串接石墨化技术和装备.doc

串接石墨化技术和装备杨晓智顾玉琪(江苏南通江东碳素股份有限公司226002)摘要：阐述了内串石墨化技术和艾奇逊石墨化技术的异同、内串石墨化装备类型和特点。 论述了内串石墨化技术的l：艺特点以及在环保和节能方面的特点。 关键词：内串石墨化技术；装芦；王艺日IJ吾我国内串石墨化工艺试验早在80年代就开始了。吉碳和兰碳分别组织进行了试验， 并取得了成绩。以后在“新乡华能炭素有限责任公司”的普通功率小型炉内串石墨化技术 基础上，进行不断改进和提高在普通功率电极内串石墨化技术推广方面取得了进展。国内 己建成多组这类内串石墨炉并已正常投入运行，主要用以加工普通功率电极。但是，这些内串石墨炉组在生产高功率石墨电极和超高功率石墨电极时，尤其是大规格超高功率石墨电极时产品质量就很难保证。公司在开发大规格超高功率石墨电极时，组织了大规格超高功率石墨电极内串石墨化 技术和装备的开发并已取得成功。该技术不但克服了艾奇逊石墨化炉生产大规格超高功率 自墨电极时产品两端质量不易保证的缺点，而且产品电耗也大大降低。该技术的推广具有 显著的社会效益。一、石墨化技术和艾奇逊石墨化技术的异同1、工艺原理：内串石墨化技术和艾奇逊石墨化技术都是利用电阻料发热原理对产品加热两者的区 别在于：艾奇逊石墨化炉技术是主要利用电阻料(石墨化焦或生焦)发热，因此产品加热 不很均匀，为了保证产品质量就要有相当电量和时间用于均热。在生产过程中有大量的电 能用于加热电阻料：而内串石墨化技术是利用产品本身作电阻发热，产品加热均匀。在生产过程中不需要 电能_j于加热电阻料。从而可以大大缩短送电时间和减少送电电量，产品质量也得到提高。2、装备：艾奇逊石墨化炉是个箱型炉。炉子两端是电极墙(导电电极和石墨块)，导电电极和 母线相联。产品和电阻料装在炉中。9l内串石墨化炉的炉子两端分别是活动电极和固定电极墙。导电电极和母线相联。产品 呈电极柱状装在炉中。根据产品规格大小，电极柱可以是单柱也可以是多柱。为了保证电 极柱紧密相联，在活动电极一端有加压装置。由于装炉方式不同，炉内电气参数也不同。相应的变压器组的设计也有所不同。二、内串石墨化炉炉型根据炉体形状不同和电极的联接方式不同，内串石墨化炉有多种炉型。1、I型炉：其特点是两端分别是活动电极和固定电极，炉体呈条状。导电电极和母线分别从两端 将电流导入炉内。炉体两侧是活动墙、半活动墙或固定墙。2、兀型炉：其特点是两端分别是活动电极和固定电极墙，炉体呈“兀”字状即由两个炉箱串联成 一个炉体。导电电极和母线分别从同一端将电流导入炉内。为了使电路能在两个炉箱串联， 在炉体的另一端炉内用一根大的长石墨块把两个炉箱串联成一个炉体。两个炉箱中间有带 孔的隔墙将其分隔。炉体两侧是活动墙、半活动墙或固定墙。为了节约投资和场地也可将 多个炉体组合在一起。3、II型炉：其特点是两端分别是活动电极和固定电极墙，炉体II型即由两个r型炉箱串联成一个 炉体。导电电极和母线分别从同端将电流导入炉内。为了使电路能在两个炉箱串联，其 和n型炉的区别是：在炉体的另一端在炉外用导体把两个炉箱串联成个炉体。炉体两侧 是活动墙、半活动墙或固定墙。为了节约投资和场地也可将多个炉体组合在一起，炉箱中 间有带孔的隔墙将其分隔。一般经常采用的是兀型炉或II型炉。