含碳材料無氧化燒成電爐的製作方法

2023-05-22 14:52:46 1

專利名稱：含碳材料無氧化燒成電爐的製作方法
技術領域：
本發明是關於對含碳材料無氧化燒成電爐的改進，尤其涉及一種無內膽、使用壽命長的無氧化燒成電爐。
背景技術：
含碳材料(例如含碳耐火材料、碳粒、碳棒、石墨電極等)在烘烤、燒成過程中必須隔絕與氧氣接觸，否則會因氧化而不能形成有效的碳結合，並且在烘烤、燒成過程中還需向外排出揮發物。現有技術為確保在隔氧或還原環境中燒成，通常釆用另設內爐膽的套合結構燒成電爐，以確保在高溫下的有效密封性，例如
井式電爐(圖l)，其結構是在中空加熱爐體4內正置一略小於爐體內腔的耐熱不鏽鋼內膽2，爐體內壁面通過擱絲槽圈繞有裸電阻絲3， 一有排氣道7的上蓋1密封蓋於不鏽鋼內膽及爐體敞口。此結構井式電爐，在含碳材料16烘烤、燒成過程中，金屬內膽受熱會發生膨脹，在金屬內膽與爐體上部產生例如約5cm左右的間隙IO，間隙存在會造成爐內熱量大量流失，燒成能耗增加，為此不得不採用增加加熱功率滿足燒成要求；其次，金屬內膽經常性熱脹冷縮，易產生變形、開裂，冷卻時膽內呈負壓，會使外界空氣從爐膽與爐體間縫隙中進入造成製品氧化，加熱過程中因產生揮發物使膽內呈正壓，膽內產生的揮發物例如含碳物質會從開裂處洩出，在電阻絲上結碳，造成相鄰電阻絲短路拉弧斷裂；再就是，加熱電阻絲經常性熱脹冷縮，大的變形量會從擱絲槽中彈出，碰觸金屬內膽，導致設備導電，產生事故。這些均造成正常使用壽命較短，維修工作量大，增加了使用成本。
為克服井式電爐的不足，改進設計了罩式電爐(圖2)，其結構基本為井式電爐的倒置，即將上蓋倒置成中間有凸出臺階的底座5，將耐熱不鏽鋼內膽2及中空爐體4倒置扣於底座上，底座上有穿通的排氣通道7和保護氣體進入通道8。加熱時雖然不鏽鋼內膽同樣會產生縱向膨脹，因內膽頂部與爐體間有膨脹空間，因而不會造成與外界竄通的間隙，克服了井式電爐一個存在問題。但井式電爐另外二方面的不足依然存在，未能得到有效解決，並且還因不鏽鋼內膽膨脹、變形，還易導致不鏽鋼內膽與爐體內腔相卡，
3使爐體不能正常抬起，為抬起必然給爐體造成損壞。
此外，也有採用膨脹相對較小的內膽電爐，例如中國專利CN2084595公開的箱式保護氣氛加熱電阻爐，採用碳化矽爐膛、陶瓷纖維和碳鋼密封箱組成的內膽結構。但這些材料組成的內膽，又因導熱相對差，而增加了加熱能耗。
再就是，現有技術燒成電爐，為使燒成節能採取了很好的保溫措施，但這樣又帶來高溫冷卻很慢(因防氧化所以不能開爐冷卻，只能自然冷卻)，一般需要3天左右時間冷卻才能開爐，因此燒成電爐的利用效率極低，又是其一大缺點，為此應用企業必須配備許多燒成爐，才能滿足生產要求。
還有，含碳材料中加入或有石墨、炭黑、無定形碳等碳材料，使用瀝青或樹脂作為結合劑。烘烤、燒成中有甲烷、醚、醇、苯酚、水、焦油等揮發物排出，它們冷卻後成為粘性油狀物及氣體。現有電爐採用直接外排，造成對環境汙染，另行收集處理，又需增加設備。所以現有烘烤、燒成爐不環保，又是其另一大缺陷。
因此仍有值得改進的地方。

發明內容
