Årsager til grafitiseringsrevner i grafitprodukter

Grafitisering er en af ​​hovedprocesserne til varmebehandling i produktionsprocessen af ​​kul-grafitprodukter. Acheson grafitiseringsovn er den vigtigste ovntype til den nuværende grafitiseringsproduktion af carbon-grafitprodukter. Det rum, hvor produkterne og modstandsmaterialerne er læsset i ovnen, kaldes ovnkernen. Tværsnitsarealet af ovnkernen er normalt 3-6M2. En stærk strøm ledes ind i grafitiseringsovnen. Ved hjælp af grafitiseringsovnens ovnkernemodstand omdannes den elektriske energi til Den termiske energi får produktet til at nå den højeste grafitiseringstemperatur og afslutter grafitiseringsprocessen, som følger Joule-Lenz-loven.

Det kan ses, at temperaturen på forskellige punkter i grafitiseringsovnens kerne er forskellig, og på samme tidspunkt er temperaturen forskellig på forskellige tidspunkter. Det kan ses, at temperaturen af ​​grafitiseringsovnens kerne ikke kun er en funktion af rummet, men også en funktion af tiden. Derfor er temperaturfordelingen af ​​hver del i ovnkernen ubalanceret.

Efter at Acheson-grafitiseringsovnen er aktiveret, er den afhængig af den varme, der genereres af modstandsmaterialet, til at opvarme produktet, så temperaturen i ovnkernen gradvist stiger. Temperaturstigningen i ovnkernen er meget ujævn, og temperaturfordelingen er meget forskellig. Temperaturforskellen mellem den centrale del af kernen og de to sider af ovnkernen nær isoleringsmaterialet kan være hundredvis af grader Celsius, og temperaturforskellen mellem den øvre del og den nederste del af ovnkernen kan også nå 100 grader Celsius. Derfor er den uensartede opvarmningstemperaturfordeling i den samme grafitiseringsovnskerne hovedårsagen til revner i ovnkerneprodukterne.

Årsager til grafitiseringsrevner i produkter

I processen med grafitisering er den interne faktor for revner i produktet, at produktets kvalitet ikke er høj, og varmebestandigheden er dårlig; den eksterne faktor er, at temperaturen i ovnkernen stiger for hurtigt under grafitiseringsprocessen, og temperaturforskellen mellem produktets over- og underside er også. Med stigningen stiger den termiske spænding også tilsvarende, hvilket er hovedårsagen for revner i produktet.

1. Grafitiseringsprocessystemet er urimeligt

1. Ovnladningsmetode

Achesons grafitiseringsovnsprodukter installeres normalt i en vertikal installationsmetode, og den vertikale installationsmetode har to former: normal installation og forkert installation. Når ovnkerneproduktet installeres, er der for ethvert produkt kun ét højdensitetsstrømvarmebælte. Jo bredere varmebåndet er, jo mere ensartet er opvarmningen af ​​produktet. Ved forkert installation er der to højdensitetsstrømvarmebånd til hvert produkt, og opvarmningen af ​​produktet er mere ensartet end den formelle installation. Derfor er påfyldningsmetoden for grafitiseringsovnsprodukter ikke valgt korrekt. Under processen med grafitisering og kraftoverførsel varierer temperaturstigningshastigheden omkring produktet meget, og den termiske belastning, som produktet genererer, overstiger den termiske belastning, som kroppen kan modstå, hvilket er meget let at forårsage revner i produktet.

2. Tændingssystemet er urimeligt

Temperaturændringskurven for Acheson-grafitiseringsovnens kerne styres af effektkurven for konstant effektfordeling. Hvis opstartssystemet i grafitiseringsovnen er urimeligt, starter grafitiseringsovnens fastlagte power-on kurve med for høj effekt og stiger for hurtigt, så når produktet strømforsynes, er temperaturgradienten inde og ude for stor, og den genererede termiske spænding overstiger i høj grad produktets modstand, hvilket resulterer i revner. Især når ovntemperaturen er 1300-1800 grader, for strengt at kontrollere ovntemperaturstigningsstadiet, begynder den fysiske struktur og kemiske sammensætning af produktet at ændre sig meget på dette stadium, og grafitiseringen af ​​amorft kulstof starter ikke . Faktisk er den kemiske reaktion. Hovedsagelig fortsætter de elementer som brint, oxygen, nitrogen, svovl og andre elementer bundet i krystallitstrukturen af ​​amorft kulstof med at undslippe. Som et resultat af flugten fortsætter urenhedselementerne i kantdelen af ​​krystallitstrukturen af ​​amorft kulstof med at falde, og nogle gitterdefekter forbliver. , Samtidig er den termiske spænding relativt koncentreret, og det er meget let at forårsage revner i produktet.

