石墨化炉、系统及石墨化方法
阅读：635发布：2021-05-15
专利汇可以提供石墨化炉、系统及石墨化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且石墨 化炉、系统及 石墨化 方法。一种石墨化炉，包括：炉体结构，具有承载部和一对 端子 电极 ；炉罩，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的上部；及闸 阀 ，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的下部。石墨化处理结束之后，在多个 碳 体位于炉腔内的状态下，处于开放状态的所述闸阀对所述炉腔内的包覆材料进行倾卸，并且，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。，下面是石墨化炉、系统及石墨化方法专利的具体信息内容。
1.一种石墨化炉，包括：
炉体结构，具有承载部和一对端子电极；
炉罩，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的上部；及
闸阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的下部，
其中，在进行串接石墨化处理的过程中，所述炉体结构与处于关闭状态的所述炉罩和处于关闭状态的所述闸阀一起形成封闭的炉腔，所述串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于所述承载部的高度的导电柱进行石墨化，所述一对端子电极电连接至所述导电柱的两端，
其中，所述导电柱包括首尾相接的多个碳体，
其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，处于开放状态的所述闸阀对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，并且，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。
2.根据权利要求1所述的石墨化炉，还包括：
泄阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构上，
其中，处于开放状态的所述泄阀对所述炉腔内的气体和颗粒物质的至少一种进行排放。
3.根据权利要求1所述的石墨化炉，其中：
由所述炉体结构的内壁所限定的所述炉腔具有向所述炉体结构的下部渐缩的形状，并且，包括至少一个倾斜于重力方向的内壁。
4.根据权利要求1所述的石墨化炉，还包括：
具有传输器的回收机构，被构成为对经由处于开放状态的所述闸阀落下的所述包覆材料进行回收，以将所回收的包覆材料通过所述传输器提供至回收站。
5.根据权利要求1所述的石墨化炉，还包括：
控制单元，被构成为对所述炉罩和所述闸阀的开放状态和关闭状态进行控制。
6.根据权利要求5所述的石墨化炉，其中：
在进行所述串接石墨化处理之前，所述控制单元将所述炉罩控制为开放状态并将所述闸阀控制为关闭状态，从而
将所述包覆材料供给至所述炉腔内的第一高度，在该第一高度处，所述包覆材料覆盖所述承载部以形成所述包覆材料的底床，
将所述多个碳体经由处于开放状态的所述炉罩装载至所述炉腔内的所述包覆材料的底床，及
再将所述包覆材料经由处于开放状态的所述炉罩供给至所述炉腔内的第二高度，该第二高度高于所述第一高度，并且，被供给至所述第二高度的所述包覆材料对所述多个碳体进行覆盖，
其中，所述串接石墨化处理结束之后，当所述包覆材料的温度降至可倾卸温度时，所述控制单元将所述闸阀控制为开放状态。
7.根据权利要求2所述的石墨化炉，还包括：
控制单元，被构成为对所述闸阀、所述炉罩及所述泄阀的开放状态和关闭状态进行控制，
其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述炉罩处于关闭状态下，并在所述包覆材料的温度降至可倾卸温度的倾卸时点，所述控制单元进行控制以打开或间歇性地打开所述闸阀，
其中，从所述倾卸时点开始，所述控制单元进行控制以打开或间歇性地打开所述泄阀，其中，所述串接石墨化处理结束并经过了预定的冷却时间之后，所述控制单元进行控制以打开所述炉罩，所述预定的冷却时间为可充分地将所述多个石墨化体冷却至适于从所述炉体结构中取出所述多个石墨化体的卸载温度的冷却时间。
8.一种系统，包括：
多个石墨化炉，
其中，所述多个石墨化炉的每个具有：
炉体结构，具有承载部和一对端子电极；
炉罩，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的上部；及
闸阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的下部，
其中，在进行串接石墨化处理的过程中，所述炉体结构与处于关闭状态的所述炉罩和处于关闭状态的所述闸阀一起形成封闭的炉腔，所述串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于所述承载部的高度的导电柱进行石墨化，所述一对端子电极电连接至所述导电柱的两端，
其中，所述导电柱包括首尾相接的多个碳体，
其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，处于开放状态的所述闸阀对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，并且，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。
9.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述多个石墨化炉的每个还具有：
泄阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构上，
