أسباب تشققات الجرافيت في منتجات الجرافيت

تعد الجرافيت إحدى العمليات الرئيسية للمعالجة الحرارية في عملية إنتاج منتجات الجرافيت الكربوني. فرن الرسم الجرافيكي Acheson هو نوع الفرن الرئيسي لإنتاج الجرافيت الحالي لمنتجات الجرافيت الكربوني. يُطلق على المساحة التي يتم فيها تحميل المنتجات والمواد المقاومة في الفرن اسم قلب الفرن. عادةً ما تكون مساحة المقطع العرضي لقلب الفرن 3-6 M2. يتم تمرير تيار قوي إلى فرن الرسم البياني. بمساعدة المقاومة الأساسية للفرن لفرن الرسم البياني ، يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية تجعل المنتج يصل إلى أعلى درجة حرارة للجرافيت ويكمل عملية الرسم البياني ، التي تتبع قانون Joule-Lenz.

يمكن ملاحظة أن درجة الحرارة في نقاط مختلفة في قلب فرن الرسم البياني مختلفة ، وفي نفس النقطة ، تختلف درجة الحرارة في أوقات مختلفة. يمكن ملاحظة أن درجة حرارة قلب فرن الرسم البياني ليست فقط دالة للفضاء ، ولكنها أيضًا دالة للوقت. لذلك ، فإن توزيع درجة الحرارة لكل جزء في قلب الفرن غير متوازن.

بعد تنشيط فرن الرسم البياني Acheson ، فإنه يعتمد على الحرارة الناتجة عن مادة المقاومة لتسخين المنتج ، بحيث ترتفع درجة حرارة قلب الفرن تدريجياً. إن ارتفاع درجة حرارة قلب الفرن غير متساوٍ للغاية ، كما أن توزيع درجة الحرارة مختلف تمامًا. يمكن أن يكون اختلاف درجة الحرارة بين الجزء المركزي من القلب وجانبي قلب الفرن بالقرب من مادة العزل مئات الدرجات المئوية ، ويمكن أن يصل فرق درجة الحرارة بين الجزء العلوي والجزء السفلي من قلب الفرن أيضًا إلى 100 درجة درجة مئوية. لذلك ، فإن توزيع درجة حرارة التسخين غير المنتظم في نفس قلب فرن الرسم البياني هو السبب الرئيسي للشقوق في المنتجات الأساسية للفرن.

أسباب تشققات الرسوم البيانية في المنتجات

في عملية الرسم البياني ، يتمثل العامل الداخلي للشقوق في المنتج في أن جودة المنتج ليست عالية ومقاومة الحرارة رديئة ؛ العامل الخارجي هو أن درجة حرارة قلب الفرن ترتفع بسرعة كبيرة أثناء عملية الرسم البياني ، والفرق في درجة الحرارة بين الجانبين العلوي والسفلي للمنتج يكون أيضًا مع الزيادة ، يزداد الضغط الحراري أيضًا وفقًا لذلك ، وهذا هو السبب الرئيسي للشقوق في المنتج.

1. نظام عملية الرسوم البيانية غير معقول

1. طريقة تحميل الفرن

عادة ما يتم تثبيت منتجات أفران الرسوم البيانية في Acheson بطريقة التثبيت الرأسي ، وطريقة التثبيت الرأسي لها شكلين: التثبيت العادي والتركيب الخاطئ. عندما يتم تثبيت المنتج الأساسي للفرن ، لأي منتج ، يوجد حزام تسخين تيار عالي الكثافة واحد فقط. كلما كان حزام التسخين أوسع ، كلما كان تسخين المنتج أكثر اتساقًا. عند التثبيت الخاطئ ، يوجد حزامي تسخين تيار عالي الكثافة لكل منتج ، ويكون تسخين المنتج أكثر اتساقًا من التثبيت الرسمي. لذلك ، لم يتم اختيار طريقة تحميل منتجات أفران الرسم البياني بشكل صحيح. أثناء عملية الرسم البياني ونقل الطاقة ، يختلف معدل ارتفاع درجة الحرارة حول المنتج اختلافًا كبيرًا ، ويتجاوز الضغط الحراري الناتج عن المنتج الإجهاد الحراري الذي يمكن أن يتحمله الجسم ، والذي من السهل جدًا إحداث تشققات في المنتج.

