¿Qué es la grafitización de electrodos?
1 horno de grafitización de CC
Horno de grafitización de CC (furhace de grafitización de CC)
Utilice productos tostados al carbono y materiales de resistencia como núcleo del horno y pase corriente continua. Un horno de resistencia para producir productos de grafito artificial. Debido a la resistencia del núcleo del horno (principalmente la resistencia del material de resistencia), cuando la corriente fluye, la energía eléctrica se convierte en energía térmica y el producto tostado al carbón se calienta a una temperatura alta de 2000 a 3000 °C. para completar el proceso de grafitización y convertirse en grafito artificial. Tanto él como el horno de grafitización AC pertenecen al horno Acheson.
Una breve historia En la década de 1960, la tecnología de grafitización DC comenzó a desarrollarse en los países desarrollados de Europa y Estados Unidos. En comparación con los hornos de grafitización AC, tiene ventajas significativas como gran capacidad, buena calidad del producto y. El bajo consumo energético ha despertado, por tanto, un gran interés y preocupación en todo el mundo. El horno de grafitización DC de China comenzó a funcionar un poco más tarde. En octubre de 1972, la Planta de Turbinas de Carbono de Beijing utilizó por primera vez en producción un transformador rectificador de 3000 kV con un horno de 9 m. En comparación con los hornos de CA, no solo acortó el tiempo de transmisión de energía, sino que también ahorró más del 25% de electricidad. En enero de 1973, Nantong Carbon Factory utilizó un transformador rectificador de 13500 kV?A con un horno de 18 m y lo puso en producción. También logró resultados al acortar el tiempo de encendido en 20 horas y reducir el consumo de energía a menos de 4000 kW?h/t. . En septiembre de 1975, se pusieron en producción al mismo tiempo el gran horno de CC de 16000 kV de la fábrica de carbono de Jilin y el horno de CC de 3340 kV de la fábrica de electrodos de grafito de Shijiazhuang. En 1986, el horno de grafitización de CA de 136.000 kV A original de China representaba sólo el 27% de la capacidad total instalada de hornos de grafitización ese año. La capacidad instalada del horno de grafitización CC ha alcanzado los 175.000 kV?A, lo que representa el 73%. Esto ha llevado la tecnología de grafitización de China a un nuevo nivel.
Estructura y características del horno El horno de grafitización DC y el horno de grafitización AC tienen exactamente la misma estructura excepto por el equipo de suministro de energía. El equipo de alimentación del horno de grafitización CC consta de un regulador principal CA trifásico y un transformador y su correspondiente equipo rectificador.
Alimentar el horno con corriente continua tiene las siguientes ventajas: (1) Dado que el transformador de alimentación utilizado es trifásico, no tendrá un impacto desequilibrado en la carga trifásica de la red eléctrica. Puede aumentar la capacidad del transformador, fortalecer el proceso de grafitización y aumentar la capacidad del horno de grafitización. (2) El factor de potencia en toda la línea de suministro de energía es alto, llegando a más de 0,9, y se mejora la utilización efectiva de la energía eléctrica. (3) La electricidad de CC no tiene campos magnéticos alternos ni pérdidas de inductancia, ni pérdidas eléctricas como el efecto de superficie y el efecto de proximidad, y su eficiencia eléctrica es alta.
Intensificación del proceso de grafitización La mejora de las condiciones de suministro de energía del horno de grafitización DC ha creado las condiciones para la intensificación del proceso de grafitización. Dado que la red eléctrica no tiene límite en la capacidad del transformador, se pueden utilizar transformadores de alta potencia y unidades rectificadoras. La pérdida de energía CC es pequeña y la tasa de utilización es alta, por lo que el núcleo del horno puede obtener más energía eléctrica. Si se combina con un núcleo de horno de tamaño adecuado, la potencia por unidad de volumen puede alcanzar más de 160 kW/m3 (60% mayor que el horno de CA) y la densidad de corriente puede alcanzar más de 2,0 A/cm2 (100% mayor que el horno de CA). ). Debido al menor tiempo de transmisión de energía, se puede aumentar la productividad del horno y se puede reducir el consumo de energía de la grafitización, que generalmente se puede reducir a menos de 4000 kW·h/t (aproximadamente un 20% menos que el aumento del horno de CA). La temperatura de grafitización hace que la grafitización se realice de manera más eficiente y completa, mejorando así la calidad del producto. En resumen, el horno de grafitización de CC puede lograr operaciones de alta potencia, alta densidad y curva rápida, de modo que la producción de grafitización pueda alcanzar los objetivos de alto rendimiento, alta calidad y ahorro de energía. Este es el fortalecimiento del proceso de grafitización. . Tomemos como ejemplos el horno de grafitización de CC de 16000 kV A y el horno de grafitización de CA de 5000 kV A. Sus indicadores técnicos y económicos se muestran en la tabla.
Para fortalecer el proceso de grafitización, además de utilizar una unidad transformadora rectificadora de gran capacidad en el equipo, la longitud y el área del núcleo del horno deben aumentarse adecuadamente y combinarse con el transformador, y otros Se deben tomar medidas en las operaciones del proceso: (1) Usar materiales de resistencia con baja resistividad y materiales aislantes con baja conductividad térmica y baja conductividad eléctrica (2) Mejorar la calidad de los espacios en blanco tostados; con especificaciones grandes y pequeñas y método de horno compensado 1/2D (4) Realizar la mecanización de la carga y descarga, acortar el tiempo de enfriamiento del horno y aumentar la tasa de rotación.
Horno de grafitización de 2 series
Horno de grafitización en serie (horno de grafitización longitudinal)
Un tipo de producto horneado que pasa corriente directamente a la conexión en serie, un horno de resistencia que utiliza la resistencia del propio producto para convertir la energía eléctrica en energía térmica y grafitizar el producto.
