Redenen voor grafitiseringsscheuren in grafietproducten

Grafitisatie is een van de belangrijkste warmtebehandelingsprocessen in het productieproces van koolstofgrafietproducten. Acheson-grafietoven is het belangrijkste oventype voor de huidige grafietproductie van koolstof-grafietproducten. De ruimte waar de producten en weerstandsmaterialen in de oven worden geladen, wordt de ovenkern genoemd. De dwarsdoorsnede van de ovenkern is gewoonlijk 3-6M2. Een sterke stroom wordt in de grafitiseringsoven gevoerd. Met behulp van de ovenkernweerstand van de grafitiseringsoven wordt de elektrische energie omgezet in De thermische energie zorgt ervoor dat het product de hoogste temperatuur van grafitisering bereikt en voltooit het grafitiseringsproces, dat de wet van Joule-Lenz volgt.

Het is te zien dat de temperatuur op verschillende punten in de kern van de grafitiseringsoven verschillend is, en op hetzelfde punt is de temperatuur op verschillende tijdstippen anders. Het is te zien dat de temperatuur van de kern van de grafitiseringsoven niet alleen een functie van de ruimte is, maar ook een functie van de tijd. Daarom is de temperatuurverdeling van elk onderdeel in de ovenkern onevenwichtig.

Nadat de Acheson-grafietoven is geactiveerd, vertrouwt deze op de warmte die wordt gegenereerd door het weerstandsmateriaal om het product te verwarmen, zodat de temperatuur van de ovenkern geleidelijk stijgt. De temperatuurstijging van de ovenkern is erg ongelijk en de temperatuurverdeling is heel anders. Het temperatuurverschil tussen het centrale deel van de kern en de twee zijden van de ovenkern nabij het isolatiemateriaal kan honderden graden Celsius bedragen, en het temperatuurverschil tussen het bovenste deel en het onderste deel van de ovenkern kan ook oplopen tot 100 graden Celsius. Daarom is de niet-uniforme temperatuurverdeling van de verwarming in dezelfde kern van de grafitiseringsoven de belangrijkste oorzaak van scheuren in de producten van de ovenkern.

Oorzaken van grafitiseringsscheuren in producten

Tijdens het grafitisatieproces is de interne factor van scheuren in het product dat de kwaliteit van het product niet hoog is en de hittebestendigheid slecht is; de externe factor is dat de temperatuur van de ovenkern te snel stijgt tijdens het grafitisatieproces, en het temperatuurverschil tussen de boven- en onderkant van het product is ook groter. Met de toename neemt ook de thermische spanning dienovereenkomstig toe, wat de belangrijkste reden is op scheuren in het product.

1. Het grafitisatieprocessysteem is onredelijk

1. Methode voor het laden van de oven

De grafitiseringsovenproducten van Acheson worden meestal geïnstalleerd volgens een verticale installatiemethode en de verticale installatiemethode heeft twee vormen: normale installatie en verkeerde installatie. Wanneer het ovenkernproduct wordt geïnstalleerd, is er voor elk product slechts één stroomverwarmingsband met hoge dichtheid. Hoe breder de verwarmingsband, hoe gelijkmatiger de verwarming van het product. Als ze verkeerd zijn geïnstalleerd, zijn er voor elk product twee stroomverwarmingsbanden met hoge dichtheid en is de verwarming van het product gelijkmatiger dan die van de formele installatie. Daarom is de laadmethode van grafitiseringsovenproducten niet correct geselecteerd. Tijdens het proces van grafitisatie en krachtoverbrenging varieert de temperatuurstijging rond het product sterk, en de thermische spanning die door het product wordt gegenereerd, overschrijdt de thermische spanning die het lichaam kan weerstaan, wat heel gemakkelijk scheuren in het product kan veroorzaken.

2. Het opstartsysteem is onredelijk

De temperatuurveranderingscurve van de kern van de Acheson-grafietoven wordt geregeld door de vermogenscurve van een constante stroomverdeling. Als het inschakelsysteem van de grafietoven onredelijk is, begint de bepaalde inschakelcurve van de grafietoven met een te hoog vermogen en stijgt te snel, zodat de temperatuurgradiënt binnen en buiten te groot is. groot, en de gegenereerde thermische spanning is veel groter dan de weerstand van het product, wat resulteert in scheuren. Vooral wanneer de oventemperatuur 1300-1800 graden is, beginnen de fysieke structuur en chemische samenstelling van het product in dit stadium sterk te veranderen om de fase van de stijging van de oventemperatuur strikt te beheersen en begint de grafitisering van amorfe koolstof niet . In feite is de chemische reactie voornamelijk, de elementen zoals waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en andere elementen gebonden in de kristallietstructuur van amorfe koolstof blijven ontsnappen. Als gevolg van de ontsnapping blijven de onzuiverheidselementen in het randgedeelte van de kristallietstructuur van amorfe koolstof afnemen en blijven enkele roosterdefecten bestaan. , Tegelijkertijd is de thermische spanning relatief geconcentreerd en is het heel gemakkelijk om scheuren in het product te veroorzaken.

