Raisons des fissures de graphitisation dans les produits en graphite

La graphitisation est l'un des principaux processus de traitement thermique dans le processus de production de produits en carbone-graphite. Le four de graphitisation Acheson est le principal type de four pour la production actuelle de graphitisation de produits en graphite de carbone. L'espace où les produits et les matériaux de résistance sont chargés dans le four s'appelle le noyau du four. La section transversale du noyau du four est généralement de 3-6 M2. Un fort courant est passé dans le four de graphitisation. A l'aide de la résistance du noyau du four de graphitisation, l'énergie électrique est convertie en L'énergie thermique permet au produit d'atteindre la température de graphitisation la plus élevée et complète le processus de graphitisation, qui suit la loi Joule-Lenz.

On peut voir que la température à différents points dans le noyau du four de graphitisation est différente, et au même point, la température est différente à différents moments. On constate que la température du coeur du four de graphitisation n'est pas seulement fonction de l'espace, mais également fonction du temps. Par conséquent, la répartition de la température de chaque pièce dans le cœur du four est déséquilibrée.

Une fois le four de graphitisation Acheson sous tension, il s'appuie sur la chaleur générée par le matériau de résistance pour chauffer le produit, de sorte que la température du noyau du four augmente progressivement. La montée en température du cœur du four est très inégale et la répartition de la température est très différente. La différence de température entre la partie centrale du noyau et les deux côtés du noyau du four près du matériau isolant peut atteindre des centaines de degrés Celsius, et la différence de température entre la partie supérieure et la partie inférieure du noyau du four peut également atteindre 100 degrés Celsius. Par conséquent, la distribution non uniforme de la température de chauffage dans le même noyau de four de graphitisation est la principale cause de fissures dans les produits du noyau du four.

Causes des fissures de graphitisation dans les produits

Dans le processus de graphitisation, le facteur interne des fissures dans le produit est que la qualité du produit n'est pas élevée et que la résistance à la chaleur est médiocre. le facteur externe est que la température du noyau du four augmente trop rapidement pendant le processus de graphitisation, et la différence de température entre les côtés supérieur et inférieur du produit est également Avec l'augmentation, la contrainte thermique augmente également en conséquence, ce qui est la raison principale pour les fissures dans le produit.

1. Le système de processus de graphitisation est déraisonnable

1. Méthode de chargement du four

Les produits de four de graphitisation d'Acheson sont généralement installés selon une méthode d'installation verticale, et la méthode d'installation verticale a deux formes : une installation normale et une mauvaise installation. Lors de l'installation du noyau du four, pour tout produit, il n'y a qu'une seule ceinture chauffante à courant haute densité. Plus la ceinture chauffante est large, plus le chauffage du produit est uniforme. Lorsqu'il est mal installé, il y a deux ceintures chauffantes à courant haute densité pour chaque produit, et le chauffage du produit est plus uniforme que celui de l'installation formelle. Par conséquent, la méthode de chargement des produits du four de graphitisation n'est pas correctement sélectionnée. Au cours du processus de graphitisation et de transmission de puissance, le taux de montée en température autour du produit varie considérablement et la contrainte thermique générée par le produit dépasse la contrainte thermique que le corps peut supporter, ce qui est très facile à provoquer des fissures dans le produit.

2. Le système de mise sous tension est déraisonnable

La courbe de changement de température du cœur du four de graphitisation Acheson est contrôlée par la courbe de puissance de distribution de puissance constante. Si le système de mise sous tension du four de graphitisation est déraisonnable, la courbe de mise sous tension déterminée du four de graphitation démarre avec une puissance trop élevée et monte trop vite, de sorte que lorsque le produit est sous tension, le gradient de température à l'intérieur et à l'extérieur est trop grande, et la contrainte thermique générée dépasse largement la résistance du produit, entraînant des fissures. Surtout lorsque la température du four est de 1300-1800 degrés, afin de contrôler strictement l'étape de montée en température du four, la structure physique et la composition chimique du produit commencent à changer considérablement à ce stade, et la graphitisation du carbone amorphe ne commence pas . En fait, la réaction chimique est principalement, les éléments tels que l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le soufre et d'autres éléments liés dans la structure cristalline du carbone amorphe continuent de s'échapper. À la suite de l'échappement, les éléments d'impuretés dans la partie de bord de la structure cristalline du carbone amorphe continuent de diminuer et certains défauts de réseau subsistent. , Dans le même temps, la contrainte thermique est relativement concentrée et il est très facile de provoquer des fissures dans le produit.

