Grafiittituotteiden grafitointihalkeamien syyt

Grafitointi on yksi tärkeimmistä lämpökäsittelyprosesseista hiiligrafiittituotteiden tuotantoprosessissa. Acheson-grafitointiuuni on tärkein uunityyppi nykyisessä hiili-grafiittituotteiden grafitointituotannossa. Tilaa, johon tuotteet ja vastusmateriaalit ladataan uuniin, kutsutaan uunin sydämeksi. Uunin sydämen poikkileikkausala on yleensä 3-6M2. Grafitisointiuuniin johdetaan voimakas virta. Grafitisointiuunin uunin sydämen resistanssin avulla sähköenergia muunnetaan lämpöenergiaksi, joka saa tuotteen saavuttamaan korkeimman grafitoitumislämpötilan ja saattaa loppuun grafitointiprosessin, joka noudattaa Joule-Lenzin lakia.

Voidaan nähdä, että lämpötila grafitointiuunin ytimen eri kohdissa on erilainen, ja samassa pisteessä lämpötila on erilainen eri aikoina. Voidaan nähdä, että grafitointiuunin sydämen lämpötila ei ole vain tilan, vaan myös ajan funktio. Siksi kunkin osan lämpötilajakauma uunin sydämessä on epätasapainoinen.

Kun Achesonin grafitointiuuni on aktivoitu, se luottaa vastusmateriaalin tuottamaan lämpöön tuotteen lämmittämiseen, jolloin uunin sydämen lämpötila nousee vähitellen. Uunin sydämen lämpötilan nousu on hyvin epätasaista ja lämpötilajakauma on hyvin erilainen. Lämpötilaero sydämen keskiosan ja uunin sydämen kahden sivun välillä eristemateriaalin lähellä voi olla satoja celsiusasteita, ja lämpötilaero uunin sydämen yläosan ja alaosan välillä voi myös olla 100 astetta. Celsius. Siksi epätasainen kuumennuslämpötilan jakautuminen samassa grafitointiuunin sydämessä on pääasiallinen syy uunin ydintuotteiden halkeamiin.

Grafitisoitumishalkeamien syyt tuotteissa

Grafitisointiprosessissa tuotteen halkeamien sisäinen tekijä on, että tuotteen laatu ei ole korkea ja lämmönkestävyys on huono; ulkoinen tekijä on se, että uunin sydämen lämpötila nousee liian nopeasti grafitointiprosessin aikana ja lämpötilaero tuotteen ylä- ja alapuolen välillä on myös Kasvun myötä lämpöjännitys kasvaa vastaavasti, mikä on tärkein syy tuotteen halkeamien varalta.

1. Grafitisointiprosessijärjestelmä on kohtuuton

1. Uunin latausmenetelmä

Achesonin grafitointiuunituotteet asennetaan yleensä pystyasennusmenetelmällä ja pystyasennusmenetelmällä on kaksi muotoa: normaali asennus ja väärä asennus. Kun uunin ydintuotetta asennetaan, mille tahansa tuotteelle on vain yksi suuritiheyksinen virtalämmityshihna. Mitä leveämpi lämmityshihna, sitä tasaisempi tuotteen lämmitys. Väärin asennettuna kullekin tuotteelle on kaksi tiheävirtalämmityshihnaa, ja tuotteen lämmitys on tasaisempaa kuin muodollisen asennuksen. Siksi grafitointiuunituotteiden latausmenetelmää ei ole valittu oikein. Grafitisoinnin ja voimansiirron aikana lämpötilan nousunopeus tuotteen ympärillä vaihtelee suuresti ja tuotteen synnyttämä lämpöjännitys ylittää kehon kestämän lämpöjännityksen, mikä aiheuttaa erittäin helposti tuotteeseen halkeamia.

2. Käynnistysjärjestelmä on kohtuuton

Acheson-grafitointiuunin sydämen lämpötilan muutoskäyrää ohjataan vakion tehonjakauman tehokäyrällä. Jos grafitointiuunin käynnistysjärjestelmä on kohtuuton, grafitointiuunin määritetty käynnistyskäyrä alkaa liian suurella teholla ja nousee liian nopeasti, jolloin tuotteen ollessa jännitteinen lämpötilagradientti sisällä ja ulkona on liian suuri. suuri, ja syntyvä lämpöjännitys ylittää huomattavasti tuotteen vastuksen, mikä johtaa halkeamiin. Varsinkin kun uunin lämpötila on 1300-1800 astetta, jotta uunin lämpötilan nousuvaihetta voidaan valvoa tarkasti, tuotteen fysikaalinen rakenne ja kemiallinen koostumus alkavat muuttua tässä vaiheessa suuresti, eikä amorfisen hiilen grafitoituminen ala alkamaan. . Itse asiassa kemiallinen reaktio on Pääasiassa elementit, kuten vety, happi, typpi, rikki ja muut elementit, jotka ovat sitoutuneet amorfisen hiilen kristalliittirakenteeseen, pakenevat edelleen. Karkaamisen seurauksena amorfisen hiilen kristalliittirakenteen reunaosassa olevat epäpuhtaudet vähenevät edelleen ja hilavirheitä jää jäljelle. , Samaan aikaan lämpöjännitys on suhteellisen keskittynyt, ja tuotteeseen on erittäin helppo aiheuttaa halkeamia.