其中，处于开放状态的所述泄阀对所述炉腔内的气体和颗粒物质的至少一种进行排放。
10.根据权利要求8所述的系统，其中：
由所述炉体结构的内壁所限定的所述炉腔具有向所述炉体结构的下部渐缩的形状，并且，包括至少一个倾斜于重力方向的内壁。
11.根据权利要求8所述的系统，还包括：
具有传输器的回收机构，被构成为对经由所述多个石墨化炉的至少一个的处于开放状态的所述闸阀落下的所述包覆材料进行回收，以将所回收的包覆材料通过所述传输器提供至回收站。
12.根据权利要求8所述的系统，还包括：
控制单元，被构成为对所述多个石墨化炉的每个的所述炉罩和所述闸阀的开放状态和关闭状态进行控制。
13.根据权利要求12所述的系统，其中：
在进行所述串接石墨化处理之前，所述控制单元将所述多个石墨化炉的每个的所述炉罩控制为开放状态并将所述多个石墨化炉的每个的所述闸阀控制为关闭状态，从而将所述包覆材料供给至所述炉腔内的第一高度，在该第一高度处，所述包覆材料覆盖所述承载部以形成所述包覆材料的底床，
将所述多个碳体经由处于开放状态的所述炉罩装载至所述炉腔内的所述包覆材料的底床，及
再将所述包覆材料经由处于开放状态的所述炉罩供给至所述炉腔内的第二高度，该第二高度高于所述第一高度，并且，被供给至所述第二高度的所述包覆材料对所述多个碳体进行覆盖，
其中，所述串接石墨化处理结束之后，当所述包覆材料的温度降至可倾卸温度时，所述控制单元将所述闸阀控制为开放状态。
14.根据权利要求9所述的系统，还包括：
控制单元，被构成为对所述多个石墨化炉的每个的所述闸阀、所述炉罩及所述泄阀的开放状态和关闭状态进行控制，
其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述炉罩处于关闭状态下，并在所述包覆材料的温度降至可倾卸温度的倾卸时点，所述控制单元进行控制以打开或间歇性地打开所述闸阀，
其中，从所述倾卸时点开始，所述控制单元进行控制以打开或间歇性地打开所述泄阀，其中，所述串接石墨化处理结束并经过了预定的冷却时间之后，所述控制单元进行控制以打开所述炉罩，所述预定的冷却时间为可充分地将所述多个石墨化体冷却至适于从所述炉体结构中取出所述多个石墨化体的卸载温度的冷却时间。
15.一种石墨化方法，包括：
在石墨化炉中进行串接石墨化处理，该串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于炉腔中的承载部的高度的导电柱进行石墨化，该导电柱具有电连接至一对端子电极的两端，并且，该导电柱包括首尾相接的多个碳体；及
所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，通过打开所述石墨化炉的闸阀，对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，据此，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。
16.根据权利要求15所述的石墨化方法，还包括：
在所述包覆材料的平均温度降至可倾卸温度的倾卸时点，打开所述石墨化炉的泄阀对所述炉腔内的气体和颗粒物质的至少一种进行排放。
17.根据权利要求16所述的石墨化方法，其中：
所述可倾卸温度为900℃至1,300℃。
18.根据权利要求16所述的石墨化方法，还包括：
所述串接石墨化处理结束并经过了预定的冷却时间之后，打开所述石墨化炉的炉罩，所述预定的冷却时间为可充分地将所述多个石墨化体冷却至适于从炉体结构中取出所述多个石墨化体的卸载温度的冷却时间。
石墨化炉、系统及石墨化方法
技术领域
背景技术
[0003] LWG炉具有炉罩，其覆盖炉腔。加热至石墨化温度之前，在将碳体装载至炉腔并将焦碳等包覆材料(pack material)供给至炉腔时，炉罩处于开放状态；但在进行石墨化处理时，炉罩则处于关闭状态。碳体埋在用于绝热和抗氧化的包覆材料内。石墨化处理结束之后，并经过了足够长的冷却时间，在从炉腔收集包覆材料并卸下石墨化电极体时，炉罩也处于开放状态。将碳体装入炉腔和从炉腔卸下石墨化电极体的操作分别由装载和卸载机构来进行。另外，将包覆材料供给至炉腔和从炉腔收集包覆材料的操作则分别由供给和收集机构来进行。在从炉腔中收集完包覆材料并卸下石墨化电极体后，LWG炉可重复地用于进行下一个石墨化处理。
[0004] 所以，石墨化电极体从炉腔的卸载取决于如下因素，即：冷却时间；石墨化处理结束之后为了可对石墨化电极体进行卸载而从炉腔收集和去除包覆材料的供给和收集机构的效率；及从炉腔对石墨化电极体进行卸载的装载和卸载机构的效率。因为在自冷却的情况下很难缩短冷却时间，并且，LWG炉的重复使用周期取决于冷却时间及供给和收集机构的尤其在收集包覆材料时的操作时间，所以很难设计出一种具有高生产率的系统。
[0005] 另一方面，例如在美国专利第4,394,766号中提出了一种基于碳体来生产石墨的装置，其具有一个通常为U型并由耐火材料进行了衬里的开顶型金属壳炉。该装置可藉由重力卸料从炉底去除保温介质。然而，保温介质需要在电极冷却了预定期间并藉由货物提取装置从炉中被移出之后，才能倾卸至料斗。
[0006] 为此，由该美国专利可知，如果电极被冷却至较低温度之后才从炉中被移出，则需要相当长的冷却时间。否则，电极在从炉中被移出时，仍会处于较高的温度。另外，如果在电极移出之前就从炉中去除保温介质，则电极就会坠落至炉底。这样，坠落至炉底的电极就会对保温介质从炉底向料斗的倾卸进行阻碍。再有，就货物提取装置而言，其也很难对位于炉底的电极进行提取。
[0007] 因此，在现有技术中很难为碳体的石墨化设计一种具有高生产率的系统。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种石墨化炉和系统，据此，可设计出具有高生产率的系统。
[0009] 根据本发明的一方面，提供一种石墨化炉，包括：
[0010] 炉体结构，具有承载部和一对端子电极；
