專利名稱：用于碳電極體的縱向石墨化(lwg)設備的制作方法
在眾所周知的LWG方法中，碳電極體，通常為圓柱狀的碳電極體，首尾相接觸放置，形成一個導電柱，它在一個為此柱的每一端提供電線接頭的爐中，支撐在一個絕熱裝填介質如碳粒上，并且也被其覆蓋。來自整流變壓器的電流流過該碳體柱，并通過焦爾效應將碳體柱加熱到石墨化溫度，如2500℃-3500℃。在石墨化之前該碳電極體是由無定型碳，如焦炭和瀝青生成，并且按照常規技術先在700℃到1000℃焙燒。在后面的石墨化過程中，利用非常大的電流，通常為50,000A到150,000A范圍內的直流電(DC)，在高達3500℃的高溫，將無定型碳電極體轉變成了石墨。在LWG方法中，有時兩個爐并排設置，使石墨化電流向上通過一個爐中的電極柱，然后跨越并通過另一爐的柱流回。進行LWG方法的設備是US專利1029121的主題。用于實施LWG方法的可移動設備在例如US專利4015068、4394766和4916714中作了公開。用于碳化硅制備的相似設備公開在美國頒布專利Re27018中。在LWG一般方法中，將碳電極加熱到石墨化溫度(2500℃-3500℃)的時間期間一般為8-18個小時，然后，斷電并且將已石墨化電極和裝填的物料冷卻到安全處理的溫度。這種爐裝填的物料，在石墨化過程中有益的作為絕熱體，抑制了石墨化電極體快速冷卻降到實質上是應該避免的石墨氧化溫度，如900℃-1100℃，并且也滯留了熱波從石墨電極穿過裝填物料。結果，就需要長的冷卻時間，而在此過程中爐實質上是不能運行的。
為了縮短石墨化電極從2500℃-3500℃冷卻并達到電極可以打開并從LWG爐中安全取出的溫度，如900℃-1100℃所需的時間，本發明包括一種爐，該爐是由兩個并列緊密相鄰但隔開設置成排的多個電絕緣U-形連續金屬爐元件組成，這些金屬爐元件是由分隔排列不導電的肋條支撐，這些肋條置于并固定在不導電的固定平臺上，如混凝土。這些金屬爐元件適合采用鋼，如普通碳鋼。高合金鋼，如不銹鋼也適用。設置成柱并被特定的絕熱介質環繞的碳電極體支撐在金屬爐元件上，并以常規方式與動力設奮電接觸連接，以便石墨化電流流過碳電極體，通過焦爾效應將碳體加熱到石墨化溫度。這種金屬爐元件如上述排列，并與固定平臺不接觸，以使空氣在金屬爐元件下面流動。金屬爐元件的相對側表面，連同肋支撐部件的中間部分一起，在每對并排緊密相鄰的金屬爐元件之間構成垂直排風道，由此由于通過輻射和與金屬爐元件接觸而被加熱的空氣，和排風道文氏形狀，使環境空氣從金屬爐元件的下面高速向上通過。構成排風道的側壁和金屬爐元件的底部環境空氣的流動被冷卻，這些空氣將熱從爐中的裝填物料帶走，并且熱的正面從石墨化電極體通過絕熱裝填物料到達金屬爐元件。具有多個分立式垂直排風道的設備會沿著爐的長度方向均勻冷卻，這是因為減少了冷卻空氣的橫向氣流，并且冷卻空氣在每個排風道中均勻升溫。結果石墨化電極體更快地達到安全溫度(如900℃-1100℃)，在此溫度下可以將其從裝填物料和爐中取出。
以在噴射的金屬爐元件側壁和相鄰的底面部分上形成水的覆蓋層的量通過用水滴噴嘴噴射對著裝填物料接觸的金屬爐元件的內表面的金屬爐元件側壁的外表面，實現多余熱量的除去和更迅速的達到安全取出電極的溫度。由于在當金屬爐元件的溫度固定到小于100℃，如40-50℃時，電極已經完成石墨化后，金屬爐元件上保持水層，這種水的噴霧也附帶而極其重要地使可滑動地依靠在肋條支撐件上的金屬爐元件的熱膨脹減至最小。
圖1、圖1A是表示本發明的爐中裝上絕熱裝填物料和碳電極體之前的縱向石墨化(LWG)爐的部分圖；圖2、圖2A是表示由熱裝填物料支撐并被其覆蓋的碳電極體的圖1的爐部分；圖3表示現有技術LWG爐的一般排列；圖4表示在現有技術的LWG和實施本發明爐操作中所得的數據圖表；圖5、圖5A表示帶本發明爐的水噴射冷卻部件的圖1的爐；圖6、6A表示本發明的實施方案，其中圖5爐的金屬爐元件在特定關鍵位置呈接受冷卻水的形狀；圖7、8、9、10和10A表示為提高在LWG爐的成列金屬爐元件之間電絕緣的排布；圖11、圖11A、圖12、和圖12A表示使碳電極體與金屬爐元件電絕緣的排布；和圖13和圖13A表示進一步提高圖1爐的冷卻的排布。
