Gründe für Graphitierungsrisse in Graphitprodukten

Die Graphitisierung ist einer der Hauptprozesse der Wärmebehandlung im Herstellungsprozess von Kohlenstoff-Graphit-Produkten. Der Acheson-Graphitisierungsofen ist der Hauptofentyp für die derzeitige Graphitisierungsproduktion von Kohlenstoff-Graphit-Produkten. Der Raum, in dem die Produkte und Widerstandsmaterialien in den Ofen geladen werden, wird Ofenkern genannt. Die Querschnittsfläche des Ofenkerns beträgt normalerweise 3-6M2. In den Graphitierungsofen wird ein starker Strom geleitet. Mit Hilfe des Ofenkernwiderstands des Graphitierungsofens wird die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt, wodurch das Produkt die höchste Graphitierungstemperatur erreicht und der Graphitisierungsprozess abgeschlossen wird, der dem Joule-Lenz-Gesetz folgt.

Es ist ersichtlich, dass die Temperatur an verschiedenen Stellen im Kern des Graphitierungsofens unterschiedlich ist und dass die Temperatur am gleichen Punkt zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedlich ist. Es ist ersichtlich, dass die Temperatur des Graphitisierungsofenkerns nicht nur eine Funktion des Raumes, sondern auch eine Funktion der Zeit ist. Daher ist die Temperaturverteilung jedes Teils im Ofenkern unausgewogen.

Nachdem der Acheson-Graphitisierungsofen mit Strom versorgt wurde, nutzt er die vom Widerstandsmaterial erzeugte Wärme, um das Produkt zu erhitzen, sodass die Temperatur des Ofenkerns allmählich ansteigt. Der Temperaturanstieg des Ofenkerns ist sehr ungleichmäßig und die Temperaturverteilung ist sehr unterschiedlich. Der Temperaturunterschied zwischen dem mittleren Teil des Ofenkerns und den beiden Seiten des Ofenkerns in der Nähe des Isoliermaterials kann Hunderte von Grad Celsius betragen, und der Temperaturunterschied zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Ofenkerns kann auch 100 Grad erreichen Celsius. Daher ist die ungleichmäßige Verteilung der Heiztemperatur im gleichen Graphitierungsofenkern die Hauptursache für Risse in den Ofenkernprodukten.

Ursachen für Graphitrisse in Produkten

Beim Graphitierungsprozess besteht der interne Faktor für Risse im Produkt darin, dass die Qualität des Produkts nicht hoch und die Wärmebeständigkeit schlecht ist. Der äußere Faktor besteht darin, dass die Temperatur des Ofenkerns während des Graphitisierungsprozesses zu schnell ansteigt und der Temperaturunterschied zwischen der Ober- und Unterseite des Produkts ebenfalls zunimmt. Mit der Erhöhung steigt auch die thermische Spannung entsprechend an, was der Hauptgrund ist auf Risse im Produkt.

1. Das Graphitisierungsprozesssystem ist unvernünftig

1. Methode zum Beladen des Ofens

Die Graphitierungsofenprodukte von Acheson werden normalerweise in einer vertikalen Installationsmethode installiert, und die vertikale Installationsmethode hat zwei Formen: normale Installation und falsche Installation. Wenn das Ofenkernprodukt installiert wird, gibt es für jedes Produkt nur ein Heizband mit hoher Stromdichte. Je breiter das Heizband, desto gleichmäßiger die Erwärmung des Produktes. Bei falscher Installation gibt es für jedes Produkt zwei Heizbänder mit hoher Stromdichte, und die Erwärmung des Produkts ist gleichmäßiger als bei der formellen Installation. Daher wird das Beschickungsverfahren für Graphitisierungsofenprodukte nicht richtig ausgewählt. Während des Graphitisierungsprozesses und der Kraftübertragung variiert die Temperaturanstiegsrate um das Produkt herum stark und die vom Produkt erzeugte thermische Belastung übersteigt die thermische Belastung, der der Körper standhalten kann, was sehr leicht zu Rissen im Produkt führen kann.

2. Das Einschaltsystem ist unvernünftig

Die Temperaturänderungskurve des Acheson-Graphitisierungsofenkerns wird durch die Leistungskurve der konstanten Leistungsverteilung gesteuert. Wenn das Einschaltsystem des Graphitisierungsofens unzumutbar ist, beginnt die ermittelte Einschaltkurve des Graphitisierungsofens mit einer zu hohen Leistung und steigt zu schnell an, so dass bei der Bestromung des Produkts der Temperaturgradient innen und außen zu groß ist groß, und die erzeugte Wärmespannung übersteigt den Widerstand des Produkts bei weitem, was zu Rissen führt. Insbesondere wenn die Ofentemperatur 1300-1800 Grad beträgt, beginnen sich die physikalische Struktur und die chemische Zusammensetzung des Produkts in diesem Stadium stark zu verändern, um die Ofentemperaturanstiegsphase genau zu steuern, und die Graphitisierung von amorphem Kohlenstoff beginnt nicht . Tatsächlich ist die chemische Reaktion hauptsächlich so, dass die Elemente wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und andere Elemente, die in der Kristallstruktur des amorphen Kohlenstoffs gebunden sind, weiterhin entweichen. Als Folge des Entweichens nehmen die Verunreinigungselemente im Randteil der Kristallitstruktur des amorphen Kohlenstoffs weiter ab und es bleiben einige Gitterfehler zurück. , Gleichzeitig ist die thermische Belastung relativ konzentriert und es ist sehr leicht, Risse im Produkt zu verursachen.

