電極生坯焙燒敞開式環(huán)式焙燒爐影響電極質(zhì)量的因素

1.爐體結(jié)構(gòu)對電極質(zhì)量的影響

國內(nèi)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(jié)構(gòu)造成的。因為敞開式環(huán)式焙爐當(dāng)初是鋁用炭素行業(yè)焙燒預(yù)焙陽極，預(yù)焙陽極是振動成型產(chǎn)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(chǎn)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(jié)劑軟化，黏結(jié)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(jié)劑的遷移，易造成焙燒出來電極結(jié)構(gòu)不均勻。

敞開式環(huán)式焙燒爐火道設(shè)計的差異也會給焙燒品質(zhì)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(yán)格，溫度波動大時就會使制品產(chǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)煙氣溫度的均勻。

敞開式環(huán)式焙燒爐電極料箱底下設(shè)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(jìn)入料箱底部。

2.爐箱尺寸對電極質(zhì)量的影響

料箱尺寸寬度，見到是從696mm到1624mm，當(dāng)然電極料箱的寬度是根據(jù)所裝產(chǎn)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(chǎn)品的質(zhì)量，而是更多考慮產(chǎn)量。從焙燒爐的機(jī)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(jìn)行比較時，隨著試樣尺寸和加熱速度的增加，產(chǎn)品周邊和中心的溫度差也增加，產(chǎn)品兩側(cè)溫差過大時，就會產(chǎn)生裂紋廢品。單側(cè)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(chǎn)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(chǎn)品合格率僅為90%，而且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)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(jié)合火道煙氣間隔寬度問題，最好不要超過4500mm，當(dāng)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(dá)到，升溫曲線就要拖長，產(chǎn)量并不會提高，同時還對質(zhì)量不利。通過各長度爐箱使用過程中產(chǎn)品質(zhì)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(yù)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(jié)劑發(fā)生遷移，造成電極結(jié)構(gòu)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(zhì)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(chǎn)品質(zhì)量就會大大提高。

3.火道磚的磚型對電極質(zhì)量的影響

火道磚主要是用標(biāo)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(rèn)識到采用異形磚，爐子火道墻比標(biāo)磚砌筑的堅固，爐子壽命長。但更重要一點，對產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的影響。標(biāo)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(fēng)筒的爐室，負(fù)壓損失越大，冷空氣進(jìn)入料箱和火道的量就越大。嚴(yán)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(jìn)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 。

焙燒是電極生產(chǎn)過程中，最重要的一個工藝過程，也是最復(fù)雜的一個過程，這個過中即有物理變化，同時又化學(xué)變化。最終石墨電極的機(jī)械強(qiáng)度、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和性能都取決于焙燒時黏結(jié)劑轉(zhuǎn)變成結(jié)焦炭的數(shù)量，而且機(jī)械性能與焦化值有直接關(guān)系。所以每個生產(chǎn)石墨電極的國內(nèi)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(fù)出很大代價 。

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(chǎn)品。現(xiàn)實當(dāng)中我們很多人最關(guān)心的是曲線，對測溫點不重視。甚至有很多人認(rèn)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(chǎn)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(dāng)爐室內(nèi)熱電偶溫度升到300℃以上后，溫度梯度可達(dá)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(yīng)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(nèi)下去，再返上來的轉(zhuǎn)彎的位置。也有人將熱電偶插在緊靠火道第一個火孔外側(cè)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(yīng)注意幾點

（1）根據(jù)產(chǎn)品在焙燒過程不同溫度階段的物理化學(xué)反應(yīng)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(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的要比粗顆粒結(jié)構(gòu)的慢一些；浸后產(chǎn)品升溫速度可以快些。

（3）根據(jù)爐子的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(guān)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(nèi)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(dá)到600℃以上，電極心部溫度還在700-800℃以上。因毛坯與外部介質(zhì)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(yīng)力的產(chǎn)生，此應(yīng)力值與溫差成正比。當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力超過毛坯材料的斷裂強(qiáng)度時，便會發(fā)生結(jié)構(gòu)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(nèi)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

焙燒碎的機(jī)械強(qiáng)度高于各種原料塊體的機(jī)械強(qiáng)度，因此焙燒碎加入到各類產(chǎn)品的配料中有利于提高各類產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，根據(jù)各類產(chǎn)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(chǎn)的制品所產(chǎn)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(chǎn)的制品所產(chǎn)生的焙燒碎稱為多灰焙燒碎 。

多灰焙燒碎只能用于生產(chǎn)炭塊、炭質(zhì)電極、電極糊等多灰制品，而少灰焙燒碎可以用于生產(chǎn)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(jī)械強(qiáng)度較高，所以應(yīng)選擇適宜的破碎設(shè)備，如先用錘式破碎機(jī)粗碎，再用帶篩球磨機(jī)細(xì)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(xué)組成或物理性質(zhì)

焙燒 ：roasting