用于碳體石墨化的本發明爐設備用圖1的1表示，它包括兩組(每組12個或12個以上)開口的U形金屬爐元件10，在第一排“A”中成行排列。每個金屬爐元件10的縱向相對的U-形周邊部分12、12’可滑動地套在各自垂直固定肋支撐部件16的相應的U-形孔14中，該肋支撐部件16是用不導電的耐火材料如混凝土制成。如圖1A所示，金屬爐元件10優選具有基本上是球形的、圓形底部分210和基木上豎直并稍微向外斜的側壁部分215。金屬爐元件10沒有固定在肋支撐部件16上，并且可以方便的插入和取出來維修和更換爐元件10。豎直的縱向彼此分隔開的肋支撐部件16被固定地支撐在爐室底板18上，典型的是不導電固定混凝土平臺，并且肋支撐部件16保持金屬爐元件10的底部隔開爐的底板，如1/2到2英尺，以使環境空氣自由流動。適于在應有的位置澆注混凝土的不導電定位銷20，可以以一定間隔直接設置在金屬爐元件10的下面和底部，以提供附加的支撐，同時在金屬爐元件的下面保持的空間基本敞開，允許空氣自由流動。金屬爐元件10不定到位銷20上。定位銷20適合直徑為6英寸，間距為3-4英尺，以使金屬爐元件10的幾乎所有底面都暴露于環境空氣。金屬爐元件110的第二排“B”與包括金屬爐元件10的第一排“A”平行設置，并且橫向相鄰。“B”排的金屬爐元件110與第一排“A”的金屬爐元件10橫向對齊，并且套在橫向緊密相鄰并與U-形開口14隔開的肋支撐部件16的U-形口114中。口14和114由柱22隔開，柱22是肋支撐部件16的整個中心部分。柱22與金屬爐元件10、110的相鄰側壁24、26構成單個豎直排風道30，它具有擴口的文氏管狀的底部開口32，如圖1A所示，由此環境空氣高速向上抽，來冷卻金屬爐元件10、110的相對側壁和相鄰底部部分。固定的金屬爐元件10、110與具有寬度Wp的隔離柱22(以及端柱222)比較緊密的連在一起，Wp約為金屬爐元件寬度Ws的10％到20％。排風道30的上口31在寬度上實質上小于底部口32，以增強排風道30中的文氏效應。
金屬爐元件10和110的緊鄰相對端40、42和140、142分開套在肋支撐部件16上，如43和143所示，以在“A”排各個縱向排列金屬爐元件10和“B”排各個縱向排列金屬爐元件110之間形成電絕緣。
參考圖2，在操作中，金屬爐元件10、110包含裝填物料50，如由行車加入的碳粒，該碳粒支撐并覆蓋碳體52、152，該碳體52、152以一圓柱接觸設置在金屬爐元件10和110中。電流通常由用54表示的整流變壓器提供，它在51處通過碳體52(在金屬爐元件10中)、通常橫過56圖示地機構，設置在金屬爐元件110中的碳體152之后，返回整流變壓器54。除了將電流從碳體52導到碳體152之外，橫跨機構56可以調節的保持對柱(52、152)的壓力，如53所示意表明的那樣。常規電極頭(未表示出)置于每個柱和整流變壓器54之間。
通常施加約50000A到150000A的電流進行約8到18小時來石墨化碳體52、152，此后切斷電流。當電流切斷時，石墨化碳電極體52的溫度是2500℃到3500℃，并且在可以安全取出覆蓋的裝填物料，例如用吊車吸出，以及從爐中取出的石墨化碳體沒有被過分氧化的危險之前，石墨電極必須冷卻到約900℃-1100℃。在裝填物料取出例如通過吸出之后，爐操作重新開始。
石墨電極冷卻到900℃-1100℃的時間長度，即持續時間從商業角度考慮是重要的，因為爐直到石墨化碳體取出完畢都是停止工作的。圖3所示的柱徑為22英寸、長70英尺的碳體的現有技術LWG爐冷卻到900℃長期存在的冷卻時間約為85小時。(參見圖4的曲線“A”)。圖3所示的現有技術爐包括混凝土爐殼3。殼3帶可拆的被電絕緣材料6如高嶺棉分開的金屬側壁5。包圍的裝填物料7和碳電極體52’、152’。根據本發明的圖1和2的爐設備，具有多個中心排風道30和文氏進口32，結果實質上縮短了冷卻周期55小時，見圖4的曲線“B”。
