目前石墨化工艺常用的炉型主要有两种,艾奇逊石墨化炉和内热串接石墨化炉。但二者均有散热损失大,冷却时间长,生产周期长等缺点。连续式石墨化炉应运而生,在连续生产过程中,能够更加充分利用电能和热能,保证制品性能均匀。但由于此技术起步较晚,成熟度次于前面两种石墨化技术,在工业上应用还较少,因此有必要增加对该技术的研究。本文旨在通过研究电极参数和电极结构布置方式对电炉内温度分布和电场分布的具体影响,优化石墨化炉的结构。主要工作内容如下:(1)针对生产中石墨化炉建立了其石墨化过程中热电场耦合数学模型,利用ANSYS WORKBENCH软件进行了数值求解。(2)研究了电极参数,如电极直径、电极间距和电极深入物料长度对电炉内温度分布和电场分布的具体影响。(3)基于L9(3^4)正交表的正交试验法,确定出9种正交方案进行数值计算,通过极差分析,明确了电极参数各因素对电炉石墨化过程各指标的重要程度,寻求出了最优的水平组合。(4)采用了三种电极布置方式,即电极布置在炉体顶端左右分布,炉体上、下两端,炉体左、右两侧,研究了电极布置方式对石墨化炉热、电场的具体影响。经研究,得出下列结论:(1)电炉的发热区域主要集中在两电极之间;电场强度、电流分布趋势相同,两者高值均分布在电极附近;高温区域主要分布在两电极间中下部,温度可到2400℃以上。(2)电极间距的缩小和电极直径的增加,均导致高温区域扩大,温度峰值升高,且电极间距缩小0.1m,温度峰值升高130～150℃;电极直径增加0.1m时,温度峰值增幅为120～180℃;电极深入物料长度的增加,引起高温区域扩大,温度峰值降低,且电极深入物料长度每增加0.1m,温度峰值约增加74℃;电压越高,炉内温度越高,但温升幅度降低,由760℃降到300℃,而且随着电压的增加,炉内石墨化区域增加。(3)第一种正交法为最佳方案,且电极参数的重要程度为,电极深入物料长度>电极间距>电极直径。(4)在同等条件下,电极呈第一种布置方式时,炉体温度和电场强度偏高,第二种和第三种布置方式时,炉体温度和电场强度均偏低,但第一种布置方式的炉体温度均匀性差于后两种布置方式。为提高炉体温度均匀性,提出第四种电极布置方式,即电极正极在炉体中心布置,负极呈圆弧板环绕正极布置。(5)基于第四种电极布置方式,提出一种将石油焦煅烧和石墨化两个生产工序合二为一的连续式石墨化炉新炉型。为进一步确定新炉型是否提高能量利用率,对新炉型的炉衬的散热损失和生产成本进行计算。结果表明,当电压为28V的新炉型的石墨化区域与电压为40V生产炉型的石墨化区域大致相同,能耗降低了43.75%。因新炉型中的负电极沿环状布置,使石墨电极的消耗加剧,电极成本相对较高,但短期内可收回,这种方式是值得研究与推广的。