石墨化概述—石墨化炉的冷却方法

石墨化炉在运行中，炉温达2300℃以上，导电电极与炉芯连结的一端就是在这样的高温下进行工作。导电电极的另一端与铜母线相连接，这就要保证与铜板的连接处的温度要低于铜板的融化温度，同时，因导电电极裸露在空气中，必须在低于氧化温度下工作。为此，一定要进行强制冷却。目前基本有两种冷却方式。

1、直接淋水冷却：

以钻孔水管横架于导电电极上，浇水于导电电极及其与铜母线的连接处，使之冷却。这种直接冷却方式简单、方便，冷却效果好。缺点是，冷却水四溅，易对炉体渗水。而且这种方式需要安装一泄水槽，水槽易阻塞，不及时处理，槽内水就容易渗入炉内，喷淋水也容易渗入炉内，使炉子的寿命周期缩短，同时易使炉内产品氧化。另外，在北方，冬季水槽四周容易结冰较多，不易处理。

2、直接内冷：

在导电电极镗孔后直接用丝堵堵上，再接上一长一短两根水管，让水直接流到电极的圆孔后再排出。

图3-3  直接内冷方式示意图

从上述意义讲，人造石墨只能称作一种“多晶石墨”。不过这种“多晶石墨”已具备了理想石墨的基本特性。

 

2、金刚石的晶体结构

在金刚石的晶体结构中每个碳原子与相邻的四个碳原子以共价键结合，呈正四面体配位，属于等轴晶系，金刚石是典型的原子晶体，金刚石的这种结构特征，决定了金刚石不导电，导热性也很差。在隔绝空气的条件下加热到1000℃时，金刚石转变为石墨结构，在空气中加热到780℃左右会燃烧而生成二氧化碳。使用纯度较高的人造石墨在高温、高压下可以获得人造金刚石，但是这种人造金刚石的颗粒比较小。

图1-7金刚石的晶体结构示意图

 

这种方式的优点是易将水系统做成全封闭或半封闭系统，不会向炉内渗入。因为可以不用泄水槽，从而，用此方法的厂家，多把水系统做成半封闭系统。缺点是：冷却效果不如直接淋水冷却，对水质要求较高，严禁缺水。否则炉头温度升高，再忽然通入冷水，易产生水爆，十分危险。

石墨化炉侧墙分固定墙和活动墙

固定式侧墙一般采用耐火砖砌筑，每隔一定间隔都要留一排气孔，以使送电过程中炉芯内的烟气能顺利排出。使用耐火砖做侧墙，保温效果好，使用寿命也稍长，但造价较高。

活动式侧墙是由水泥、粘土、耐火砖碎块等按一定比例配制而成，墙上留有排气孔。使用时将活动侧墙吊放在炉两侧、由槽钢做成的柱子间。活动式侧墙的优点是经济、省工，且冷却炉子时方便。缺点是不耐机械冲击和热冲击，以及破损不能修补等。

此外，现在还出现了下半部为固定式，上半部为活动式的混合型侧墙，兼顾了两者的优点，使用效果比较理想。

槽钢（或铸铁支架）主要起固定侧墙的作用。通电炉芯由被加热的产品和中间填充电阻料组成。通电后炉体有一定的热胀力。