[0011] 炉罩，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的上部；及[0012] 闸阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的下部，[0013] 其中，在进行串接石墨化处理的过程中，所述炉体结构与处于关闭状态的所述炉罩和处于关闭状态的所述闸阀一起形成封闭的炉腔，所述串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于所述承载部的高度的导电柱进行石墨化，所述一对端子电极电连接至所述导电柱的两端，
[0014] 其中，所述导电柱包括首尾相接的多个碳体，
[0015] 其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，处于开放状态的所述闸阀对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，并且，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。
[0016] 根据本发明的另一方面，提供一种系统，包括：
[0017] 多个石墨化炉，
[0018] 其中，所述多个石墨化炉的每个具有：
[0019] 炉体结构，具有承载部和一对端子电极；
[0020] 炉罩，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的上部；及[0021] 闸阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的下部，[0022] 其中，在进行串接石墨化处理的过程中，所述炉体结构与处于关闭状态的所述炉罩和处于关闭状态的所述闸阀一起形成封闭的炉腔，所述串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于所述承载部的高度的导电柱进行石墨化，所述一对端子电极电连接至所述导电柱的两端，
[0023] 其中，所述导电柱包括首尾相接的多个碳体，
[0024] 其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，处于开放状态的所述闸阀对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，并且，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。
[0025] 另外，根据本发明的另一方面，还提供一种石墨化方法，包括：
[0026] 在石墨化炉中进行串接石墨化处理，该串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于炉腔中的承载部的高度的导电柱进行石墨化，该导电柱具有电连接至一对端子电极的两端，并且，该导电柱包括首尾相接的多个碳体；及
[0027] 所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，通过打开所述石墨化炉的闸阀，对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，据此，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。附图说明
[0028] 图1是本发明第一实施例的石墨化炉的一个例子的示意图。
[0029] 图2是图1所示的省略了炉罩的石墨化炉的平面视图。
[0030] 图3是用于说明采用图1和图2所示石墨化炉生产石墨化体的方法的一个例子的流程图。
[0031] 图4是包括多个石墨化炉的系统的一个例子的示意图。
[0032] 图5是承载部的一个例子的透视图。
具体实施方式
[0033] 以下参照附图对本发明实施例的石墨化炉、系统及石墨化方法进行说明。
[0034] ＜第一实施例＞
[0035] 首先，参考图1和图2对本发明第一实施例的石墨化炉进行说明。图1是本发明第一实施例的石墨化炉的一个例子的示意图。图2是图1所示的省略了炉罩的石墨化炉的平面视图。
[0036] 图1所示石墨化炉1包括炉体结构11、设置在炉体结构11内的承载部111、炉罩12、闸阀13、泄阀14、回收机构15及控制单元16。图1所示的是多个碳体501头尾相接以形成导电柱501A并被埋在包覆材料601内直至高于承载部111的第一高度(first level)L1的状态，其中，包覆材料601填充于炉体结构11。
[0037] 炉体结构11例如可由刚玉耐火浇注料(alumina castable)、熔融石英耐火浇注料(fused silica castable)及高铝砖(high alumina brick)等耐火材料构成。炉体结构11例如可设置在H型钢结构等钢架结构(未图示)上。炉罩12例如可由钢材构成。另外，闸阀13例如可由耐火材料和钢材的组合构成，据此，闸阀13的至少与包覆材料601相接触的一部分可由耐火材料构成。
[0038] 炉罩12具有开放状态和关闭状态，并可适当地设置在炉体结构11上部的任一位置。这里需要说明的是，可使炉罩12进行开放和关闭的结构并不限定于某一特定结构。例如，可采用致动器(未图示)等对炉罩12进行开放和关闭，此时，炉罩12可藉由或不藉由枢轴(未图示)与炉体结构11连接。闸阀13也具有开放状态和关闭状态，并可适当地设置在炉体结构11下部的任一位置。
[0039] 图1中，闸阀13设置于炉腔11A的最低的部分(即，底部)；然而，闸阀13也可设置于炉体结构11的其他较低的部分，包括炉体结构11的收缩了的(constricted)下部的倾斜内壁部分。这里需要说明的是，可使闸阀13进行开放和关闭的结构也并不限定于某一特定结构。例如，可采用致动器(未图示)等对由铰接盖构成的闸阀13或由滑动闸板构成的闸阀13等进行开放和关闭。
[0040] 优选地，为了在倾卸包覆材料601时防止碳体501落入回收机构15，闸阀13开放时所形成的开口小于碳体501。或者，为了在倾卸包覆材料601时防止碳体501落入回收机构15，闸阀13开放时所形成的开口可具有小于碳体501的网眼。当然，闸阀13开放时所露出的开口或网眼的尺寸也需要足够大，以使包覆材料能顺利地落入至回收机构15。
