電極生坯焙燒

1.爐體結構對電極質量的影響

國內敞開式環(huán)式焙燒爐很多，但能將擠壓成型的石墨電極生坯焙燒好的不多，主要的一個原因是爐子本身結構造成的。因為敞開式環(huán)式焙爐當初是鋁用炭素行業(yè)焙燒預焙陽極，預焙陽極是振動成型產品，由于它的瀝青含量低，焙燒難度相對小，對溫度場要求就低。另外敞開式環(huán)式焙燒爐本身也存在對擠壓成型產生不利的因素，低溫時特別是制品在250℃以前，電極焙燒時黏結劑軟化，黏結劑發(fā)生遷移，這個溫度段希望升溫速度快點，但是敞開式環(huán)式焙燒爐做不到。

由于敞開式環(huán)式焙燒爐與帶蓋爐相比，火道墻要厚很多，敞開式爐磚墻厚為113mm，而帶蓋爐的格子磚墻厚度僅為30mm，開始升溫時敞開式爐耐火磚需要蓄熱量大，溫升慢；另外帶蓋爐的熱煙氣都是通過火井從爐底往上走，而敞開式爐有一半是從上向下?？傊ㄩ_式爐不利于阻止電極焙燒時黏結劑的遷移，易造成焙燒出來電極結構不均勻。

敞開式環(huán)式焙燒爐火道設計的差異也會給焙燒品質量帶來很大影響。例如有一個敞開式環(huán)式焙燒爐爐室的火道長4500mm，采用每個爐室內兩下兩上的煙氣傳輸方式，每個煙氣間隔的長度是984mm，熱煙氣在流動時會走近路，在火道墻面就會出現(xiàn)溫度不均，實際測溫時發(fā)現(xiàn)最低點與最高溫度相差158℃，曲線越快差異越大，500℃左右時溫差最大。所以這種爐子結構給爐子升溫帶來難度，曲線必須選用長曲線，同時升溫曲線控制上要求很嚴格，溫度波動大時就會使制品產生廢品，即使制品在焙燒后沒有檢查出來缺陷，石墨化后也會出現(xiàn)大量的馬蹄型裂紋，更談不上電極內部結構均勻。所以每個火道煙氣間隔的長度最好不要超過600mm，這樣有利于間隔內煙氣溫度的均勻。

敞開式環(huán)式焙燒爐電極料箱底下設計熱煙氣通道，有利于減小料箱上下溫差，有利于改善焙燒電極的均勻性，大大降低焙燒廢品率；還有利于爐室降溫，因為在爐室降溫時，冷空氣能進入料箱底部。

2.爐箱尺寸對電極質量的影響

料箱尺寸寬度，見到是從696mm到1624mm，當然電極料箱的寬度是根據(jù)所裝產品的尺寸定的，但是由于我們炭素行業(yè)的特點，規(guī)格比較多，所以在定爐子寬度時沒有更多去考慮產品的質量，而是更多考慮產量。從焙燒爐的機理上有人做過研究，在實驗室中，直徑為100mm的試樣，表面溫度為400℃、升溫速度為3℃/min時，中心點在一個方向加熱時的溫度為160℃，在兩個方向加熱時為272℃，在四周加熱時為325℃。而且把一個方向加熱與其它方式加熱進行比較時，隨著試樣尺寸和加熱速度的增加，產品周邊和中心的溫度差也增加，產品兩側溫差過大時，就會產生裂紋廢品。單側加熱減少裂紋廢品的唯一途徑就降低升溫速度，延長升溫曲線。還存在另一個問題，大規(guī)格產品延長曲線又會帶來空頭、端部分層等問題。我們曾在812mm寬的爐箱中裝由500電極曲線用360小時即可，在1300mm寬的爐箱中裝兩排由500曲線就需480小時，在1500mm寬的爐箱中梅花裝由500電極，曲線用到了688小時，出爐后產品合格率僅為90%，而且產品的結構不理想。

所以，敞開式環(huán)式焙燒爐電極箱尺寸可能考慮裝單排電極，對擠壓成型的電極最好爐箱寬度不要超過1300mm。

長度方向結合火道煙氣間隔寬度問題，最好不要超過4500mm，當然長度方向短了更好。爐箱長了以后雖裝爐量大了，但是爐室在升溫時尾部溫度不易達到，升溫曲線就要拖長，產量并不會提高，同時還對質量不利。通過各長度爐箱使用過程中產品質量的比較，建議爐箱長度選用3500---4000之間。

爐箱深度方向，爐箱越深上下溫差越大。我們曾在一個焙燒爐料箱中同一位置預埋了三支熱電偶，1支1米的熱電偶、1支2米的熱電偶、1支4米的熱電偶。

料室的上下溫度是隨著升溫曲線在400---600℃之間的慢升溫，才逐漸縮小了上下溫差。這種上部溫度高于下部溫度，最容易使電極中的黏結劑發(fā)生遷移，造成電極結構的不均勻。裝單層電極的敞開式焙燒環(huán)爐與雙層爐相比，單層的質量明顯好于雙層。所以對于2400m以上電極最好選用單層焙燒爐，產品質量就會大大提高。