在圖5的設備中，金屬爐元件10、110用噴嘴76以一定量和通常噴出液體水滴75的連續噴霧冷卻，噴嘴76設在金屬爐元件10、110邊壁上，結果水滴在金屬爐元件10、110對著裝填物料50的側壁和底部部分形成了液態的湍流覆蓋層，如圖5A所示。噴霧冷卻由來自相鄰平行伸到金屬爐元件10、110的外側壁進水管70、70’、70”的水提供。在進水管上的噴嘴76直接將液態水滴75噴射到金屬爐元件10、110對著裝填物料50的位置的外側壁79上，以使在金屬爐元件10、110的側壁79和底部表面89上形成一個在圖5A 63表示的湍流水流的覆蓋層，來冷卻金屬爐元件10、110和與此接觸的裝填物料50，并由此加大在石墨化電極52、152和金屬爐元件10、110之間的溫度梯度。這就提高了電極52、152的冷卻速率。水由于重力到達爐室底板平臺18，并經如圖5A所示的底板管道78流出用于再循環。圖5的設備明顯縮短了石墨電極冷卻周期，如圖4的曲線“C”所示。如圖4的“D”所示金屬爐元件(10、110)被空氣冷卻降低到500℃和更低的溫度大大降低并減小到小于40-50℃，如圖4的“E”所示，這實質上排除了所有金屬爐元件10、110熱膨脹電極的任何不良影響。在石墨化過程中(-10到0小時)，水可以在電流通過電極的同時，噴射在金屬爐元件上，但是在實際操作中，可以延遲到直至石墨化完成(參見圖4的“T”)，這是因為來自石墨電極的熱波在幾小時內不會到達金屬爐元件(參見圖4的“||”)。當電極溫度達到900℃時，水的噴霧可以停止(參見圖4的“|||”)。在圖4中，曲線A、B、C的溫度是在電極表面測量的；對于曲線D和E來說，溫度是在金屬爐元件的內表面測量。
在本發明的實施中，調節水的噴霧提供分散的液滴75，液滴撞擊到金屬爐元件的外表面上，并匯集在金屬爐元件側壁和底部的表面形成一個水流的幕或層63，它潤濕并附著在金屬爐元件的側面和底部的表面上，直至由于重力排出，如圖5A的68所示。因此施加水可以將金屬爐元件的溫度降低至約40-50℃，如圖4所示，并且金屬爐元件下面的空氣仍被充分加熱，以使空氣通過豎直排風道30上升，而且有助于冷卻金屬爐元件和保持均勻冷卻。
在使用如在圖1中10、110表示的金屬爐元件的LWG爐操作過程中，套在肋支撐部件16的U-形口14、114的末端部分12、12’可能產生極高溫度。這是因為在圖1所示的實施方案中，末端部分12、12’緊靠肋支撐部件16，如圖5中采用的噴嘴76噴射的液態水不能完全與末端部分12、12’接觸。為了使金屬爐元件10、110的末端部分12、12’完全冷卻，金屬爐元件已設置了特定結構的末端支撐部件。
參考圖6、6A和7，U-形口金屬爐元件10、110與各自相鄰的末端部分12、12’套在肋支撐部件416上，以便與垂直耐熱的肋支撐部件416的U-形孔414、514齒合。在末端部分12、12’與肋支撐部件416之間的每個U-形金屬爐元件10、110的末端部分12、12’處，設置周界外部的開口通道450。金屬爐元件10、110的每個通道450都有一橫向伸到金屬爐元件的周界U-形通道金屬閉合部件460。周界金屬通道側壁或體殼470整體設置并橫向每個通道閉合部件460，且相鄰平行地延伸，以及將金屬爐元件(10、110)的末端部分12、12’分隔，構成圍繞金屬爐元件(10、110)的末端部分12、12’的開口周界通道450，通道450暴露于噴嘴76噴射出的水中，并收集噴出的水，以及以液態收集冷卻劑水，也如圖6A的63所示。冷卻劑水噴出的液滴75在末端部分12、12’的外表面聚結生成湍流的液層63，通道側壁470和閉合元件460保持末端部分12、12’、通道閉合元件460和通道側壁470的溫度低于100℃。周界凸緣元件472與通道側壁470整體設置，以牢固地齒合肋支撐部件16。如590所示，可以設置周界密封墊，以提供肋支撐部件16中的金屬爐元件(10、110)牢固的支座。定位銷595適于用鋼制成并焊在金屬爐元件(10、110)上，并可以采用通道側壁470，甚至受到偶然的機械沖擊時，以保證通道450保持開口。
