Uzroci grafitizacijskih pukotina u proizvodima od grafita

Grafitizacija je jedan od glavnih procesa toplinske obrade u procesu proizvodnje ugljično-grafitnih proizvoda. Acheson grafitizacijska peć je glavni tip peći za trenutnu grafitizaciju proizvoda ugljično-grafitnih proizvoda. Prostor u kojem se proizvodi i otporni materijali ubacuju u peć naziva se jezgra peći. Površina poprečnog presjeka jezgre peći obično je 3-6M2. U peć za grafitizaciju prolazi jaka struja. Uz pomoć otpora jezgre peći grafitizacijske peći, električna energija se pretvara u Toplinska energija čini da proizvod postigne najvišu temperaturu grafitizacije i dovršava proces grafitizacije, koji slijedi Joule-Lenz zakon.

Može se vidjeti da je temperatura u različitim točkama u jezgri grafitizacijske peći različita, au istoj točki, temperatura je različita u različitim vremenima. Može se vidjeti da temperatura jezgre peći za grafitizaciju nije samo funkcija prostora, već i funkcija vremena. Stoga je raspodjela temperature svakog dijela u jezgri peći neuravnotežena.

Nakon što se grafitizacijska peć Acheson uključi, ona se oslanja na toplinu koju stvara otporni materijal za zagrijavanje proizvoda, tako da temperatura jezgre peći postupno raste. Porast temperature jezgre peći vrlo je neravnomjeran, a raspodjela temperature vrlo različita. Temperaturna razlika između središnjeg dijela jezgre i dvije strane jezgre peći u blizini izolacijskog materijala može biti stotine stupnjeva Celzijusa, a temperaturna razlika između gornjeg i donjeg dijela jezgre peći također može doseći 100 stupnjeva Celzija. Stoga je nejednolika raspodjela temperature zagrijavanja u istoj jezgri peći za grafitizaciju glavni uzrok pukotina u proizvodima jezgre peći.

Uzroci grafitizacijskih pukotina u proizvodima

U procesu grafitizacije, unutarnji čimbenik pukotina u proizvodu je da kvaliteta proizvoda nije visoka i otpornost na toplinu je loša; vanjski čimbenik je da temperatura jezgre peći raste prebrzo tijekom procesa grafitizacije, a temperaturna razlika između gornje i donje strane proizvoda je također S povećanjem, toplinsko naprezanje se također povećava u skladu s tim, što je glavni razlog za pukotine na proizvodu.

1. Sustav procesa grafitizacije je nerazuman

1. Način punjenja peći

Proizvodi Achesonove peći za grafitizaciju obično se ugrađuju vertikalnom metodom ugradnje, a metoda okomite ugradnje ima dva oblika: normalna ugradnja i pogrešna ugradnja. Kada se ugrađuje proizvod jezgre peći, za svaki proizvod postoji samo jedan grijaći pojas visoke gustoće. Što je širi grijaći pojas, to je ravnomjernije zagrijavanje proizvoda. Kada je pogrešno instaliran, postoje dva strujna grijaća pojasa visoke gustoće za svaki proizvod, a zagrijavanje proizvoda je ravnomjernije nego kod formalne instalacije. Stoga metoda punjenja proizvoda peći za grafitizaciju nije pravilno odabrana. Tijekom procesa grafitizacije i prijenosa snage, brzina porasta temperature oko proizvoda uvelike varira, a toplinsko naprezanje koje stvara proizvod premašuje toplinsko naprezanje koje tijelo može izdržati, što vrlo lako uzrokuje pukotine na proizvodu.

2. Sustav uključivanja je nerazuman

Krivulja promjene temperature jezgre peći za grafitizaciju Acheson kontrolirana je krivuljom snage konstantne raspodjele snage. Ako je sustav uključivanja peći za grafitizaciju nerazuman, utvrđena krivulja uključivanja peći za grafitizaciju počinje s prevelikom snagom i raste prebrzo, tako da kada je proizvod pod naponom, temperaturni gradijent unutar i izvana je previše velik, a generirano toplinsko naprezanje uvelike premašuje otpornost proizvoda, što dovodi do pukotina. Osobito kada je temperatura peći 1300-1800 stupnjeva, kako bi se strogo kontrolirala faza porasta temperature peći, fizička struktura i kemijski sastav proizvoda počinju se uvelike mijenjati u ovoj fazi, a grafitizacija amorfnog ugljika ne počinje . U stvari, kemijska reakcija je Uglavnom, elementi kao što su vodik, kisik, dušik, sumpor i drugi elementi vezani u strukturi kristala amorfnog ugljika nastavljaju izlaziti. Kao rezultat istjecanja, elementi nečistoće u rubnom dijelu kristalne strukture amorfnog ugljika nastavljaju se smanjivati, a neki defekti rešetke ostaju. , Istodobno, toplinski stres je relativno koncentriran i vrlo je lako izazvati pukotine u proizvodu.