2. نظام التشغيل غير معقول

يتم التحكم في منحنى تغير درجة الحرارة في قلب فرن Acheson من خلال منحنى الطاقة لتوزيع الطاقة الثابت. إذا كان نظام التشغيل الخاص بفرن الرسم البياني غير معقول ، فإن منحنى التشغيل المحدد لفرن الرسم البياني يبدأ بقوة عالية جدًا ويرتفع بسرعة كبيرة ، بحيث يكون تدرج درجة الحرارة في الداخل والخارج أيضًا عند تنشيط المنتج. كبير ، والضغط الحراري المتولد يفوق بكثير مقاومة المنتج ، مما يؤدي إلى حدوث تشققات. خاصة عندما تكون درجة حرارة الفرن 1300-1800 درجة ، من أجل التحكم الصارم في مرحلة ارتفاع درجة حرارة الفرن ، يبدأ التركيب الفيزيائي والتركيب الكيميائي للمنتج في التغير بشكل كبير في هذه المرحلة ، ولا تبدأ عملية الرسم البياني للكربون غير المتبلور . في الواقع ، يكون التفاعل الكيميائي بشكل أساسي ، العناصر مثل الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت والعناصر الأخرى المرتبطة في التركيب البلوري للكربون غير المتبلور تستمر في الهروب. نتيجة للهروب ، تستمر عناصر الشوائب في الجزء الجانبي من الهيكل البلوري للكربون غير المتبلور في الانخفاض ، وتبقى بعض عيوب الشبكة. ، في الوقت نفسه ، يكون الضغط الحراري مركّزًا نسبيًا ، ومن السهل جدًا إحداث تشققات في المنتج.

3. مقاومة مادة المقاومة

تتكون مقاومة قلب فرن الرسم البياني من مقاومة المنتج ومقاومة مادة المقاومة في السلسلة. عندما يبدأ فرن الرسم البياني في التنشيط ، تمثل مقاومة مادة المقاومة حوالي 99 بالمائة من مقاومة قلب الفرن. حوالي 97 في المائة ، يمكن ملاحظة أنه في عملية الرسم البياني بأكملها ، فإن الحرارة الناتجة عن مرور التيار عبر مادة المقاومة هي أساسًا لتسخين المنتج. عندما تكون مقاومة مادة المقاومة مختلفة تمامًا عن مقاومة المنتج ، فإن الحرارة الناتجة عن مادة المقاومة تكون بعيدة أثناء عملية الرسم البياني والكهربة. إنه أكبر بكثير من حرارة المنتج نفسه ، مما يتسبب في أن يكون الاختلاف في درجة الحرارة بين داخل المنتج وخارجه كبيرًا جدًا ، مما يؤدي إلى إجهاد حراري مفرط يتسبب في حدوث تشققات في المنتج.

2. جودة عملية الرسوم البيانية ليست عالية

1. جودة تحميل الفرن ليست عالية

لا يلبي تشغيل فرن الرسم البياني متطلبات المعايير الفنية للعملية. عندما يتم تحميل الفرن ، لا يتم ترتيب المنتجات الأساسية للفرن بشكل جيد ، والتباعد بين مجموعات المنتجات غير متسق ، وملء مادة المقاومة غير متساوية ، وحتى ظاهرة "المواد الممتدة" لمواد المقاومة تحدث ، والتي سوف تظهر في فرن الرسم البياني. في عملية نقل الطاقة ، يكون التوزيع الحالي حول قلب الفرن غير متساوٍ للغاية ، مما ينتج عنه معدلات تسخين غير متساوية وارتفاع درجة حرارة المنتج ، كما أن فرق درجة الحرارة داخل المنتج كبير جدًا ، وسيؤدي الضغط الحراري المتولد إلى إنتاج المنتج للتصدع والنفايات.