重要的是在圖7(也在圖1和2所示)所示的縱向相鄰金屬爐元件10、10’的相對邊緣12、12’之間要電絕緣。為了達到此目的，參見圖7、8、9，本發明的一個實施方案包括一個裝配在每個與U-形口(16、116)同域的肋支撐部件16的U-形口14、114中的U-形凹槽800。將預制的耐火陶瓷磚820，如由氧化鋁制成的，安裝在凹槽800中，并從凹槽800向外伸出金屬爐元件10、10’(和110、110’)，用830表示，用來絕緣以防止在金屬爐元件10、10’(和110、110’)之間存在電流流動。
在本發明的優選實施方案中，預制的耐火磚通常是T型，如圖10、10A的1820所示，它們具有架在金屬爐元件10、10’(和110、110’)外表面之上的頂部跨越部分1822，和與跨越部分1822垂直并伸入凹槽800的底座部分1824。如圖10A所示，將預制磚1820(820)成型為與U-形口相一致的形狀。
在碳電極體的石墨化過程中，很高的電流，通常為50000A到150000A，在比較低的電壓，如約100伏D.C.通過碳體。參見圖11，將來自整流變壓器54的約100伏的電壓施加在金屬爐元件10、110(在元件110中未示出電極體)的碳電極體52上。重要的是在石墨化過程中，在當碳電極體52具有整流變壓器54施加的電壓，即當在電極體和金屬爐元件之間存在電勢差時，金屬爐元件10、110要與碳電極體52電絕緣。為了獲得所需的電絕緣，將類似于材料紙板的波狀紙板襯墊900，相鄰地置于金屬爐元件10、110之中，并且碳粒裝填物料50限定在紙板襯墊900中，碳電極體52被碳裝填物料50覆蓋。由于在石墨化過程中在碳電極體52上施加的電壓，即電勢比較低，如100伏D.C.，紙板在碳電極體52和金屬爐元件10、110之間就提供了足夠的并且基本上完全的電絕緣，而且因為在石墨化過程中，由于插入了碳裝填物料金屬爐元件10、110的溫度保持在低于200℃的溫度，而使紙板保持物理上的整體性(參見圖4的“|”)。在石墨化過程中，通過焦耳效應產生熱，即來自電極體的熱波不會到達金屬爐元件10、110，直至完成石墨化幾個小時之后(參見圖4的“||”)，切斷施加給碳電極體52的電壓。當來自石墨化碳電極體52的“熱波”最后到達金屬爐元件10、110時，紙板襯墊900實質上被燃燒，并被還原成焦炭。但是，當發生這種情況時，在52和金屬爐元件10、110之間已不再需要電絕緣了。
用于在碳電極體52和金屬爐元件10、110之間提供電絕緣的其它實施方案如圖12所示，是在金屬爐元件10、110的內部形成粘附漆涂層950。干燥涂層為0.005英寸到0.050英寸厚，是鋁和/或硅基的，即50％重量或更多的氧化硅和/或氧化鋁，并且是電絕緣的。涂層950在非常薄時，對于施加比較低的電壓，100V.D.C.情況下，足以使碳電極體52與金屬爐元件10、110電絕緣。在鋁和/硅基涂層也絕熱的情況下，由于其相當薄，.005到.050英寸，對在金屬爐元件10、110中的電極體或裝填物料50的冷卻沒有明顯影響。因此涂層實質上不僅電絕緣，還對熱沒有干擾。