3. La résistance du matériau de résistance

La résistance du coeur du four de graphitisation est composée de la résistance du produit et de la résistance du matériau résistif en série. Lorsque le four de graphitisation commence à s'activer, la résistance du matériau de résistance représente environ 99 % de la résistance du noyau du four. Environ 97%, on peut voir que dans l'ensemble du processus de graphitisation, c'est principalement la chaleur générée par le courant traversant le matériau de résistance pour chauffer le produit. Lorsque la résistance du matériau de résistance est assez différente de la résistance du produit, la chaleur générée par le matériau de résistance est éloignée pendant le processus de graphitisation et d'électrification. Elle est bien supérieure à la chaleur du produit lui-même, ce qui entraîne une trop grande différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du produit, ce qui entraînera une contrainte thermique excessive provoquant des fissures dans le produit.

2. La qualité de l'opération de graphitisation n'est pas élevée

1. La qualité du chargement du four n'est pas élevée

Le fonctionnement du four de graphitisation ne répond pas aux exigences des normes techniques de procédé. Lorsque le four est chargé, les produits du noyau du four ne sont pas bien rangés, l'espacement entre les groupes de produits est incohérent, le remplissage du matériau de résistance est irrégulier et même le phénomène de "matériau expansé" du matériau de résistance se produit, ce qui apparaissent dans le four de graphitisation. Dans le processus de transmission de puissance, la distribution du courant autour du noyau du four est très inégale, ce qui entraîne des taux de chauffage et de montée en température inégaux du produit, et la différence de température à l'intérieur du produit est trop grande, et la contrainte thermique générée entraînera le produit craquer et gaspiller.

2. La qualité du matériau de résistance est inégale

Lorsque le four de chargement graphitisé utilise du coke mixte comme matériau de résistance, la résistivité du coke métallurgique est 5-8 fois supérieure à celle du coke graphitisé. Lorsque le noyau du four est alimenté, la vitesse de montée en température de chaque partie du noyau du four est très inégale, la différence de température entre les parties supérieure et inférieure du produit et la zone environnante est trop grande, et la contrainte thermique augmente également, ce qui est facile de produire un grand nombre de déchets fissurés.

3. Flux de polarisation du noyau du four de graphitisation

Selon la loi de chauffage électrique du four de graphitisation d'Acheson, la répartition de la température dans le cœur du four de graphitation n'est pas seulement liée à la résistance du cœur du four, mais également étroitement liée au courant traversant le cœur du four. Lorsque le noyau du four du four de graphitisation Acheson est biaisé pour diverses raisons, le courant traversant le noyau du four est très différent et la répartition de la température du noyau du four est très différente. Lorsque la différence entre la distribution de courant du noyau du four est grande, la partie à grand courant génère plus de chaleur, la montée en température des produits dans cette zone est plus rapide et la chaleur générée dans la partie à petit courant est moindre, la température la montée des produits dans cette zone est plus lente, donc la température du noyau du four La différence de distribution est grande, donc la différence de température interne du produit est également grande, et la contrainte thermique générée est augmentée en conséquence, provoquant la fissuration et le gaspillage du produit .