3. De weerstand van het weerstandsmateriaal

De weerstand van de grafitiseringsovenkern is samengesteld uit de weerstand van het product en de weerstand van het weerstandsmateriaal in serie. Wanneer de grafitiseringsoven begint te bekrachtigen, is de weerstand van het weerstandsmateriaal goed voor ongeveer 99 procent van de weerstand van de ovenkern. Ongeveer 97 procent kan worden gezien dat in het hele grafitiseringsproces het voornamelijk de warmte is die wordt gegenereerd door de stroom die door het weerstandsmateriaal gaat om het product te verwarmen. Wanneer de weerstand van het weerstandsmateriaal behoorlijk verschilt van de weerstand van het product, is de warmte die door het weerstandsmateriaal wordt gegenereerd ver weg tijdens het grafitiserings- en elektrificatieproces. Het is veel groter dan de warmte van het product zelf, waardoor het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenkant van het product te groot wordt, waardoor overmatige thermische spanning scheuren in het product veroorzaakt.

2. De kwaliteit van de grafitisering is niet hoog

1. De kwaliteit van het laden van de oven is niet hoog

De werking van de grafitiseringsoven voldoet niet aan de eisen van de procestechnische normen. Wanneer de oven is geladen, zijn de ovenkernproducten niet netjes gerangschikt, is de afstand tussen de productgroepen inconsistent, is de vulling van het weerstandsmateriaal ongelijk en treedt zelfs het fenomeen van "geëxpandeerd materiaal" van het weerstandsmateriaal op, wat zal verschijnen in de grafitiseringsoven. Tijdens het proces van krachtoverbrenging is de stroomverdeling rond de ovenkern erg ongelijk, wat resulteert in ongelijke verwarmings- en temperatuurstijgingssnelheden van het product, en het temperatuurverschil in het product is te groot, en de gegenereerde thermische spanning zal ervoor zorgen dat het product te kraken en te verspillen.

2. De kwaliteit van het weerstandsmateriaal is ongelijk

Wanneer de gegrafitiseerde laadoven gemengde cokes als weerstandsmateriaal gebruikt, is de soortelijke weerstand van metallurgische cokes 5-8 maal groter dan die van gegrafitiseerde cokes. Wanneer de ovenkern wordt geactiveerd, is de temperatuurstijgingssnelheid van elk deel van de ovenkern erg ongelijk, is het temperatuurverschil tussen de bovenste en onderste delen van het product en de omgeving te groot en neemt ook de thermische spanning toe, wat is gemakkelijk om een ​​groot aantal gekraakte afvalproducten te produceren.

3. Biasstroom van de kern van de grafitiseringsoven

Volgens de elektrische verwarmingswet van de Acheson-grafietoven is de temperatuurverdeling in de kern van de grafitiseringsoven niet alleen gerelateerd aan de weerstand van de ovenkern, maar ook nauw verwant aan de stroom die door de ovenkern gaat. Wanneer de ovenkern van de Acheson-grafietoven om verschillende redenen vooringenomen is, is de stroom die door de ovenkern gaat heel anders en is de temperatuurverdeling van de ovenkern heel anders. Wanneer het verschil tussen de stroomverdeling van de ovenkern groot is, genereert het deel met grote stroom meer warmte, is de temperatuurstijging van de producten in dit gebied sneller en is de warmte die wordt gegenereerd in het deel met kleine stroom minder, de temperatuur de stijging van producten in dit gebied is langzamer, dus de temperatuur van de ovenkern Het distributieverschil is groot, dus het interne temperatuurverschil van het product is ook groot, en de gegenereerde thermische spanning wordt navenant verhoogd, waardoor het product barst en verspilt .

