专利名称：含碳材料无氧化烧成电炉的制作方法
技术领域：
实用新型是关于对含碳材料无氧化烧成电炉的改进，尤其涉及一种无 内胆、使用寿命长的无氧化烧成电炉。
背景技术：
含碳材料(例如含碳耐火材料、碳粒、碳棒、石墨电极等)在烘烤、 烧成过程中必须隔绝与氧气接触，否则会因氧化而不能形成有效的碳结合， 并且在烘烤、烧成过程中还需向外排出挥发物。现有技术为确保在隔氧或 还原环境中烧成，通常采用另设内炉胆的套合结构烧成电炉，以确保在高 温下的有效密封性，例如
井式电炉(图1)，其结构是在中空加热炉体4内正置一略小于炉体内
腔的耐热不锈钢内胆2，炉体内壁面通过搁丝槽圈绕有裸电阻丝3， 一有排 气道7的上盖1密封盖于不锈钢内胆及炉体敞口。此结构井式电炉，在含 碳材料16烘烤、烧成过程中，金属内胆受热会发生膨胀，在金属内胆与炉 体上部产生例如约5cm左右的间隙IO，间隙存在会造成炉内热量大量流失， 烧成能耗增加，为此不得不采用增加加热功率满足烧成要求；其次，金属 内胆经常性热胀冷縮，易产生变形、开裂，冷却时胆内呈负压，会使外界 空气从炉胆与炉体间缝隙中进入造成制品氧化，加热过程中因产生挥发物 使胆内呈正压，胆内产生的挥发物例如含碳物质会从开裂处泄出，在电阻 丝上结碳，造成相邻电阻丝短路拉弧断裂；再就是，加热电阻丝经常性热 胀冷縮，大的变形量会从搁丝槽中弹出，碰触金属内胆，导致设备导电， 产生事故。这些均造成正常使用寿命较短，维修工作量大，增加了使用成 本。
为克服井式电炉的不足，改进设计了罩式电炉(图2)，其结构基本为井 式电炉的倒置，即将上盖倒置成中间有凸出台阶的底座5，将耐热不锈钢内 胆2及中空炉体4倒置扣于底座上，底座上有穿通的排气通道7和保护气 体进入通道8。加热时虽然不锈钢内胆同样会产生纵向膨胀，因内胆顶部与 炉体间有膨胀空间，因而不会造成与外界窜通的间隙，克服了井式电炉一 个存在问题。但井式电炉另外二方面的不足依然存在，未能得到有效解决， 并且还因不锈钢内胆膨胀、变形，还易导致不锈钢内胆与炉体内腔相卡，
3使炉体不能正常抬起，为抬起必然给炉体造成损坏。
此外，也有釆用膨胀相对较小的内胆电炉，例如中国专利CN2084595 公开的箱式保护气氛加热电阻炉，采用碳化硅炉膛、陶瓷纤维和碳钢密封 箱组成的内胆结构。但这些材料组成的内胆，又因导热相对差，而增加了 加热能耗。
再就是，现有技术烧成电炉，为使烧成节能采取了很好的保温措施， 但这样又带来高温冷却很慢(因防氧化所以不能幵炉冷却，只能自然冷却)， 一般需要3天左右时间冷却才能幵炉，因此烧成电炉的利用效率极低，又 是其一大缺点，为此应用企业必须配备许多烧成炉，才能满足生产要求。
还有，含碳材料中加入或有石墨、炭黑、无定形碳等碳材料，使用沥 青或树脂作为结合剂。烘烤、烧成中有甲烷、醚、醇、苯酚、水、焦油等 挥发物排出，它们冷却后成为粘性油状物及气体。现有电炉采用直接外排， 造成对环境污染，另行收集处理，又需增加设备。所以现有烘烤、烧成炉 不环保，又是其另一大缺陷。
因此仍有值得改进的地方。
实用新型内容
实用新型目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种可以确保烧成 质量，节能，使用寿命长的含碳材料无氧化烧成电炉
实用新型另一目的在于提供一种冷却速度快，利用效率高的含碳材料 无氧化烧成电炉。
实用新型再一目的在'于提供一种不增加附属设备，环保性好的贪碳材 料无氧化烧成电炉。
实用新型第一目的实现，主要改进是取消形成密封的烘烤、烧成用内 胆，直接以中空炉体为烘烤、烧成炉膛，在中空腔敞口上增加一具有单向 排气功能的封闭腔体内盖，达到既确保封闭炉膛能形成密闭空间，又能在 烘烤、烧制过程中排出炉内挥发物；以及将圈绕裸电阻丝改为分体组合表 面绝缘的电热管，从而克服上述现有技术的不足，实现实用新型目的。具 体说，实用新型含碳材料无氧化烧成电炉，包括至少上端开口的炉体和周 壁面电加热元件，带排气通道的炉盖，其特征在于炉体开口上有单向排气 功能封闭腔体的内盖，带排气通道的炉盖位于内盖上方，电加热元件为分 体组合表面绝缘的电热管。