3. Modstandsmaterialets modstand

Modstanden af ​​grafitiseringsovnens kerne er sammensat af modstanden af ​​produktet og modstanden af ​​modstandsmaterialet i serie. Når grafitiseringsovnen begynder at aktivere, udgør modstandsmaterialets modstand omkring 99 procent af ovnkernens modstand. Omkring 97 procent kan det ses, at i hele grafitiseringsprocessen er det hovedsageligt varmen, der genereres af strømmen, der passerer gennem modstandsmaterialet, der opvarmer produktet. Når modstandsmaterialets modstand er helt anderledes end produktets modstand, er varmen, der genereres af modstandsmaterialet, langt væk under grafitiserings- og elektrificeringsprocessen. Den er langt større end varmen i selve produktet, hvilket bevirker, at temperaturforskellen mellem indersiden og ydersiden af ​​produktet er for stor, hvilket vil forårsage overdreven termisk spænding, der forårsager revner i produktet.

2. Kvaliteten af ​​grafitiseringsoperationen er ikke høj

1. Kvaliteten af ​​ovnbelastningen er ikke høj

Driften af ​​grafitiseringsovnen opfylder ikke kravene i de procestekniske standarder. Når ovnen belastes, er ovnens kerneprodukter ikke pænt arrangeret, afstanden mellem produktgrupperne er inkonsekvent, fyldningen af ​​modstandsmaterialet er ujævn, og selv fænomenet "ekspanderet materiale" af modstandsmaterialet opstår, hvilket vil vises i grafitiseringsovnen. I processen med kraftoverførsel er strømfordelingen omkring ovnkernen meget ujævn, hvilket resulterer i ujævne opvarmnings- og temperaturstigningshastigheder for produktet, og temperaturforskellen inde i produktet er for stor, og den genererede termiske spænding vil forårsage produktet at revne og spilde.

2. Kvaliteten af ​​modstandsmaterialet er ujævn

Når den grafitiserede ladeovn bruger blandet koks som modstandsmateriale, er modstandsevnen for metallurgisk koks 5-8 gange større end den for grafitiseret koks. Når ovnkernen er aktiveret, er temperaturstigningshastigheden for hver del af ovnkernen meget ujævn, temperaturforskellen mellem de øvre og nedre dele af produktet og det omkringliggende område er for stor, og den termiske spænding øges også, hvilket er let at fremstille et stort antal revnede affaldsprodukter.

3. Bias flow af grafitisering ovn kerne

Ifølge den elektriske opvarmningslov for Acheson-grafitiseringsovnen er temperaturfordelingen i grafitiseringsovnens kerne ikke kun relateret til ovnens kernemodstand, men også tæt forbundet med strømmen, der passerer gennem ovnkernen. Når ovnkernen i Acheson-grafitiseringsovnen er forspændt på grund af forskellige årsager, er strømmen, der passerer gennem ovnkernen, meget forskellig, og temperaturfordelingen af ​​ovnkernen er meget anderledes. Når forskellen mellem strømfordelingen af ​​ovnkernen er stor, genererer delen med stor strøm mere varme, temperaturstigningen af ​​produkterne i dette område er hurtigere, og varmen genereret i delen med lille strøm er mindre, temperaturen stigningen af ​​produkter i dette område er langsommere, så temperaturen i ovnkernen. Fordelingsforskellen er stor, så den interne temperaturforskel i produktet er også stor, og den genererede termiske spænding øges tilsvarende, hvilket får produktet til at revne og spildes .