[0041] 在关闭状态下，炉体结构11与炉罩12形成封闭的炉腔11A，并且，闸阀13也处于关闭状态。为了将包覆材料601填充至炉腔11A内高于承载部111的第一高度L1，即，承载部111被包覆材料601埋在第一高度L1下，可在进行石墨化处理之前，藉由现有的供给机构将包覆材料601经由处于开放状态的炉罩12供给至炉腔11A。据此，填充至炉腔11A内的第一高度L1的包覆材料601就形成了包覆材料601的底床。
[0043] 接下来，采用现有的装载机构将多个碳体501从处于开放状态的炉罩12装入炉腔11A，以使多个碳体501置放于包覆材料601的第一高度L1。换言之，多个碳体501位于包覆材料601的底床。
[0044] 另外，再采用上述现有的供给机构将包覆材料601经由处于开放状态的炉罩12供给至炉腔11A，以将包覆材料601填充至炉腔11A内的高于第一高度L1并对碳体501进行覆盖的第二高度(second level)L2。这样，当将包覆材料601填充至炉腔11A内的第二高度L2时，多个碳体501就可被包覆材料601完全掩埋。这里需要说明的是，在包覆材料601被填充至炉腔11A内的第一高度L1或第二高度L2时，包覆材料61也位于承载部111和碳体501之间。当然，第一高度L1和第二高度L2可为炉腔11A内的包覆材料601的平均高度(average level)。
[0045] 如图2所示，石墨化炉1还包括变压器17。当然，控制单元16和变压器17的每个都可与石墨化炉1分开设置，并且，都可被外部连接至石墨化炉1。
[0046] 另外，如图2所示，炉体结构11还包括端子电极112，其被构成为电连接至导电柱501A的两端。例如，每个碳体501可为圆柱形。如图2所示，每个导电柱501A一端的端子电极
112电连接至变压器17，而每个导电柱501A的另一端的端子电极则接地。当然，每个导电柱
501A也都可由一个或多个碳体501构成。
112电连接至变压器17，而每个导电柱501A的另一端的端子电极则接地。当然，每个导电柱
501A也都可由一个或多个碳体501构成。
[0047] 这里需要说明的是，尽管图2所示例子中炉腔11A具有两个导电柱501A，但是炉腔11A也可包括一个或三个以上的导电柱501A。在炉腔11A具有多个导电柱501A的情况下，多个导电柱501A可平行排列。
[0048] 在炉腔11A中对多个首尾相接的碳体501进行石墨化以形成至少一个导电柱501A的石墨化处理过程中，位于比承载部11还高的第一高度L1的导电柱501A处于埋在被填充至炉腔11A的第二高度L2的包覆材料601内的状态，另外，一对端子电极112电连接至导电柱501A的两端。
[0049] 炉体结构11的承载部111被构成为，当包覆材料601在石墨化处理结束之后从处于开放状态的闸阀13落下并且包覆材料601的高度从第二高度L2开始下降时，对每个导电柱501A进行承载。具体而言，当多个碳体501的高度随着炉腔11A内的包覆材料的量的减少而下降时，承载部111接住下降的多个碳体501。另外，为了在包覆材料601从处于开放状态的闸阀13被倾卸时可使包覆材料601更顺利地落下，承载部111优选具有网眼结构，包覆材料
601可经过该网眼结构的网眼而落下。
601可经过该网眼结构的网眼而落下。
[0050] 在对被包覆材料601所覆盖的多个碳体501进行石墨化以形成多个石墨化体的石墨化处理过程中，炉体结构11形成封闭的炉腔11A。例如，每个石墨化体都可为圆柱形，另外，每个石墨化体都可形成一个石墨化电极体。承载部111和端子电极112例如可被固定至对炉腔11A进行限定的炉体结构11的内壁。炉体结构11的内壁可由适当的耐火材料构成，该耐火材料应可提供足够的绝热。本例中的石墨化处理过程为LWG处理。石墨化处理结束之后，炉腔11A内的包覆材料601可从处于开放状态的闸阀13落下。
[0051] 如图1所示，泄阀14具有开放状态和关闭状态，并被设置在炉体结构11上。石墨化处理结束之后，处于开放状态的泄阀14可对封闭炉腔11A内的气体和/或颗粒物质进行排放。为了将气体和/或颗粒物质排放至石墨化炉1外以供进行随后的过滤等，泄阀14例如可通过导管141连接至风扇或泵(未图示)等。
[0052] 回收机构15包括传输器151，可对从处于开放状态的闸阀13落下的包覆材料601进行回收，并可将所回收的包覆材料601通过传输器151提供至回收站(未图示)。传输器151例如可由不锈钢材构成。回收机构15优选为封闭结构。回收站可向所回收的充分冷却了的包覆材料601添加新包覆材料601，并将所翻新了的包覆材料601提供至筒仓。封闭通道152可将炉体结构11的闸阀13处的下部与回收机构15连通。用于限定封闭通道152的至少一个内壁优选为倾斜于重力方向，据此，当包覆材料601从处于开放状态的闸阀13落下时，可帮助包覆材料601顺利地进行落下。闸阀13、封闭通道152及传输器151的与所落下的包覆材料601相接触的表面可由适当的材料构成，该材料应可提供充分的绝热。
[0053] 处于开放状态的闸阀13优选为藉由包覆材料601的自重使其落下。由炉体结构11的内壁所限定的炉腔11A优选为具有向炉体结构11的下部渐缩的形状，并包括至少一个倾斜于重力方向的内壁，据此，当包覆材料601从处于开放状态的闸阀13落下时，可帮助包覆材料601顺利地进行落下。
[0055] 在闸阀13和泄阀14处于关闭状态下，控制单元16在进行石墨化处理之前可将炉罩12控制为开放状态，这样，可将包覆材料601填充至炉腔11A内的第一高度L1。这里需要说明的是，可使用现有的装载机构将多个碳体501装入炉腔11A以使多个碳体501位于包覆材料
601的第一高度L1，并可再将包覆材料601填充至炉腔11A内的第二高度L2以使其覆盖多个碳体501。另外，例如在石墨化处理结束之后并且当包覆材料601的平均温度冷却至可进行倾卸的大约1,300℃或更低的可倾卸温度时，控制单元16还可在将炉罩12控制为开放状态。
