电极生坯焙烧

1.炉体结构对电极质量的影响

国内敞开式环式焙烧炉很多，但能将挤压成型的石墨电极生坯焙烧好的不多，主要的一个原因是炉子本身结构造成的。因为敞开式环式焙炉当初是铝用炭素行业焙烧预焙阳极，预焙阳极是振动成型产品，由于它的沥青含量低，焙烧难度相对小，对温度场要求就低。另外敞开式环式焙烧炉本身也存在对挤压成型产生不利的因素，低温时特别是制品在250℃以前，电极焙烧时黏结剂软化，黏结剂发生迁移，这个温度段希望升温速度快点，但是敞开式环式焙烧炉做不到。

由于敞开式环式焙烧炉与带盖炉相比，火道墙要厚很多，敞开式炉砖墙厚为113mm，而带盖炉的格子砖墙厚度仅为30mm，开始升温时敞开式炉耐火砖需要蓄热量大，温升慢；另外带盖炉的热烟气都是通过火井从炉底往上走，而敞开式炉有一半是从上向下。总之敞开式炉不利于阻止电极焙烧时黏结剂的迁移，易造成焙烧出来电极结构不均匀。

敞开式环式焙烧炉火道设计的差异也会给焙烧品质量带来很大影响。例如有一个敞开式环式焙烧炉炉室的火道长4500mm，采用每个炉室内两下两上的烟气传输方式，每个烟气间隔的长度是984mm，热烟气在流动时会走近路，在火道墙面就会出现温度不均，实际测温时发现最低点与最高温度相差158℃，曲线越快差异越大，500℃左右时温差最大。所以这种炉子结构给炉子升温带来难度，曲线必须选用长曲线，同时升温曲线控制上要求很严格，温度波动大时就会使制品产生废品，即使制品在焙烧后没有检查出来缺陷，石墨化后也会出现大量的马蹄型裂纹，更谈不上电极内部结构均匀。所以每个火道烟气间隔的长度最好不要超过600mm，这样有利于间隔内烟气温度的均匀。

敞开式环式焙烧炉电极料箱底下设计热烟气通道，有利于减小料箱上下温差，有利于改善焙烧电极的均匀性，大大降低焙烧废品率；还有利于炉室降温，因为在炉室降温时，冷空气能进入料箱底部。

2.炉箱尺寸对电极质量的影响

料箱尺寸宽度，见到是从696mm到1624mm，当然电极料箱的宽度是根据所装产品的尺寸定的，但是由于我们炭素行业的特点，规格比较多，所以在定炉子宽度时没有更多去考虑产品的质量，而是更多考虑产量。从焙烧炉的机理上有人做过研究，在实验室中，直径为100mm的试样，表面温度为400℃、升温速度为3℃/min时，中心点在一个方向加热时的温度为160℃，在两个方向加热时为272℃，在四周加热时为325℃。而且把一个方向加热与其它方式加热进行比较时，随着试样尺寸和加热速度的增加，产品周边和中心的温度差也增加，产品两侧温差过大时，就会产生裂纹废品。单侧加热减少裂纹废品的唯一途径就降低升温速度，延长升温曲线。还存在另一个问题，大规格产品延长曲线又会带来空头、端部分层等问题。我们曾在812mm宽的炉箱中装由500电极曲线用360小时即可，在1300mm宽的炉箱中装两排由500曲线就需480小时，在1500mm宽的炉箱中梅花装由500电极，曲线用到了688小时，出炉后产品合格率仅为90%，而且产品的结构不理想。

所以，敞开式环式焙烧炉电极箱尺寸可能考虑装单排电极，对挤压成型的电极最好炉箱宽度不要超过1300mm。

长度方向结合火道烟气间隔宽度问题，最好不要超过4500mm，当然长度方向短了更好。炉箱长了以后虽装炉量大了，但是炉室在升温时尾部温度不易达到，升温曲线就要拖长，产量并不会提高，同时还对质量不利。通过各长度炉箱使用过程中产品质量的比较，建议炉箱长度选用3500---4000之间。

炉箱深度方向，炉箱越深上下温差越大。我们曾在一个焙烧炉料箱中同一位置预埋了三支热电偶，1支1米的热电偶、1支2米的热电偶、1支4米的热电偶。

料室的上下温度是随着升温曲线在400---600℃之间的慢升温，才逐渐缩小了上下温差。这种上部温度高于下部温度，最容易使电极中的黏结剂发生迁移，造成电极结构的不均匀。装单层电极的敞开式焙烧环炉与双层炉相比，单层的质量明显好于双层。所以对于2400m以上电极最好选用单层焙烧炉，产品质量就会大大提高。