实用新型所述至少上端开口的炉体，与现有技术相同，其形状不限，截面可以是例如但不限于圆形、椭圆形、方形或其他几何多边形等。根据 炉体大小及制作上的简便，炉体可以制成带封闭底结构，也可以是两端均 开口，外加封底，同样这些也都属于现有技术。
单向排气功能的内盖，主要功能作用有二 一是与中空炉腔形成封闭 空间，使含碳材料在隔氧或还原环境中烘烤、烧成；二是在烘烤、烧成过 程中产生的挥发物能够向外排出炉膛。根据此功能，可以有二种结构形式 一种为采用整体能上下浮动的内盖，当烘烤、烧成时，含碳材料排出挥发 物，炉内呈正压，气体压力大于内盖重量时，内盖会被顶起，挥发物会从 顶起的缝隙溢出，经上盖排气通道排出炉外，当炉内气体压力小于内盖重 量时，内盖依重量与炉体腔口形成很好密封，防止了外界空气进入，通过 浮动形成的单向密封，实现了上述二个功能； 一种为内盖固定不动，在内
盖上设置有单向排气通道，例如内盖上设置单向阔或浮动小盖结构，同样 能实现上述所需功能。从简化结构来说，实用新型一种较好为采用内盖整 体浮动形式，具有结构简单，可靠性好。内盖整体浮动，通过调节内盖重 量实现浮动， 一种较好是内盖采用盖形结构，炉体开口上端顶面或内圈周
面设置有u环槽，内盖周圈活动嵌入u型环槽中，此结构起到很好的折密
封，有利于增强密封性，既简单，密封性又好。当然能够有效密封、及单 向排气的其他结构同样可以被采用。
分体组合表面绝缘电热管，主要是从方便电热管维修角度考虑，分解 组合结构，可以使得电热管在损坏后可以方便脱出炉膛，便于更换。分体 组合，可以是由二个或以上电热管间断组合，也可以是二个.或以上电热管 放置后，通过焊接等方式连接成一体。所说电热管，可以是普通表面绝缘 的电热管，也可以是电热红外管，还可以是电加热或循环导热油管，视加 热功率确定，这些均可以采用现有技术。电热管，可以呈圈形布置，也可 以纵向竖排布置。
实用新型第二目的实现，主要改进是在炉体周壁面通过设置一或若干 道冷却管，在烧成结束后，通过向冷却管内通以循环冷却介质例如冷空气 或冷却液，达到在密封状态下对高温炉腔的快速冷却，根据冷却需要，确 定冷却量，实现快速冷却，提高烧成电炉的利用率。
实用新型第三目的实现，-主要改进是在排气管外增设一夹套管，通过 向夹套内通入循环冷却介质，使排出物得到冷却，通过调节冷却温度，可 以使其中无害及可燃气体得以排出在排出管顶烧掉，而有害物质例如苯酚、焦油等油性物则冷凝返回，聚集在内盖上部，成为可回收的固体碳，最后 开盖取物时拿出，避免了对环境污染。这样上盖最好呈拱形结构，以留出 留置废弃物空间。
实用新型含碳材料无氧化烧成电炉，由于省略用于形成密闭空间的金 属内胆，改用在炉体中空腔敞口上设置单向排气功能的内盖(内外双层盖 结构)，以及将裸电热丝改为分体组合表面鮑缘的电热管。相对于现有技 术，不仅消除了采用内胆的不足，而且无热量外排，大大节省加热功率，
经对比试验比较，可以节能30-50%左右，例如原同等容积电炉，加热功率 需约150千瓦左右，现仅需75千瓦左右；并且无内胆直接烧制，也可以实 现快速烧成，同时也不会发生原裸电热丝带来的不足，节约了昂贵的设备 维修成本，分体式电热管设计，有效解决了加热元件的维护问题。此外， 单向排气功能的内盖，含碳材料制品在升温过程中会产生气体，炉内始终 为正压，冷却时依内盖重量形成单向密封，因此可以不冲入保护气体，也 节省了烘烤、烧成成本。同时不用内胆还扩大了有效使用容积，也降低了 烧制成本。通过在炉内设快速冷却管，通入气体或液体冷却，加之无内胆， 极大加快了高温密封下的冷却速度，冷却时间由原来的3天，縮短为1天， 可以大大提高设备运转利用率，至少可以提高利用率1倍以上，降低了对 烧制设备的投入。排出物管外冷却装置，使得排出物中污染严重物质，通 过冷却由原排出管返回，可以被收集在内外炉盖间，减少了对环境的污染， 是一款环保性好的含碳材料无氧化烧成电炉。
以下结合三个示意实施例，示例性说明及帮助进一步理解实用新型， 但实施例具体细节仅是为了说明实用新型，并不代表实用新型构思下全部 技术方案，因此不应理解为对实用新型总的技术方案限定， 一些在技术人 员看来，不偏离实用新型构思的非实质性改动，例如以具有相同或相似技 术效果的技术特征简单改变或替换，均属实用新型保护范围。
图1为现有技术井式电炉结构示意图。
图2为现有技术罩式电炉结构示意图。
