專利名稱：一種石墨化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石墨化爐。更具體地，此種石墨化爐是用于對石墨電極坯件 進(jìn)行石墨化處理的高溫電加熱爐。
背景技術(shù)：
石墨化爐是炭素行業(yè)的重要生產(chǎn)設(shè)備之一。早期使用的石墨化爐是有近百年歷史 的艾奇遜式石墨化爐。這種石墨化爐是一種溫度不均勻的加熱爐，爐芯各處溫差較大，造成 同一爐產(chǎn)品的理化指標(biāo)波動較大。在通電加熱期間，70%的熱能用于加熱電阻料、保溫料、 爐頭、爐尾砌體上，造成通電時(shí)間長，熱損失大，爐體熱效率只有30%，從而難以達(dá)到石墨化 過程的最高溫度，石墨化工藝成品電耗高。另外。艾奇遜式石墨化爐存在著產(chǎn)品質(zhì)量低、能 耗高等缺點(diǎn)，尤其不適應(yīng)生產(chǎn)大規(guī)格石墨制品。為了提高石墨電極質(zhì)量，降低電能消耗，進(jìn)一步開發(fā)出了內(nèi)熱串接石墨化爐。內(nèi)熱 串接石墨化爐利用裝入半成品的自身電阻加熱，不用電阻料，只有保溫料，電流軸向通入使 電極本身發(fā)熱而產(chǎn)生高溫，溫升速度快，石墨化溫度可高達(dá)3000度以上。它解決了大規(guī)格 制品在石墨化過程中應(yīng)力集中易開裂問題，提高了石墨化電極的內(nèi)在質(zhì)量和成品率。現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)熱串接石墨化爐為臥式結(jié)構(gòu)。如圖1和圖2 (其中，圖1是沿圖2中 A-A線的剖視圖)所示，現(xiàn)有技術(shù)的臥式內(nèi)熱串接石墨化爐的爐體大體為長方形，爐體的高 度尺寸小于爐體1的長度和寬度尺寸。爐體由爐體墻101圍合而成。在爐體墻101內(nèi)襯 有內(nèi)襯102。隔墻105將爐體分成多個(gè)單獨(dú)的爐體。爐頭銅極板如圖2的俯視圖所示，臥 式爐的電極坯料108是臥式(橫臥)連裝排列，其周圍被保溫料109包圍。來自爐頭母線 106 (包括正極和負(fù)極電源線)的電力通過爐頭銅極板107傳遞至導(dǎo)電電極103和連接電極 104，從而向電極坯料供電并加熱電極坯料108。在處理完之后，電極坯料108由天車吊出 爐。例如，在加工尺寸為O850X2500mm石墨電極的情況下，單臺爐體的高度大約為2.5m， 長度大約為16. 6m,寬度大約為2. 9m。占地面積為大約48平方米。在此情況下，該爐體每 次大約能夠容納12個(gè)電極坯件。也就是說，每一個(gè)電極坯件需要占用4平方米的面積。這 使得內(nèi)熱串接石墨化爐的占地面積效率低下，并導(dǎo)致如下問題揮發(fā)份等有害氣體不易收 集處理，保溫料揚(yáng)塵污染嚴(yán)重，生產(chǎn)效率不高，石墨化過程產(chǎn)生的熱能不便回收利用。從而希望有一種新型爐體結(jié)構(gòu)的石墨化爐來克服或至少減輕上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于通過爐型結(jié)構(gòu)的變化調(diào)整來克服現(xiàn)有內(nèi)熱串接技術(shù)的不 足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種石墨化爐，所述石墨化爐用于對石墨電極 坯件進(jìn)行石墨化處理，并且包括至少一個(gè)爐體，其中，所述爐體具有沿豎直方向延伸的爐 膛，且所述爐膛的高度方向尺寸大于所述爐膛在水平方向上的尺寸。由于爐膛高度方向的尺寸大于其水平方向的尺寸，從而，電極坯件可以在爐膛內(nèi)
3豎直放置，豎直疊置5-7支(由電極坯件規(guī)格的大小決定放置電極支數(shù)的多少)，由此大大 提高占地面積的利用效率。另外，由于爐膛水平方向的尺寸較小，容易對整個(gè)爐體進(jìn)行密 封，使得保溫料便于冷卻處理、余熱便于回收，節(jié)約能源并提高生產(chǎn)效率。優(yōu)選地，所述爐膛的橫截面為圓形。從而可以更好地處理圓柱形的石墨電極坯件。優(yōu)選地，所述爐膛的高度可以大于等于所述圓形橫截面的直徑的三倍，更優(yōu)選地 大于等于所述直徑的六倍。從而，可以在爐膛內(nèi)立式串接多個(gè)電極坯件，進(jìn)一步提高石墨化 爐的占地面積利用效率。優(yōu)選地，所述石墨化爐所包括爐體的數(shù)量為兩個(gè)，其中所述兩個(gè)爐體在上部處連 通。從而可以在一個(gè)爐中一次處理更多的石墨電極坯件。優(yōu)選地，所述爐體可以包括外層鋼桶、內(nèi)層耐火磚和位于所述外層鋼桶與內(nèi)層耐 火磚之間的保溫材料。從而所述爐體所限定的爐膛可以具有較好的密封性，從而提高加熱 效率并更好地密封揮發(fā)份。優(yōu)選地，所述石墨化爐可以進(jìn)一步包括設(shè)置在所述爐膛之下的換熱器。