3. Der Widerstand des Widerstandsmaterials

Der Widerstand des Graphitisierungsofenkerns setzt sich aus dem Widerstand des Produkts und dem Widerstand des Widerstandsmaterials in Reihe zusammen. Wenn der Graphitisierungsofen eingeschaltet wird, macht der Widerstand des Widerstandsmaterials etwa 99 Prozent des Widerstands des Ofenkerns aus. Bei etwa 97 Prozent ist ersichtlich, dass im gesamten Graphitierungsprozess hauptsächlich die Wärme, die durch den Strom erzeugt wird, der durch das Widerstandsmaterial fließt, das Produkt erwärmt. Wenn der Widerstand des Widerstandsmaterials stark vom Widerstand des Produkts abweicht, ist die vom Widerstandsmaterial erzeugte Wärme während des Graphitisierungs- und Elektrifizierungsprozesses weit entfernt. Sie ist weitaus größer als die Wärme des Produkts selbst, wodurch der Temperaturunterschied zwischen der Innen- und Außenseite des Produkts zu groß wird, was zu übermäßiger thermischer Belastung und damit zu Rissen im Produkt führt.

2. Die Qualität des Graphitisierungsvorgangs ist nicht hoch

1. Die Qualität der Ofenbeschickung ist nicht hoch

Der Betrieb des Graphitisierungsofens entspricht nicht den Anforderungen der verfahrenstechnischen Normen. Wenn der Ofen beladen ist, sind die Ofenkernprodukte nicht sauber angeordnet, der Abstand zwischen den Produktgruppen ist inkonsistent, die Füllung des Widerstandsmaterials ist ungleichmäßig und es tritt sogar das Phänomen des „expandierten Materials“ des Widerstandsmaterials auf, was der Fall sein wird treten im Graphitierungsofen auf. Bei der Stromübertragung ist die Stromverteilung um den Ofenkern sehr ungleichmäßig, was zu ungleichmäßigen Erwärmungs- und Temperaturanstiegsraten des Produkts führt, und der Temperaturunterschied im Inneren des Produkts ist zu groß, und die erzeugte thermische Spannung führt zu einer Beschädigung des Produkts zu knacken und zu verschwenden.

2. Die Qualität des Widerstandsmaterials ist ungleichmäßig

Wenn der graphitisierte Beschickungsofen Mischkoks als Widerstandsmaterial verwendet, ist der spezifische Widerstand von metallurgischem Koks 5-8-mal größer als der von graphitiertem Koks. Wenn der Ofenkern mit Strom versorgt wird, ist die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit jedes Teils des Ofenkerns sehr ungleichmäßig, der Temperaturunterschied zwischen dem oberen und unteren Teil des Produkts und der Umgebung ist zu groß und die thermische Belastung nimmt ebenfalls zu, was Es entsteht leicht eine große Menge an gecrackten Abfallprodukten.

3. Bias-Fluss im Kern des Graphitisierungsofens

Gemäß dem elektrischen Heizgesetz des Acheson-Graphitisierungsofens hängt die Temperaturverteilung im Graphitisierungsofenkern nicht nur vom Ofenkernwiderstand ab, sondern auch eng mit dem durch den Ofenkern fließenden Strom. Wenn der Ofenkern des Acheson-Graphitisierungsofens aus verschiedenen Gründen vorgespannt ist, ist der durch den Ofenkern fließende Strom sehr unterschiedlich und die Temperaturverteilung im Ofenkern ist sehr unterschiedlich. Wenn der Unterschied in der Stromverteilung des Ofenkerns groß ist, erzeugt der Teil mit großem Strom mehr Wärme, der Temperaturanstieg der Produkte in diesem Bereich ist schneller und die im Teil mit kleinem Strom erzeugte Wärme ist geringer, die Temperatur Der Anstieg der Produkte in diesem Bereich ist langsamer, daher ist die Temperatur des Ofenkerns groß. Der Verteilungsunterschied ist groß, so dass auch der interne Temperaturunterschied des Produkts groß ist und die erzeugte thermische Spannung entsprechend erhöht wird, was zu Rissen und Abfall im Produkt führt .

