Príčiny grafitizačných trhlín v grafitových výrobkoch

Grafitizácia je jedným z hlavných procesov tepelného spracovania v procese výroby uhlíkovo-grafitových produktov. Acheson grafitizačná pec je hlavným typom pece pre súčasnú grafitizačnú výrobu produktov uhlík-grafit. Priestor, kde sa v peci nakladajú výrobky a odporové materiály, sa nazýva jadro pece. Plocha prierezu jadra pece je zvyčajne 3-6M2. Do grafitizačnej pece prechádza silný prúd. Pomocou odporu jadra pece grafitizačnej pece sa elektrická energia premieňa na Tepelná energia spôsobí, že produkt dosiahne najvyššiu teplotu grafitizácie a dokončí proces grafitizácie, ktorý sa riadi Joule-Lenzovým zákonom.

Je vidieť, že teplota v rôznych bodoch jadra grafitizačnej pece je odlišná a v rovnakom bode je teplota odlišná v rôznych časoch. Je vidieť, že teplota jadra grafitizačnej pece nie je len funkciou priestoru, ale aj funkciou času. Preto je rozloženie teploty každej časti v jadre pece nevyvážené.

Po privedení energie do Achesonovej grafitizačnej pece sa táto spolieha na teplo generované odporovým materiálom na ohrev produktu, takže teplota jadra pece postupne stúpa. Nárast teploty jadra pece je veľmi nerovnomerný a rozloženie teploty je veľmi odlišné. Teplotný rozdiel medzi strednou časťou jadra a oboma stranami jadra pece v blízkosti izolačného materiálu môže byť stovky stupňov Celzia a teplotný rozdiel medzi hornou časťou a spodnou časťou jadra pece môže dosiahnuť aj 100 stupňov. Celzia. Preto je nerovnomerné rozloženie teploty ohrevu v rovnakom jadre grafitizačnej pece hlavnou príčinou trhlín v produktoch jadra pece.

Príčiny grafitizačných trhlín vo výrobkoch

V procese grafitizácie je vnútorným faktorom trhlín vo výrobku to, že kvalita výrobku nie je vysoká a tepelná odolnosť je nízka; vonkajším faktorom je, že teplota jadra pece stúpa počas procesu grafitizácie príliš rýchlo a teplotný rozdiel medzi hornou a spodnou stranou produktu je tiež S nárastom sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje aj tepelné napätie, čo je hlavný dôvod na praskliny vo výrobku.

1. Systém procesu grafitizácie je nerozumný

1. Spôsob nakladania do pece

Produkty grafitizačnej pece Acheson sa zvyčajne inštalujú metódou vertikálnej inštalácie a metóda vertikálnej inštalácie má dve formy: normálnu inštaláciu a nesprávnu inštaláciu. Keď sa inštaluje produkt jadra pece, pre každý produkt existuje iba jeden vykurovací pás s vysokou hustotou prúdu. Čím širší je vykurovací pás, tým rovnomernejšie je zahrievanie produktu. Pri nesprávnej inštalácii sú pre každý produkt dva vyhrievacie pásy s vysokou hustotou prúdu a zahrievanie produktu je rovnomernejšie ako pri formálnej inštalácii. Preto nie je správne zvolený spôsob nakladania produktov grafitizačnej pece. Počas procesu grafitizácie a prenosu energie sa rýchlosť zvyšovania teploty okolo produktu veľmi mení a tepelné napätie generované produktom prevyšuje tepelné napätie, ktoré môže telo odolať, čo veľmi ľahko spôsobí praskliny vo produkte.

2. Systém zapnutia je nerozumný

Krivka zmeny teploty jadra grafitizačnej pece Acheson je riadená výkonovou krivkou konštantného rozloženia výkonu. Ak je systém zapnutia grafitizačnej pece neprimeraný, určená krivka zapnutia grafitizačnej pece začína s príliš vysokým výkonom a stúpa príliš rýchlo, takže keď je produkt pod napätím, teplotný gradient vnútri a vonku je príliš veľké a vzniknuté tepelné napätie výrazne prevyšuje odolnosť výrobku, čo vedie k prasklinám. Najmä keď je teplota pece 1300-1800 stupňov, aby sa prísne kontrolovalo štádium zvyšovania teploty pece, fyzikálna štruktúra a chemické zloženie produktu sa v tomto štádiu začína výrazne meniť a grafitizácia amorfného uhlíka sa nezačne . V skutočnosti dochádza k chemickej reakcii Hlavne prvky ako vodík, kyslík, dusík, síra a ďalšie prvky viazané v kryštalickej štruktúre amorfného uhlíka naďalej unikajú. V dôsledku úniku naďalej ubúdajú prímesové prvky v okrajovej časti kryštalitovej štruktúry amorfného uhlíka a zostávajú niektoré mriežkové defekty. , Súčasne je tepelné namáhanie relatívne koncentrované a je veľmi ľahké spôsobiť praskliny vo výrobku.