601的第一高度L1，并可再将包覆材料601填充至炉腔11A内的第二高度L2以使其覆盖多个碳体501。另外，例如在石墨化处理结束之后并且当包覆材料601的平均温度冷却至可进行倾卸的大约1,300℃或更低的可倾卸温度时，控制单元16还可在将炉罩12控制为开放状态。
[0056] 包覆材料601的可倾卸温度可基于闸阀13、封闭通道152、传输器151等的与所倾卸的包覆材料601相接触的表面的耐火性能而定。所以，包覆材料601的倾卸开始于多个石墨化体与包覆材料601一起留在炉腔11A内的状态。
[0057] 如图1所示，当包覆材料601从处于开放状态的闸阀13的落下时，多个石墨化体随着炉腔11A内的包覆材料601的量的减少逐渐向下移动。当到达承载部111的位置并且承载部111对多个石墨化体进行承载时，多个石墨化体的向下移动则停止。所以，多个石墨化体可被承载在承载部111上，与此同时，包覆材料601可继续从处于开放状态的闸阀13落下。
[0058] 当多个石墨化体在石墨化处理结束之后被承载在承载部111上时，通过使用现有的卸载机构，可经由处于开放状态的炉罩12将多个石墨化体从炉腔11A内的承载部111上取出，这样，就可从炉体结构11中提取出多个石墨化体。这里需要说明的是，卸载机构可与装载机构一起构成装卸(装载和卸载)结构。
[0059] 基于上述，本实施例可提供一种石墨化炉，包括：炉体结构，具有承载部和一对端子电极；炉罩，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的上部；及闸阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的下部。其中，在进行串接石墨化处理的过程中，所述炉体结构与处于关闭状态的所述炉罩和处于关闭状态的所述闸阀一起形成封闭的炉腔，所述串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于所述承载部的高度的导电柱进行石墨化，所述一对端子电极电连接至所述导电柱的两端。其中，所述导电柱包括首尾相接的多个碳体。其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，处于开放状态的所述闸阀对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，并且，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。
[0060] 另外，所述石墨化炉还包括：泄阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构上。其中，处于开放状态的所述泄阀对所述炉腔内的气体和颗粒物质的至少一种进行排放。
[0061] 另外，在所述石墨化炉中，由所述炉体结构的内壁所限定的所述炉腔具有向所述炉体结构的下部渐缩的形状，并且包括至少一个倾斜于重力方向的内壁。
[0062] 另外，所述石墨化炉还包括：具有传输器的回收机构，被构成为对经由处于开放状态的所述闸阀落下的所述包覆材料进行回收，以将所回收的包覆材料通过所述传输器提供至回收站。
[0063] 另外，所述石墨化炉还包括：控制单元，被构成为对所述炉罩和所述闸阀的开放状态和关闭状态进行控制。
[0064] 另外，在所述石墨化炉中，在进行所述串接石墨化处理之前，所述控制单元将所述炉罩控制为开放状态并将所述闸阀控制为关闭状态，从而将所述包覆材料供给至所述炉腔内的第一高度，在该第一高度处，所述包覆材料覆盖所述承载部以形成所述包覆材料的底床；将所述多个碳体经由处于开放状态的所述炉罩装载至所述炉腔内的所述包覆材料的底床；及再将所述包覆材料经由处于开放状态的所述炉罩供给至所述炉腔内的第二高度，该第二高度高于所述第一高度。并且，被供给至所述第二高度的所述包覆材料对所述多个碳体进行覆盖。其中，所述串接石墨化处理结束之后，当所述包覆材料的温度降至可倾卸温度时，所述控制单元将所述闸阀控制为开放状态。
[0065] 另外，所述石墨化炉还包括：控制单元，被构成为对所述闸阀、所述炉罩及所述泄阀的每个的开放状态和关闭状态进行控制。其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述炉罩处于关闭状态下，并在所述包覆材料的温度降至可倾卸温度的倾卸时点，所述控制单元进行控制以打开或间歇性地打开所述闸阀。其中，从所述倾卸时点开始，所述控制单元进行控制以打开或间歇性地打开所述泄阀。其中，所述串接石墨化处理结束并经过了预定的冷却时间之后，所述控制单元进行控制以打开所述炉罩，所述预定的冷却时间为可充分地将所述多个石墨化体冷却至适于从所述炉体结构中取出所述多个石墨化体的卸载温度的冷却时间。
[0066] ＜第二实施例＞
[0067] 接下来，参考图3对本发明第二实施例的石墨化体制造方法进行说明。图3是使用图1和图2所示石墨化炉制造石墨化体的方法的一个例子的流程图。
[0068] 图3所示方法包括：碾磨、混合及挤出处理(步骤S1)；烘焙处理(步骤S2)；沥青浸渍处理(步骤S3)；再烘焙处理(步骤S4)；石墨化处理(步骤S5)；及整理处理(步骤S6)。例如可藉由现有方法来进行步骤S1至S4及S6的处理。
[0069] 在步骤S1中，例如可对针状焦碳和粘结沥青进行混合并将其挤压成绿色电极(green electrode)。针状焦碳可从筒仓(未图示)供给，并可按大小进行分类或可被压碎至预定大小的颗粒。接下来，将不同大小的针状焦碳进行混合以实现所需的颗粒尺寸分布。然后，将所合成的干式混合物再与粘结沥青混合以获得糊状混合物。这里需要说明的是，为了形成上述绿色电极，该糊状混合物例如可被供给至挤压机(未图示)。另外，可采用现有的筒仓和现有的挤压机来进行步骤S1的碾磨、混合和挤出处理。
