一种防氧化的一体式电极墙及石墨化炉的制作方法

本发明涉及石墨化炉，尤其涉及一种防氧化的一体式电极墙及石墨化炉。

背景技术：

1、石墨化炉的工作原理是按照设定功率通过电极墙为炉内物料送电实现升温，以改性炭原料，最高温度可达到3000℃以上。但作为电流入口的电极墙却因此承受多重热负荷，电极墙中用于通电的炉头电极为石墨材质，一端与炉芯相连，另一端延伸至炉体外部，炉头电极通电时的自身电阻热、与母线接触处的局部过热，以及炉芯的强烈热传导，使其外露端温度极高，在空气中迅速氧化，寿命锐减电极成本高昂，频繁更换既加重企业负担，也打断生产节律。

2、传统电极墙为水平层层堆叠搭建而成，水平相邻的各层石墨电极只能起到支撑作用，无法限位，稳定性有限，为了在现有电极墙结构下延缓氧化损耗，行业普遍采用增加水冷系统将电极温度降至300℃以下，然而外冷模式产生污染废水，内冷则因管路繁杂挤占本就局促的炉头空间，冷却效果不佳。更关键的是，水冷仅能减缓氧化进程，无法根除，且冷热交变引发的热冲击反而加剧电极脆裂。现有水冷措施仅为指标不治本的简单对策。

3、因此，研发一种能够在保证电极墙稳定性的同时，彻底取缔水冷，从源头解决氧化问题的电极墙结构对实际生产至关重要。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种防氧化的一体式电极墙及石墨化炉，通过分别设置金属材质的导电接头组和石墨电极组，将石墨电极完全限制于炉体内部的封闭空间，从根源解决了裸露于空气中的石墨电极高温氧化问题，并且设置了互锁结构，使电极墙形成结构稳定的整体，避免石墨电极受力位移与导电接头之间产生空隙，实现了在解决氧化问题的同时保证电极墙的稳定性。

2、一种防氧化的一体式电极墙，包括导电接头组、石墨电极组和炭砖组，所述石墨电极组设于炉体内部，石墨电极组一侧与炉芯相连，另一侧与导电接头组的一端相接触，导电接头组的另一端延伸至炉体外部，导电接头组为金属材质，所述炭砖组设于石墨电极组与炉体之间，导电接头组与炭砖组水平滑动相连，所述石墨电极组与炭砖组互锁连接，所述石墨电极组中的每层石墨电极之间互锁连接。

3、通过设置仅设于炉体内部的石墨电极组以及金属材质的导电接头组，石墨电极组不接触空气，金属材质的导电接头组产生热量低，抗氧化性能更好，从根源解决了裸露于空气中的石墨电极高温氧化问题。

4、导电接头组为滑动设计，需要外部施加水平推力促使导电接头组与石墨电极组接触，与石墨电极接触时通电生产，分离时则断电停产，然而传统电极墙为水平层层堆叠搭建而成，水平相邻的各层石墨电极只能起到支撑作用，无法限位，稳定性不足。因此，若在现有的电极墙结构上单独采用上述结构，在导电接头的长时间和持续的水平推力作用下，石墨电极会向炉芯方向产生位移，凸出电极墙面向炉芯的竖直平面，导电接头与石墨电极之间的距离增加，此时初始设定的推力不足以推动导电接头与石墨电极紧密连接，导电接头与石墨电极之间产生空隙，难以送电，大大增加了接触电阻，耗费大量电能且损耗石墨化炉的使用寿命。

5、为了解决上述问题，通过设计每层石墨电极之间互锁连接，导电接头组受到外部推力与石墨电极组相接触时，单个石墨电极所受到的推力均匀分散至整个石墨电极组，增加了石墨电极组的稳定性，还设计了互锁连接的石墨电极组与炭砖组，使电极墙形成一个结构稳定的整体，石墨电极组所受推力均匀分散传导至互锁连接的炭砖组，从而实现了将推力均匀分散至整个电极墙，避免了单个石墨电极产生位移，保证了导电接头与石墨电极紧密连接，实现了在解决氧化问题的同时保证电极墙的稳定性。