图3为实用新型第一实施例电炉结构示意图。
图4为实用新型第二实施例电炉结构示意图。
图5为炉内一种分体组合表面绝缘电热管安装示意图。
图6为实用新型第三实施例电炉结构示意图。
具体实施方式
实施例参见图3、 5，实用新型含碳材料无氧化烧成电炉，包括开口
朝上正置桶形中空炉体4，内壁面纵向相间设置有分体组合成圈、表面绝缘 的电热管6.1、 6.2、 6.3和6.4，炉膛敞口上有盖形浮动内炉盖9，上方有拱 形保温炉盖l，其上有排气道7。炉体敞口上端面有U形环槽12，内炉盖9 周圈活动嵌入U形槽中，形成折密封，为增加高温密封性，在炉体上端外 周设置有一环槽，盖上保温炉盖后填充细砂，形成砂封ll。在加热烧制时， 含碳产品16因受热排出挥发物，使得炉内压力升高，顶起浮动内盖，向内 盖与保温炉盖空间排出，经排气道7排出炉外。
实施例2:参见图4，如实施例l，在排气道7为金属管，外增加有一 封闭夹套管13，上下两端分别有冷却介质进出通道，通过通入循环冷却介 质，例如冷空气或冷却水，实现快速降温冷却。通过调节冷却速度及冷却 量，使有害物质冷却由排出管7返回保温炉盖与内盖间(内盖顶面有收集 槽)，随着炉温冷却而成为固体物。
实施例3:参见图4，如实施例1或2，炉体内壁面设置有若干冷却管 圈14，烧制完成后，通过向其通入循环冷却介质(例如水或冷却空气)，实现 密封条件下的快速冷却。并且还可以将浮动内盖设置成固定，在内盖上设 置单向压力排出阀15。
对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够 从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术 人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以 及特征间的相互不同组合，例如炉体结构、形状的改变，电热管形式的改 变，电热管排列的改变，采用其他单向排气装置，等等的非实质性改动， 同样可以被应用，都能实现与上述实施例基本相同功能和效果，不再一一 举例展开细说，均属于本专利保护范围。
权利要求1、含碳材料无氧化烧成电炉，包括至少上端开口的炉体和周壁面电加热元件，带排气通道的炉盖，其特征在于炉体开口上有单向排气功能封闭腔体的内盖，带排气通道的炉盖位于内盖上方，电加热元件为分体组合表面绝缘的电热管。
2、 根据权利要求l所述含碳材料无氧化烧成电炉，其特征在于单向排气 功能的封闭腔体内盖为整体能上下浮动的内盖。
3、 根据权利要求l所述含碳材料无氧化烧成电炉，其特征在于单向排气 功能的封闭腔体内盖为固定内盖，其上有向外排气的单向排气通道。
4、 根据权利要求2所述含碳材料无氧化烧成电炉，其特征在于内盖为盖 形结构，炉体上端开口顶面或内圈周面有U环槽，内盖周圈活动嵌入U型环 槽中。
5、 根据权利要求l、 2、 3或4所述含碳材料无氧化烧成电炉，其特征在 于炉体周壁面有一或若干道冷却管。
6、 根据权利要求l、 2、 3或4所述含碳材料无氧化烧成电炉，其特征在于炉盖排气通道为金属管，排气管外有封闭夹套管，夹套管上有冷却介质进 出通道。
7、 根据权利要求5所述含碳材料无氧化烧成电炉，其特征在于炉盖排气 通道为金属管，排气管外有封闭夹套管，夹套管上有冷却介质进出通道。
专利摘要本实用新型是关于对含碳材料无氧化烧成电炉的改进，其特征是炉体开口上有单向排气功能封闭腔体的内盖，带排气通道的炉盖位于内盖上方，电加热元件为分体组合表面绝缘的电热管。较现有技术，消除了采用内胆的不足，大大节省加热功率，可以节能30-50％左右；无内胆直接烧制，也可以实现快速烧成，同时也不会发生原裸电热丝带来的不足。通过在炉内设快速冷却管，通入气体或液体冷却，极大加快了高温密封下的冷却速度，大大提高设备运转利用率。排出物管外冷却装置，使得排出物中污染严重物质，通过冷却由原排出管返回，可以被收集在内外炉盖间，减少了对环境的污染。
文档编号F27B5/14GK201413029SQ20092004540
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者志 鲍 申请人:江苏奥能耐火材料有限公司