適于市售的漆的特定實例如下ZYP VITRAGUARD (ZYP Coatings Inc.)ZYP SEALMET (ZYP Coatings Inc.)PYRRHOS-1600ORPAC Inc.PYROMARK-2100 Tempil Div.，Big Three IndustriesMINTEQ-QSIL MINTEC Inc.MINTEC-QCOATMINTEC Inc.VHP Flame Roof Adanced Packaging and Products Co.Frrest Stove Brite Forrest Technical Coatings在圖13、13A所示的本發明的其它實施方案中，金屬側板160固定在肋支撐部件16的外部支柱222上，以提供由金屬爐元件10、110的最外層表面305、307和肋支撐部件16的更外支柱222形成的排風道300，支撐部件16有一個在其最上部比排風道300要寬的較低開口320。因此提供了文氏效應，將在金屬爐元件10、110底部的熱空氣以高速通過排風道300向上抽出，以獲得附加的冷卻效果。
權利要求
1).一種用于碳體石墨化的爐，包括(a)多個固定分隔開的不導電耐火肋支撐部件，架在不導電的固定底座平臺上，每個所說的耐火肋支撐部件都有一對并排頂部開口的U-形口，其與所說的底座平臺分隔開，并通過一個由耐火肋支撐部件的整體部分成形的支柱彼此隔開，所說的多個分隔開的耐火肋支撐部件與其相應的對齊U-形口是相鄰平行排列；(b)多個電絕緣U-形連續金屬爐元件，具有與在相鄰耐火肋支撐部件之間延伸的底座平臺分隔開的外表面、內表面和底部表面，并且具有末端部分，且套在耐火肋支撐部件的U-形口中成套，以與橫向緊密相鄰和相對的側面表面形成連續金屬爐元件的第-和第二并排平行的排，所說的并排連續金屬爐元件被豎直排風道分開，排風道是由相鄰耐火肋支撐部件成形的支柱構成，并排U-形金屬爐元件的底座平臺的部分和橫向相鄰側面和相對的側表面架在所說的耐火肋支撐部件中，所說的豎直排風道具有開口頂部和底部，并且是文氏形的，底部口實質上比其頂部口要寬，以使暴露于來自金屬爐元件底部表面的熱的環境空氣以高速從底部向頂部自由上升通過排風道，來冷卻并排金屬爐元件的相對側表面；和(c)在每個所說金屬爐元件的第一排和第二排中的端部相連的碳體的柱，每個所說的柱被裝入的粒狀絕熱介質包圍，由U-形金屬爐元件的內表面支撐，并且所說的柱與動力源電接觸，以使電流依次通過所說的碳體，由通過焦耳效應產生的熱而使這種碳體轉變成石墨。
2).根據權利要求1所說的爐，其中耐火肋支撐部件的U-形口設置了與所說口基本上同域的凹槽，套在普通U-形口中U形連續金屬爐元件有被這類凹槽分開的末端部分，和其中許多鄰接的單個預制的耐火元件設置在這類凹槽中，它的一部分從這類凹槽和套在普通U-形口中的U-形連續金屬爐元件的末端部分之間延伸。
3).根據權利要求2所說的爐，其中所說的耐火部件通常是有頂部跨越部分形式的T形，它在被上述凹槽分開的金屬爐元件的末端的至少一部分內延伸，并且底部垂直于跨越部分延伸，裝配在凹槽內。
4).根據權利要求1所說的爐，其中上述U-形連續金屬爐元件的相對端的至少一個在其相對端處設置成完整的終端，它包括分隔的向外鄰近金屬爐元件并且每個金屬爐元件的相對端處的U-形套管件和在金屬爐元件的相對端處，將每個上述的套管件與金屬爐元件相連接，以在金屬爐元件的相對端處構成用于收集冷卻液的開式通道的U-形閉合件。
5).根據權利要求4所說的爐，其中U-形凸緣部件與所說的殼體部件連接，并由此橫向延伸，以齒合所說肋支撐部件的U-形口。
6).根據權利要求1所說的爐，其中水噴嘴設置在靠近在至少一個所說金屬爐元件的所說部分的外表面，以使水滴直接噴射到所說側壁的所說外表面上，并在所說側面和底部部分的外表面上形成一個流動水的層。
7).根據權利要求1所說的爐，其中設置水管在靠近所說金屬爐元件的外側表面平行伸出所說金屬爐元件，并且水噴嘴從所說水管伸向所說金屬爐元件的所說外側表面，以使水滴直接噴射到所說外側表面上。
8).根據權利要求1所說的爐，其中所說金屬爐元件具有基本上豎直的側壁部分和彎曲的底部部分，并且其中水噴嘴設置在靠近至少一個所說金屬爐元件的側面部分的外表面，以使水滴直接噴射在所說側壁部分的所說外表面，并在所說側壁和底部部的外表面形成一個水層。
