흑연 제품의 흑연화 균열의 원인

흑연화는 탄소-흑연 제품의 생산 공정에서 열처리의 주요 공정 중 하나입니다. Acheson 흑연화로는 현재 탄소-흑연 제품의 흑연화 생산을 위한 주요 로 유형입니다. Furnace에 제품과 저항체를 적재하는 공간을 Furnace Core라고 합니다. 용광로 코어의 단면적은 일반적으로 3-6M2입니다. 강한 전류가 흑연화로로 전달됩니다. 흑연화로의 용광로 코어 저항의 도움으로 전기 에너지가 열 에너지로 변환되어 제품이 흑연화의 최고 온도에 도달하고 흑연화 공정이 완료되며 이는 Joule-Lenz 법칙을 따릅니다.

흑연화로 코어의 다른 지점에서 온도가 다르고 동일한 지점에서 온도가 다른 시간에 다른 것을 볼 수 있습니다. 흑연화로 코어의 온도는 공간의 함수일 뿐만 아니라 시간의 함수임을 알 수 있습니다. 따라서 로 코어의 각 부품의 온도 분포가 불균형합니다.

Acheson 흑연화로에 전원이 공급된 후 저항 재료에서 발생하는 열에 의존하여 제품을 가열하므로 용광로 코어의 온도가 점차 상승합니다. 용광로 코어의 온도 상승은 매우 고르지 않으며 온도 분포도 매우 다릅니다. 코어 중앙부와 단열재 근처의 로 코어 두면 사이의 온도 차이는 섭씨 수백도가 될 수 있으며 로 코어의 상부와 하부 사이의 온도 차이도 100도에 도달할 수 있습니다. 섭씨. 따라서 동일한 흑연화 노심에서 균일하지 않은 가열 온도 분포는 노심 제품의 균열의 주요 원인입니다.

제품의 흑연화 균열 원인

흑연화 과정에서 제품 균열의 내부 요인은 제품의 품질이 높지 않고 내열성이 좋지 않다는 것입니다. 외부 요인은 흑연화 공정에서 노심의 온도가 너무 빨리 상승하고 제품의 상하 온도차도 증가함에 따라 열 응력도 그에 따라 증가하는 것이 주요 원인입니다. 제품에 균열이 있는 경우.

1. 흑연화 공정 시스템이 불합리하다.

1. 로 로딩 방법

Acheson의 흑연화로 제품은 일반적으로 수직 설치 방식으로 설치되며 수직 설치 방식에는 정상 설치와 잘못된 설치의 두 가지 형태가 있습니다. 용광로 코어 제품이 설치될 때 모든 제품에 대해 고밀도 전류 가열 벨트가 하나만 있습니다. 가열 벨트가 넓을수록 제품의 가열이 더 균일해집니다. 잘못 설치하면 제품마다 두 개의 고밀도 전류 가열 벨트가 있으며 제품의 가열은 정식 설치보다 균일합니다. 따라서 흑연화로 제품의 적재 방법이 적절하게 선택되지 않습니다. 흑연화 및 동력 전달 과정에서 제품 주변의 온도 상승률이 크게 달라지며, 제품에서 발생하는 열응력이 본체가 견딜 수 있는 열응력을 초과하여 제품에 크랙이 발생하기 쉽습니다.

2. 파워온 시스템이 불합리하다

Acheson 흑연화로 코어의 온도 변화 곡선은 일정한 전력 분포의 전력 곡선에 의해 제어됩니다. 흑연화로의 전원 공급 시스템이 불합리한 경우 흑연화로의 결정된 전원 공급 곡선이 너무 높은 전력으로 시작하여 너무 빨리 상승하므로 제품에 전원이 공급될 때 내부 및 외부 온도 구배가 너무 큽니다. 발생하는 열응력이 제품의 저항을 크게 초과하여 크랙이 발생합니다. 특히 로 온도가 1300-1800도인 경우 로 온도 상승 단계를 엄격하게 제어하기 위해 이 단계에서 제품의 물리적 구조 및 화학적 조성이 크게 변화하기 시작하며 비정질 탄소의 흑연화가 시작되지 않습니다. . 사실, 화학 반응은 주로 비정질 탄소의 결정체 구조에 결합된 수소, 산소, 질소, 황 및 기타 원소와 같은 원소가 계속 탈출합니다. 이스케이프의 결과, 비정질 탄소의 결정 구조 단부의 불순물 원소가 계속해서 감소하고, 일부 격자 결함이 잔존한다. , 동시에 열응력이 상대적으로 집중되어 제품에 균열이 생기기 쉽습니다.

3. 저항 물질의 저항

흑연 화로 코어의 저항은 제품의 저항과 저항 재료의 저항이 직렬로 구성됩니다. 흑연화로에 에너지가 공급되기 시작하면 저항 물질의 저항이 용광로 코어 저항의 약 99%를 차지합니다. 약 97%는 전체 흑연화 공정에서 주로 제품을 가열하기 위해 저항 물질을 통과하는 전류에 의해 발생하는 열임을 알 수 있습니다. 저항 물질의 저항이 제품의 저항과 상당히 다른 경우 저항 물질에서 발생하는 열은 흑연화 및 대전 과정에서 멀리 떨어져 있습니다. 제품 자체의 열보다 훨씬 커서 제품 내부와 외부의 온도차가 너무 커서 과도한 열 응력이 발생하여 제품에 크랙이 발생합니다.