[0070] 在步骤S2中，将绿色电极装入加热炉(未图示)并进行加热。在该烘焙处理过程中，绿色电极藉由碳化转换至硬质刚性结构。接下来，到达最终加热温度后，对加热炉进行冷却，并从加热炉卸下烘焙了的电极。另外，可采用现有的加热炉来进行步骤S2的烘焙处理。
[0071] 在步骤S3中，为了对烘焙了的电极进行沥青浸渍，将烘焙了的电极供给至预热器(未图示)。沥青浸渍通过在压热器(未图示)中于升高了的压力和温度的条件下使烘焙了的电极与沥青接触，可增加烘焙了的电极的密度。在升高了的压力和温度条件下的烘焙了的电极的接触时间取决于烘焙了的电极的直径。接下来，进行了沥青之后，对浸渍了沥青的电极进行冷却。另外，可采用现有的预热器、现有的压热器及现有的水喷雾冷却器来进行步骤S3的沥青浸渍处理。
[0072] 在步骤S4中，将浸渍了沥青的电极在再烘焙炉(未图示)中进行再烘焙，以形成再烘焙了的电极。再烘焙处理的加热期间短于步骤S2的烘焙处理的加热期间。另外，可采用现有的再烘焙炉来进行步骤S4的再烘焙处理。
[0073] 在步骤S5中，再烘焙了的电极的晶体结构藉由石墨化处理被转化为石墨碳，据此，可增加电极的导电性和可加工性。例如，该转化可在图1和图2所示的石墨化炉1中将再烘焙了的电极强加热至大约3,000℃时发生。
[0074] 如图2所示，相当于再烘焙了的电极的碳体501在处于被包覆材料601包围并支撑了的状态下被设置为首尾相接以形成两个平行的导电柱501A，包覆材料601也位于导电柱501A和承载部111之间。在此状态下，端子电极112电连接至两个平行的导电柱501A的每个的两端以形成直流电路。这两个平行的导电柱501A和端子电极112都被包覆材料601所覆盖，并且，电力从变压器17供给至端子电极112。该变压器17可包括整流器(未图示)或可与整流器(未图示)连接。据此，碳体501、即、两个平行的导电柱501A就可转化为石墨化体，换言之，其可藉由石墨化处理转化为石墨化电极。
[0075] 石墨化处理或一个石墨化循环结束后，炉腔11A内的包覆材料601可在包覆材料601冷却至可倾卸温度的倾卸时机藉由打开闸阀13从炉腔11A中落下。例如，当包覆材料601的平均温度冷却至大约900℃至大约1,300℃的可倾卸温度时，包覆材料601可从处于开放状态的闸阀13倾卸。包覆材料601的可倾卸温度例如优选为大约1,000℃至大约1,200℃，较佳为大约1,000℃至大约1,100℃。这里需要说明的是，从可有效地缩短冷却时间的观点看，可倾卸温度的范围的下限优选为大约1,000℃。从可最小限地降低对石墨化炉1的损害的观点来看，可倾卸温度的范围的上限优选为大约1,200℃。另外，从可有利于石墨化炉1的长期保养的观点来看，可倾卸温度的范围的下限和上限分别优选为大约1,000℃和大约1,100℃。
[0076] 倾卸时机、即、石墨化处理结束后的一段时间例如可基于试验来确定。另外，为了逐渐地使包覆材料601落下，可间歇地打开闸阀13，换言之，闸阀13可从倾卸时机开始交替重复其开放状态和关闭状态。
[0077] 石墨化处理结束之后，即使包覆材料601正在进行倾卸，石墨化炉1也会进行预定的冷却时间的自冷，直到炉腔11A内的温度到达适于从炉体结构11经由处于开放状态的炉罩12对石墨化体即石墨化电极进行提取的卸载温度。例如，当炉腔11A内的温度到达大约800℃至大约900℃的卸载温度时，适于将石墨化电极从炉体结构11进行卸载。另外，预定的冷却时间例如可根据试验进行确定。
[0078] 因为当包覆材料601冷却至可倾卸温度的倾卸时点时，包覆材料601才从处于开放状态的闸阀13落下，所以与如下现有装置相比，炉腔11A内的温度可迅速下降；在该现有装置中，包覆材料在藉由收集机构的吸引而从炉腔经由敞开的炉罩被取出之前需自冷至一定的温度，并在温度充分下降至卸载温度后，石墨化电极才会从炉腔经由敞开的炉罩被进行卸载。另外，例如，炉腔11A内的温度与美国专利第4,394,766号所公开的装置相比也可迅速下降；该装置在经过了预定的冷却时间之后采用货物提取器从炉中取出电极，之后再将保温介质倾卸至料斗。
[0079] 作为一例，根据本发明人所进行的实验可确认到，在本实施例中，石墨化处理结束后到达炉腔11A内的卸载温度所需的自冷却时间可缩短至上述现有装置和上述美国专利所需的自冷却时间的60％至70％。
[0080] 因此，在本实施例中，藉由利用了石墨化炉1的步骤S5可高效地制造石墨化电极等石墨化体。
[0081] 另外，石墨化处理结束之后，为了一边对包覆材料601进行倾卸一边对炉腔11A内的气体和/或颗粒物质进行排放，可在倾卸时点将泄阀14打开。据此，在石墨化处理结束以后并且炉罩12打开之前，炉腔11A内的气体和/或颗粒物质可经由导管141被排出。这里需要说明的是，可间歇性地打开泄阀14，换言之，从倾卸时点开始可交替反复地使泄阀14处于开放状态和关闭状态。这样，至石墨化处理结束后打开炉罩12并经过了预定的冷却时间的时点，可将大量的气体和/或颗粒物质经由打开了的泄阀14和导管141排放出去。另外，炉罩12打开之后，通过使泄阀14继续保持开放状态或间歇性开放状态，即使炉罩12打开了，炉腔11A内的气体和/或颗粒物质也可经由打开了的泄阀14和导管141被排放出去。所以，不仅在炉罩12处于关闭状态的冷却时间，而且在炉罩12处于开放状态的冷却时间之后，都可降低SOx(例如，SO2)的排放和PM(颗粒物质)的排放。
[0082] 在回收机构15与封闭通道152一起处于封闭状态的情况下，为了将气体和/或颗粒物质藉由另一个泄阀排放至石墨化炉1外以供后期过滤等，例如，可在图1中回收机构15的P1所示的位置或图1中封闭通道152的P2所示的位置设置这样的一个泄阀(未图示)。例如，为了在炉罩12处于关闭状态下对气体和/或颗粒物质进行排放，可打开或间歇性地打开泄阀14。另外，为了在包覆材料601落下时对残留气体和/或颗粒物质进行排放，可打开或间歇性地打开上述另一个泄阀。