3. Die Qualität der Röstprodukte

1. Innere Risse in gerösteten Produkten

Den Informationen zufolge ist der Temperaturbereich von 350-500 Grad bis 700 Grad und mehr während des Röstvorgangs des Produkts der gefährlichste Temperaturbereich, in dem das Kohlenstoffmaterial beschädigt werden kann. Wenn die äußere Oberflächentemperatur des Produkts 800 Grad beträgt und der maximale radiale Temperaturunterschied 10,7 Grad beträgt, bestimmt der Bereich mit einem Radius von 50-65mm die Festigkeit des Materials und es entsteht ein gefährlicher Zugspannungsbereich innerhalb des Produkts Radius von 65 mm von der Mitte des Rohlings. Ab einer Temperatur von 700 Grad übersteigt die Spannung in diesem Bereich die Grenze der Bruchfestigkeit des Materials deutlich, weshalb das Produkt gerade Längsrisse erzeugt, die sich in der Regel nicht bis zur Außenfläche des Produkts erstrecken , also das Produkt innerer Risse.

2. Produkthomogenität

Die Gleichmäßigkeit der Dichteverteilung von Kohlenstoff-Graphit-Produkten, die Gleichmäßigkeit der radialen Dichte und der axialen Dichteverteilung des Produkts stehen in engem Zusammenhang mit der Qualität des Produkts während des Graphitisierungswärmebehandlungsprozesses. Wenn die Dichteverteilung des Produkts im Prozess der Graphitisierungswärmebehandlung aufgrund der thermischen Belastung ungleichmäßig ist, ist das Produkt anfällig für innere Spannungen und die innere Spannungsverteilung des Produkts ist ebenfalls ungleichmäßig. Diese ungleichmäßige innere Spannung kann leicht zu Rissen im Produkt führen. Dadurch entstehen beim Graphitierungsprozess gecrackte Abfallprodukte.

3. Die Schüttdichte des Produkts ist hoch

Die Schüttdichte von Kohlenstoff-Graphit-Produkten variiert hauptsächlich mit den Produktionsrohstoffen und technologischen Bedingungen. Die Biegefestigkeit, der E-Modul und die Wärmeleitfähigkeit der Produkte nehmen mit zunehmender Rohdichte zu. Wenn die Schüttdichte hoch ist, erhöht sich der Elastizitätsmodul des Produkts und die Sprödigkeit nimmt zu, was zu einer schlechten Thermoschockbeständigkeit des Produkts führt. Während des Graphitisierungswärmebehandlungsprozesses übersteigt die durch die hohe Temperatur erzeugte thermische Belastung die Belastung, der das Produkt selbst standhalten kann, bei weitem. , Es gibt einen großen Unterschied zwischen der inneren und äußeren Spannung, und das Produkt erzeugt gerissenen Abfall.

4. Die Vorprozessproduktion ist instabil

Da die Graphitierung der letzte Wärmebehandlungsprozess bei der Herstellung von Kohlenstoff-Graphit-Produkten ist, ist es auch der Wärmebehandlungsprozess mit der höchsten Temperatur. Es wird allgemein angenommen, dass, wenn die Produktion des aktuellen Prozesses instabil ist oder die Qualität schwankt, es während des Graphitisierungsprozesses intensiv freigelegt wird. Wenn die Temperatur des kalzinierten Materials niedrig ist, der Erweichungspunkt des Asphalts unqualifiziert ist, die Rösttemperatur niedrig ist und die Gewichtszunahmerate der Imprägnierung unqualifiziert ist usw., verursacht das Produkt während der Zeit eine sekundäre Schrumpfung oder eine ungleichmäßige Schrumpfung Hochtemperatur-Graphitisierungsbehandlung, und es ist sehr einfach, gerissene Abfallprodukte zu erzeugen.

5. Blähungsphänomen

Während des Graphitisierungsprozesses des Produkts kommt es zu einer gewissen irreversiblen Volumenausdehnung. Der Hauptgrund dafür ist, dass das Produkt durch das schnelle Entweichen der Schwefelkonzentration während des Graphitisierungsprozesses entsteht. Der Grad dieser irreversiblen Ausdehnung nimmt mit zunehmendem Schwefelgehalt und zunehmender Wärmebehandlungsrate zu, und dieses irreversible Ausdehnungsverhalten wird als „Blasphänomen“ bezeichnet.

Wie wir alle wissen, beträgt der Gehalt an Nicht-Kohlenstoffelementen wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff usw. in Petrolkoks nach der Kalzinierung bei einer Temperatur von 1350 im Allgemeinen weniger als 0,1 Prozent; allerdings werden die Kohlenstoffatome von Schwefel und aromatischen Kohlenwasserstoffen so stark gebunden, dass oberhalb von 1400 Grad die cs-Bindung zu brechen beginnt und Schwefel und Schwefel-Kohlenstoff-Verbindungen entstehen; Bei höheren Temperaturen, hauptsächlich bei 1500-1800 Grad, werden die erzeugten Schwefel- und Schwefel-Kohlenstoff-Verbindungen schnell in Form von Gas aus dem Produkt freigesetzt. Wenn der Schwefelgehalt ein bestimmtes Niveau erreicht, kommt es häufig zu Rissen in den Produkten Der Graphitisierungsprozess.