從而在石 墨化完電極之后，對爐膛內(nèi)的熱量進(jìn)行有效地回收。本實(shí)用新型還提供一種對石墨電極坯件進(jìn)行石墨化處理的方法，其中，所述方法 采用上述石墨化爐對石墨電極坯件進(jìn)行石墨化處理。優(yōu)選地，可以采用煅后焦與生石油焦的混合料作為石墨化過程的保溫料，經(jīng)過石 墨化過程的高溫后，大部分保溫料可轉(zhuǎn)化成石墨化焦——這是一種非常好的增炭劑。優(yōu)選地，所述方法可以包括下述步驟在排出熟電極的同時(shí)加入生電極。從而，可 以提高工作效率。并且，所加入的生電極可以用于降低爐膛內(nèi)的溫度。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)熱串接臥式爐的示意性正視剖視圖。圖2是圖1所述內(nèi)熱串接臥式爐的示意性俯視圖。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的內(nèi)熱串接立式爐的示意性正視圖。圖4是圖3所示內(nèi)熱串接立式爐沿B-B線的剖視圖。圖5是圖3所示內(nèi)熱串接立式爐沿C-C線的剖視圖。附圖標(biāo)記1爐蓋 2壓 頭 3連接電極 4電極坯料5液壓抱閘6銅瓦7油缸8 爐頭電極9冷卻器 10保溫料 11內(nèi)層耐火磚 12保溫材料13絕緣塊 14反力 架101爐體墻 102內(nèi)襯 103導(dǎo)電電極 104連接電極105隔墻 106爐頭母線 107爐頭銅極板108電極坯料109保溫料
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖3所示，根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的石墨化爐(內(nèi)熱串接立式爐)用于對石 墨電極坯件進(jìn)行石墨化處理，并且包括兩個(gè)爐體。每個(gè)爐體的形狀均為豎直延伸的圓柱。所 述兩個(gè)爐體在上部處連通。通過連接電極將兩個(gè)圓柱爐體中的電極坯料串接柱連接成倒U 型，構(gòu)成一臺一個(gè)供電單元的內(nèi)串石墨化爐。爐體上部為爐蓋，反力架，壓頭，絕緣塊，連接 電極；爐體中部為圓柱形爐膛；爐體底部是冷卻器，爐頭電極，液壓抱閘；爐體外下部設(shè)有電極裝出爐用液壓裝置，液壓裝置頂端為用于通電加熱的絕緣塊、銅瓦。爐內(nèi)填充料為煅后 焦和生石油焦按一定比例的混合料。每個(gè)爐體具有沿豎直方向延伸的爐膛，且所述爐膛的 高度方向尺寸大于所述爐膛在水平方向上的尺寸。所述爐體包括位于最外層的外層鋼桶； 位于內(nèi)層的內(nèi)層耐火磚11 ；以及位于所述外層鋼桶與內(nèi)層耐火磚之間的保溫材料12。此 種構(gòu)造使得由內(nèi)層耐火磚11的內(nèi)壁所限定的爐膛可以具有較好的密封性，從而提高加熱 效率。從而消除了傳統(tǒng)臥式爐的敞開式結(jié)構(gòu)(臥式爐是長方箱體結(jié)構(gòu)爐，上端面敞開用于 裝、出電極坯件和填充料，其余各面用耐火磚砌成)所帶來的坯件裝出爐時(shí)粉塵污染嚴(yán)重、 爐膛余熱難以回收利用等問題。本實(shí)用新型的石墨化爐可以采用任何適當(dāng)?shù)姆绞綐?gòu)建。本實(shí)施例中的石墨化爐是 以土建工程完成的。大體而言，本實(shí)施例的石墨化爐整體高20米，其中，圓柱爐膛高13米， 直徑2. 2米。圖3所示石墨化爐的長度大約為6. 12米，寬度(爐體外直徑)大約為2. 5米。 從而，該石墨化爐的占地面積大約為6. 12米X2.5米=15. 3平方米。該石墨化爐(兩個(gè) 爐膛)可同時(shí)容納10 14支電極坯件(尺寸為Φ850 X 2500mm)。在容納同等數(shù)量電極坯 件的情況下，臥式爐需要占地10 14X4 = 40 56平方米(如現(xiàn)有技術(shù)部分中所述的， 每個(gè)電極需要占用大約4平方米)。顯然，本實(shí)用新型石墨化爐的占地面積有效利用效率大 大高于常規(guī)的臥式石墨化爐。在本實(shí)施例中，爐膛高度(13米)大約為爐膛直徑(2. 2)米的六倍。但是，也可以 設(shè)置爐膛高度相對高度更高的爐膛，以便容納更多的電極坯件。當(dāng)然，可以設(shè)置較低的爐膛 高度，例如爐膛高度為爐膛直徑的大約三倍，或大于爐膛直徑的三倍。從而高效地利用爐體 的占地面積。所述石墨化爐進(jìn)一步包括設(shè)置在所述爐膛之下的冷卻器(或換熱器)9。用于在石 墨化處理工序之后，回收爐膛內(nèi)的余熱。進(jìn)保溫料時(shí)采用可旋轉(zhuǎn)斗式提升機(jī)，出料則依靠保 溫料自身重力作用經(jīng)過爐體底部換熱器(冷卻器)回收熱量后排出。所述石墨化爐的液壓裝置包括油缸7、軌道、液壓抱閘5。爐頭電極8、銅瓦6和絕 緣塊13為所述石墨化爐的通電加熱用裝置的組成部分。