3.火道砖的砖型对电极质量的影响

火道砖主要是用标砖(230×113×65)和异形火道砖(带子母扣，高度为100mm)两种，人们通常只认识到采用异形砖，炉子火道墙比标砖砌筑的坚固，炉子寿命长。但更重要一点，对产品质量都有很大的影响。标砖砌筑的火道墙的砖缝要比异形砖的多三分之一以上，所以越靠近风筒的炉室，负压损失越大，冷空气进入料箱和火道的量就越大。严重时还会使料室的填充料焦粒氧化，甚至燃烧。并且在挥发炉室，电极所挥发出来的挥发份极易进入火道，这样就加大了电极排出挥发份的量，最终使电极焙烧后的残炭值降低，电极焙烧品的体积密度低 。

1.选择测温点是第一要素

无论什么样的焙烧炉，都存在选择测温点，如果测温点选错了，再合理的曲线也烧不出合格的产品。现实当中我们很多人最关心的是曲线，对测温点不重视。甚至有很多人认为，曲线的温度要看炉室的热电偶的温度，因为这是制品表面温度。但实际上，如果控制这个温度会产生很多废品，原因是这个温度点的温度是由火道中的热烟气将温度传给耐火砖，耐火砖再将温度传给填充料，填充料再将温度传给制品，温升速度滞后。开始升温时温度梯度不超过0.45℃/cm，当炉室内热电偶温度升到300℃以上后，温度梯度可达到2.3-2.5℃/cm。正因为炉室温度变量太多，同时温升速度也有惯性，所以不能将炉室中间温度做为曲线运行控制点的温度。

选择曲线运行控制测温点应选火道烟气温度最敏感的点，但对于敞开式环式焙烧炉来说就是热烟气在火道内下去，再返上来的转弯的位置。也有人将热电偶插在紧靠火道第一个火孔外侧的料室中。必须依据选择的测温点来确定升温曲线。

2.制定曲线应注意几点

（1）根据产品在焙烧过程不同温度阶段的物理化学反应制定曲线。

（2）根据毛坯的种类和规格、成型方式制定曲线。

毛坯的直径愈大，其升温速度要慢些；大规格的挤压毛坯要比同规格振动毛坯要慢些；生坯体积密度高的要比体积密度低的慢一些；细颗粒结构的要比粗颗粒结构的慢一些；浸后产品升温速度可以快些。

（3）根据炉子的结构制定曲线。

每台炉子温度场分布的不同，炉室工作区的上下高度上、前后和左右都存在着温度差。这温差实际上在整个加热过程都在持续着，仅在恒温阶段才能逐渐缩小。制定曲线必须考虑炉子本身结构特点。

（4）根据填充料的种类和燃料种类特性制定曲线。

3.电极毛坯焙烧冷却也是温度制度中一个关键阶段

国外的焙烧曲线降温是曲线的一个组成部分，而我们国内的曲线大多都没有降温，只是要求出炉温度不能高于300℃。实际中往往做不到，毛坯出炉时温度达到600℃以上，电极心部温度还在700-800℃以上。因毛坯与外部介质之间存在温差，所以会同时出现不同值的体积变化和不同速度的收缩。这就会造成热应力的产生，此应力值与温差成正比。当产生的应力超过毛坯材料的断裂强度时，便会发生结构的局部破裂或整个毛坯断裂。有的毛坯高温出炉后检查时虽没有看到裂纹，但由于制品内部已有裂纹，在石墨化工序就会表现出来。因此焙烧工序的冷却必须重视 。2100433B

焙烧是电极生产过程中，最重要的一个工艺过程，也是最复杂的一个过程，这个过中即有物理变化，同时又化学变化。最终石墨电极的机械强度、内在结构和性能都取决于焙烧时黏结剂转变成结焦炭的数量，而且机械性能与焦化值有直接关系。所以每个生产石墨电极的国内大厂对焙烧都很重视，但新上的一些炭素厂家对焙烧这环节重视不够，很多厂家为此也负出很大代价 。

焙烧碎的机械强度高于各种原料块体的机械强度，因此焙烧碎加入到各类产品的配料中有利于提高各类产品的机械强度，根据各类产品所用原料的不同，焙烧碎分为多灰焙烧碎和少灰焙烧碎两类。

（1）用石油焦、沥青焦为原料生产的制品所产生的焙烧碎称为少灰焙烧碎；

（2）用无烟煤、冶金焦为原料生产的制品所产生的焙烧碎称为多灰焙烧碎 。

多灰焙烧碎只能用于生产炭块、炭质电极、电极糊等多灰制品，而少灰焙烧碎可以用于生产少灰制品、也可用于多灰制品。焙烧碎都是破碎成中小颗粒使用，由于焙烧碎机械强度较高，所以应选择适宜的破碎设备，如先用锤式破碎机粗碎，再用带筛球磨机细碎成中小颗粒后使用 。

把物料（如矿石）加热而不使熔化，以改变其化学组成或物理性质

焙烧 ：roasting