Sebab keretakan grafit dalam produk grafit

Grafitisasi adalah salah satu proses utama rawatan haba dalam proses pengeluaran produk karbon-grafit. Relau grafit Acheson ialah jenis relau utama untuk pengeluaran grafit semasa produk karbon-grafit. Ruang di mana produk dan bahan rintangan dimuatkan dalam relau dipanggil teras relau. Luas keratan rentas teras relau biasanya 3-6M2. Arus kuat disalurkan ke dalam relau grafitisasi. Dengan bantuan rintangan teras relau relau grafitisasi, tenaga elektrik ditukar menjadi Tenaga haba menjadikan produk mencapai suhu grafitisasi tertinggi dan melengkapkan proses grafitisasi, yang mengikut undang-undang Joule-Lenz.

Ia boleh dilihat bahawa suhu pada titik yang berbeza dalam teras relau grafitasi adalah berbeza, dan pada titik yang sama, suhu berbeza pada masa yang berbeza. Ia boleh dilihat bahawa suhu teras relau grafitasi bukan sahaja fungsi ruang, tetapi juga fungsi masa. Oleh itu, taburan suhu setiap bahagian dalam teras relau adalah tidak seimbang.

Selepas relau grafit Acheson ditenagakan, ia bergantung kepada haba yang dihasilkan oleh bahan rintangan untuk memanaskan produk, supaya suhu teras relau meningkat secara beransur-ansur. Kenaikan suhu teras relau sangat tidak sekata, dan taburan suhu sangat berbeza. Perbezaan suhu antara bahagian tengah teras dan dua sisi teras relau berhampiran bahan penebat boleh beratus-ratus darjah Celsius, dan perbezaan suhu antara bahagian atas dan bahagian bawah teras relau juga boleh mencapai 100 darjah Celcius. Oleh itu, taburan suhu pemanasan yang tidak seragam dalam teras relau grafitisasi yang sama adalah punca utama keretakan dalam produk teras relau.

Punca keretakan grafit dalam produk

Dalam proses grafitisasi, faktor dalaman keretakan dalam produk ialah kualiti produk tidak tinggi dan rintangan haba adalah lemah; faktor luaran ialah suhu teras relau meningkat terlalu cepat semasa proses grafitisasi, dan perbezaan suhu antara bahagian atas dan bawah produk juga Dengan peningkatan, tegasan haba juga meningkat dengan sewajarnya, yang merupakan sebab utama untuk rekahan pada produk.

1. Sistem proses grafisasi adalah tidak munasabah

1. Kaedah pemuatan relau

Produk relau grafitisasi Acheson biasanya dipasang dalam kaedah pemasangan menegak, dan kaedah pemasangan menegak mempunyai dua bentuk: pemasangan biasa dan pemasangan yang salah. Apabila produk teras relau sedang dipasang, untuk sebarang produk, hanya terdapat satu tali pinggang pemanasan arus berketumpatan tinggi. Lebih luas tali pinggang pemanasan, lebih seragam pemanasan produk. Apabila tersalah dipasang, terdapat dua tali pinggang pemanasan arus berketumpatan tinggi untuk setiap produk, dan pemanasan produk lebih seragam daripada pemasangan formal. Oleh itu, kaedah pemuatan produk relau grafisasi tidak dipilih dengan betul. Semasa proses grafisasi dan penghantaran kuasa, kadar kenaikan suhu di sekeliling produk sangat berbeza-beza, dan tegasan haba yang dihasilkan oleh produk melebihi tegasan haba yang boleh ditahan oleh badan, yang sangat mudah menyebabkan keretakan pada produk.

2. Sistem penyalaan kuasa adalah tidak munasabah

Keluk perubahan suhu teras relau grafisasi Acheson dikawal oleh keluk kuasa pengagihan kuasa malar. Jika sistem kuasa hidup relau grafitisasi tidak munasabah, lengkung kuasa hidup relau grafitisasi yang ditentukan bermula dengan kuasa terlalu tinggi dan naik terlalu cepat, supaya Apabila produk ditenagakan, kecerunan suhu di dalam dan di luar terlalu besar, dan tegasan haba yang dijana sangat melebihi rintangan produk, mengakibatkan keretakan. Terutama apabila suhu relau ialah 1300-1800 darjah, untuk mengawal ketat peringkat kenaikan suhu relau, struktur fizikal dan komposisi kimia produk mula berubah dengan ketara pada peringkat ini, dan grafitasi karbon amorf tidak bermula. . Malah, tindak balas kimia adalah Terutamanya, unsur-unsur seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur dan unsur-unsur lain yang terikat dalam struktur kristal karbon amorf terus melarikan diri. Hasil daripada pelarian itu, unsur-unsur kekotoran di bahagian tepi struktur kristal karbon amorf terus berkurangan, dan beberapa kecacatan kekisi kekal. , Pada masa yang sama, tegasan haba agak tertumpu, dan sangat mudah menyebabkan keretakan pada produk.