3. Odolnosť odporového materiálu

Odpor jadra grafitizačnej pece sa skladá z odporu výrobku a odporu odporového materiálu v sérii. Keď sa grafitizačná pec začne napájať, odpor odporového materiálu tvorí asi 99 percent odporu jadra pece. Asi na 97 percent je vidieť, že v celom procese grafitizácie ide hlavne o teplo generované prúdom prechádzajúcim cez odporový materiál na ohrev produktu. Keď je odpor odporového materiálu celkom odlišný od odporu produktu, teplo generované odporovým materiálom je počas procesu grafitizácie a elektrifikácie ďaleko. Je oveľa väčšie ako teplo samotného výrobku, čo spôsobuje, že teplotný rozdiel medzi vnútornou a vonkajšou stranou výrobku je príliš veľký, čo spôsobí nadmerné tepelné namáhanie, ktoré spôsobí praskliny vo výrobku.

2. Kvalita grafitizácie nie je vysoká

1. Kvalita nakladania pece nie je vysoká

Prevádzka grafitizačnej pece nespĺňa požiadavky procesných technických noriem. Pri zaťažení pece nie sú produkty jadra pece úhľadne usporiadané, rozostupy medzi skupinami produktov sú nejednotné, plnenie odporovým materiálom je nerovnomerné a dokonca dochádza k javu „expandovaného materiálu“ odporového materiálu, ktorý bude sa objavia v grafitizačnej peci. V procese prenosu energie je prúdová distribúcia okolo jadra pece veľmi nerovnomerná, čo vedie k nerovnomernému ohrevu a rýchlosti zvyšovania teploty produktu a teplotný rozdiel vo vnútri produktu je príliš veľký a vzniknuté tepelné napätie spôsobí produkt. praskať a plytvať.

2. Kvalita odporového materiálu je nerovnomerná

Keď grafitizovaná vsádzková pec používa ako odporový materiál zmiešaný koks, odpor hutníckeho koksu je 5-8-krát väčší ako odpor grafitizovaného koksu. Keď je jadro pece pod napätím, rýchlosť zvyšovania teploty každej časti jadra pece je veľmi nerovnomerná, teplotný rozdiel medzi hornou a spodnou časťou produktu a okolitou oblasťou je príliš veľký a zvyšuje sa aj tepelné namáhanie, čo je ľahké produkovať veľké množstvo prasknutých odpadových produktov.

3. Predpätý tok jadra grafitizačnej pece

Podľa zákona elektrického ohrevu Achesonovej grafitizačnej pece rozloženie teploty v jadre grafitizačnej pece nesúvisí len s odporom jadra pece, ale úzko súvisí aj s prúdom prechádzajúcim jadrom pece. Keď je jadro pece Achesonovej grafitizačnej pece z rôznych dôvodov predpäté, prúd prechádzajúci jadrom pece je veľmi odlišný a rozloženie teploty v jadre pece je veľmi odlišné. Keď je rozdiel medzi prúdovou distribúciou jadra pece veľký, časť s veľkým prúdom generuje viac tepla, nárast teploty produktov v tejto oblasti je rýchlejší a teplo generované v časti s malým prúdom je menšie, teplota stúpanie produktov v tejto oblasti je pomalšie, takže teplota jadra pece Rozdiel v distribúcii je veľký, takže vnútorný teplotný rozdiel produktu je tiež veľký a generované tepelné napätie sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje, čo spôsobuje praskanie a odpad produktu .