3. De kwaliteit van gebrande producten

1. Inwendige scheuren in geroosterde producten

Volgens informatie is het temperatuurbereik van 350-500 graden en 700 graden en hoger tijdens het brandproces van het product het gevaarlijkste temperatuurbereik waarbij het koolstofmateriaal kan worden beschadigd. Wanneer de buitenoppervlaktetemperatuur van het product 800 graden is en het maximale radiale temperatuurverschil 10,7 graden is, bepaalt het gebied met een straal van 50-65 mm de sterkte van het materiaal en vormt zich een gevaarlijk trekspanningsgebied binnen de straal van 65 mm vanaf het midden van de blanco. Wanneer de temperatuur 700 graden of hoger is, is de spanning in dit gebied veel groter dan de limiet van de breeksterkte van het materiaal, daarom produceert het product rechte scheuren in de lengterichting, die zich over het algemeen niet uitstrekken tot het buitenoppervlak van het product , dat wil zeggen het product van interne scheuren.

2. Producthomogeniteit

De uniformiteit van de dichtheidsverdeling van koolstof-grafietproducten, de uniformiteit van de radiale dichtheid en de axiale dichtheidsverdeling van het product hangt nauw samen met de kwaliteit van het product tijdens het warmtebehandelingsproces van grafietvorming. Waar de dichtheidsverdeling van het product ongelijk is, is het product tijdens de warmtebehandeling met grafietvorming vanwege de thermische spanning vatbaar voor interne spanning en is de interne spanningsverdeling van het product ook ongelijk. Deze ongelijke interne spanning veroorzaakt gemakkelijk scheuren in het product. Hierdoor ontstaan ​​tijdens het grafitiseringsproces gekraakte afvalproducten.

3. De bulkdichtheid van het product is hoog

De bulkdichtheid van koolstofgrafietproducten varieert voornamelijk met de productiegrondstoffen en technologische omstandigheden. De buigsterkte, elasticiteitsmodulus en thermische geleidbaarheid van de producten nemen toe met de toename van het stortgewicht. Wanneer de bulkdichtheid hoog is, neemt de elasticiteitsmodulus van het product toe en neemt de brosheid toe, wat resulteert in een slechte thermische schokbestendigheid van het product. Tijdens het grafitisatie-warmtebehandelingsproces overtreft de thermische spanning die wordt gegenereerd door de hoge temperatuur aanzienlijk de spanning die het product zelf kan weerstaan. , Er is een groot verschil tussen de interne en externe stress en het product produceert gebarsten afval.

4. De pre-procesproductie is onstabiel

Omdat grafitisering het laatste warmtebehandelingsproces is bij de productie van koolstof-grafietproducten, is het ook het warmtebehandelingsproces met de hoogste temperatuur. Algemeen wordt aangenomen dat wanneer de productie van het huidige proces instabiel is of de kwaliteit fluctueert, deze tijdens het grafitiseringsproces intensief zal worden belicht. Als de temperatuur van het gecalcineerde materiaal laag is, het verwekingspunt van het asfalt niet gekwalificeerd is, de braadtemperatuur laag is en de gewichtstoename van de impregnering niet gekwalificeerd is, enz., zal het product secundaire krimp of ongelijkmatige krimp veroorzaken tijdens de grafitiseringsbehandeling bij hoge temperatuur, en het is heel gemakkelijk om gekraakte afvalproducten te produceren.

5. Opgeblazen gevoel

Tijdens het grafitiseringsproces van het product treedt een zekere mate van onomkeerbare volume-uitbreiding op. De belangrijkste reden is dat het product wordt veroorzaakt door de snelle ontsnapping van de zwavelconcentratie tijdens het grafitiseringsproces. De mate van deze onomkeerbare uitzetting neemt toe met de toename van het zwavelgehalte en de toename van de warmtebehandelingssnelheid neemt toe, en dit onomkeerbare uitzettingsgedrag wordt "blaasverschijnsel" genoemd.

Zoals we allemaal weten, is het gehalte aan niet-koolstofelementen zoals waterstof, zuurstof, stikstof, enz. over het algemeen minder dan 0,1 procent in petroleumcokes na calcineren bij een temperatuur van 1350°C; de koolstofatomen van zwavel en aromatische koolwaterstoffen zijn echter zo sterk gebonden dat cs-binding boven 1400 graden begint te verbreken en zwavel en zwavel-koolstofverbindingen worden gevormd; bij hogere temperaturen, voornamelijk bij 1500-1800 graden, komen de gegenereerde zwavel en zwavel-koolstofverbindingen snel vrij uit het product in de vorm van gas. Wanneer het zwavelgehalte een bepaald niveau bereikt, leidt dit vaak tot scheuren in de producten tijdens het grafitiseringsproces.