3. Resistanssimateriaalin vastus

Grafitisointiuunin ytimen resistanssi muodostuu tuotteen resistanssista ja sarjassa olevan vastusmateriaalin kestävyydestä. Kun grafitointiuuni alkaa virrata, vastusmateriaalin vastus on noin 99 prosenttia uunin sydämen resistanssista. Noin 97 prosentista voidaan nähdä, että koko grafitointiprosessissa tuotetta lämmittää pääasiassa vastusmateriaalin läpi kulkevan virran tuottama lämpö. Kun vastusmateriaalin resistanssi on aivan erilainen kuin tuotteen vastus, vastusmateriaalin tuottama lämpö on kaukana grafitointi- ja sähköistysprosessin aikana. Se on paljon suurempi kuin itse tuotteen lämpö, ​​jolloin lämpötilaerot tuotteen sisä- ja ulkopuolelta ovat liian suuret, mikä aiheuttaa liiallista lämpörasitusta ja aiheuttaa halkeamia tuotteeseen.

2. Grafitisointitoiminnan laatu ei ole korkea

1. Uunin latauksen laatu ei ole korkea

Grafitisointiuunin toiminta ei täytä prosessiteknisten standardien vaatimuksia. Kun uunia ladataan, uunin ydintuotteet eivät ole siististi järjestettyjä, tuoteryhmien välinen etäisyys on epäyhtenäinen, vastusmateriaalin täyttö on epätasaista ja jopa vastusmateriaalin "laajentuneen materiaalin" ilmiö esiintyy, mikä näkyvät grafitointiuunissa. Voimansiirtoprosessissa virran jakautuminen uunin sydämen ympärillä on erittäin epätasainen, mikä johtaa tuotteen epätasaiseen lämmitys- ja lämpötilan nousunopeuteen ja tuotteen sisällä oleva lämpötilaero on liian suuri, ja syntyvä lämpöjännitys aiheuttaa tuotteen halkeilla ja tuhlata.

2. Resistanssimateriaalin laatu on epätasainen

Kun grafitoidussa panosuunissa käytetään sekakoksia vastusmateriaalina, metallurgisen koksin ominaisvastus on 5-8 kertaa suurempi kuin grafitoidun koksin. Kun uunin sydän on jännitteinen, uunin sydämen kunkin osan lämpötilan nousunopeus on erittäin epätasainen, lämpötilaero tuotteen ylä- ja alaosan ja ympäröivän alueen välillä on liian suuri ja myös lämpöjännitys kasvaa, mikä on helppo tuottaa suuri määrä krakattuja jätetuotteita.

3. Grafitisointiuunin ytimen bias-virtaus

Achesonin grafitointiuunin sähkölämmityslain mukaan lämpötilan jakautuminen grafitointiuunin sydämessä ei liity pelkästään uunin sydämen resistanssiin, vaan myös läheisesti uunin sydämen läpi kulkevaan virtaan. Kun Acheson-grafitointiuunin uunisydän on vinoutunut eri syistä johtuen, uunin sydämen läpi kulkeva virta on hyvin erilainen ja uunin sydämen lämpötilajakauma on hyvin erilainen. Kun ero uunin sydämen virtajakauman välillä on suuri, suuren virran omaava osa tuottaa enemmän lämpöä, tuotteiden lämpötilan nousu tällä alueella on nopeampi ja pienellä virralla syntyvä lämpö on pienempi, lämpötila tuotteiden nousu tällä alueella on hitaampaa, joten uunin sydämen lämpötila Jakaumaero on suuri, joten myös tuotteen sisäinen lämpötilaero on suuri ja syntyvä lämpöjännitys kasvaa vastaavasti, mikä aiheuttaa tuotteen halkeilua ja hukkaa. .

