排出热料，上部同时加入冷料。热料全部排出后冷料加到连接电极下部，排料停止。需要指出的是，加入的冷料是冷却介质，排料、加料的过程是在冷却电极。
8.液压抱闸5重新将电极抱住，油缸7回缩，将生电极竖直送进到炉膛内，油缸7将生电极顶入炉内，同时将熟电极从炉膛上部顶出。被顶出的熟电极由回转龙门吊吊出。重复直到熟电极全部顶出。
9.重复步骤4-8。
原来的卧式内串石墨化炉，生产一炉石墨化电极通常需要3～4天。但是，本发明的石墨化炉由于采用了余热回收装置(冷却器)加速其冷却、并且新加入的生料同时可用作冷却剂，大大加快了冷却速度，从而处理效率提高。通常生产一炉石墨化电极仅需要1天。生产效率提高了3～4倍。
优选地，采用煅后焦和生石油焦混合料作为保温料。使得靠近炉芯的保温料经过石墨化后转化成石墨化焦，这种材料(石墨化焦)是非常好的一种增炭剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的保护范围；本发明的保护范围由权利要求书中的权利要求限定，并且凡是依发明所作的等效变化与修改，都在本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨化炉，其用于对石墨电极坯件进行石墨化处理，并且包括至少一个炉体，其特征在于，所述炉体具有沿竖直方向延伸的炉膛，且所述炉膛的高度方向尺寸大于所述炉膛在水平方向上的尺寸。
2.根据权利要求1所述的石墨化炉，其特征在于，所述炉膛的横截面为圆形。
3.根据权利要求2所述的石墨化炉，其特征在于，所述炉膛的高度大于等于所述圆形横截面的直径的三倍。
4.根据权利要求2所述的石墨化炉，其特征在于，所述炉膛的高度大于等于所述圆形横截面的直径的六倍。
5.根据权利要求1所述的石墨化炉，其特征在于，所述石墨化炉所包括炉体的数量为两个，其中所述两个炉体在上部处连通。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的石墨化炉，其特征在于，进一步包括设置在所述炉膛之下的冷却器。
7.一种对石墨电极坯件进行石墨化处理的方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的石墨化炉对石墨电极坯件进行石墨化处理。
8.如权利要求7所述的对石墨电极坯件进行石墨化处理的方法，其特征在于，所述石墨电极坯件在所述石墨化炉的炉膛内立式串装。
9.如权利要求8所述的对石墨电极坯件进行石墨化处理的方法，其特征在于，采用煅后焦和生石油焦的混合料作为保温料。
10.如权利要求7-9中任一项所述的对石墨电极坯件进行石墨化处理的方法，其特征在于，包括下述步骤：在排出熟电极的同时加入生电极。
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