2. جودة مادة المقاومة غير متساوية

عندما يستخدم فرن الشحن الجرافيكي فحم الكوك المختلط كمادة مقاومة ، فإن مقاومة فحم الكوك المعدني 5-8 أكبر من تلك الخاصة بفحم الكوك الجرافيت. عندما يتم تنشيط قلب الفرن ، تكون سرعة ارتفاع درجة الحرارة لكل جزء من قلب الفرن غير متساوية للغاية ، ويكون فرق درجة الحرارة بين الأجزاء العلوية والسفلية من المنتج والمنطقة المحيطة كبيرًا جدًا ، ويزداد الضغط الحراري أيضًا ، مما يؤدي إلى من السهل إنتاج عدد كبير من منتجات النفايات المتشققة.

3. تدفق التحيز من قلب فرن الرسم البياني

وفقًا لقانون التسخين الكهربائي لفرن الرسوم البيانية Acheson ، فإن توزيع درجة الحرارة في قلب فرن الرسم البياني لا يرتبط فقط بالمقاومة الأساسية للفرن ، ولكنه يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بالتيار المار عبر قلب الفرن. عندما يكون قلب الفرن الخاص بفرن الرسوم البيانية Acheson متحيزًا لأسباب مختلفة ، يكون التيار المار عبر قلب الفرن مختلفًا تمامًا ، ويكون توزيع درجة حرارة قلب الفرن مختلفًا تمامًا. عندما يكون الاختلاف بين التوزيع الحالي لنواة الفرن كبيرًا ، فإن الجزء الذي يحتوي على تيار كبير يولد مزيدًا من الحرارة ، ويكون ارتفاع درجة حرارة المنتجات في هذه المنطقة أسرع ، وتكون الحرارة المتولدة في الجزء ذي التيار الصغير أقل ، ودرجة الحرارة يكون ارتفاع المنتجات في هذه المنطقة أبطأ ، وبالتالي فإن درجة حرارة قلب الفرن يكون فرق التوزيع كبيرًا ، وبالتالي فإن اختلاف درجة الحرارة الداخلية للمنتج كبير أيضًا ، ويزداد الضغط الحراري الناتج في المقابل ، مما يتسبب في تكسير المنتج وإهداره .

3. جودة المنتجات المحمصة

1. التشققات الداخلية في المنتجات المحمصة

وفقًا للمعلومات ، فإن نطاق درجة الحرارة الذي يبلغ 350-500 درجة و 700 درجة وما فوق أثناء عملية تحميص المنتج هو أخطر نطاق لدرجة الحرارة حيث يمكن أن تتلف مادة الكربون. عندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي للمنتج 800 درجة ويكون الحد الأقصى للاختلاف في درجة الحرارة الشعاعية 10.7 درجة ، فإن المنطقة التي يبلغ نصف قطرها 50-65 مم تحدد قوة المادة ، وتتشكل منطقة إجهاد شد خطيرة داخل نصف قطرها 65 مم من مركز الفراغ. عندما تكون درجة الحرارة 700 درجة أو أعلى ، يكون الضغط في هذه المنطقة أكبر بكثير من حد مقاومة تكسير المادة ، وهذا هو السبب في أن المنتج ينتج تشققات طولية مستقيمة ، والتي لا تمتد عمومًا إلى السطح الخارجي للمنتج ، أي نتاج التشققات الداخلية.