3. Rintangan bahan rintangan

Rintangan teras relau grafisasi terdiri daripada rintangan produk dan rintangan bahan rintangan secara bersiri. Apabila relau grafisasi mula bertenaga, rintangan bahan rintangan menyumbang kira-kira 99 peratus daripada rintangan teras relau. Kira-kira 97 peratus, dapat dilihat bahawa dalam keseluruhan proses grafitisasi, ia adalah terutamanya haba yang dijana oleh arus yang melalui bahan rintangan untuk memanaskan produk. Apabila rintangan bahan rintangan agak berbeza daripada rintangan produk, haba yang dihasilkan oleh bahan rintangan adalah jauh semasa proses grafitisasi dan elektrifikasi. Ia jauh lebih besar daripada haba produk itu sendiri, menyebabkan perbezaan suhu antara bahagian dalam dan luar produk menjadi terlalu besar, yang akan menyebabkan tekanan haba yang berlebihan menyebabkan keretakan pada produk.

2. Kualiti operasi grafisasi tidak tinggi

1. Kualiti pemuatan relau tidak tinggi

Pengendalian relau grafisasi tidak memenuhi keperluan standard teknikal proses. Apabila relau dimuatkan, produk teras relau tidak disusun dengan kemas, jarak antara kumpulan produk tidak konsisten, pengisian bahan rintangan tidak sekata, malah fenomena "bahan berkembang" bahan rintangan berlaku, yang akan muncul dalam relau grafitisasi. Dalam proses penghantaran kuasa, pengagihan semasa di sekeliling teras relau adalah sangat tidak sekata, mengakibatkan pemanasan tidak sekata dan kadar kenaikan suhu produk, dan perbezaan suhu di dalam produk terlalu besar, dan tegasan haba yang dihasilkan akan menyebabkan produk untuk retak dan membazir.

2. Kualiti bahan rintangan tidak sekata

Apabila relau pengecasan bergrafik menggunakan kok bercampur sebagai bahan rintangan, kerintangan kok metalurgi adalah 5-8 kali lebih besar daripada kok bergrafit. Apabila teras relau ditenagakan, kelajuan kenaikan suhu setiap bahagian teras relau adalah sangat tidak sekata, perbezaan suhu antara bahagian atas dan bawah produk dan kawasan sekitarnya terlalu besar, dan tegasan haba juga meningkat, yang mana mudah untuk menghasilkan sejumlah besar bahan buangan retak.

3. Aliran berat sebelah teras relau grafisasi

Menurut undang-undang pemanasan elektrik relau grafitisasi Acheson, taburan suhu dalam teras relau grafitisasi bukan sahaja berkaitan dengan rintangan teras relau, tetapi juga berkait rapat dengan arus yang melalui teras relau. Apabila teras relau relau grafitisasi Acheson berat sebelah disebabkan oleh pelbagai sebab, arus yang melalui teras relau adalah sangat berbeza, dan taburan suhu teras relau adalah sangat berbeza. Apabila perbezaan antara pengagihan semasa teras relau adalah besar, bahagian dengan arus besar menghasilkan lebih banyak haba, kenaikan suhu produk di kawasan ini lebih cepat, dan haba yang dihasilkan di bahagian dengan arus kecil adalah kurang, suhu kenaikan produk di kawasan ini lebih perlahan, jadi suhu teras relau Perbezaan pengedaran adalah besar, jadi perbezaan suhu dalaman produk juga besar, dan tegasan terma yang dijana juga meningkat, menyebabkan produk retak dan terbuang .