3.火道磚的磚型對電極質量的影響

火道磚主要是用標磚(230×113×65)和異形火道磚(帶子母扣，高度為100mm)兩種，人們通常只認識到采用異形磚，爐子火道墻比標磚砌筑的堅固，爐子壽命長。但更重要一點，對產品質量都有很大的影響。標磚砌筑的火道墻的磚縫要比異形磚的多三分之一以上，所以越靠近風筒的爐室，負壓損失越大，冷空氣進入料箱和火道的量就越大。嚴重時還會使料室的填充料焦粒氧化，甚至燃燒。并且在揮發(fā)爐室，電極所揮發(fā)出來的揮發(fā)份極易進入火道，這樣就加大了電極排出揮發(fā)份的量，最終使電極焙燒后的殘?zhí)恐到档停姌O焙燒品的體積密度低 。

1.選擇測溫點是第一要素

無論什么樣的焙燒爐，都存在選擇測溫點，如果測溫點選錯了，再合理的曲線也燒不出合格的產品。現(xiàn)實當中我們很多人最關心的是曲線，對測溫點不重視。甚至有很多人認為，曲線的溫度要看爐室的熱電偶的溫度，因為這是制品表面溫度。但實際上，如果控制這個溫度會產生很多廢品，原因是這個溫度點的溫度是由火道中的熱煙氣將溫度傳給耐火磚，耐火磚再將溫度傳給填充料，填充料再將溫度傳給制品，溫升速度滯后。開始升溫時溫度梯度不超過0.45℃/cm，當爐室內熱電偶溫度升到300℃以上后，溫度梯度可達到2.3-2.5℃/cm。正因為爐室溫度變量太多，同時溫升速度也有慣性，所以不能將爐室中間溫度做為曲線運行控制點的溫度。

選擇曲線運行控制測溫點應選火道煙氣溫度最敏感的點，但對于敞開式環(huán)式焙燒爐來說就是熱煙氣在火道內下去，再返上來的轉彎的位置。也有人將熱電偶插在緊靠火道第一個火孔外側的料室中。必須依據(jù)選擇的測溫點來確定升溫曲線。

2.制定曲線應注意幾點

（1）根據(jù)產品在焙燒過程不同溫度階段的物理化學反應制定曲線。

（2）根據(jù)毛坯的種類和規(guī)格、成型方式制定曲線。

毛坯的直徑愈大，其升溫速度要慢些；大規(guī)格的擠壓毛坯要比同規(guī)格振動毛坯要慢些；生坯體積密度高的要比體積密度低的慢一些；細顆粒結構的要比粗顆粒結構的慢一些；浸后產品升溫速度可以快些。

（3）根據(jù)爐子的結構制定曲線。

每臺爐子溫度場分布的不同，爐室工作區(qū)的上下高度上、前后和左右都存在著溫度差。這溫差實際上在整個加熱過程都在持續(xù)著，僅在恒溫階段才能逐漸縮小。制定曲線必須考慮爐子本身結構特點。

（4）根據(jù)填充料的種類和燃料種類特性制定曲線。

3.電極毛坯焙燒冷卻也是溫度制度中一個關鍵階段

國外的焙燒曲線降溫是曲線的一個組成部分，而我們國內的曲線大多都沒有降溫，只是要求出爐溫度不能高于300℃。實際中往往做不到，毛坯出爐時溫度達到600℃以上，電極心部溫度還在700-800℃以上。因毛坯與外部介質之間存在溫差，所以會同時出現(xiàn)不同值的體積變化和不同速度的收縮。這就會造成熱應力的產生，此應力值與溫差成正比。當產生的應力超過毛坯材料的斷裂強度時，便會發(fā)生結構的局部破裂或整個毛坯斷裂。有的毛坯高溫出爐后檢查時雖沒有看到裂紋，但由于制品內部已有裂紋，在石墨化工序就會表現(xiàn)出來。因此焙燒工序的冷卻必須重視 。2100433B

焙燒是電極生產過程中，最重要的一個工藝過程，也是最復雜的一個過程，這個過中即有物理變化，同時又化學變化。最終石墨電極的機械強度、內在結構和性能都取決于焙燒時黏結劑轉變成結焦炭的數(shù)量，而且機械性能與焦化值有直接關系。所以每個生產石墨電極的國內大廠對焙燒都很重視，但新上的一些炭素廠家對焙燒這環(huán)節(jié)重視不夠，很多廠家為此也負出很大代價 。

焙燒碎的機械強度高于各種原料塊體的機械強度，因此焙燒碎加入到各類產品的配料中有利于提高各類產品的機械強度，根據(jù)各類產品所用原料的不同，焙燒碎分為多灰焙燒碎和少灰焙燒碎兩類。

（1）用石油焦、瀝青焦為原料生產的制品所產生的焙燒碎稱為少灰焙燒碎；

（2）用無煙煤、冶金焦為原料生產的制品所產生的焙燒碎稱為多灰焙燒碎 。

多灰焙燒碎只能用于生產炭塊、炭質電極、電極糊等多灰制品，而少灰焙燒碎可以用于生產少灰制品、也可用于多灰制品。焙燒碎都是破碎成中小顆粒使用，由于焙燒碎機械強度較高，所以應選擇適宜的破碎設備，如先用錘式破碎機粗碎，再用帶篩球磨機細碎成中小顆粒后使用 。

把物料（如礦石）加熱而不使熔化，以改變其化學組成或物理性質

焙燒 ：roasting