3. Kvalita pražených produktov

1. Vnútorné trhliny v pražených výrobkoch

Podľa informácií je teplotný rozsah 350-500 stupňov a 700 stupňov a viac počas procesu praženia produktu najnebezpečnejším teplotným rozsahom, pri ktorom môže dôjsť k poškodeniu uhlíkového materiálu. Keď je vonkajšia povrchová teplota produktu 800 stupňov a maximálny radiálny teplotný rozdiel je 10,7 stupňov, oblasť s polomerom 50-65 mm určuje pevnosť materiálu a v rámci materiálu sa vytvorí nebezpečná oblasť ťahového napätia. polomer 65 mm od stredu polotovaru. Keď je teplota 700 stupňov alebo vyššia, napätie v tejto oblasti je oveľa väčšie ako medza pevnosti materiálu, čo je dôvod, prečo výrobok vytvára pozdĺžne priame trhliny, ktoré sa vo všeobecnosti nerozširujú na vonkajší povrch výrobku. , teda produkt vnútorných trhlín.

2. Homogenita produktu

Rovnomernosť distribúcie hustoty uhlíkovo-grafitových produktov, rovnomernosť radiálnej hustoty a axiálnej distribúcie hustoty produktu úzko súvisí s kvalitou produktu počas procesu grafitizačného tepelného spracovania. Ak je rozloženie hustoty produktu nerovnomerné, v procese grafitizačného tepelného spracovania je produkt v dôsledku tepelného namáhania náchylný na vnútorné napätie a rozloženie vnútorného napätia produktu je tiež nerovnomerné. Toto nerovnomerné vnútorné napätie môže ľahko spôsobiť praskliny vo výrobku. V dôsledku toho sa počas procesu grafitizácie objavujú popraskané odpadové produkty.

3. Objemová hmotnosť produktu je vysoká

Objemová hmotnosť uhlíkovo-grafitových produktov sa mení najmä v závislosti od výrobných surovín a technologických podmienok. Pevnosť v ohybe, modul pružnosti a tepelná vodivosť výrobkov sa zvyšujú so zvyšujúcou sa objemovou hmotnosťou. Keď je objemová hmotnosť vysoká, zvyšuje sa modul pružnosti produktu a zvyšuje sa krehkosť, čo má za následok zlú odolnosť produktu voči tepelným šokom. Počas procesu tepelného spracovania grafitizáciou tepelné napätie generované vysokou teplotou vysoko prevyšuje napätie, ktoré môže odolať samotný produkt. , Medzi vnútorným a vonkajším namáhaním je veľký rozdiel a produkt produkuje prasknutý odpad.

4. Predspracujúca výroba je nestabilná

Pretože grafitizácia je posledným procesom tepelného spracovania pri výrobe uhlíkovo-grafitových produktov, je to zároveň proces tepelného spracovania s najvyššou teplotou. Všeobecne sa predpokladá, že keď je produkcia súčasného procesu nestabilná alebo kolíše kvalita, bude počas procesu grafitizácie intenzívne vystavená. Ak je teplota kalcinovaného materiálu nízka, bod mäknutia asfaltu je nekvalifikovaný, teplota praženia je nízka a miera prírastku hmotnosti impregnácie je nekvalifikovaná atď., produkt spôsobí sekundárne zmrštenie alebo nerovnomerné zmrštenie počas vysokoteplotné spracovanie grafitizácie a je veľmi ľahké vyrábať prasknuté odpadové produkty.

5. Fenomén nadúvania

Počas procesu grafitizácie produktu dochádza k určitému stupňu ireverzibilnej objemovej expanzie. Hlavným dôvodom je, že produkt je spôsobený rýchlym únikom koncentrácie síry počas procesu grafitizácie. Stupeň tejto ireverzibilnej expanzie sa zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom síry a zvyšuje sa rýchlosť tepelného spracovania a toto správanie sa ireverzibilnej expanzie sa nazýva "fenomén vyfukovania".

Ako všetci vieme, obsah neuhlíkových prvkov, ako je vodík, kyslík, dusík atď., je vo všeobecnosti menší ako 0,1 percenta v ropnom kokse po kalcinácii pri teplote 1350 °C; atómy uhlíka síry a aromatických uhľovodíkov sú však viazané tak silno, že nad 1400 stupňami sa väzba cs začína lámať a vznikajú zlúčeniny síry a síry; pri vyšších teplotách, hlavne pri 1500-1800 stupňoch, sa vzniknutá síra a zlúčeniny síry a uhlíka rýchlo uvoľňujú z produktu vo forme plynu. Keď obsah síry dosiahne určitú úroveň, často to vedie k praskaniu produktov počas proces grafitizácie.