本發明目的在於克服上述已有技術的不足，提供一種可以確保燒成質量，節能，使用壽命長的含碳材料無氧化燒成電爐
本發明另一目的在於提供一種冷卻速度快，利用效率高的含碳材料無氧化燒成電爐。
本發明再一 目的在於提供一種不增加附屬設備，環保性好的含碳材料無氧化燒成電爐。
本發明第一目的實現，主要改進是取消形成密封的烘烤、燒成用內膽，直接以中空爐體為烘烤、燒成爐膛，在中空腔敞口上增加一具有單向排氣功能的封閉腔體內蓋，達到既確保封閉爐膛能形成密閉空間，又能在烘烤、燒制過程中排出爐內揮發物；以及將圈繞裸電阻絲改為分體組合表面絕緣的電熱管，從而克服上述現有技術的不足，實現本發明目的。具體說，本發明含碳材料無氧化燒成電爐，包括至少上端開口的爐體和周壁面電加熱元件，帶排氣通道的爐蓋，其特徵在於爐體開口上有單向排氣功能封閉腔體的內蓋，帶排氣通道的爐蓋位於內蓋上方，電加熱元件為分體組合表面絕緣的電熱管。
本發明所述至少上端開口的爐體，與現有技術相同，其形狀不限，截面可以是例如但不限於圓形、橢圓形、方形或其他幾何多邊形等。根據爐體大小及製作上的簡便，爐體可以製成帶封閉底結構，也可以是兩端均開口，外加封底，同樣這些也都屬於現有技術。
單向排氣功能的內蓋，主要功能作用有二 一是與中空爐腔形成封閉空間，使含碳材料在隔氧或還原環境中烘烤、燒成；二是在烘烤、燒成過程中產生的揮發物能夠向外排出爐膛。根據此功能，可以有二種結構形式一種為採用整體能上下浮動的內蓋，當烘烤、燒成時，含碳材料排出揮發物，爐內呈正壓，氣體壓力大於內蓋重量時，內蓋會被頂起，揮發物會從頂起的縫隙溢出，經上蓋排氣通道排出爐外，當爐內氣體壓力小於內蓋重量時，內蓋依重量與爐體腔口形成很好密封，防止了外界空氣進入，通過浮動形成的單向密封，實現了上述二個功能； 一種為內蓋固定不動，在內
蓋上設置有單向排氣通道，例如內蓋上設置單向閥或浮動小蓋結構，同樣能實現上述所需功能。從簡化結構來說，本發明一種較好為採用內蓋整體浮動形式，具有結構簡單，可靠性好。內蓋整體浮動，通過調節內蓋重量實現浮動， 一種較好是內蓋採用蓋形結構，爐體開口上端頂面或內圈周面
設置有u環槽，內蓋周圈活動嵌入u型環槽中，此結構起到很好的折密封，
有利於增強密封性，既簡單，密封性又好。當然能夠有效密封、及單向排氣的其他結構同樣可以被採用。
分體組合表面絕緣電熱管，主要是從方便電熱管維修角度考慮，分解組合結構，可以使得電熱管在損壞後可以方便脫出爐膛，便於更換。分體組合，可以是由二個或以上電熱管間斷組合，也可以是二個或以上電熱管放置後，通過焊接等方式連接成一體。所說電熱管，可以是普通表面絕緣的電熱管，也可以是電熱紅外管，還可以是電加熱或循環導熱油管，視加熱功率確定，這些均可以採用現有技術。電熱管，可以呈圈形布置，也可以縱向豎排布置。
本發明第二目的實現，主要改進是在爐體周壁面通過設置一或若干道冷卻管，在燒成結束後，通過向冷卻管內通以循環冷卻介質例如冷空氣或冷卻液，達到在密封狀態下對高溫爐腔的快速冷卻，根據冷卻需要，確定冷卻量，實現快速冷卻，提高燒成電爐的利用率。