9).根據權利要求1所說的爐，其中U-形金屬爐元件的內表面設置了置于絕熱介質和所說內表面之間的紙板覆蓋層。
10).根據權利要求1所說的爐，其中U-形金屬爐元件的內表面設置了置于絕熱介質和所說內表面的涂層是一組從含鋁和礎基的覆蓋漆涂層。
11).根據權利要求1所說的爐，其中水管設置在靠近所說金屬爐元件的外側表面平行伸出所說金屬爐元件，并且水噴嘴從所說水管伸向所說金屬爐元件的所說外側表面，以使水滴直接噴射到與包含在金屬爐元件內側表面的絕熱介質相對的多個位置上的所說外側表面上。
12).根據權利要求1所說的爐，其中在一對分隔開的外支柱成形部分和金屬盤中的所說肋支撐部件末端固定在與金屬爐元件外側表面相對的其他支柱成形部分之間，以形成側面的豎直排風道。
13).一種碳體石墨化爐，包括(a)多個固定分隔開的不導電耐火肋支撐部件，架在不導電的固定底座平臺上，每個所說耐火肋支撐部件具有一對并排的開口的U-形口，它與所說的底座平臺分隔開，并通過一個由這種耐火肋支撐部件的整體成形的柱部分彼此隔開，所說的多個分隔開的耐火肋支撐部件相鄰平行排列，且各個U-形口對齊；(b)多個電絕緣U-形連續金屬爐元件，具有與在相鄰耐火肋支撐部件之間延伸的底座平臺分隔開外表面、內表面和底部表面，并且具有套在耐火肋支撐部件的U-形口中的末端部分，以形成與橫向緊密相鄰側面和相對側面的連續金屬爐元件的第一和第二并排平行的排，所說的并排連續金屬爐元件被豎直排風道分開，排風道是由相鄰耐火肋支撐部件成形的支柱構成，并排U-形金屬爐元件的底座平臺的部分和橫向相鄰側面和相對的側表面套裝在所說的耐火肋支撐部件中，所說豎直排風道具有開口頂部和底部，并且是文氏形的，因其底部口實質上比其頂部口要寬，以使暴露于來自金屬爐元件底部表面的熱的環境空氣以高速從底部向頂部自由上升通過排風道，來冷卻并排金屬爐元件的相對側表面；(c)多個水噴嘴，設置在靠近所說金屬爐元件的側壁部分的外表面，以使水滴直接噴射到所說側壁部分的所說外表面上，并在所說側壁和底部部分的所說外表面上形成一個流動水的層；和(d)在每個所說金屬爐元件的第一排和第二排中的端部相連的碳電極體的柱，每個所說的柱被裝入的粒狀絕熱介質包圍，并被U-形金屬爐元件的內表面支撐，并且所說的柱與動力源電接觸，以使電流依次通過所說碳體，通過焦耳效應產生的熱而使這種碳體轉變成石墨。
14).一種碳體石墨化爐，包括(a)多個固定分隔開的不導電耐火肋支撐部件，架在不導電的固定底座平臺上，每個所說的耐火肋支撐部件具有一個與所說的底座平臺分隔開的U-形口，所說的多個分隔開的耐火肋支撐部件設置成U-形口對齊；(b)多個電絕緣U-形連續金屬爐元件，具有與在相鄰耐火肋支撐部件之間延伸的底座平臺分隔開外表面、內表面和底部表面，并且末端部分套在耐火肋支撐部件的U-形開口中，以形成一排連續金屬爐元件；(c)多個水噴嘴，設置在靠近所說金屬爐元件的側壁部分的外表面，以使水滴直接噴射到所說側壁部分的所說外表面上，并在所說側壁和底部部分的所說外表面上形成一個流動水的層；和(d)在金屬爐元件所說排中末端連接碳電極體的柱，每個所說的柱被裝入的粒狀絕熱介質包圍，并被U-形金屬爐元件的內表面支撐，并且所說的柱與動力源電接觸，以使電流依次通過所洗碳體，通過焦耳效應產生的熱而使這種碳體轉變成石墨。
