新型石墨化炉技术

※串接石墨化炉(lengthwise graphitization furnace)

一种直接把电流通入串接起来的焙烧制品，利用制品本身的电阻使电能转为热能，将制品石墨化的一种电阻炉。简史这种炉型也称卡斯特纳炉，是HY．Castner于1896年首先发明，并获得专利的，其基本原理是将焙烧电极卧放在炉内，按其轴线串接成行，然后固定在两根导电电极之间，为减少热损失，在焙烧电极周围覆盖了保温料。通电后，电流直接流向电极，依靠其本身的电阻发热，并迅速升温，仅10h左右即可达到石墨化需要的温度，使生产周期大为缩短。串接式炉在送电过程中，电流在电极内分布均匀，从而使得电极在升温时，表里的温差很小，虽然高速升温，却不会导致制品开裂，使得缩短生产周期成为可能，同时由于不依靠电阻料来传递热量，当然也没有这部分的热量消耗，仅这两项，构成了串接式炉比艾奇逊炉更为节能的基础，并且还具有生产操作采用自动化控制，改善劳动条件等优点。尽管串接式炉在工艺方法上比艾奇逊炉优越，但由于炉子结构本身存在的技术难题，因而在相当长的时期内，世界各国的工业性生产上受到制约，远不如艾奇逊炉得到广泛的应用和发展。到l974年，前联邦德国西格里公司宣布了对串接式炉新的专利申请，1980年美国大湖炭素公司在美建成内串式石墨化车间，1978年前联邦德国KHD公司宣布他们的单排v形串接炉试验成功，可以将产品投放市场，其基本参数是：石墨化温度可生产的电极直径炉内电极排成行的长度生产周期输入的直流电流输入的直流电压电压控制范围一次电压频率电流密度电耗从以上的成果来看，串接式炉已具有和艾奇逊炉相抗衡的实力。

※新型石墨化炉技术

新型石墨化炉技术改造工程项目是生产大规格超高功率石墨电极关键项目, 本项目是对公司现有的第2组石墨化炉进行改造,解决大型炭素制品石墨化工艺问题。

我国炭素生产石墨化工艺主要使用有近百年历史的艾奇逊式石墨化炉, 该炉结构简单,虽然公司已先后将交流炉改为直流炉,但是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。在通地加热期间70%的热能用于加热电阻炉、保温料、炉头、炉尾砌体上,造成通地时间长, 热损失大,炉体热效率只有30%,达不到石墨化过程的最高温度,石墨化工艺成品电耗高达5624kWh/t。该工艺存在着产品质量低、能耗高等缺点,尤其不适应生产大规格石墨制品。本项目拆除部分原有石墨化车间,新建5157.8m2厂房,引进吸收国外先进工艺技术和关键设备,采用世界先进水平的内热串接石墨化技术,解决大规格制品在石墨化过程中应力集中易开裂问题,提高石墨化内在质量和成品率；新建一组新型石墨化炉,包括保温料加工部、保温料真空吸料天车、电极端部处理装置、石墨化制品检测装置。本项目采用的新型卡斯特纳炉完全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,石墨化温度高达3000度以上,石墨化炉通电时,同一炉产品通过的电流相同, 通电后温度基本相同,因此石墨化程度好、裂纹少、成品率高。石墨化电耗从吨产品4500kWh降低到3000kWh左右。通过对比分析，串接石墨化的热效率高达49%，比艾奇逊式石墨化炉高出一倍。本项目实施后石墨化质量指标能超过《YB4090-92超高功率石墨电极行业标准》,达到国际先进水平,填补国内空白。内串石墨化工艺所用原、辅料、电力国内资源丰富,完全能够满足需要。