本發明第三目的實現，主要改進是在排氣管外增設一夾套管，通過向夾套內通入循環冷卻介質，使排出物得到冷卻，通過調節冷卻溫度，可以使其中無害及可燃氣體得以排出在排出管頂燒掉，而有害物質例如苯酚、焦油等油性物則冷凝返回，聚集在內蓋上部，成為可回收的固體碳，最後開蓋取物時拿出，避免了對環境汙染。這樣上蓋最好呈拱形結構，以留出留置廢棄物空間。
本發明含碳材料無氧化燒成電爐，由於省略用於形成密閉空間的金屬內膽，改用在爐體中空腔敞口上設置單向排氣功能的內蓋(內外雙層蓋結構)，以及將裸電熱絲改為分體組合表面絕緣的電熱管。相對於現有技術，不僅消除了採用內膽的不足，而且無熱量外排，大大節省加熱功率，經對
比試驗比較，可以節能30-50%左右，例如原同等容積電爐，加熱功率需約150千瓦左右，現僅需75千瓦左右；並且無內膽直接燒制，也可以實現快速燒成，同時也不會發生原裸電熱絲帶來的不足，節約了昂貴的設備維修成本，分體式電熱管設計，有效解決了加熱元件的維護問題。此外，單向排氣功能的內蓋，含碳材料製品在升溫過程中會產生氣體，爐內始終為正壓，冷卻時依內蓋重量形成單向密封，因此可以不衝入保護氣體，也節省了烘烤、燒成成本。同時不用內膽還擴大了有效使用容積，也降低了燒製成本。通過在爐內設快速冷卻管，通入氣體或液體冷卻，加之無內膽，極大加快了高溫密封下的冷卻速度，冷卻時間由原來的3天，縮短為1天，可以大大提高設備運轉利用率，至少可以提高利用率1倍以上，降低了對燒制設備的投入。排出物管外冷卻裝置，使得排出物中汙染嚴重物質，通過冷卻由原排出管返回，可以被收集在內外爐蓋間，減少了對環境的汙染，是一款環保性好的含碳材料無氧化燒成電爐。
以下結合三個示意實施例，示例性說明及幫助進一步理解本發明，但實施例具體細節僅是為了說明本發明，並不代表本發明構思下全部技術方案，因此不應理解為對本發明總的技術方案限定， 一些在技術人員看來，不偏離本發明構思的非實質性改動，例如以具有相同或相似技術效果的技術特徵簡單改變或替換，均屬本發明保護範圍。


圖1為現有技術井式電爐結構示意圖。
圖2為現有技術罩式電爐結構示意圖。
圖3為本發明第一實施例電爐結構示意圖。
圖4為本發明第二實施例電爐結構示意圖。
圖5為爐內一種分體組合表面絕緣電熱管安裝示意圖。
圖6為本發明第三實施例電爐結構示意圖。
具體實施方式
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實施例參見圖3、 5，本發明含碳材料無氧化燒成電爐，包括開口朝 上正置桶形中空爐體4，內壁面縱向相間設置有分體組合成圈、表面絕緣的 電熱管6.1、 6.2、 6.3和6.4，爐膛敞口上有蓋形浮動內爐蓋9，上方有拱形 保溫爐蓋1，其上有排氣道7。爐體敞口上端面有U形環槽12，內爐蓋9 周圈活動嵌入U形槽中，形成折密封，為增加高溫密封性，在爐體上端外 周設置有一環槽，蓋上保溫爐蓋後填充細砂，形成砂封ll。在加熱燒制時， 含碳產品16因受熱排出揮發物，使得爐內壓力升高，頂起浮動內蓋，向內 蓋與保溫爐蓋空間排出，經排氣道7排出爐外。