下面說明采用上述石墨化爐進(jìn)行石墨化處理的方法。1.油缸7回縮將生電極向爐膛內(nèi)垂直送進(jìn)。油缸7將生電極從下方頂入爐膛內(nèi)， 同步灌裝保溫料。2.液壓抱閘5將進(jìn)入爐內(nèi)的生電極抱死，油缸7回縮。3.重復(fù)步驟1和2，將一組U型串接的生電極裝好。該組生電極包括設(shè)置在兩個(gè) 爐腔內(nèi)的生電極，通常包括10個(gè)到14個(gè)生電極。4.生電極裝好后，從上部裝入連接電極3，鎖住反力架14。補(bǔ)加保溫料到適當(dāng)位置。5.加蓋爐蓋1，密封爐膛并連接揮發(fā)份氣體管道。6.調(diào)整油缸7的壓力，鎖緊銅瓦6。檢查電氣、氣體管路。合閘送電、加熱生電極。 供電功率根據(jù)生電極的重量及設(shè)定的處理時(shí)間等因素確定。7.送電結(jié)束后，冷卻器9滿負(fù)荷運(yùn)行。下部開始排出熱料，上部同時(shí)加入冷料。熱 料全部排出后冷料加到連接電極下部，排料停止。需要指出的是，加入的冷料是冷卻介質(zhì)， 排料、加料的過程是在冷卻電極。[0036]8.液壓抱閘5重新將電極抱住，油缸7回縮，將生電極豎直送進(jìn)到爐膛內(nèi)，油缸7 將生電極頂入爐內(nèi)，同時(shí)將熟電極從爐膛上部頂出。被頂出的熟電極由回轉(zhuǎn)龍門吊吊出。重 復(fù)直到熟電極全部頂出。9.重復(fù)步驟4-8。原來的臥式內(nèi)串石墨化爐，生產(chǎn)一爐石墨化電極通常需要3 4天。但是，本實(shí)用 新型的石墨化爐由于采用了余熱回收裝置(冷卻器)加速其冷卻、并且新加入的生料同時(shí) 可用作冷卻劑，大大加快了冷卻速度，從而處理效率提高。通常生產(chǎn)一爐石墨化電極僅需要 1天。生產(chǎn)效率提高了 3 4倍。優(yōu)選地，采用煅后焦和生石油焦混合料作為保溫料。使得靠近爐芯的保溫料經(jīng)過 石墨化后轉(zhuǎn)化成石墨化焦，這種材料(石墨化焦)是非常好的一種增炭劑。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍； 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書中的權(quán)利要求限定，并且凡是依實(shí)用新型所作的等效 變化與修改，都在本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種石墨化爐，其用于對石墨電極坯件進(jìn)行石墨化處理，并且包括至少一個(gè)爐體，其特征在于，所述爐體具有沿豎直方向延伸的爐膛，且所述爐膛的高度方向尺寸大于所述爐膛在水平方向上的尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨化爐，其特征在于，所述爐膛的橫截面為圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨化爐，其特征在于，所述爐膛的高度大于等于所述圓形 橫截面的直徑的三倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨化爐，其特征在于，所述爐膛的高度大于等于所述圓形 橫截面的直徑的六倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨化爐，其特征在于，所述石墨化爐所包括爐體的數(shù)量為 兩個(gè)，其中所述兩個(gè)爐體在上部處連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的石墨化爐，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述 爐膛之下的冷卻器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種石墨化爐以及一種使用所述石墨化爐對石墨電極坯件進(jìn)行石墨化處理的方法。所述石墨化爐用于對石墨電極坯件進(jìn)行石墨化處理，并且包括至少一個(gè)爐體，其中，所述爐體具有沿豎直方向延伸的爐膛，且所述爐膛的高度方向尺寸大于所述爐膛在水平方向上的尺寸。由于爐膛高度方向的尺寸大于其水平方向的尺寸，從而，電極坯件可以在爐膛內(nèi)豎直放置，例如豎直疊置5-7支(由電極坯件規(guī)格的大小決定放置電極支數(shù)的多少)，由此大大提高占地面積的利用效率。另外，由于爐膛水平方向的尺寸較小，容易對整個(gè)爐體進(jìn)行密封，使得保溫料便于冷卻處理、余熱便于回收，節(jié)約能源并提高生產(chǎn)效率。
文檔編號C01B31/04GK201751385SQ20102025287
公開日2011年2月23日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者武建國 申請人:武建國