直流石墨化爐（DC graphitization furhace）是指以炭素焙燒品和電阻料為爐芯，通入直流電，生產人造石墨製品的一種電阻爐。由於爐芯的電阻（主要是電阻料的電阻），電流流過時電能即能轉變為熱能，而將炭素焙燒品加熱到2000~3000℃的高溫，完成石墨化過程而成為人造石墨。它與交流石墨化爐都同屬於艾奇遜爐。
基本介紹
- 中文名：直流石墨化爐
- 外文名：DC graphitization furhace
- 時間：20世紀60年代
- 通入：直流電
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
簡介,發展歷程,石墨化過程的強化,主要特點,主要技術,直流石墨化爐生產陽極時出現奇特廢品原因,
簡介
直流石墨化爐（DC graphitization furhace）是指以炭素焙燒品和電阻料為爐芯，通入直流電，生產人造石墨製品的一種電阻爐。由於爐芯的電阻（主要是電阻料的電阻），電流流過時電能即能轉變為熱能，而將炭素焙燒品加熱到2000~3000℃的高溫，完成石墨化過程而成為人造石墨。它與交流石墨化爐都同屬於艾奇遜爐。
發展歷程
簡史20世紀60年代，直流石墨化技術在歐美已開發國家開始發展起來，它與交流石墨化爐比較，具有容量大、產品質量好、能耗低等顯著優點，因而引起世界各國的普遍興趣和關注。中國直流石墨化爐的起步稍晚。1972年10月北京炭紊廠用 3000kV·A整流變壓器配9m的爐子首先套用在生產上，與交流爐相比，不僅送電時間短，而且節電25%以上。1973年1月南通炭素廠用 13500kV·A整流變壓器配18m的爐子投入生產後，也取得了縮短通電時間20h，電耗降到4000kW·h/t以下的成績。1975年9月吉林炭素廠16000kV·A的大直流和石家莊石墨電極廠的3340kV·A直流爐同時投產。截止到1986年中國原來擁有的13.6萬kV·A的交流石墨化爐，只占當年石墨化爐總裝機容量的27%。而直流石墨化爐，裝機容量達到了17.5萬kV·A，占73%。使中國石墨化技術水平上了一個新台階。
石墨化過程的強化
石墨化過程的強化，除了在設備上要採用大容量的整流變壓機組，爐子的長度和爐芯面積要適當增加並與變壓器匹配外，在工藝操作上還要採取如下措施：
（1）採用低電阻率的電阻料和低熱導率，低電導率的保溫料。
（2）提高焙燒毛坯的質量。
（3）採用大小規格搭配裝爐法和錯位1/2D裝爐方法。
（4）實現裝、出爐機械化，縮短路子的冷卻時間，提高周轉率。
主要特點
爐子結構及特點直流石墨化爐和交流石墨化爐除了供電設備不同外，爐子本體的結構完全一樣。直流石墨化爐的供電設備由三相交流主調和一變壓器及相應的整流設備組成。以直流電的方式向爐子供電具有如下優點：
(1)由於採用的供電變壓器是三相的，對電網不會產生三相負荷不平衡的影響。可以增大變壓器的容量，可強化石墨化工藝，增大石墨化爐容量。
(2)整個供電線路上的功率因數較高，達到0.9以上，對電能的有效利用率得到提高。
(3)直流電沒有交變磁場和電感損失，也沒有表面效應及l臨近效應等電的損失，電效率較高。
主要技術
石墨化過程的強化直流石墨化爐供電條件的改善為強化石墨化過程創造了條件。由於電網對使用變壓器的容量沒有限制，可以採用大功率的變壓器和整流機組，直流電的損失小，利用率高，所以爐芯可以得到更多的電能。如以適當大小的爐芯相配合，單位體積的功率達到160kW/m(比交流爐大60%)以上，電流密度達到2.0A/cm(比交流爐大100%) 以上，具備了這樣的條件，就可以實現快速送電，使石墨化的溫度在較短的時間內達到2700℃(比交流爐提高約400℃)。由於送電時間縮短，便可以提高爐子產能，降低石墨化的電耗，一般可降到4000kW·h/t以下(比交流爐降低約20%)，石墨化溫度的提高，使石墨化進行得更完全，因此提高了產品質量。總之，在直流石墨化爐上可以實現大功率、高電密、快曲線的操作，使石墨化生產達到高產、優質、節電的目標，這便是石墨化過程的強化。
直流石墨化爐生產陽極時出現奇特廢品原因
在大直流石墨化爐試生產陽極板時，裝爐工藝與交流石墨化相同。產品與爐長方向垂直成吊臥裝於爐內，每吊大約200塊，陽極之間相互緊靠，吊與吊之間間隔50毫米左右，填充粒度為25毫米的生冶金焦作電阻料。採用正常送電曲線、終爐停電時，二次電壓120-130伏，二次電流12.5萬安培。
產生這種奇特廢品現象可解釋為：在直流石墨化時，石墨化爐的爐頭和爐尾分別接正極和負極，此時如果吊內某相鄰的兩塊陽極之間沒有靠緊或又沒有電阻料填充而出現間隙，在兩陽極之間就會產生電位差。
限制電流可以減少這種廢品，在試生產中我們曾採用過這種辦法，限定二次電流不超過8萬安培，雖然有效果，但限電流生產，實際也就是壓負荷生產，因而限制了大直流石墨化爐的生產能力。
改進裝爐工藝，防止兩個陽極之間出現間隙，避免產生電位差，同時破壞了兩個條件，是比較好的辦法。在試生產中，曾採用了一種完全不同於交流石墨化的裝爐工藝，我們把陽極板分裝成若干個單元體，裝入爐內，各單元體四周以電阻料填充，使爐內猶如裝入若干根大電極，從而消除了間隙和電位差，防止了奇特廢品的產生。