6、进一步地，所述导电接头组包括若干个导电接头；

7、所述炭砖组包括第一炭砖和第二炭砖，所述第一炭砖为凹字形，设于炉体内部边缘，凹口朝向导电接头，凹口背面与炉体相连，第二炭砖为工字形，小端与石墨电极组相嵌，大端设于相邻的导电接头之间并于导电接头滑动相连；

8、所述石墨电极组包括第一电极、第二电极和第三电极；所述第一电极为凸字形，小端端面与炉芯相连，大端端面与第二炭砖的小端相连，第一电极大端尺寸大于第二炭砖小端尺寸；所述第二电极为工字形，小端与第一电极小端相嵌，颈部与第一电极大端相嵌，大端为阶梯形，阶梯面与第二炭砖的小端和颈部嵌合；所述第三电极一侧与第一炭砖凹口相嵌，另一侧与第二炭砖的颈部相嵌，并且与第一电极和第二炭砖小端的形状相匹配。

9、通过设置炭砖组和石墨电极组的具体结构，实现了互锁连接，同时石墨电极组内部也形成了互锁连接，保障了电极墙的受力稳定，导电接头组所受到的推力能够均匀分散至整个电极墙。并且炭砖组构成了绝缘保温层，避免电流流出电极墙，限制了炉内高温外泄。

10、进一步地，炭砖组与炉体之间填充有炭黑，所述导电接头组与石墨电极组的接触端与炭砖组之间形成空腔。

11、通过设置空腔，节省了石墨电极材料，节约了成本，并且空腔能够容纳导电接头滑动过程中带入炉内的炭黑。

12、进一步地，所述第一炭砖与炉体通过胶泥固定连接。

13、通过采用胶泥固定连接第一炭砖和炉体，提高了电极墙的整体性。

14、一种防氧化的一体式石墨化炉，所述石墨化炉沿长度方向的两端为炉头，中心部分为炉芯，炉芯内部设置有物料，炉芯外围填充有保温料，所述炉头采用了一种防氧化的一体式电极墙。

15、通过采用一种防氧化的一体式电极墙，使石墨化炉具有该电极墙的全部有益效果。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明的一种防氧化的一体式电极墙及石墨化炉，通过设置仅设于炉体内部的石墨电极组以及金属材质的导电接头组，石墨电极组不接触空气，金属材质的导电接头组产生热量低，抗氧化性能更好，从根源解决了裸露于空气中的石墨电极高温氧化问题。

18、导电接头组为滑动设计，需要外部施加水平推力促使导电接头组与石墨电极组接触，与石墨电极接触时通电生产，分离时则断电停产，然而传统电极墙为水平层层堆叠搭建而成，水平相邻的各层石墨电极只能起到支撑作用，无法限位，稳定性不足。因此，若在现有的电极墙结构上单独采用上述结构，在导电接头的长时间和持续的水平推力作用下，石墨电极会向炉芯方向产生位移，凸出电极墙面向炉芯的竖直平面，导电接头与石墨电极之间的距离增加，此时初始设定的推力不足以推动导电接头与石墨电极紧密连接，导电接头与石墨电极之间产生空隙，难以送电，大大增加了接触电阻，耗费大量电能且损耗石墨化炉的使用寿命。

19、为了解决上述问题，通过设计每层石墨电极之间互锁连接，导电接头组受到外部推力与石墨电极组相接触时，单个石墨电极所受到的推力均匀分散至整个石墨电极组，增加了石墨电极组的稳定性，还设计了互锁连接的石墨电极组与炭砖组，使电极墙形成一个结构稳定的整体，石墨电极组所受推力均匀分散传导至互锁连接的炭砖组，从而实现了将推力均匀分散至整个电极墙，避免了单个石墨电极产生位移，保证了导电接头与石墨电极紧密连接，实现了在解决氧化问题的同时保证电极墙的稳定性。

20、还设置炭砖组和石墨电极组的具体结构，实现了互锁连接，同时石墨电极组内部也形成了互锁连接，保障了电极墙的受力稳定，导电接头组所受到的推力能够均匀分散至整个电极墙。并且炭砖组构成了绝缘保温层，避免电流流出电极墙，限制了炉内高温外泄。