3. Kualiti produk panggang

1. Keretakan dalaman dalam produk panggang

Menurut maklumat, julat suhu 350-500 darjah dan 700 darjah dan ke atas semasa proses pemanggangan produk adalah julat suhu paling berbahaya di mana bahan karbon mungkin rosak. Apabila suhu permukaan luar produk ialah 800 darjah dan perbezaan suhu jejari maksimum ialah 10.7 darjah, kawasan dengan jejari 50-65mm menentukan kekuatan bahan, dan kawasan tegasan tegangan yang berbahaya terbentuk dalam jejari 65mm dari pusat kosong. Apabila suhu 700 darjah atau lebih tinggi, tegasan di kawasan ini jauh lebih besar daripada had kekuatan pecah bahan, itulah sebabnya produk menghasilkan retakan lurus membujur, yang secara amnya tidak meluas ke permukaan luar produk. , iaitu hasil rekahan dalaman.

2. Kehomogenan produk

Keseragaman taburan ketumpatan produk karbon-grafit, keseragaman ketumpatan jejarian dan taburan ketumpatan paksi produk adalah berkait rapat dengan kualiti produk semasa proses rawatan haba grafisasi. Di mana pengagihan ketumpatan produk tidak sekata, dalam proses rawatan haba grafisasi, disebabkan oleh tegasan haba, produk terdedah kepada tekanan dalaman, dan pengagihan tegasan dalaman produk juga tidak sekata. Tekanan dalaman yang tidak sekata ini mudah menyebabkan rekahan pada produk. Akibatnya, bahan buangan retak muncul semasa proses grafitisasi.

3. Ketumpatan pukal produk adalah tinggi

Ketumpatan pukal produk karbon-grafit terutamanya berbeza dengan bahan mentah pengeluaran dan keadaan teknologi. Kekuatan lentur, modulus anjal dan kekonduksian terma produk meningkat dengan peningkatan ketumpatan pukal. Apabila ketumpatan pukal tinggi, modulus keanjalan produk meningkat dan kerapuhan meningkat, mengakibatkan rintangan kejutan haba produk yang lemah. Semasa proses rawatan haba grafisasi, tegasan terma yang dijana oleh suhu tinggi sangat melebihi tegasan yang boleh ditahan oleh produk itu sendiri. , Terdapat perbezaan yang besar antara tekanan dalaman dan luaran, dan produk menghasilkan sisa retak.

4. Pengeluaran pra-proses tidak stabil

Kerana grafitisasi ialah proses rawatan haba terakhir dalam pengeluaran produk karbon-grafit, ia juga merupakan proses rawatan haba dengan suhu tertinggi. Secara amnya dipercayai bahawa apabila pengeluaran proses semasa tidak stabil atau kualiti turun naik, ia akan terdedah secara intensif semasa proses grafitisasi. Jika suhu bahan terkalsin rendah, takat lembut asfalt tidak memenuhi syarat, suhu pemanggangan rendah, dan kadar pertambahan berat impregnasi tidak memenuhi syarat, dsb., produk akan menyebabkan pengecutan sekunder atau pengecutan tidak sekata semasa rawatan grafit suhu tinggi, dan sangat mudah untuk menghasilkan produk sisa retak.

5. Fenomena kembung perut

Tahap tertentu pengembangan volum tidak boleh balik berlaku semasa proses grafitisasi produk. Sebab utama ialah produk tersebut disebabkan oleh pelepasan cepat kepekatan sulfur semasa proses grafitisasi. Tahap pengembangan tak boleh balik ini meningkat dengan peningkatan kandungan sulfur dan Peningkatan kadar rawatan haba meningkat, dan tingkah laku pengembangan tak boleh balik ini dipanggil "fenomena meniup".

Seperti yang kita sedia maklum, kandungan unsur bukan karbon seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dsb. biasanya kurang daripada 0.1 peratus dalam kok petroleum selepas pengkalsinan pada suhu 1350; bagaimanapun, atom karbon sulfur dan hidrokarbon aromatik terikat dengan kuat sehingga ikatan cs mula pecah melebihi 1400 darjah, dan sebatian sulfur dan sulfur-karbon terbentuk; pada suhu yang lebih tinggi, terutamanya pada 1500-1800 darjah, sebatian sulfur dan sulfur-karbon yang dihasilkan dibebaskan dengan cepat daripada produk dalam bentuk gas Apabila kandungan sulfur mencapai tahap tertentu, ia sering menyebabkan keretakan pada produk semasa proses grafitisasi.