[0083] 根据本发明人所进行的实验可知，在包覆材料在自冷却时间不会移动并且石墨化电极在自冷却时间结束后才会经由敞开的炉罩从炉腔被卸载的上述现有装置和上述美国专利中，当炉罩被打开时，炉腔内所生成的气体和/或颗粒物质会被排放至炉腔外的厂房内。其原因在于，对石墨化电极进行卸载时，收集机构对包覆材料进行了搅动。所以，即使当炉罩打开时利用气体洗涤器等对气体和/或颗粒物质进行收集，也仅能收集一小部分炉腔内所产生的气体和/或颗粒物质。
[0084] 另一方面，根据本发明人所进行的针对本实施例的实验可确认到，藉由泄阀14或藉由泄阀14和气体洗涤器(未图示)的组合可对气体和/或颗粒物质主动地进行收集，并且，与上述现有装置和上述美国专利相比，炉腔11A内所生成的大部分气体和/或颗粒物质都可被有效地进行收集。另外，还可确认到，就炉罩12打开时排放至炉腔11A外的厂房内的气体和/或颗粒物质的量而言，藉由使泄阀14在炉罩12打开后仍维持开放状态或间歇性开放状态，其可小到忽略不计；其理由为，大部分包覆材料601在打开炉罩12时都被进行了倾载并且包覆材料601在石墨化电极卸载时也不会被搅动。
[0085] 由此可知，因为可有效地将颗粒物质排放至石墨化炉1的外面，所以可提高对下一组碳体501进行下一次石墨化处理之前的、包覆材料601的倾载和石墨化电极的卸载之后的、藉由气体洗涤器(未图示)对炉腔11A内部进行清洁的效率。
[0086] 在图3所示的步骤S6中，根据需要或预定的规格，可对石墨化电极进行机械加工。例如，步骤S6的整理处理可包括使用切割装置(未图示)对石墨化电极的外径和端面进行机械加工、使用切割装置对石墨化电极的每个端面的插座孔进行机械加工、及使用切割装置对插座孔内的螺纹进行机械加工等。
[0087] 另外，在将经过了整理处理的石墨化电极作为石墨电极产品进行发货之前，还可对其进行检查。
[0088] 这里需要说明的是，众所周知，还可将淋浴喷头(未图示)设置在例如图1的P3所示的炉体结构11的内壁的位置。此时，为了保证水分在到达石墨化体之前就可被确实地蒸发，在打开闸阀13之前需向包覆材料601喷洒适量的水分。利用水分进行强制冷却可缩短上述预定的冷却时间。然而，就所要喷洒的水分量和喷水时机而言，优选被控制为，可使所产生的H2S气体对炉腔11A的损害为最小并且还可保护石墨化体不会被急冷(快速冷却)所损害。
[0089] 基于上述，本实施例提供一种石墨化方法，包括：在石墨化炉中进行串接石墨化处理，该串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于炉腔中的承载部的高度的导电柱进行石墨化，该导电柱具有电连接至一对端子电极的两端，并且，该导电柱包括首尾相接的多个碳体；及所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，通过打开所述石墨化炉的闸阀，对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，据此，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。
[0090] 另外，所述石墨化方法还包括：在所述包覆材料的平均温度降至可倾卸温度的倾卸时点，打开所述石墨化炉的泄阀对所述炉腔内的气体和颗粒物质的至少一种进行排放。
[0091] 另外，在所述石墨化方法中，所述可倾卸温度为900℃至1,300℃。
[0092] 另外，所述石墨化方法还包括：所述串接石墨化处理结束并经过了预定的冷却时间之后，打开所述石墨化炉的炉罩，所述预定的冷却时间为可充分地将所述多个石墨化体冷却至适于从所述炉体结构中取出所述多个石墨化体的卸载温度的冷却时间。
[0093] ＜第三实施例＞
[0094] 接下来，参考图4对本发明第三实施例的系统进行说明。图4是包括多个石墨化炉的系统的一个例子的示意图。图4中与图1和图2中相同或相对应的部件被赋予了相同的参照符号，并对其说明进行了省略。另外，为了方便起见，图4中对每个石墨化炉1的炉腔11A内的包覆材料601的第一高度L1和第二高度L2的图示也进行了省略。
[0095] 在图4所示的例子中，系统400包括多个石墨化炉1。本例中，石墨化炉1被排列成四列，每列石墨化炉可包括多个石墨化炉1。另外，图中的右边两列被进行了配对，以构成一个右侧炉组401，并且，左边两列也被进行了配对，以构成一个左侧炉组402。右侧炉组401共享回收机构15-1，而左侧炉组402则共享回收机构15-2。这里需要说明的是，例如，在每列石墨化炉都包括十个石墨化炉1的情况下，则可构成十个右侧炉组401和十个左侧炉组402。
[0096] 另外，为右侧炉组401和左侧炉组402分别设置了装卸机构403(为了方便起见，仅图示了一个)和供给机构404(或装料斗；为了方便起见，也仅图示了一个)。
[0097] 装卸机构403被构成为，在每个石墨化炉1进行石墨化处理之前，将多个碳体501分别装入每个炉罩12都处于开放状态的每个石墨化炉1的炉腔11A，另外，在石墨化处理结束并且每个石墨化炉1都到达了卸载温度之后，从每个炉罩12都处于开放状态的每个石墨化炉1中取出多个石墨化体。另外，装卸机构403可采用现有的装卸机构。
[0098] 供给机构404用于在每个石墨化炉1进行石墨化处理之前，从筒仓获取包覆材料601并将包覆材料601供给至每个炉罩12都处于开放状态的每个石墨化炉1的炉腔11A。另外，供给机构404可采用现有的供给机构。
[0099] 另外，该系统400还具有与图1所示控制单元16类似的控制单元160，其可对装卸机构403和供给机构404的操作进行控制。例如，控制单元160可控制装卸机构403将多个碳体501装入右侧炉组401(或左侧炉组402)的每个石墨化炉1的炉腔11A，还可控制其从右侧炉组401(或左侧炉组402)的每个石墨化炉1的炉腔11A中取出多个石墨化体。
[0100] 另外，控制单元160可与控制多个石墨化炉1的炉罩12的依次开闭和多个石墨化炉1的闸阀13的依次开闭的操作同步地对装卸机构403和供给机构404的操作进行控制。
