石墨化爐是根據(jù)焦耳定律原理設(shè)計(jì)的直接加熱、間歇操作的電阻爐。 對(duì)于艾奇遜石墨化爐，裝入爐內(nèi)的產(chǎn)品和少量電阻材料構(gòu)成爐芯。 產(chǎn)品本身既是加熱電阻，又是被加熱物體。 對(duì)于內(nèi)串式爐，裝入爐內(nèi)的產(chǎn)品為爐芯，加熱電阻由產(chǎn)品本身組成。 該產(chǎn)品通過自身的熱量而石墨化。

1.艾奇遜石墨化爐

艾奇遜型石墨化爐一般包括爐底槽、爐頭端壁、導(dǎo)電電極、爐側(cè)壁、槽鋼等部分。

圖3-1 艾奇遜石墨化爐結(jié)構(gòu)圖

爐底罐一般是指石墨化爐兩端壁之間的矩形罐的底部部分。 在石墨化爐的混凝土基礎(chǔ)上，先砌1～3層紅磚，再砌一層普通耐火磚。 周圍的耐火磚也砌到端墻，那里有灰色碳?jí)K。 若采用活動(dòng)側(cè)壁式，兩側(cè)須砌一排虎頭磚，形成爐底槽。

爐槽兩端均砌有導(dǎo)電端壁，形成爐頭端壁。 爐頭端墻的外墻用灰碳砌塊或耐火粘土磚、高鋁磚等砌筑，內(nèi)墻用石墨化砌塊砌筑。 為了加強(qiáng)對(duì)爐頭的保護(hù)，使其在熱膨脹或機(jī)械力的沖擊下不致產(chǎn)生較大的變形和損壞，爐頭兩側(cè)均設(shè)有槽鋼或角鋼制成的防護(hù)架，用鋼帶固定。 內(nèi)壁和外壁之間的空間填充石墨粉并壓實(shí)。 石墨粉要求水分含量在0.5%以下，粒徑在0～5mm之間，灰分在1.5%以下，粉末電阻率不大于350×10-6歐姆·米。 裝載石墨粉的目的是：

(1)密封、隔熱功能。

(2)同時(shí)，還存在一定的平均電流效應(yīng)。

許多廠家選擇在燃燒器石墨粉上鋪一層耐火磚或廢陽極來覆蓋。 上蓋的主要作用是增強(qiáng)密封效果，防止上蓋的保溫材料混入燃燒器石墨粉中。 當(dāng)上蓋的絕緣材料中混入石墨粉時(shí)，很容易形成硬塊。

導(dǎo)電電極穿透內(nèi)、外端壁并與端壁形成一體。 電極上有銅板，通過夾鉗與其連接。 銅板和鋁母線采用多層薄銅片緩沖連接。 電極面向爐子的一端連接到爐子內(nèi)部的導(dǎo)電端壁。

導(dǎo)電電極可以是石墨化電極或石墨塊。 如果采用石墨化電極作為導(dǎo)電電極，會(huì)給石墨化爐帶來很大的困難。 因此，石墨化塊多用作導(dǎo)電電極。 石墨化塊必須具有高的導(dǎo)電系數(shù)，最佳允許電流密度為11安培/平方厘米以上。 因此，現(xiàn)在很多廠家都采用燒成的石墨化塊作為導(dǎo)電電極。 考慮到各導(dǎo)電電極由于連接程度等各種原因而導(dǎo)電性能不均勻，為了提高導(dǎo)電電極的使用壽命，一般在選擇石墨化塊導(dǎo)電電極的數(shù)量和截面時(shí)，電流密度應(yīng)保證在10安培/平方厘米或更小。 否則導(dǎo)電電極容易折斷，在后期送電時(shí)易造成爐頭（尾）導(dǎo)電端壁著火事故。

圖3-2 爐頭（尾）導(dǎo)電端壁導(dǎo)電電極配置

常用石墨化塊的截面一般大于400×400，電阻率應(yīng)小于10×10-6歐姆·米，抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于

表3-1 石墨化塊理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果。

項(xiàng)目

指數(shù)

灰分含量

0.32%

真密度

2.

堆積密度

1.61～1.

孔隙率

24.77～27.48%

抗壓強(qiáng)度

20~

比電阻

8～10×10-6Ω·m