實施例2:參見圖4，如實施例l，在排氣道7為金屬管，外增加有一 封閉夾套管13，上下兩端分別有冷卻介質進出通道，通過通入循環冷卻介 質，例如冷空氣或冷卻水，實現快速降溫冷卻。通過調節冷卻速度及冷卻 量，使有害物質冷卻由排出管7返回保溫爐蓋與內蓋間(內蓋頂面有收集 槽)，隨著爐溫冷卻而成為固體物。
實施例3:參見圖4，如實施例1或2，爐體內壁面設置有若干冷卻管 圈14，燒制完成後，通過向其通入循環冷卻介質(例如水或冷卻空氣)，實現 密封條件下的快速冷卻。並且還可以將浮動內蓋設置成固定，在內蓋上設 置單向壓力排出閥15。
對於本領域技術人員來說，在本專利構思及具體實施例啟示下，能夠 從本專利公開內容及常識直接導出或聯想到的一些變形，本領域普通技術 人員將意識到也可採用其他方法，.或現有技術中常用公知技術的替代，以 及特徵間的相互不同組合，例如爐體結構、形狀的改變，電熱管形式的改 變，電熱管排列的改變，採用其他單向排氣裝置，等等的非實質性改動， 同樣可以被應用，都能實現與上述實施例基本相同功能和效果，不再一一 舉例展開細說，均屬於本專利保護範圍。
權利要求
1、含碳材料無氧化燒成電爐，包括至少上端開口的爐體和周壁面電加熱元件，帶排氣通道的爐蓋，其特徵在於爐體開口上有單向排氣功能封閉腔體的內蓋，帶排氣通道的爐蓋位於內蓋上方，電加熱元件為分體組合表面絕緣的電熱管。
2、 根據權利要求1所述含碳材料無氧化燒成電爐，其特徵在於單向排氣 功能的封閉腔體內蓋為整體能上下浮動的內蓋。
3、 根據權利要求1所述含碳材料無氧化燒成電爐，其特徵在於單向排氣 功能的封閉腔體內蓋為固定內蓋，其上有向外排氣的單向排氣通道。
4、 根據權利要求2所述含碳材料無氧化燒成電爐，其特徵在於內蓋為蓋 形結構，爐體上端開口頂面或內圈周面有U環槽，內蓋周圈活動嵌入U型環 槽中。
5、 根據權利要求l、 2、 3或4所述含碳材料無氧化燒成電爐，其特徵在 於爐體周壁面有一或若干道冷卻管。
6、 根據權利要求l、 2、 3或4所述含碳材料無氧化燒成電爐，其特徵在 於爐蓋排氣通道為金屬管，排氣管外有封閉夾套管，夾套管上有冷卻介質進 出通道。
7、 根據權利要求5所述含碳材料無氧化燒成電爐，其特徵在於爐蓋排氣 通道為金屬管，排氣管外有封閉夾套管，夾套管上有冷卻介質進出通道。
全文摘要
本發明是關於對含碳材料無氧化燒成電爐的改進，其特徵是爐體開口上有單向排氣功能封閉腔體的內蓋，帶排氣通道的爐蓋位於內蓋上方，電加熱元件為分體組合表面絕緣的電熱管。較現有技術，消除了採用內膽的不足，大大節省加熱功率，可以節能30-50％左右；無內膽直接燒制，也可以實現快速燒成，同時也不會發生原裸電熱絲帶來的不足。通過在爐內設快速冷卻管，通入氣體或液體冷卻，極大加快了高溫密封下的冷卻速度，大大提高設備運轉利用率。排出物管外冷卻裝置，使得排出物中汙染嚴重物質，通過冷卻由原排出管返回，可以被收集在內外爐蓋間，減少了對環境的汙染。
文檔編號F27B5/00GK101556110SQ20091002789
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月19日 優先權日2009年5月19日
發明者志 鮑 申請人:江蘇奧能耐火材料有限公司