三、串石墨化的工艺特点：由于内串石墨化炉和艾奇逊石墨化炉在发热原理和对产品加热方式不同、装炉方式不 同，所以其工艺和艾奇逊石墨化技术有所不同。有其本身的特点。1、炉阻变化特点：艾奇逊石墨化炉炉阻由两部分构成：电阻料电阻和产品电阻。其大部分是电阻料电阻。 所以炉阻变化主要反映的是电阻料电阻的变化。炉阻变化大，一般终炉炉阻只有起始炉阻 的37左右。而内串石墨化炉炉阻主要是产品电阻和产品间的接触电阻，其起始炉阻要比 艾奇逊石墨化炉起始炉阻低得多。内串石墨化炉炉阻变化主要反映的是产品电阻和产品间 的接触电阻的变化。炉阻变化小，一般终炉炉阻是起始炉阻的15-25左右。92由于炉阻特性不同，内串石墨化炉的电气设计参数也不同。由于炉阻比较低，为了保 证送电过程中有足够高的功率，电气设计要保证有足够的大电流。炉阻变化僦 Ii+A炉阻oolc L炉阻n n，t飞锄髓强洲，16 11 16 21 262、坯体长度变化特点：艾奇逊石墨化炉的产品是和导电垂直方向装炉的，产品的长度变化对炉阻影响不大， 不是工艺控制因素。而内串石墨化炉的产品是和导电平行方向装炉的，产品的长度变化会 对压力、炉阻和产品质量等产生影响。产品在送电过程中有长度变化。为了使产品可以自由膨胀或收缩，要保证在整个送电 过程中产品间紧密接触。3、压力变化特点：由于产品在送电过程中有长度变化。为了保证炉内电极柱的良好联接，内串石墨化炉 有活动极，加压装置通过活动极对电极柱施加一定压力。压力大小要合适，既要保证电极93柱的良好联接又要保证产品不被压坏。随着产品在送电过程中长度的变化，活动极也会移 动，压力也会有所波动。为了保证压力在一定范围内波动，内串石墨化炉的压力系统应该 有自动稳压功能。4、送电工艺特点：内串石墨化炉的送电功率曲线和艾奇逊石墨化炉送电功率曲线有些类似，也可分为低 功率阶段和高功率阶段。在低功率阶段较慢、高功率阶段较快。但是内串石墨化炉的送电 时间要比艾奇逊石墨化炉送电短得多，一般只有12一18小时炉。为了保证产品质量和降 低电耗，送电功率曲线的正确制定和执行是至关重要的。四、实绩和结论：通过对m400-550 m超高功率电极的工艺试验，公司取得了以下成绩：1、设计方面：包括内串石墨化炉炉体结构参数设计、炉头结构参数设计、液压系统结构参数设计、 电气系统结构参数设计、控制和数据采集系统结构参数设计以及其它辅助系统结构参数设 计有其明显特点。2、工艺方面：包括装炉工艺、送电功率曲线、压力控制、 保温料配料工艺、冷却工艺有其明显特点。3、环保方面：由于保温料中取消了石英砂。因此没有金刚砂产生对改善工作环境，减少粉尘污染大 有好处。4、节能方面：内串石墨化炉的产品电耗比艾奇逊石墨化炉能节约1625在生产过程中不使用焦 粒，同时由于在生产过程中极少有废料产生，大大减少了焦粒和焦屑的消耗。因此节能效94果明显制造成本可以有所降低。由于内串石墨化炉送电约12-18小时炉，高峰时间约3-4小时，因此为充分利用谷 电创造了条件。有利于谷电的开发和使用。5、产品质量和比电阻：内串石墨化炉的产品成品率达到规定指标。产品的两端比电阻(小样比电阻)和大样 比电阻基本相当，两端比电阻一般为大样比电阻的98102。而艾奇逊石墨化炉产品的两 端比电阻(小样比电阻)和大样比电阻相差较多，两端比电阻一般为大样比电阻的105