15).一種碳體石墨化爐，包括(a)多個固定分隔開的不導電耐火肋支撐部件，架在不導電的固定底座平臺上，每個所說耐火肋支撐部件具有一對并排的開口式的U-形口，它與所說的底座平臺分隔開，并通過一個由耐火肋支撐部件的整體部分成形的支柱彼此隔開，所說的多個分隔開的耐火肋支撐部件與其相應的U-形口相鄰平行排列對齊；(b)多個電絕緣U-形連續金屬爐元件，具有與在相鄰耐火肋支撐部件之間延伸的底座平臺分隔開外表面、內表面和底部表面，并且具有末端部分，它套在耐火肋支撐部件的U-形開口中，以形成與橫向緊密相鄰側面和相對側面的連續金屬爐元件的第一和第二并排平行的排，所說的并排連續金屬爐元件被豎直排風道分開，排風道是由相鄰耐火肋支撐部件成形的支柱構成，并排U-形金屬爐元件的底座平臺的部分和橫向相鄰側面和相對的側表面套在所說的耐火肋支撐部件中，所說豎直排風道具有開口頂部和底部，并且是文氏形的，因其底部口實質上比其頂部口要寬，以使暴露于來自金屬爐元件底部表面的熱的環境空氣以高速從底部向頂部自由上升通過排風道，來冷卻并排金屬爐元件的相對側表面，所說的U-形連續金屬爐元件在其相對端部設置完整的端部，它包括分隔的向外鄰近金屬爐元件并且每個金屬爐元件的相對端處的U-形套管件和在金屬爐元件的相對端處，將每個上述的套管件與金屬爐元件相連接，以在金屬爐元件的相對端處構成用于收集冷卻液的開式通道的U-形閉合件；(c)多個水噴嘴，設置在靠近所說金屬爐元件的側壁部分的外表面，以使水滴直接噴射到所說側壁部分的所說外表面上，并在所說側面和底部部分的所說外表面上形成一個流動水的層；和(d)在每個所說金屬爐元件的第一排和第二排中的端部相連的碳體的柱，每個所說的柱被裝入的粒狀絕熱介質包圍，并被U-形金屬爐元件的內表面支撐，并且所說的柱與動力源電接觸，以使電流依次通過所說碳體，通過焦耳效應產生的熱而使這種碳體轉變成石墨。
16).一種碳體石墨化爐，包括(a)多個固定分隔開的不導電耐火肋支撐部件，架在不導電的固定底座平臺上，每個所說耐火肋支撐部件具有一對并排的開口式的U-形開口，它與所說的底座平臺分隔開，并通過一個由耐火肋支撐部件的整體部分成形的支柱彼此隔開，所說的多個分隔開的耐火肋支撐部件U-形開口相鄰平行排列對齊；(b)多個電絕緣U-形連續金屬爐元件，具有與在相鄰耐火肋支撐部件之間延伸的底座平臺分隔開外表面、內表面和底部表面，并且具有末端部分，它套在耐火肋支撐部件的U-形口中，以形成與橫向緊密相鄰側面和相對側面的連續金屬爐元件的第一和第二并排平行的排，所說的并排連續金屬爐元件被豎直排風道分開，排風道是由相鄰耐火肋支撐部件成形的支柱構成，并排U-形金屬爐元件的底座平臺的部分和橫向相鄰和相對的側表面套在所說的耐火肋支撐部件中，所說豎直排風道有開口頂部和底部，并且是文氏形的，因其底部口實質上比其頂部口要寬，以使暴露于來自金屬爐元件底部表面的熱的環境空氣以高速從底部向頂部自由上升通過排風道，來冷卻并排金屬爐元件的相對側表面，并且耐火肋支撐部件的U-形口設置了與所說開口基本上同域的凹槽，并且U-形連續金屬爐元件套在有被這種凹槽分開的末端部分的普通U-形口中，將多個相鄰單個預制耐火部件設置在這種凹槽中，它的一部分從這種凹槽向外延伸，和U-形連續金屬爐部件的終端部分套在普通U-形口中；(c)多個水噴嘴，設置在靠近所說金屬爐元件的側壁部分的外表面，以使水滴直接噴射到所說側壁部分的所說外表面上，并在所說側面和底部部分的所說外表面上形成一個流動水的層；和(d)在每個所說金屬爐元件的第一排和第二排中的端部相連的碳體的柱，每個所說的柱被裝入的粒狀絕熱介質包圍，它并由被U-形金屬爐元件的內表面支撐，并且所說的柱與動力電源接觸，以使電流依次通過所說碳體，通過焦耳效應產生的熱而使這種碳體轉變成石墨。
17).一種用于碳體縱向石墨化的方法，包括(a)設置多個固定分隔開的不導電的耐火肋支撐部件，套在不導電的固定底座平臺上，每個所說耐火肋支撐部件具有一對并排的開口式的U-形開口，它與所說的底座平臺分隔開，并通過一個由耐火肋支撐部件的整體成形的柱部分彼此隔開，所說的多個分隔開的耐火肋支撐部件相鄰平行排列，且各個U-形口對齊；(b)設置多個電絕緣U-形連續金屬爐元件，它有與在相鄰耐火肋支撐部件之間延伸的底座平臺分隔開外表面、內表面和底部表面，和套在耐火肋支撐部件的U-形開口中的末端部分，以形成與橫向緊密相鄰側面和相對側面的連續金屬爐元件的第一和第二并排平行的排，所說