Motivele fisurilor de grafitizare în produsele din grafit

Grafitizarea este unul dintre principalele procese de tratament termic în procesul de producție a produselor din carbon-grafit. Cuptorul de grafitizare Acheson este principalul tip de cuptor pentru producția curentă de grafitizare a produselor din carbon-grafit. Spațiul în care produsele și materialele de rezistență sunt încărcate în cuptor se numește miezul cuptorului. Aria secțiunii transversale a miezului cuptorului este de obicei 3-6M2. Un curent puternic este trecut în cuptorul de grafitizare. Cu ajutorul rezistenței miezului cuptorului a cuptorului de grafitizare, energia electrică este convertită în Energia termică face ca produsul să atingă cea mai înaltă temperatură de grafitizare și completează procesul de grafitizare, care urmează legea Joule-Lenz.

Se poate observa că temperatura în diferite puncte din miezul cuptorului de grafitizare este diferită și, în același punct, temperatura este diferită în momente diferite. Se poate observa că temperatura miezului cuptorului de grafitizare nu este doar o funcție de spațiu, ci și o funcție de timp. Prin urmare, distribuția temperaturii fiecărei părți din miezul cuptorului este dezechilibrată.

După ce cuptorul de grafitizare Acheson este alimentat, se bazează pe căldura generată de materialul de rezistență pentru a încălzi produsul, astfel încât temperatura miezului cuptorului să crească treptat. Creșterea temperaturii miezului cuptorului este foarte neuniformă, iar distribuția temperaturii este foarte diferită. Diferența de temperatură dintre partea centrală a miezului și cele două părți ale miezului cuptorului din apropierea materialului de izolație poate fi de sute de grade Celsius, iar diferența de temperatură dintre partea superioară și partea inferioară a miezului cuptorului poate ajunge și la 100 de grade. Celsius. Prin urmare, distribuția neuniformă a temperaturii de încălzire în același miez al cuptorului de grafitizare este cauza principală a fisurilor în produsele din miezul cuptorului.

Cauzele fisurilor de grafitizare în produse

În procesul de grafitizare, factorul intern al fisurilor în produs este că calitatea produsului nu este ridicată și rezistența la căldură este slabă; factorul extern este că temperatura miezului cuptorului crește prea repede în timpul procesului de grafitizare, iar diferența de temperatură dintre părțile superioare și inferioare ale produsului este, de asemenea, odată cu creșterea, stresul termic crește, de asemenea, în consecință, care este motivul principal. pentru fisuri în produs.

1. Sistemul de proces de grafitizare este nerezonabil

1. Metoda de încărcare a cuptorului

Produsele pentru cuptorul de grafitizare Acheson sunt de obicei instalate într-o metodă de instalare verticală, iar metoda de instalare verticală are două forme: instalare normală și instalare greșită. Când produsul miez al cuptorului este instalat, pentru orice produs, există o singură centură de încălzire cu curent de înaltă densitate. Cu cât centura de încălzire este mai largă, cu atât încălzirea produsului este mai uniformă. Când sunt instalate greșit, există două curele de încălzire cu curent de înaltă densitate pentru fiecare produs, iar încălzirea produsului este mai uniformă decât cea a instalației oficiale. Prin urmare, metoda de încărcare a produselor din cuptorul de grafitizare nu este selectată corespunzător. În timpul procesului de grafitizare și transmitere a puterii, rata de creștere a temperaturii în jurul produsului variază foarte mult, iar stresul termic generat de produs depășește stresul termic pe care corpul îl poate rezista, ceea ce este foarte ușor să provoace fisuri în produs.