3. Kvaliteten af ​​ristede produkter

1. Indvendige revner i ristede produkter

Ifølge oplysninger er temperaturområdet på 350-500 grader og 700 grader og derover under stegeprocessen af ​​produktet det farligste temperaturområde, hvor kulmaterialet kan blive beskadiget. Når produktets ydre overfladetemperatur er 800 grader, og den maksimale radiale temperaturforskel er 10,7 grader, bestemmer området med en radius på 50-65mm materialets styrke, og der dannes et farligt trækspændingsområde inden for radius på 65 mm fra midten af ​​emnet. Når temperaturen er 700 grader eller højere, er spændingen i dette område langt større end grænsen for materialets brudstyrke, hvorfor produktet producerer langsgående lige revner, som generelt ikke strækker sig til produktets ydre overflade. , det vil sige produktet af interne revner.

2. Produkthomogenitet

Ensartetheden af ​​densitetsfordelingen af ​​carbon-grafitprodukter, ensartetheden af ​​den radiale tæthed og den aksiale densitetsfordeling af produktet er tæt forbundet med kvaliteten af ​​produktet under grafitiseringsvarmebehandlingsprocessen. Hvor tæthedsfordelingen af ​​produktet er ujævn, i processen med grafitiseringsvarmebehandling, på grund af den termiske spænding, er produktet tilbøjeligt til intern belastning, og den indre spændingsfordeling af produktet er også ujævn. Denne ujævne indre belastning er let at forårsage revner i produktet. Som et resultat opstår revnede affaldsprodukter under grafitiseringsprocessen.

3. Produktets rumvægt er høj

Bulkdensiteten af ​​carbon-grafitprodukter varierer hovedsageligt med produktionsråmaterialerne og teknologiske forhold. Produkternes bøjningsstyrke, elasticitetsmodul og varmeledningsevne øges med stigningen i bulkdensiteten. Når bulkdensiteten er høj, øges produktets elasticitetsmodul, og skørheden øges, hvilket resulterer i produktets dårlige termiske stødmodstand. Under grafitiseringsvarmebehandlingsprocessen overstiger den termiske spænding, der genereres af den høje temperatur, den belastning, som produktet selv kan modstå. , Der er stor forskel på den indre og ydre belastning, og produktet producerer revnet affald.

4. Forprocesproduktionen er ustabil

Fordi grafitisering er den sidste varmebehandlingsproces i produktionen af ​​carbon-grafitprodukter, er det også varmebehandlingsprocessen med den højeste temperatur. Det antages generelt, at når produktionen af ​​den nuværende proces er ustabil eller kvaliteten svinger, vil den blive eksponeret intensivt under grafitiseringsprocessen. Hvis temperaturen af ​​det brændte materiale er lav, asfaltens blødgøringspunkt er ukvalificeret, stegetemperaturen er lav, og vægtforøgelseshastigheden af ​​imprægneringen er ukvalificeret osv., vil produktet forårsage sekundær krympning eller ujævn krympning under højtemperatur grafitiseringsbehandling, og det er meget nemt at fremstille revnede affaldsprodukter.

5. Oppustethed fænomen

En vis grad af irreversibel volumenudvidelse sker under grafitiseringsprocessen af ​​produktet. Hovedårsagen er, at produktet er forårsaget af den hurtige udslip af svovlkoncentration under grafitiseringsprocessen. Graden af ​​denne irreversible ekspansion stiger med stigningen i svovlindholdet og stigningen i varmebehandlingshastigheden stiger, og denne irreversible ekspansionsadfærd kaldes "blæsefænomen".

Som vi alle ved, er indholdet af ikke-kulstof-elementer såsom brint, oxygen, nitrogen osv. generelt mindre end 0.1 procent i petroleumskoks efter kalcinering ved 1350-temperatur; kulstofatomerne i svovl og aromatiske kulbrinter er imidlertid bundet så stærkt, at cs-bindingen begynder at bryde over 1400 grader, og der dannes svovl- og svovl-carbonforbindelser; ved højere temperaturer, hovedsageligt ved 1500-1800 grader, frigives de dannede svovl- og svovl-carbon-forbindelser hurtigt fra produktet i form af gas. Når svovlindholdet når et vist niveau, fører det ofte til revner i produkterne under grafitiseringsprocessen.