3. Paahdettujen tuotteiden laatu

1. Sisäiset halkeamat paahdetuissa tuotteissa

Tietojen mukaan lämpötila-alue 350-500 astetta ja yli 700 astetta tuotteen paahtamisen aikana on vaarallisin lämpötila-alue, jossa hiilimateriaali voi vaurioitua. Kun tuotteen ulkopinnan lämpötila on 800 astetta ja suurin säteittäinen lämpötilaero on 10,7 astetta, säteellä 50-65mm oleva alue määrää materiaalin lujuuden ja sen sisään muodostuu vaarallinen vetojännitysalue. 65 mm säteellä aihion keskustasta. Kun lämpötila on 700 astetta tai korkeampi, jännitys tällä alueella on paljon suurempi kuin materiaalin murtolujuuden raja, minkä vuoksi tuote tuottaa pitkittäisiä suoria halkeamia, jotka eivät yleensä ulotu tuotteen ulkopintaan. , eli sisäisten halkeamien tuotetta.

2. Tuotteen homogeenisuus

Hiili-grafiittituotteiden tiheysjakauman tasaisuus, säteittäisen tiheyden tasaisuus ja tuotteen aksiaalinen tiheysjakauma liittyvät läheisesti tuotteen laatuun grafitointilämpökäsittelyprosessin aikana. Kun tuotteen tiheysjakauma on epätasainen, tuote on grafitoinnin lämpökäsittelyssä lämpöjännityksen vuoksi altis sisäiselle jännitykselle ja myös tuotteen sisäinen jännitysjakauma on epätasainen. Tämä epätasainen sisäinen jännitys aiheuttaa helposti halkeamia tuotteeseen. Tämän seurauksena grafitointiprosessin aikana ilmaantuu halkeilevia jätetuotteita.

3. Tuotteen irtotiheys on korkea

Hiiligrafiittituotteiden bulkkitiheys vaihtelee pääasiassa tuotannon raaka-aineiden ja teknisten olosuhteiden mukaan. Tuotteiden taivutuslujuus, kimmokerroin ja lämmönjohtavuus kasvavat irtotiheyden kasvaessa. Kun irtotiheys on korkea, tuotteen kimmokerroin kasvaa ja hauraus kasvaa, mikä johtaa tuotteen huonoon lämpöiskunkestävyyteen. Grafitisoinnin lämpökäsittelyprosessin aikana korkean lämpötilan synnyttämä lämpöjännitys ylittää huomattavasti sen rasituksen, jonka tuote itse kestää. , Sisäisen ja ulkoisen jännityksen välillä on suuri ero, ja tuote tuottaa halkeilevaa jätettä.

4. Esiprosessin tuotanto on epävakaa

Koska grafitointi on viimeinen lämpökäsittelyprosessi hiili-grafiittituotteiden valmistuksessa, se on myös lämpökäsittelyprosessi, jolla on korkein lämpötila. Yleisesti uskotaan, että kun nykyisen prosessin tuotanto on epävakaa tai laatu vaihtelee, se altistuu intensiivisesti grafitointiprosessin aikana. Jos kalsinoidun materiaalin lämpötila on alhainen, asfaltin pehmenemispiste on epämääräinen, paahtolämpötila on alhainen ja kyllästyksen painonlisäys on epämääräistä jne., tuote aiheuttaa toissijaista kutistumista tai epätasaista kutistumista käytön aikana. korkean lämpötilan grafitointikäsittely, ja on erittäin helppoa tuottaa säröillä olevia jätetuotteita.

5. Turvotusilmiö

Tuotteen grafitointiprosessin aikana tapahtuu jonkin verran palautumatonta tilavuuden laajenemista. Pääsyynä on se, että tuote johtuu rikkipitoisuuden nopeasta karkaamisesta grafitointiprosessin aikana. Tämän palautumattoman laajenemisen aste kasvaa rikkipitoisuuden kasvaessa ja lämpökäsittelyn nopeuden kasvu kasvaa, ja tätä peruuttamatonta laajenemiskäyttäytymistä kutsutaan "puhallusilmiöksi".

Kuten me kaikki tiedämme, muiden kuin hiilen alkuaineiden, kuten vedyn, hapen, typen jne. pitoisuus on yleensä alle 0,1 prosenttia maaöljykoksissa 1350 °C:n lämpötilassa kalsinoinnin jälkeen; kuitenkin rikin ja aromaattisten hiilivetyjen hiiliatomit sitoutuvat niin voimakkaasti, että cs-sidos alkaa katketa ​​yli 1400 asteen ja muodostuu rikki- ja rikki-hiiliyhdisteitä; korkeammissa lämpötiloissa, pääosin 1500-1800 asteessa, syntyvä rikki ja rikki-hiiliyhdisteet vapautuvat tuotteesta nopeasti kaasuna Kun rikkipitoisuus saavuttaa tietyn tason, seurauksena on usein halkeamia tuotteissa grafitointiprosessia.