3. La qualité des produits torréfiés

1. Fissures internes dans les produits torréfiés

Selon les informations, la plage de température de 350-500 degrés et 700 degrés et plus pendant le processus de torréfaction du produit est la plage de températures la plus dangereuse où le matériau en carbone peut être endommagé. Lorsque la température de la surface extérieure du produit est de 800 degrés et que la différence de température radiale maximale est de 10,7 degrés, la zone avec un rayon de 50-65 mm détermine la résistance du matériau et une zone de contrainte de traction dangereuse se forme dans le rayon de 65 mm à partir du centre de l'ébauche. Lorsque la température est de 700 degrés ou plus, la contrainte dans cette zone est bien supérieure à la limite de résistance à la rupture du matériau, c'est pourquoi le produit produit des fissures droites longitudinales, qui ne s'étendent généralement pas à la surface extérieure du produit , c'est-à-dire le produit de fissures internes.

2. Homogénéité du produit

L'uniformité de la distribution de densité des produits en carbone-graphite, l'uniformité de la densité radiale et de la distribution de densité axiale du produit est étroitement liée à la qualité du produit pendant le processus de traitement thermique de graphitisation. Lorsque la distribution de densité du produit est inégale, dans le processus de traitement thermique de graphitisation, en raison de la contrainte thermique, le produit est sujet aux contraintes internes et la distribution des contraintes internes du produit est également inégale. Cette contrainte interne inégale est facile à provoquer des fissures dans le produit. En conséquence, des déchets fissurés apparaissent pendant le processus de graphitisation.

3. La densité apparente du produit est élevée

La densité apparente des produits en graphite de carbone varie principalement en fonction des matières premières de production et des conditions technologiques. La résistance à la flexion, le module d'élasticité et la conductivité thermique des produits augmentent avec l'augmentation de la densité apparente. Lorsque la densité apparente est élevée, le module d'élasticité du produit augmente et la fragilité augmente, ce qui entraîne une mauvaise résistance aux chocs thermiques du produit. Lors du processus de traitement thermique de graphitisation, la contrainte thermique générée par la température élevée dépasse largement la contrainte que le produit lui-même peut supporter. , Il existe une grande différence entre les contraintes internes et externes et le produit produit des déchets fissurés.

4. La production de pré-traitement est instable

Parce que la graphitisation est le dernier processus de traitement thermique dans la production de produits en graphite de carbone, c'est aussi le processus de traitement thermique avec la température la plus élevée. On pense généralement que lorsque la production du procédé actuel est instable ou que la qualité fluctue, elle sera exposée de manière intensive pendant le procédé de graphitisation. Si la température du matériau calciné est basse, le point de ramollissement de l'asphalte n'est pas qualifié, la température de torréfaction est basse et le taux de gain de poids de l'imprégnation n'est pas qualifié, etc., le produit provoquera un retrait secondaire ou un retrait inégal pendant le traitement de graphitisation à haute température, et il est très facile de produire des déchets fissurés.

5. Phénomène de ballonnement

Un certain degré d'expansion volumique irréversible se produit pendant le processus de graphitisation du produit. La raison principale est que le produit est causé par l'échappement rapide de la concentration de soufre pendant le processus de graphitisation. Le degré de cette expansion irréversible augmente avec l'augmentation de la teneur en soufre et l'augmentation de la vitesse de traitement thermique augmente, et ce comportement d'expansion irréversible est appelé "phénomène de soufflage".

Comme nous le savons tous, la teneur en éléments non carbonés tels que l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, etc. est généralement inférieure à 0.1 % dans le coke de pétrole après calcination à 1 350 température ; cependant, les atomes de carbone du soufre et des hydrocarbures aromatiques sont liés si fortement que la liaison cs commence à se rompre au-dessus de 1400 degrés, et des composés de soufre et de soufre-carbone se forment ; à des températures plus élevées, principalement à 1500-1800 degrés, les composés de soufre et de soufre-carbone générés sont rapidement libérés du produit sous forme de gaz Lorsque la teneur en soufre atteint un certain niveau, cela conduit souvent à des fissures dans les produits pendant le processus de graphitisation.