的并排連續金屬爐元件被豎直排風道分開，排風道是由相鄰耐火肋支撐部件成形的支柱構成，并排U-形金屬爐元件的底座平臺的部分和橫向相鄰側面和相對的側表面套在所說的耐火肋支撐部件中，所說豎直排風道具有開口頂部和底部，并且是文氏形的，因其底部口實質上比其頂部口要寬，以使暴露于來自金屬爐元件底部表面的熱的環境空氣以高速從底部向頂部自由上升通過排風道，來冷卻并排金屬爐元件的相對側表面；和(c)在每個所說金屬爐元件的第一排和第二排中的端部設置相連的碳體的柱，每個所說的柱被裝入的粒狀絕熱介質包圍，并被U-形金屬爐元件的內表面支撐，并且所說的柱與動力源電接觸，以使電流依次通過所說碳體，通過焦耳效應產生的熱而使這種碳體轉變成石墨。
18).一種用于碳體縱向石墨化的方法，包括(a)設置多個固定分隔開的不導電耐火肋支撐部件，套在不導電、固定底座平臺上，每個所說耐火肋支撐部件具有一對并排的開口式的U-形口，它與所說的底座平臺分隔開，并通過一個由耐火肋支撐部件的整體部分成形的支柱部分彼此隔開，所說的多個分隔開的耐火肋支撐部件相鄰平行排列，且各個U-形開口齊；(b)設置多個電絕緣U-形連續金屬爐元件，它有與在相鄰耐火肋支撐部件之間延伸的底座平臺分隔開外表面、內表面和底部表面，和套在耐火肋支撐部件的U-形口中的末端部分，以形成與橫向緊密相鄰側面和相對的側面連續金屬爐元件的第一和第二并排平行的排，所說的并排連續金屬爐元件被豎直排風道分開，排風道是由相鄰耐火肋支撐部件成形的支柱構成，并排U-形金屬爐元件的底座平臺的部分和橫向相鄰和相對的側表面套在所說的耐火肋支撐部件中，所說豎直排風道具有開口頂部和底部，并且是文氏形的，因其底部口實質上比其頂部口要寬，以使暴露于來自金屬爐元件底部表面的熱的環境空氣以高速從底部向頂部自由上升通過排風道，來冷卻并排金屬爐元件的相對側表面；(c)設置多個水噴嘴，設置在靠近所說金屬爐元件的側壁部分的外表面上，以使水滴直接噴射到所說側壁部分的所說外表面上，并在所說側面和底部部分的所說外表面上形成一個流動水的層；和(d)在每個所說金屬爐元件的第一排和第二排中設置端部鄰接的碳體柱，每個所說的柱被裝入的粒狀絕熱介質包圍，并被U-形金屬爐元件的內表面支撐，并且所說的柱與動力電源接觸，以使電流依次通過所說碳體，通過焦耳效應產生的熱而使這種碳體轉變成石墨。
19).一種用于碳體縱向石墨化的方法，包括(a)設置多個固定分隔開的不導電耐火肋支撐部件，套在不導電的固定底座平臺上，每個所說的耐火肋支撐部件具有一個與所說的底座平臺分隔開的U-形口，所說的多個分隔開的耐火肋支撐部件各個U-形口對齊設置；(b)設置多個電絕緣U-形連續金屬爐元件，它有與在相鄰耐火肋支撐部件之間延伸的底座平臺分隔開外表面、內表面和底部表面，和套在耐火肋支撐部件的U-形口中的末端部分，以形成一排連續金屬爐元件；(c)設置多個水噴嘴，設置在靠近所說金屬爐元件的側壁部分的外表面，以使水滴直接噴射到所說側壁部分的所說外表面上，并在所說側面和底部部分的所說外表面上形成一個流動水的層；和(d)在金屬爐元件所說排中設置端部鄰接碳電極體的柱，每個所說的柱被裝入的粒狀絕熱介質包圍，并由U-形金屬爐元件的內表面支撐，并且所說的柱與動力電源接觸，以使電流依次通過所說碳體，通過焦耳效應產生的熱而使碳體轉變成石墨。
全文摘要
提供了一種爐設備和用于碳體縱向石墨化(LWG)的方法，采用安裝在固定肋支撐部件上的U-形金屬爐元件，裝入碳電極體和碳電極體周圍的絕熱裝填材料。豎直排風道設置在U-形金屬爐元件的平行排之間，以加速對石墨電極體的冷卻，并在其他實施方案中，附加地將水滴噴射在金屬爐元件上。
文檔編號F27D99/00GK1164636SQ96123339
公開日1997年11月12日 申請日期1996年11月20日 優先權日1995年11月21日
發明者A·W·因特米爾, F·E·懷斯, D·A·李爾 申請人:尤卡碳科技公司