2. Sistemul de pornire este nerezonabil

Curba de schimbare a temperaturii a miezului cuptorului de grafitizare Acheson este controlată de curba puterii de distribuție constantă a puterii. Dacă sistemul de pornire al cuptorului de grafitizare este nerezonabil, curba de pornire determinată a cuptorului de grafitizare începe cu o putere prea mare și crește prea repede, astfel încât atunci când produsul este alimentat, gradientul de temperatură în interior și exterior este prea mare. mare, iar stresul termic generat depaseste cu mult rezistenta produsului, rezultand fisuri. Mai ales când temperatura cuptorului este de 1300-1800 grade, pentru a controla strict stadiul de creștere a temperaturii cuptorului, structura fizică și compoziția chimică a produsului încep să se schimbe foarte mult în această etapă, iar grafitizarea carbonului amorf nu începe . De fapt, reacția chimică este În principal, elemente precum hidrogen, oxigen, azot, sulf și alte elemente legate în structura cristalită a carbonului amorf continuă să scape. Ca urmare a evadării, elementele de impurități din partea de margine a structurii cristalite de carbon amorf continuă să scadă și rămân unele defecte ale rețelei. , În același timp, stresul termic este relativ concentrat și este foarte ușor să provoace fisuri în produs.

3. Rezistența materialului de rezistență

Rezistența miezului cuptorului de grafitizare este compusă din rezistența produsului și rezistența materialului de rezistență în serie. Când cuptorul de grafitizare începe să se alimenteze, rezistența materialului de rezistență reprezintă aproximativ 99 la sută din rezistența miezului cuptorului. Aproximativ 97 la sută, se poate observa că în întregul proces de grafitizare, este în principal căldura generată de curentul care trece prin materialul de rezistență pentru a încălzi produsul. Când rezistența materialului de rezistență este destul de diferită de rezistența produsului, căldura generată de materialul de rezistență este departe în timpul procesului de grafitizare și electrificare. Este mult mai mare decât căldura produsului în sine, ceea ce face ca diferența de temperatură dintre interiorul și exteriorul produsului să fie prea mare, ceea ce va cauza stres termic excesiv pentru a provoca fisuri în produs.

2. Calitatea operațiunii de grafitizare nu este ridicată

1. Calitatea încărcării cuptorului nu este ridicată

Funcționarea cuptorului de grafitizare nu îndeplinește cerințele standardelor tehnice de proces. Când cuptorul este încărcat, produsele de bază ale cuptorului nu sunt ordonate, distanța dintre grupurile de produse este inconsecventă, umplerea materialului de rezistență este neuniform și are loc chiar și fenomenul de "material expandat" al materialului de rezistență, care va apar în cuptorul de grafitizare. În procesul de transmitere a puterii, distribuția curentului în jurul miezului cuptorului este foarte neuniformă, ceea ce duce la rate neuniforme de încălzire și creștere a temperaturii produsului, iar diferența de temperatură în interiorul produsului este prea mare, iar stresul termic generat va cauza produsul. a crăpa și a risipi.

2. Calitatea materialului de rezistență este neuniformă

Când cuptorul de încărcare grafitizat folosește cocs mixt ca material de rezistență, rezistivitatea cocsului metalurgic este de 5-8 ori mai mare decât cea a cocsului grafitizat. Când miezul cuptorului este alimentat, viteza de creștere a temperaturii fiecărei părți a miezului cuptorului este foarte neuniformă, diferența de temperatură dintre părțile superioare și inferioare ale produsului și zona înconjurătoare este prea mare, iar stresul termic crește, de asemenea, ceea ce este ușor să produci un număr mare de deșeuri crăpate.

3. Cursul de polarizare al miezului cuptorului de grafitizare

Conform legii de încălzire electrică a cuptorului de grafitizare Acheson, distribuția temperaturii în miezul cuptorului de grafitizare nu este legată numai de rezistența miezului cuptorului, ci și strâns legată de curentul care trece prin miezul cuptorului. Când miezul cuptorului al cuptorului de grafitizare Acheson este părtinit din diverse motive, curentul care trece prin miezul cuptorului este foarte diferit, iar distribuția temperaturii miezului cuptorului este foarte diferită. Când diferența dintre distribuția curentă a miezului cuptorului este mare, partea cu curent mare generează mai multă căldură, creșterea temperaturii produselor din această zonă este mai rapidă, iar căldura generată în partea cu curent mic este mai mică, temperatura Creșterea produselor în această zonă este mai lentă, astfel încât temperatura miezului cuptorului Diferența de distribuție este mare, astfel încât diferența de temperatură internă a produsului este, de asemenea, mare, iar stresul termic generat este crescut în mod corespunzător, provocând crăparea și risipa produsului. .