[0101] 另外，右侧炉组401和左侧炉组402还可结合成为一个单一的在平面视图中基本上为U形的组件或在平面视图中基本上为圆形、椭圆形或长方形的组件。此时，回收机构15-1和15-2也可结合成为一个单一的在平面视图中基本上为U形的回收机构或在平面视图中基本上为圆形、椭圆形或长方形的回收机构。该单一的回收机构可在预定位置与回收站连通。这里需要说明的是，在右侧炉组401和左侧炉组402结合成为一个单一的组件的情况下，可为它们提供一个共用的单一的装卸机构，还可为它们提供一个共用的单一的供给机构。
[0102] 另外，在炉罩12处于开放状态时用于对气体和/或颗粒物质进行收集的气体洗涤器(未图示)等可与装卸机构403分别设置。
[0103] 这里需要说明的是，尽管图4示出了被进行了配对以构成右侧炉组401的右侧两列分别具有连接至第一共用导管141的泄阀14、及被进行了配对以构成左侧炉组402的左侧两列分别具有连接至第二共用导管141的泄阀14的情况，然而，不同列的石墨化炉1的泄阀14例如也可分别连接至不同的导管141。
[0104] 图5是承载部的一个例子的示意图。图5示出了设置在石墨化炉1的炉体结构11的炉腔11A内的承载部111的一部分的一个例子。
[0105] 承载部111包括多个肋部511，其以适当的间隔对导电柱501A(未图示)进行支撑。本例中，每个肋部511都具有一个顶端，其具有一个与碳体501的圆柱状外形一致的曲面形状。肋部511与碳体501之间的接触面积优选为较小。本例中，一个或多个碳体501被承载在承载部111的左右两侧。另外，为了在包覆材料601从处于开放状态的闸阀13落下时可促进包覆材料601(未图示)平滑地向下流动，肋部511以一定的间隔被配置成一种网眼结构，其允许包覆材料601透过其网眼。所以，在包覆材料601被填充至炉腔11A内的至少第一高度时，包覆材料601也会填充至两个相邻肋部511之间的空间。
[0106] 另外，承载部111包括右侧壁512、左侧壁513及中央壁514，其可形成鳍片，以可在石墨化处理结束后对承载部111的冷却进行加速。例如，至少中央壁514可为中空状，并可包含多个通道514a，用于对中央壁514进行冷却。这里需要说明的是，也可省略设置承载部111的右侧壁512、左侧壁513及中央壁514，例如，图1和图4所示的就是省略了右侧壁512、左侧壁513及中央壁514的承载部111。
[0107] 基于上述，本实施例提供了一种系统，包括：多个石墨化炉，其中，所述多个石墨化炉的每个都具有：炉体结构，具有承载部和一对端子电极；炉罩，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的上部；及闸阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构的下部。其中，在进行串接石墨化处理的过程中，所述炉体结构与处于关闭状态的所述炉罩和处于关闭状态的所述闸阀一起形成封闭的炉腔，所述串接石墨化处理对埋在包覆材料内的位于高于所述承载部的高度的导电柱进行石墨化，所述一对端子电极电连接至所述导电柱的两端。其中，所述导电柱包括首尾相接的多个碳体。其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述多个碳体位于所述炉腔内的状态下，处于开放状态的所述闸阀对所述炉腔内的所述包覆材料进行倾卸，并且，当随着所述炉腔内残留的所述包覆材料的量的减少所述多个碳体的高度下降时，所述承载部接住所述多个碳体。
[0108] 另外，在所述系统中，所述多个石墨化炉的每个都具有：泄阀，具有开放状态和关闭状态，并被设置在所述炉体结构上。其中，处于开放状态的所述泄阀对所述炉腔内的气体和颗粒物质的至少一种进行排放。
[0109] 另外，在所述系统中，由所述炉体结构的内壁所限定的所述炉腔具有向所述炉体结构的下部渐缩的形状，并且，包括至少一个倾斜于重力方向的内壁。
[0110] 另外，所述系统还包括：具有传输器的回收机构，被构成为对经由所述多个石墨化炉的至少一个的处于开放状态的所述闸阀落下的所述包覆材料进行回收，以将所回收的包覆材料通过所述传输器提供至回收站。
[0111] 另外，所述系统还包括：控制单元，被构成为对所述多个石墨化炉的每个的所述炉罩和所述闸阀的开放状态和关闭状态进行控制。
[0112] 另外，在所述中，在进行所述串接石墨化处理之前，所述控制单元将所述多个石墨化炉的每个的所述炉罩控制为开放状态并将所述多个石墨化炉的每个的所述闸阀控制为关闭状态，从而将所述包覆材料供给至所述炉腔内的第一高度，在该第一高度处，所述包覆材料覆盖所述承载部以形成所述包覆材料的底床；将所述多个碳体经由处于开放状态的所述炉罩装载至所述炉腔内的所述包覆材料的底床；及再将所述包覆材料经由处于开放状态的所述炉罩供给至所述炉腔内的第二高度，该第二高度高于所述第一高度，并且，被供给至所述第二高度的所述包覆材料对所述多个碳体进行覆盖。其中，所述串接石墨化处理结束之后，当所述包覆材料的温度降至可倾卸温度时，所述控制单元将所述闸阀控制为开放状态。
[0113] 另外，所述系统还包括：控制单元，被构成为对所述多个石墨化炉的每个的所述闸阀、所述炉罩及所述泄阀的开放状态和关闭状态进行控制。其中，所述串接石墨化处理结束之后，在所述炉罩处于关闭状态下，并在所述包覆材料的温度降至可倾卸温度的倾卸时点，所述控制单元进行控制以打开或间歇性地打开所述闸阀。其中，从所述倾卸时点开始，所述控制单元进行控制以打开或间歇性地打开所述泄阀。其中，所述串接石墨化处理结束经过了预定的冷却时间之后，所述控制单元进行控制以打开所述炉罩，所述预定的冷却时间为可充分地将所述多个石墨化体冷却至适于从所述炉体结构中取出所述多个石墨化体的卸载温度的冷却时间。
[0114] 因此，根据上述各实施例，可提供一种石墨化炉、石墨化方法及系统，据此，可设计出具有更高生产率的系统。
[0115] 以上对本发明的实施方式进行了说明，但是，上述实施方式并非用于对本发明进行限定，只要不脱离本发明的技术范围，还可进行各种各样的变形和改良。
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