石墨化设备——五种类型石墨化炉介绍.pdf

⽯⽯墨墨化化设设备备——五五种种类类型型⽯⽯墨墨化化炉炉介介绍绍

龙江⽯墨2020-12-24

⽯⽯墨墨化化的的简简单单介介绍绍

图⽚来⾃：李⼦坤.⽯墨化技术的现状与发

⽯墨化的表述很多，简单来说，⽯墨化就是热处理。使原本分布杂乱⽆章的碳原⼦整齐排列。值

得注意的是，不管是⼤规格的各向同性⽯墨，还是⼩规格的电刷、导电滑块，甚⾄是锂离⼦电池

负极材料等⼀系列的炭—⽯墨制品，⽯墨化都是其⼯业⽣产过程的⼀个关键技术环节。

⽯墨化晶格转变⽰意图

⽯墨化过程⾃动控制系统

⽯墨化按照加热⽅式可分为直接法和间接法，按照运⾏⽅式可分为间歇式和连续式。⽯墨化⼯艺

是炭⽯墨类锂离⼦电池负极材料⽣产的重要⼯艺，⽯墨化度是锂离⼦电池负极材料的重要指标。

在⽯墨化温度提⾼到接近2200℃时，锂离⼦电池负极材料的杂质基本上已经被排除。要对材料

进⾏⽯墨化，就要⽤到加⼯设备——⽯墨化炉。

五五种种类类型型⽯⽯墨墨化化炉炉介介绍绍

图⽚来⾃：李⼦坤.⽯墨化技术的现状与发

⽯墨化设备按不同的⽅式分为两⼤类：即按加热⽅式分为直接加热炉和间接加热炉。直接加热炉

以待受热处理的物料直接作为发热体；间接加热炉是物料只是受热体，热量来⾃于物料外围的发

热体。

按运⾏设计⽅式分类分为艾奇逊⽯墨化炉、内串式⽯墨化炉、真空⽯墨化炉、连续式⽯墨化炉以

及箱体式⽯墨化炉五种主要类型。

艾奇逊⽯墨化炉

1985年，E.G．艾奇逊发明⽯墨化炉，随着⼯业的发，⽯墨化炉的结构也有了很⼤的发。艾

奇逊炉有了直流电炉和交流电炉。这种炉⼦结构简单、坚固耐⽤、容易维修。

图⽚来⾃：李⼦坤.⽯墨化技术的现状与发

艾奇逊⽯墨化炉按加热⽅式分类，它属于直接加热式电炉。直接加热式炉就是制品本⾝是导电

体，通过电阻加热，从⽽使制品完成⽯墨化。

早期的艾奇逊⽯墨化炉采⽤的是交流电，但交流电存在功率⼩、电流密度低、功率因数低、送电

时间长等缺点。20世纪60年代后随着整流设备的快速发，艾奇逊⽯墨化炉开始采⽤直流供电，

⼤⼤降低了能耗。⽯墨化炉中的电阻主要由电阻料提供，可见在整个⽯墨化过程中，热量主要是

由电阻料传⼊制品的，进⼊制品的电流⽐率很⼩。

若电阻料的电阻不均匀，会造成炉芯温度不均匀，从⽽导致⽯墨化制品产⽣裂纹，成为废品。在

通电开始时，功率过⼤及功率上升过快，都会使炉⼼温度上升过快，这对⼤规格的和细结构的⽯

墨产品极易产⽣裂纹。

艾奇逊⽯墨化炉是⽬前国内⽣产⾼纯⽯墨的主要炉型之⼀，该炉⽣产周期长、能耗⼤、效率低、

间断式⽣产。据有关资料介绍，艾奇逊⽯墨化炉⽣产电耗约为4000～4800kwh/t。

内串式⽯墨化炉

图⽚来⾃：李⼦坤.⽯墨化技术的现状与发

内串式⽯墨化炉是内热式串接⽯墨化炉，是由美国⼈卡斯特钠发明的，分为卧式内串和⽴体内

串。内串式⽯墨化⼯艺与艾奇逊⽯墨化⼯艺的主要区别是产品加热直接通过电极本⾝，⽽不需要

电阻材料发热。这也是内串式⽯墨化⼯艺较艾奇逊⽯墨化⼯艺改进的主要特点。由于内串式⽯墨

化⼯艺没有填充料，因⽽可以减少热量的带出，即可减少热量带出10%，降低电耗20%~35%。

内串式⽯墨化炉具有热效率⾼、送电时间短等特点，在⾼温阶段仅需1~2h。产品直接加热时电阻

均匀，产品的成品率⾼。从20世纪80年代开始，德国、美国、⽇本等国的炭素⼚⽣产⼤规格超⾼

功率⽯墨电极多数已采⽤内串式⽯墨化⼯艺。内串式⽯墨化炉的炉型可分为I型U型W型和梅花

型，其中U型炉较多，有单柱和多柱的，有两折、四折甚⾄多折的。

影响内串式⽯墨化产品指标的因素有很多，例如较快的升温速率和同直流⽯墨化相⽐相对较⾼的

整体温度，以及使⽤低档原料和过度追求产品较低电阻率等，在极⾼的⽯墨化温度下产品接触部

位及电极芯部产⽣的升华现象也都会对⽯墨化产品产⽣影响。

但内串式⽯墨化也有⼀定的缺点，如炉温不及艾奇逊⽯墨化炉⾼。据有关资料介绍，内热串接⽯

墨化炉⽣产电耗约为3300～4000kwh/t。

真空⽯墨化炉

真空⽯墨化炉是在“真空”环境下对物料进⾏⾼温处理的中⼩型⽯墨化炉，⼀般⽤于实验室或者⼩

批次⽣产的装置，采