1.Matalan lämpötilan esilämmitysvaihe (huoneenlämpötila 350 ℃:een)
Kun vihreän kappaleen todellinen lämmityslämpötila saavuttaa 100–230 celsiusastetta, vihreä kappale alkaa pehmetä, sisäinen jännitys vähenee, tilavuus laajenee hieman, mutta haihtuvia aineita ei vapaudu paljon, ja vihreä kappale on plastisessa vaiheessa. Tässä vaiheessa päätehtävänä on hiiliaihion esilämmitys. Vihreän aihion lämpötila- ja paine-erojen vuoksi osa asfaltin kevyistä komponenteista siirtyy, diffundoituu ja virtaa. Lämpötilan noustessa edelleen 230–400 ℃:een asfaltin hajoamisnopeus kiihtyy vähitellen. Erityisesti 350–400 ℃:n lämpötila-alueella asfaltti hajoaa voimakkaasti ja vapautuu suuri määrä haihtuvia aineita. Tässä vaiheessa lämmitysnopeutta on valvottava, jotta äkillinen lämpötilan nousu ei aiheuta sisäisten jännitysten keskittymistä, ja samalla vältetään haihtuvien aineiden nopea vapautuminen, joka voi aiheuttaa halkeamia hiiliaihioon.
2. Keskilämpötilan koksausvaihe (350 ℃ - 800 ℃)
Kun vihreän kappaleen todellinen lämmityslämpötila nousee 400–550 ℃:een, asfaltin hajoamis- ja haihtumisnopeus hidastuu ja siirtyy polykondensaatioreaktion hallitsemaan vaiheeseen. Korkeissa lämpötiloissa asfaltti hajoaa lämpöhajoamalla ja polykondensaatilla muodostaen puolikoksia. Tässä vaiheessa purkautuvien haihtuvien aineiden määrä vähenee ja vihreän kappaleen tilavuus muuttuu laajenemisesta supistumiseen. Kun vihreän kappaleen todellinen lämmityslämpötila saavuttaa 500–700 ℃:n, asfaltin muodostama puolikoksi muuttuu edelleen sideainekoksiksi (asfalttikoksi), asfaltin hajoamisessa vapautuvien haihtuvien aineiden määrä vähenee edelleen ja hiilivihreä kappale kutistuu edelleen. Tässä vaiheessa asfaltin sideaine on muuttunut sideainekoksiksi ja hiilivihreän kappaleen lämmönjohtavuus on kasvanut. Tämä vaihe on ratkaiseva, ja se vaikuttaa paahtamisen laatuun. Sideaine käy läpi suuren määrän monimutkaisia hajoamis-, polymerointi-, syklisaatio- ja aromatisaatioreaktioita. Sideaineen hajoaminen ja hajoamistuotteiden uudelleenpolymeroituminen tapahtuvat samanaikaisesti, muodostaen välivaiheen. Välivaiheen kasvu johtaa esiasteiden muodostumiseen. 400 ℃:ssa tuote alkaa koksaantua, mutta lujuus on edelleen hyvin alhainen ja asfaltin tarttuvuus heikkenee. Noin 500 ℃:ssa, vaikka haihtuvia aineita on vielä pieni määrä, hiilen perusrakenne on jo muodostunut. Puolikoksi muodostuu 500–550 ℃:ssa, ja asfaltin lämpöhajoamisessa syntyvät haihtuvat aineet poistuvat pääasiassa ennen 600–650 ℃:aa. Koksia muodostuu 700–750 ℃:ssa. Asfaltin koksaamisnopeuden lisäämiseksi ja tuotteiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien parantamiseksi lämpötilaa on tässä vaiheessa nostettava tasaisesti ja hitaasti. Lisäksi tässä vaiheessa poistuu suuri määrä haihtuvia aineita, jotka täyttävät koko uunikammion. Nämä kaasut hajoavat kuumien tuotteiden pinnalle, jolloin muodostuu kiinteää hiiltä, joka kerrostuu tuotteiden huokosiin ja pinnalle, mikä lisää koksin saantoa ja sulkee tuotteiden huokoset, mikä parantaa niiden lujuutta. Reaktion merkittävin piirre tässä vaiheessa on funktionaalisten ryhmien polymeroituminen ja hajoaminen sekä vetypitoisuuden asteittainen kasvu poistuvassa kaasussa.
3. Korkean lämpötilan sintrausvaihe (800 ℃ - 1200 ~ 1350 ℃)
Kun tuotteen lämpötila saavuttaa yli 700 ℃, sideaineen koksaamisprosessi on käytännössä päättynyt. Korkean lämpötilan sintrausvaiheessa lämmitysnopeutta voidaan lisätä jonkin verran. Maksimilämpötilan saavuttamisen jälkeen lämpötilaa on ylläpidettävä 15–20 tuntia. Koksauksen aikana muodostuu suuria aromaattisia tasomaisia molekyylejä. Tasomaisten molekyylien reuna-alueiden erilaiset atomit ja atomiryhmät rikkoutuvat ja poistuvat. Lämpötilan noustessa tasomaiset molekyylit uudelleenjärjestäytyvät. Yli 900 ℃:ssa reunoilla olevat vetyatomit rikkoutuvat vähitellen ja poistuvat. Samalla sideainekoksi kutistuu ja tiivistyy edelleen. Tässä vaiheessa kemiallinen prosessi heikkenee vähitellen, sisäinen ja ulkoinen kutistuminen vähenevät vähitellen, kun taas todellinen tiheys, lujuus ja sähkönjohtavuus kasvavat.
4. Jäähdytysvaihe
Jäähdytyksen aikana jäähdytysnopeus voi olla hieman nopeampi kuin lämmitysnopeus. Tuotteen lämmönjohtavuuden rajoituksen vuoksi jäähdytysnopeus tuotteen sisällä on kuitenkin hitaampi kuin pinnalla, mikä muodostaa eri suuruisia lämpötilagradientteja ja lämpöjännitysgradientteja tuotteen keskeltä pintaan. Jos lämpöjännitys on liian suuri, se aiheuttaa epätasaista sisäistä ja ulkoista kutistumista ja johtaa halkeamiin. Siksi jäähdytys tulisi suorittaa hallitusti. Jäähdytysvaiheessa käytetään gradienttijäähdytystä. Jäähdytysnopeus yli 800 ℃:n alueilla ei saa ylittää 3 ℃/h, jotta vältetään nopean jäähdytyksen aiheuttamat halkeamat. Uunista ulos tulevan tuotteen lämpötilan on oltava alle 80 ℃. Käytettäessä sumuvesijäähdytysjärjestelmää veden lämpötilan tulisi pysyä vakaasti 40 ℃ ± 2 ℃:ssa lämpöshokkivaurioiden välttämiseksi.
Julkaisun aika: 11. kesäkuuta 2025