3. Otpornost otpornog materijala

Otpor jezgre peći za grafitizaciju sastoji se od otpora proizvoda i otpora otpornog materijala u seriji. Kada se grafitizacijska peć počne pokretati, otpor otpornog materijala čini oko 99 posto otpora jezgre peći. Oko 97 posto, može se vidjeti da je u cijelom procesu grafitizacije uglavnom toplina koju stvara struja koja prolazi kroz otporni materijal za zagrijavanje proizvoda. Kada se otpor otpornog materijala prilično razlikuje od otpora proizvoda, toplina koju stvara otporni materijal je daleko tijekom procesa grafitizacije i elektrifikacije. Daleko je veća od topline samog proizvoda, zbog čega je temperaturna razlika između unutarnje i vanjske strane proizvoda prevelika, što će uzrokovati prekomjerno toplinsko naprezanje koje uzrokuje pukotine na proizvodu.

2. Kvaliteta operacije grafitizacije nije visoka

1. Kvaliteta punjenja peći nije visoka

Rad peći za grafitizaciju ne zadovoljava zahtjeve procesno tehničkih normi. Kada je peć napunjena, proizvodi jezgre peći nisu uredno raspoređeni, razmak između grupa proizvoda je nedosljedan, punjenje otpornog materijala je neravnomjerno, pa se čak pojavljuje i fenomen "ekspandiranog materijala" otpornog materijala, koji će pojaviti u peći za grafitizaciju. U procesu prijenosa energije, raspodjela struje oko jezgre peći je vrlo neravnomjerna, što rezultira neravnomjernim zagrijavanjem i porastom temperature proizvoda, a temperaturna razlika unutar proizvoda je prevelika, a generirani toplinski stres uzrokovat će proizvod ispucati i potrošiti.

2. Kvaliteta otpornog materijala je nejednaka

Kada grafitizirana peć za punjenje koristi miješani koks kao otporni materijal, otpor metalurškog koksa je 5-8 puta veći od otpora grafitiziranog koksa. Kada je jezgra peći pod naponom, brzina porasta temperature svakog dijela jezgre peći je vrlo neujednačena, temperaturna razlika između gornjeg i donjeg dijela proizvoda i okolnog područja je prevelika, a toplinski stres se također povećava, što lako je proizvesti veliki broj krekiranih otpadnih proizvoda.

3. Bias flow jezgre peći za grafitizaciju

Prema zakonu električnog grijanja Achesonove grafitizacijske peći, raspodjela temperature u jezgri grafitizacijske peći nije povezana samo s otporom jezgre peći, već je također usko povezana sa strujom koja prolazi kroz jezgru peći. Kada je jezgra peći Acheson grafitizacijske peći pristrana zbog različitih razloga, struja koja prolazi kroz jezgru peći je vrlo različita, a raspodjela temperature jezgre peći je vrlo različita. Kada je razlika između raspodjele struje u jezgri peći velika, dio s velikom strujom stvara više topline, porast temperature proizvoda u ovom području je brži, a toplina proizvedena u dijelu s malom strujom je manja, temperatura porast proizvoda u ovom području je sporiji, tako da je temperatura jezgre peći razlika u distribuciji velika, tako da je unutarnja temperaturna razlika proizvoda također velika, a generirano toplinsko naprezanje je odgovarajuće povećano, uzrokujući pucanje proizvoda i otpad .