2. تجانس المنتج

يرتبط توحيد توزيع كثافة منتجات الجرافيت الكربوني وتوحيد الكثافة الشعاعية وتوزيع الكثافة المحورية للمنتج ارتباطًا وثيقًا بجودة المنتج أثناء عملية المعالجة الحرارية للجرافيت. عندما يكون توزيع كثافة المنتج غير متساوٍ ، في عملية المعالجة الحرارية للجرافيت ، بسبب الإجهاد الحراري ، يكون المنتج عرضة للضغط الداخلي ، كما أن توزيع الضغط الداخلي للمنتج غير متساوٍ. من السهل أن يتسبب هذا الضغط الداخلي غير المتكافئ في حدوث تشققات في المنتج. نتيجة لذلك ، تظهر منتجات النفايات المتشققة أثناء عملية الرسم البياني.

3. الكثافة الظاهرية للمنتج عالية

تختلف الكثافة الظاهرية لمنتجات الجرافيت الكربوني بشكل أساسي باختلاف المواد الخام للإنتاج والظروف التكنولوجية. تزداد قوة الانحناء ومعامل المرونة والتوصيل الحراري للمنتجات مع زيادة الكثافة الظاهرية. عندما تكون الكثافة الظاهرية عالية ، يزداد معامل المرونة للمنتج ويزداد التقصف ، مما يؤدي إلى ضعف مقاومة الصدمة الحرارية للمنتج. أثناء عملية المعالجة الحرارية للجرافيت ، فإن الإجهاد الحراري الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة يتجاوز إلى حد كبير الضغط الذي يمكن أن يتحمله المنتج نفسه. ، يوجد فرق كبير بين الضغط الداخلي والخارجي ، وينتج المنتج نفايات متصدعة.

4. إنتاج ما قبل العملية غير مستقر

نظرًا لأن الرسم البياني هو آخر عملية معالجة حرارية في إنتاج منتجات الجرافيت الكربوني ، فهي أيضًا عملية المعالجة الحرارية بأعلى درجة حرارة. من المعتقد عمومًا أنه عندما يكون إنتاج العملية الحالية غير مستقر أو تتقلب الجودة ، فإنه سيتم كشفه بشكل مكثف أثناء عملية الرسم البياني. إذا كانت درجة حرارة المادة المكلسة منخفضة ، فإن نقطة تليين الأسفلت غير مؤهلة ، ودرجة حرارة التحميص منخفضة ، ومعدل زيادة الوزن للتشريب غير مؤهل ، وما إلى ذلك ، سوف يتسبب المنتج في انكماش ثانوي أو انكماش غير متساوٍ أثناء معالجة الرسوم البيانية ذات درجة الحرارة العالية ، ومن السهل جدًا إنتاج منتجات النفايات المتشققة.

5. ظاهرة الانتفاخ

تحدث درجة معينة من تمدد الحجم الذي لا رجعة فيه أثناء عملية الرسم البياني للمنتج. السبب الرئيسي هو أن المنتج ناتج عن الهروب السريع لتركيز الكبريت أثناء عملية الرسم البياني. تزداد درجة هذا التمدد غير القابل للانعكاس مع زيادة محتوى الكبريت وتزداد الزيادة في معدل المعالجة الحرارية ، ويسمى هذا السلوك التمدد الذي لا رجعة فيه بـ "ظاهرة النفخ".

كما نعلم جميعًا ، فإن محتوى العناصر غير الكربونية مثل الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين وما إلى ذلك يكون بشكل عام أقل من 0 .1 في المائة في كوك البترول بعد التكليس عند درجة حرارة 1350 ؛ ومع ذلك ، فإن ذرات الكربون للكبريت والهيدروكربونات العطرية مرتبطة بقوة بحيث تبدأ الرابطة في الانهيار فوق 1400 درجة ، وتتشكل مركبات الكبريت والكبريت والكربون ؛ عند درجات حرارة أعلى ، وبشكل رئيسي عند {{7} درجة مئوية ، يتم إطلاق مركبات الكبريت والكبريت المتولدة بسرعة من المنتج في شكل غاز عندما يصل محتوى الكبريت إلى مستوى معين ، فإنه غالبًا ما يؤدي إلى حدوث تشققات في المنتجات أثناء عملية الرسم البياني.