石墨化炉装炉模式(charging model of graphitizing furnace)

艾奇逊石墨化炉装炉时焙烧品在炉内的排列方式，包括电阻料及保温料的装填、焙烧品之间的间距或组距、电阻料的充填和保温料的覆盖等有关规定。装炉模式与通电制度是石墨化工艺的两大关键技术问题，装炉模式的正确选择及精心操作对石墨化工序的产量、质量及电耗关系很大，艾奇逊石墨化炉有4种装炉模式，即立装法、卧装法、混合装炉法和错位装法。

立装法   如图1所示，立装法的特点是焙烧品轴线垂直于炉底，大中规格产品多数采用立装法，因为这种装炉方法较省力而且效率高，立装法的装炉顺序如下：(1)清炉及修炉，清除炉内上次卸炉后残留的物料，直至清除炉底已结成硬块的炉底料，炉头墙或炉尾墙及导电电极如有损坏应给予修理，清除掉导电电极端部的碳化硅等不导电物质，然后抹上用石墨粉和糖浆混合的膏状物。(2)铺炉底，新投入生产的炉子、炉底先铺约600mm左右厚的石英砂，需铺平并夯实(防止炉底漏电)，在石英砂上面再铺约600mm左右厚、由石英砂及焦粉组成的炉底料(石英砂占30％～40％、焦粉占60％～70％)，也应铺平和夯实。(3)围炉芯，石墨化炉内被焙烧品及电阻料所占据的空间称为炉芯，炉芯的位置应与炉头墙、炉尾墙上导电电极及周围石墨块砌体的位置相对称，为了操作方便先用钢板立放在炉底料上、并用卡子夹住加以固定，再在炉芯前后两端距导电电极250～300mm处也立放一块与炉芯宽度相当的钢板，炉芯的宽度应使半成品装入后两侧各有50～100mm的距离，同时炉芯两侧保温料所占部位的厚度应不小于400mm，炉芯的高度不应超过炉头墙、炉尾墙上石墨块砌体的上端边界，炉芯的截面积不能过大，应保证达到规定的电流密度。(4)装入焙烧品，先在炉芯范围内的炉底料上铺一层冶金焦粒(根据需要也可以在冶金焦粒中混入一部分经过石墨化的冶金焦粒)作为底垫，厚度为100mm左右，焙烧品装入炉内时分排立放在底垫料上，并用方木夹在前后两排焙烧品之间以保持规定距离，邻近两排焙烧品的间距一般为40--80mm，同一炉装入的焙烧品其长度应基本一致。(5)装入电阻料，向相邻两排之间及焙烧品两侧与钢板之间的空隙内加入冶金焦粒、再在焙烧品的顶部均匀的铺一层约100mm厚的石墨化冶金焦粒，颗粒度一般为10～25mm或25～40mm，在炉芯两端与导电电极之间的空隙应填入石墨化冶金焦粒，填人后用铁棍捣实。(6)覆盖保温料，保温料发挥电绝缘及减少热量损失双重作用，保温料主要由石英砂及焦粉组成，如能加入少量木屑则更好，大中型石墨化炉炉芯两侧保温料的厚度应不小于400mm，而顶部保温料的厚度应达到700mm以上，在放入保温料的同时将保持间距的方木和围炉芯的钢板拔出来。

卧装法   如图2所示，卧装法的主要特点是焙烧品装入炉内时的位置与炉芯纵长方向相垂直并水平放置在底垫上，小规格产品用卧装法比较多，卧装法的装炉顺序与立装法基本相同，不同之处有以下3点：(1)铺炉底料时、炉底料中的石英砂比例要略低一些，如石英砂用25％～35％、焦粉用65％～75％。(2)小规格产品一般用成组装炉法，并分成上下两个水平排，即几根到十多根焙烧品紧靠在一起构成一组，水平排的高度为炉芯高度的一半，在组与组之间留出一定距离，距离大小一般为40～80mm。装完一个水平排后即向组与组之间的空隙内填入电阻料，再在水平排顶部也铺上40～80mm厚的石墨化冶金焦，以后再装上面一个水平排。最后再覆盖保温料。(3)卧装法通电结束后冷却时，要扒掉炉墙以便加速冷却、方便卸炉。

混合装炉法   有些焙烧品长度比较短(如接头毛坯、石墨块)无论立装或卧装都不能充分利用炉芯的空间，因此可在一台炉内卧装产品的一侧立装数排产品，如图3所示，不论立装或卧装的焙烧品其直径(或截面积)应一致或相差不大，只在炉芯一侧立装数排产品的混合装炉法，容易出现炉芯两侧温度的较大差异而增加电阻率不合格废品，如采用图4那样的炉芯两侧交叉混合装炉，可以避免炉芯两侧温度较大差异的现象，混合装炉的其他操作程序与卧装法基本相同。

错位装法   焙烧品直径越大，在石墨化过程中温升过快或炉温不均匀的情况下容易产生裂纹废品，炉芯内局部温度上升过快的现象不仅与通电的上升功率有关，也与炉芯电阻的构成有关，而艾奇逊石墨化炉的缺点之一就是由焙烧品及焦粒构成的炉芯电阻是不均匀的，电阻小的地方电流容易通过，电阻大的地方电流难通过。如图5以所示，由于电阻料的电阻比焙烧品本身的电阻大得多，所以电流从A—A处通过较多，A-A处的温度t，大于f，，而且A-A处的升温速度比较快，产品的这一部位容易出现裂纹；如果改用图56的装炉法，即用两种规格的焙烧品错位装炉(如直径500mm与直径250mm或直径400mm与直径200mm错位装入)，利用错位装炉中的小直径产品来分散电流的走向、缩小温度差，就可能减少裂纹废品的发生，因此这种错位装炉允许适当提高通电时的上升功率。另一种错位装法称为错位(1/2)D(直径)装炉法(图6)，即在间装排的一侧各装2根直径小于1/2的焙烧品，使原来相邻的两排大规格焙烧品彼此错位(1/2)D。错位装炉虽然有利于提高石墨化的成品率，但是装炉操作比较麻烦，实际使用并不多。