Breve historia: Este tipo de horno también se llama horno Kastner, que es HY. Castner lo inventó y patentó por primera vez en 1896. Su principio básico es colocar los electrodos de tostación horizontalmente en el horno, conectarlos en serie a lo largo de sus ejes y luego fijarlos entre dos electrodos conductores para reducir la pérdida de calor, los electrodos de tostación. son El área circundante está cubierta con material aislante. Después de la energización, la corriente fluye directamente al electrodo, confiando en su propia resistencia para generar calor, y la temperatura aumenta rápidamente. Solo se necesitan unas 10 horas para alcanzar la temperatura requerida para la grafitización, lo que acorta en gran medida el ciclo de producción.
Durante el proceso de transmisión de energía del horno conectado en serie, la corriente se distribuye uniformemente dentro del electrodo, de modo que cuando el electrodo se calienta, la diferencia de temperatura entre la superficie y el interior es muy pequeña. la temperatura aumenta a alta velocidad, no hará que el producto se agriete, lo que hace que sea posible acortar el ciclo de producción. Al mismo tiempo, porque no depende de materiales resistentes para transferir calor, por supuesto, no. Consumo de calor. Estos dos elementos por sí solos forman la base para que el horno de conexión en serie ahorre más energía que el horno Acheson, y también tiene La operación de producción adopta un control automatizado y mejora las condiciones de trabajo y otras ventajas.
Aunque el horno tándem es superior al horno Acheson en términos de métodos de proceso, debido a las dificultades técnicas en la propia estructura del horno, la producción industrial en varios países del mundo ha estado restringida durante un largo período de tiempo. tiempo, mucho menos utilizado y desarrollado que el horno Acheson. En 1974, la antigua República Federal de Alemania, SGL Corporation, anunció una nueva solicitud de patente para un horno tándem. En 1980, la American Great Lakes Carbon Company construyó un taller de grafitización en línea en los Estados Unidos. La empresa alemana KHD anunció su horno de una sola unidad. La prueba del horno tándem en forma de V fue exitosa y el producto puede comercializarse. Sus parámetros básicos son: temperatura de grafitización, diámetro de los electrodos que se pueden producir y longitud de las filas de electrodos. en el horno, ciclo de producción, corriente CC de entrada, voltaje CC de entrada, rango de control de voltaje una vez Voltaje, frecuencia, densidad de corriente, consumo de energía A juzgar por los resultados anteriores, el horno tándem tiene la capacidad de competir con el horno Acheson.
Estructura La estructura básica del horno se muestra en la figura.
Se puede ver en la imagen que el horno tiene electrodos dispuestos en forma de V. La corriente entra por un extremo del horno y se gira y sale por el otro extremo. Hogar, también hay paredes laterales móviles y paredes finales con electrodos, el marco exterior de acero está revestido con material refractario, un extremo está fijo y sellado, conectado con una barra colectora, el otro extremo es móvil, lo que puede compensar la expansión y. contracción del electrodo durante la grafitización, y el mecanismo de conexión está instalado en el vagón, que conecta y fija el aluminio. Los electrodos en la barra colectora y la pared del extremo móvil del horno tienen interruptores aislantes de alta corriente y sistemas hidráulicos para proporcionar contacto telescópico. presión para los electrodos dispuestos en filas. El vehículo está equipado con un sistema de refrigeración para enfriar las placas de contacto y los cables.
El vagón de operación de producción se coloca primero y la corriente se envía desde la barra colectora al electrodo de pared del extremo del cabezal del horno a través de la placa de contacto y el cable refrigerado por agua. El gato hidráulico presiona las filas de electrodos de tostado. entre sí, y pueden ajustar y estabilizar los electrodos la expansión y contracción producida durante el proceso de grafitización. Por ejemplo, cuando se grafitiza un electrodo con un diámetro de 350 a 650 mm, la densidad de corriente alcanza 25 a 50 A/Cm 2. , y el contacto entre las capas de carbono debe mantenerse a una presión de contacto de 0,4 a 1,0 MPa.
El horno tándem puede calentarse a una velocidad de hasta 600 °C/h sin agrietarse, y cuanto mayor sea el diámetro del electrodo, mejores serán los indicadores técnicos del proceso, que es exactamente lo contrario del horno Acheson. producción. Sin embargo, cuando los electrodos están listos para transmitir potencia, la resistencia de contacto entre las superficies de contacto de los electrodos debe ser muy baja; de lo contrario, el calentamiento de la superficie de contacto excederá el del electrodo mismo, provocando que la diferencia de temperatura entre la junta y él mismo cause la junta se agrieta La solución es confiar en La instalación hidráulica instalada en el extremo no solo presuriza los electrodos para mantener un contacto cercano, sino que también requiere un procesamiento especial de la superficie de contacto y una capa de pegamento compuesta de polvo de grafito y resina. la superficie procesada para lograr buenos resultados.
KHD Company comparó el equilibrio térmico entre el horno de prueba y el horno Acheson, mostrando que la eficiencia térmica del horno tándem llega al 49%, que es el doble que la del horno Acheson.
Perspectivas Dado que el horno tándem ha logrado un gran avance en la producción industrial actual y es superior al horno Acheson en términos de ahorro de energía, calidad del producto, ciclo de producción, entorno operativo, etc., Europa, América. y Japón. Se ha utilizado en la producción industrial en varios países.
China también ha llevado a cabo una gran cantidad de investigaciones teóricas y exploraciones experimentales sobre el proceso y equipo de hornos tándem calentados internamente, y ha logrado resultados de investigación preliminares, sentando las bases para el desarrollo de la tecnología de grafitización tándem.
¡Espero que te pueda ser útil!