Причини графітизаційних тріщин у графітових виробах

Графітізація є одним з основних процесів термічної обробки в процесі виробництва вуглеграфітових виробів. Графітизаційна піч Acheson є основним типом печі для поточного графітизаційного виробництва вуглеграфітових виробів. Простір, де продукти та опорні матеріали завантажуються в піч, називається сердечником печі. Площа поперечного перерізу сердечника печі зазвичай становить 3-6M2. У піч графітизації пропускають сильний струм. За допомогою опору серцевини печі для графітизації електрична енергія перетворюється на теплову енергію, завдяки якій продукт досягає найвищої температури графітизації та завершує процес графітизації, який відповідає закону Джоуля-Ленца.

Можна побачити, що температура в різних точках серцевини графітизаційної печі різна, і в одній точці температура різна в різний час. Можна побачити, що температура серцевини графітизаційної печі є не тільки функцією простору, а й функцією часу. Тому розподіл температури кожної частини в сердечнику печі є незбалансованим.

Після ввімкнення графітизаційної печі Acheson вона покладається на тепло, що виділяється опорним матеріалом, для нагрівання продукту, так що температура серцевини печі поступово підвищується. Підвищення температури серцевини печі дуже нерівномірне, а розподіл температури дуже різний. Різниця температур між центральною частиною сердечника та двома сторонами сердечника печі поблизу ізоляційного матеріалу може становити сотні градусів Цельсія, а різниця температур між верхньою частиною та нижньою частиною сердечника печі також може досягати 100 градусів. за Цельсієм. Таким чином, нерівномірний розподіл температури нагрівання в одному і тому ж сердечнику печі для графітизації є основною причиною тріщин у виробах сердечника печі.

Причини графітизаційних тріщин у виробах

У процесі графітизації внутрішній фактор тріщин у продукті полягає в тому, що якість продукту невисока, а термостійкість погана; Зовнішній фактор полягає в тому, що температура серцевини печі підвищується надто швидко під час процесу графітизації, а різниця температур між верхньою та нижньою сторонами виробу також зростає. Зі збільшенням теплова напруга також зростає відповідно, що є основною причиною для тріщин у виробі.

1. Система процесу графітизації є нерозумною

1. Спосіб завантаження печі

Продукти графітизаційної печі Acheson зазвичай встановлюються вертикальним способом, і вертикальний метод встановлення має дві форми: звичайне встановлення та неправильне встановлення. Коли встановлюється продукт сердечника печі, для будь-якого продукту існує лише один нагрівальний пояс високої щільності. Чим ширше нагрівальна стрічка, тим рівномірніше нагрів продукту. У разі неправильної установки для кожного виробу є два нагрівальні пояси високої щільності, і нагрівання виробу є більш рівномірним, ніж під час офіційного встановлення. Тому метод завантаження продуктів печі графітизації обраний неправильно. Під час процесу графітизації та передачі енергії швидкість підвищення температури навколо виробу значно змінюється, а теплове навантаження, створюване виробом, перевищує термічне навантаження, яке може витримати тіло, що дуже легко спричиняє тріщини на виробі.

2. Система ввімкнення нерозумна

Крива зміни температури серцевини графітизаційної печі Acheson контролюється кривою потужності постійного розподілу потужності. Якщо система ввімкнення живлення печі для графітизації є необґрунтованою, визначена крива ввімкнення потужності печі для графітизації починається з надто високої потужності та зростає занадто швидко, так що коли продукт подається під напругу, температурний градієнт всередині та зовні занадто високий. велике, і створювана термічна напруга значно перевищує опір виробу, що призводить до появи тріщин. Особливо, коли температура печі становить 1300-1800 градусів, щоб суворо контролювати етап підвищення температури печі, фізична структура та хімічний склад продукту починають сильно змінюватися на цьому етапі, і графітизація аморфного вуглецю не починається . Фактично, хімічна реакція полягає в тому, що такі елементи, як водень, кисень, азот, сірка та інші елементи, пов’язані з кристалічною структурою аморфного вуглецю, продовжують вивільнятися. В результаті виходу домішкові елементи в крайовій частині структури кристаліту аморфного вуглецю продовжують зменшуватися, а деякі дефекти решітки залишаються. , У той же час термічне навантаження відносно концентроване, і дуже легко викликати тріщини у виробі.

3. Опір матеріалу опору

Опір серцевини печі для графітизації складається з опору виробу та опору резистентного матеріалу послідовно. Коли піч для графітизації починає подаватись під напругу, опір опорного матеріалу становить близько 99 відсотків опору сердечника печі. Приблизно на 97 відсотків можна побачити, що в усьому процесі графітизації для нагрівання продукту головним чином є тепло, яке виділяється струмом, що проходить через матеріал опору. Коли опір опорного матеріалу сильно відрізняється від опору виробу, тепло, що виділяється опорним матеріалом, знаходиться далеко під час процесу графітизації та електризації. Це набагато більше, ніж тепло самого продукту, через що різниця температур між внутрішньою та зовнішньою сторонами продукту буде занадто великою, що призведе до надмірного термічного навантаження, що спричинить тріщини у продукті.

2. Невисока якість роботи графітизації

1. Якість завантаження печі не висока

Робота печі графітизації не відповідає вимогам технологічних норм. Коли піч завантажується, продукти серцевини печі не акуратно розташовані, відстань між групами продуктів непослідовна, заповнення опорного матеріалу нерівномірне, і навіть виникає явище «розширеного матеріалу» опорного матеріалу, яке буде з'являються в печі графітизації. У процесі передачі електроенергії розподіл струму навколо серцевини печі є дуже нерівномірним, що призводить до нерівномірного нагрівання та швидкості підвищення температури продукту, а різниця температур усередині продукту є занадто великою, і створюване теплове напруження спричинить продукт тріщити і марнувати.

