影响石墨化炉电阻料堆积电阻率因素的初步探讨

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1、中国金属学会炭素材料分会第二十八届学术交流会论文集影响石墨化炉电阻料堆积电阻率因素的初步探讨王韬，李学江(吉林炭素有限公司，吉林吉林132002)作为艾奇逊石墨化炉主要发热体的电阻料颗粒，是组成石墨化炉炉阻的主要组成部分。在装炉过程中，电阻料颗粒经过自然堆积，受到重力作用，与焙烧品电极组成了炉芯。电阻料在常温常压自然状态下堆积电阻率的大小，决定了起始炉阻的范围，也影响到与变压器参数、送电曲线的匹配情况，对合理利用现有设备、降低操作电单耗有一定的影响。目前化验分析部门所测量电阻料的电阻率，是指粉末电阻率，是指将粉碎到一定粒度的电阻料试样装入试样槽内，在一

2、定高度的试样面上加规定的压力，用电桥法测定其电阻，根据公式计算出电阻率。很多现象都显示出，电阻料在常温常压状态下的堆积电阻率，与其粉末电阻率有较大的差距。本文通过一种简便的炉阻公式计算方法，并结合石墨化炉的起始炉阻，推导出在实际生产中，电阻料堆积电阻率的分布范围。此外，还利用一种简便装置，对各种混合比例的电阻料堆积电阻率进行了实际测量，并研究影响电阻料堆积电阻率的各种因素。1常温常压状态下电阻料的堆积电阻率艾奇逊石墨化炉是电流通过由焙烧品与电阻料组成的炉芯电阻而产生热量，将焙烧品加热到石墨化所需的高温。根据相关书籍介绍，炉芯电阻是由焙烧品的电阻与电阻料

3、的电阻串联构成，但焙烧品的电阻比电阻料的电阻要小很多，开始送电时电阻料的电阻约占炉芯电阻的99％左右，通电结束后电阻料电阻比例还要占到97％左右，因此可以说在整个石墨化过程中，主要是电流通过电阻料时产生的热量加热焙烧品。1．1推导石墨化炉刚送电时炉芯内部电阻料的堆积电阻率1．1．1炉芯电阻模型文献[1]介绍过一种石墨化炉后期炉阻的模型，该模型经过一定修改后，可尝试推导起始炉阻。其主要原理如下：166中国金属学会炭素材料分会第二十八届学术交流会论文集1)从石墨化炉上方俯视角度看，炉芯由炉头、炉尾的电阻料缓冲层，成组的焙烧品电极、每组电极之间的电阻料，这三

4、部分串联构成。如图1(a)。2)把圆柱形电极近似视为长方体，换算的条件是二者的横截面相同。电极的平均直径函，等效正方体截面边长d，二者的关系：aU=pq)2／4。如图1(b)。护尾下d生圈1(b)假设条件示意溷3)假设把炉芯中所有组的电极集中在一起，这部分电阻记为，．。从炉芯横截面把r分成四部分，如图1(c)：由若干组电极组成的电阻r1，上部垫层电阻彪，炉芯两侧电阻料层电阻乃，下部垫层电阻一。厂1一一四部分组成并联电路的电阻，．。4)假设把炉芯中所有电阻料集中在一起，这部分电阻记为R。从炉芯横截面把尺分成三部分，如图1(d)：上部垫层电阻R2，下部垫层

5、电阻R3，二者中间的部分为R1。Rl～R3三部分组成并联电路电阻R。r(c)炉芯电极部分(电极圈)轴向示意图(d)炉芯焦子部分(电阻料)轴向示意图167中国金属学会炭素材料分会第二十八届学术交流会论文集值得说明的是上面第二条：“从俯视方向把圆柱形电极视为长方体”。在后面的推导中，会有这样的结论：“在送电初始和停电前，电阻料的堆积电阻率都是周围电极电阻率的一百倍以上，相差两个数量级”。石墨化炉送电后，同一截面下的电流，会根据所经过区域电阻的大小情况选择最佳路径，绝大部分的电流经图1(b)中正方框的区域流过。从测温实验也可发现：在同组相邻两支电极的接缝处，

6、温度上升较慢，电流密度也比较小。石墨化炉的起始炉阻‰n_电极圈的电阻r+电阻料的电阻尺(1)其中电极圈的电阻r是四部分电阻并联后的数值，即：1l1．1．1(2)一=一+——+——+——，．，lr2r3r4电阻料的电阻R是三部分电阻并联后的数值，一1：1t-1+土(3)1．2通过起始炉阻推导电阻料的堆积电阻率近两年公司cP600mmx2760／／1111高电产品，产品在配方、生产流程等方面都比较稳定，产品直径的差距较小。同时，在石墨化工序只安排在同一组两个特殊炉室生产，这些都降低了炉阻样本数据的波动性。下面以cP600mmx2760mm高电产品为例，通过

7、实际的起始炉阻推导电阻料的堆积电阻率。①表1中参数：电极毛坯平均长度三，电极毛坯平均直径西，等效正方形边长d，每组电极根数k，每炉电极组数m。②在公式(2)中，1～一，公式(3)中的RI—R3，都分别使用欧姆定律R=pxL／S。这样，在石墨化炉的起始炉阻‰中，只有石墨化焦电阻率、冶金焦电阻率两个是变量。⑨石墨化焦做电阻料时，冶金焦只用于下部垫层，其对起始炉阻的影响较小，可以把冶金焦电阻率设定为25000衅．m(参考其他资料中所介绍的数据)。④这样，在公式(1)里就只有“石墨化焦电阻率”一个未知数x。把公式(1)用execl表格编写后，经过逐步缩小范围多

8、次代入x，当所得的％。与实际的起始炉阻接近后，就得到了x的数值。168中国金属学会炭素材料分会