3. Kvaliteta pečenih proizvoda

1. Unutarnje pukotine u pečenim proizvodima

Prema informacijama, temperaturni raspon od 350-500 stupnjeva i 700 stupnjeva i više tijekom procesa prženja proizvoda najopasniji je temperaturni raspon u kojem se karbonski materijal može oštetiti. Kada je temperatura vanjske površine proizvoda 800 stupnjeva, a maksimalna radijalna temperaturna razlika 10,7 stupnjeva, područje s radijusom od 50-65 mm određuje čvrstoću materijala, a opasno područje vlačnog naprezanja formira se unutar radijus od 65 mm od središta praznine. Kada je temperatura 700 stupnjeva ili viša, naprezanje u ovom području daleko je veće od granice prekidne čvrstoće materijala, zbog čega proizvod proizvodi uzdužne ravne pukotine, koje se općenito ne protežu do vanjske površine proizvoda. , odnosno proizvod unutarnjih pukotina.

2. Homogenost proizvoda

Jednolikost distribucije gustoće proizvoda ugljik-grafita, jednolikost radijalne gustoće i aksijalne distribucije gustoće proizvoda usko je povezana s kvalitetom proizvoda tijekom procesa toplinske obrade grafitizacije. Tamo gdje je raspodjela gustoće proizvoda neravnomjerna, u procesu toplinske obrade grafitizacijom, zbog toplinskog naprezanja, proizvod je sklon unutarnjem naprezanju, a unutarnja raspodjela naprezanja proizvoda također je neravnomjerna. Ovo neravnomjerno unutarnje naprezanje lako uzrokuje pukotine na proizvodu. Zbog toga se tijekom procesa grafitizacije pojavljuju ispucali otpadni proizvodi.

3. Nasipna gustoća proizvoda je velika

Nasipna gustoća ugljično-grafitnih proizvoda uglavnom varira ovisno o proizvodnim sirovinama i tehnološkim uvjetima. Čvrstoća na savijanje, modul elastičnosti i toplinska vodljivost proizvoda rastu s povećanjem nasipne gustoće. Kada je nasipna gustoća visoka, povećava se modul elastičnosti proizvoda i povećava se krtost, što rezultira slabom otpornošću proizvoda na toplinski udar. Tijekom procesa toplinske obrade grafitizacijom, toplinski stres koji stvara visoka temperatura uvelike premašuje stres koji sam proizvod može izdržati. , Postoji velika razlika između unutarnjeg i vanjskog naprezanja, a proizvod proizvodi napuknuti otpad.

4. Pretprocesna proizvodnja je nestabilna

Budući da je grafitizacija posljednji proces toplinske obrade u proizvodnji karbon-grafitnih proizvoda, to je ujedno i proces toplinske obrade s najvišom temperaturom. Općenito se vjeruje da kada je proizvodnja trenutnog procesa nestabilna ili kvaliteta varira, ona će biti intenzivno izložena tijekom procesa grafitizacije. Ako je temperatura kalciniranog materijala niska, točka omekšavanja asfalta je nekvalificirana, temperatura pečenja je niska, a stopa povećanja težine impregnacije je nekvalificirana, itd., proizvod će uzrokovati sekundarno skupljanje ili neravnomjerno skupljanje tijekom tretman grafitizacijom na visokoj temperaturi, a vrlo je lako proizvesti napuknute otpadne proizvode.

5. Fenomen nadutosti

Određeni stupanj nepovratne ekspanzije volumena događa se tijekom procesa grafitizacije proizvoda. Glavni razlog je taj što je proizvod uzrokovan brzim ispuštanjem koncentracije sumpora tijekom procesa grafitizacije. Stupanj ove ireverzibilne ekspanzije raste s povećanjem sadržaja sumpora i povećanjem brzine toplinske obrade, a ovo nepovratno ponašanje ekspanzije naziva se "fenomen puhanja".

Kao što svi znamo, sadržaj elemenata bez ugljika kao što su vodik, kisik, dušik itd. općenito je manji od 0.1 posto u naftnom koksu nakon kalcinacije na temperaturi od 1350; međutim, atomi ugljika sumpora i aromatskih ugljikovodika toliko su jako vezani da cs veza počinje pucati iznad 1400 stupnjeva, te nastaju sumpor i spojevi sumpor-ugljik; na višim temperaturama, uglavnom na 1500-1800 stupnjeva, stvoreni sumpor i spojevi sumpor-ugljik brzo se oslobađaju iz proizvoda u obliku plina. Kada sadržaj sumpora dosegne određenu razinu, to često dovodi do pukotina u proizvodima tijekom proces grafitizacije.