2. Якість опорного матеріалу неоднакова

Коли графітизована завантажувальна піч використовує змішаний кокс як матеріал опору, питомий опір металургійного коксу в 5-8 разів більший, ніж у графітизованого коксу. Коли серцевина печі знаходиться під напругою, швидкість підвищення температури кожної частини серцевини печі є дуже нерівномірною, різниця температур між верхньою та нижньою частинами виробу та навколишньою зоною є занадто великою, а термічне напруження також збільшується, що легко виробляти велику кількість крекованих відходів.

3. Зсувний потік серцевини печі графітизації

Відповідно до закону електричного нагріву графітизаційної печі Ачесона, розподіл температури в ядрі графітизаційної печі не тільки пов’язаний з опором серцевини печі, але також тісно пов’язаний зі струмом, що проходить через серцевину печі. Коли серцевина печі графітизаційної печі Acheson зміщена через різні причини, струм, що проходить через серцевину печі, сильно відрізняється, а розподіл температури в серцевині печі дуже відрізняється. Коли різниця між розподілом струму серцевини печі велика, частина з великим струмом виділяє більше тепла, підвищення температури продуктів у цій зоні відбувається швидше, а тепло, що виділяється в частині з малим струмом, менше, температура Підйом продуктів у цій зоні відбувається повільніше, тому температура серцевини печі Різниця в розподілі велика, тому внутрішня різниця температур продукту також велика, і створювана термічна напруга відповідно збільшується, спричиняючи розтріскування продукту та відходи .

3. Якість смаженої продукції

1. Внутрішні тріщини в смажених продуктах

Згідно з інформацією, температурний діапазон від 350-500 градусів до 700 градусів і вище під час процесу смаження продукту є найнебезпечнішим температурним діапазоном, де може бути пошкоджено вуглецевий матеріал. Коли температура зовнішньої поверхні виробу становить 800 градусів, а максимальна радіальна різниця температур становить 10,7 градусів, площа радіусом 50-65 мм визначає міцність матеріалу, а всередині утворюється небезпечна зона напруги розтягування. радіусом 65 мм від центру заготовки. Коли температура становить 700 градусів або вище, напруга в цій зоні набагато перевищує межу міцності на розрив матеріалу, тому виріб створює поздовжні прямі тріщини, які зазвичай не поширюються на зовнішню поверхню виробу. , тобто продукт внутрішніх тріщин.

2. Однорідність продукту

Рівномірність розподілу щільності вуглеграфітових виробів, рівномірність радіальної щільності та осьового розподілу щільності продукту тісно пов’язані з якістю продукту під час процесу термообробки графітизації. Якщо розподіл густини продукту є нерівномірним, у процесі термічної обробки графітизацією, через термічний стрес, продукт схильний до внутрішньої напруги, і розподіл внутрішньої напруги продукту також є нерівномірним. Ця нерівномірна внутрішня напруга може легко спричинити тріщини у виробі. В результаті в процесі графітизації з'являються тріщини відходів.

3. Насипна щільність продукту висока

Насипна вага вуглеграфітових виробів в основному змінюється в залежності від сировини виробництва і технологічних умов. Міцність при вигині, модуль пружності і теплопровідність виробів зростають із збільшенням насипної маси. Коли насипна щільність висока, модуль пружності продукту збільшується, а крихкість збільшується, що призводить до поганої стійкості продукту до термічного удару. Під час процесу термічної обробки графітизацією термічне навантаження, викликане високою температурою, значно перевищує навантаження, яку може витримати сам продукт. Існує велика різниця між внутрішньою та зовнішньою напругою, і продукт утворює тріщини.

4. Попереднє виробництво є нестабільним

Оскільки графітизація є останнім процесом термічної обробки у виробництві вуглеграфітових виробів, це також процес термічної обробки з найвищою температурою. Загальноприйнято вважати, що коли виробництво поточного процесу є нестабільним або якість коливається, воно буде піддаватися інтенсивному впливу під час процесу графітизації. Якщо температура прожареного матеріалу низька, температура розм’якшення асфальту є некваліфікованою, температура випалу є низькою, а швидкість набору ваги просочення є некваліфікованою тощо, продукт спричинить вторинну усадку або нерівномірну усадку під час високотемпературна обробка графітизацією, і дуже легко виробляти тріснуті відходи.

5. Явище здуття живота

Певний ступінь необоротного розширення об’єму відбувається під час процесу графітизації продукту. Основна причина полягає в тому, що продукт утворюється через швидке виділення концентрації сірки під час процесу графітизації. Ступінь цього необоротного розширення зростає зі збільшенням вмісту сірки та збільшенням швидкості термічної обробки, і таке необоротне розширення називається "феноменом видування".

Як ми всі знаємо, вміст невуглецевих елементів, таких як водень, кисень, азот тощо, зазвичай становить менше 0.1 відсотка в нафтовому коксі після прожарювання при температурі 1350; однак атоми вуглецю сірки та ароматичних вуглеводнів зв'язані настільки міцно, що зв'язок cs починає розриватися вище 1400 градусів, і утворюються сірка та сірко-вуглецеві сполуки; при більш високих температурах, головним чином при 1500-1800 градусах, утворені сірчані та сірчано-вуглецеві сполуки швидко вивільняються з продукту у вигляді газу. Коли вміст сірки досягає певного рівня, це часто призводить до тріщин у продуктах під час процес графітизації.