3. Calitatea produselor prăjite

1. Fisuri interne la produsele prăjite

Conform informațiilor, intervalul de temperatură de 350-500 grade și 700 de grade și mai mult în timpul procesului de prăjire a produsului este cel mai periculos interval de temperatură în care materialul de carbon poate fi deteriorat. Când temperatura suprafeței exterioare a produsului este de 800 de grade și diferența maximă de temperatură radială este de 10,7 grade, zona cu o rază de 50-65mm determină rezistența materialului și se formează o zonă periculoasă de tensiune la tracțiune în interiorul raza de 65 mm de la centrul semifabricatului. Când temperatura este de 700 de grade sau mai mare, stresul în această zonă este mult mai mare decât limita rezistenței la rupere a materialului, motiv pentru care produsul produce fisuri drepte longitudinale, care în general nu se extind la suprafața exterioară a produsului. , adică produsul fisurilor interne.

2. Omogenitatea produsului

Uniformitatea distribuției densității produselor din carbon-grafit, uniformitatea densității radiale și distribuția axială a densității produsului este strâns legată de calitatea produsului în timpul procesului de tratament termic de grafitizare. Acolo unde distribuția densității produsului este neuniformă, în procesul de tratament termic de grafitizare, din cauza stresului termic, produsul este predispus la stres intern, iar distribuția stresului intern a produsului este, de asemenea, neuniformă. Acest stres intern neuniform este ușor de provocat fisuri în produs. Ca urmare, în timpul procesului de grafitizare apar produse reziduale crăpate.

3. Densitatea în vrac a produsului este mare

Densitatea în vrac a produselor din carbon-grafit variază în principal în funcție de materiile prime de producție și de condițiile tehnologice. Rezistența la încovoiere, modulul elastic și conductivitatea termică a produselor cresc odată cu creșterea densității în vrac. Când densitatea în vrac este mare, modulul elastic al produsului crește, iar fragilitatea crește, rezultând o rezistență slabă la șoc termic a produsului. În timpul procesului de tratament termic de grafitizare, stresul termic generat de temperatura ridicată depășește cu mult stresul pe care produsul însuși îl poate suporta. , Există o mare diferență între stresul intern și cel extern, iar produsul produce deșeuri crăpate.

4. Producția pre-proces este instabilă

Deoarece grafitizarea este ultimul proces de tratament termic din producția de produse din carbon-grafit, este și procesul de tratament termic cu cea mai înaltă temperatură. În general, se crede că atunci când producția procesului curent este instabilă sau calitatea fluctuează, acesta va fi expus intens în timpul procesului de grafitizare. Dacă temperatura materialului calcinat este scăzută, punctul de înmuiere al asfaltului este necalificat, temperatura de prăjire este scăzută, iar rata de creștere în greutate a impregnării este necalificată, etc., produsul va provoca o contracție secundară sau o contracție neuniformă în timpul tratament de grafitizare la temperatură înaltă și este foarte ușor să produci produse reziduale crăpate.

5. Fenomen de balonare

Un anumit grad de expansiune ireversibilă a volumului are loc în timpul procesului de grafitizare a produsului. Motivul principal este că produsul este cauzat de scăparea rapidă a concentrației de sulf în timpul procesului de grafitizare. Gradul acestei expansiuni ireversibile crește odată cu creșterea conținutului de sulf și Creșterea vitezei de tratament termic crește, iar acest comportament de expansiune ireversibil se numește „fenomen de suflare”.

După cum știm cu toții, conținutul de elemente care nu sunt carbonice, cum ar fi hidrogen, oxigen, azot etc. este în general mai mic de 0,1 procente în cocsul de petrol după calcinare la temperatura de 1350; totuși, atomii de carbon ai sulfului și ai hidrocarburilor aromatice sunt legați atât de puternic încât legătura cs începe să se rupă peste 1400 de grade și se formează compuși sulf și sulf-carbon; la temperaturi mai ridicate, în principal la 1500-1800 grade, compușii de sulf și sulf-carbon generați sunt eliberați rapid din produs sub formă de gaz Când conținutul de sulf atinge un anumit nivel, deseori duce la fisuri în produse în timpul procesul de grafitizare.