2. 흑연화 작업의 품질이 높지 않다.

1. 용광로 로딩의 품질이 높지 않습니다.

흑연화로의 작동은 공정 기술 표준의 요구 사항을 충족하지 않습니다. 로가 적재되면 로 코어 제품이 깔끔하게 정렬되지 않고 제품 그룹 사이의 간격이 일치하지 않으며 저항 재료의 충진이 고르지 않으며 저항 재료의 "확장된 재료" 현상까지 발생합니다. 흑연 화로에 나타납니다. 동력 전달 과정에서 용광로 코어 주변의 전류 분포가 매우 고르지 않아 제품의 가열 및 온도 상승 속도가 고르지 않고 제품 내부의 온도 차가 너무 커서 발생하는 열 응력으로 인해 제품이 발생합니다. 균열 및 낭비.

2. 저항 재료의 품질이 고르지 않습니다.

흑연화 장입로가 혼합 코크스를 저항 물질로 사용하는 경우 야금 코크스의 저항률은 흑연화 코크스보다 5-8배 더 큽니다. 노심 통전 시 노심 각 부분의 온도 상승 속도가 매우 불균일하여 제품 상하부와 주변부의 온도차가 너무 커서 열응력도 증가하여 많은 수의 금이 간 폐기물을 생산하기 쉽습니다.

3. 흑연화 노심의 바이어스 흐름

Acheson 흑연화로의 전기 가열 법칙에 따르면 흑연화로 코어의 온도 분포는 노심 저항과 관련이 있을 뿐만 아니라 노심을 통과하는 전류와 밀접한 관련이 있습니다. Acheson 흑연화로의 로 코어가 여러 가지 이유로 편향되면 로 코어를 통과하는 전류가 매우 다르며 로 코어의 온도 분포도 매우 다릅니다. 노심의 전류분포의 차이가 크면 전류가 큰 부분이 더 많은 열을 발생시키고 이 부분에서 제품의 온도 상승이 빠르고 전류가 작은 부분에서 발생하는 열이 적어 온도가 이 부분은 제품의 상승이 더디므로 노심의 온도분포차가 커서 제품 내부의 온도차도 크며 이에 따라 발생하는 열응력도 커져 제품의 크랙 ​​및 폐기가 발생한다. .

3. 로스팅 제품의 품질

1. 로스팅된 제품의 내부 크랙

정보에 따르면 제품의 로스팅 과정에서 350-500도와 700도 이상의 온도 범위는 탄소 소재가 손상될 수 있는 가장 위험한 온도 범위입니다. 제품의 외면온도가 800도이고 최대 반경방향 온도차가 10.7도일 때 반지름이 50-65mm인 영역이 재료의 강도를 결정하고 내부에 위험한 인장응력 영역이 형성된다. 블랭크 중심에서 반경 65mm. 온도가 700도 이상이면 이 영역의 응력이 재료의 파단 강도 한계보다 훨씬 커서 제품에 일반적으로 제품 외부 표면으로 확장되지 않는 종방향 직선 크랙이 발생합니다. , 즉 내부 균열의 산물입니다.

2. 제품 동질성

탄소-흑연 제품의 밀도 분포의 균일성, 제품의 방사형 밀도 및 축방향 밀도 분포의 균일성은 흑연화 열처리 과정에서 제품의 품질과 밀접한 관련이 있습니다. 제품의 밀도 분포가 고르지 않은 경우 흑연 화 열처리 과정에서 열 응력으로 인해 제품이 내부 응력을 받기 쉽고 제품의 내부 응력 분포도 고르지 않습니다. 이 고르지 않은 내부 응력은 제품에 균열을 일으키기 쉽습니다. 그 결과 흑연화 공정에서 균열된 폐기물이 나타난다.

3. 제품의 부피 밀도가 높다.

탄소 흑연 제품의 벌크 밀도는 주로 생산 원료 및 기술 조건에 따라 다릅니다. 벌크 밀도가 증가함에 따라 제품의 굴곡 강도, 탄성 계수 및 열전도율이 증가합니다. 부피 밀도가 높으면 제품의 탄성 계수가 증가하고 취성이 증가하여 제품의 내열충격성이 저하됩니다. 흑연화 열처리 과정에서 고온에 의해 발생하는 열응력은 제품 자체가 견딜 수 있는 응력을 크게 초과합니다. , 내부 응력과 외부 응력의 차이가 커서 제품에 금이 간 폐기물이 발생합니다.

4. 전공정 생산이 불안정하다.

흑연화는 탄소-흑연 제품 생산의 마지막 열처리 공정이기 때문에 가장 온도가 높은 열처리 공정이기도 합니다. 일반적으로 현재 공정의 생산이 불안정하거나 품질이 변동할 때 흑연화 공정 중에 집중적으로 노출될 것이라고 생각됩니다. 소성물의 온도가 낮고, 아스팔트의 연화점이 부적합하고, 로스팅 온도가 낮고, 함침 중량 증가율이 부적합한 경우 등 제품에 2차 수축이나 불균일한 수축이 발생합니다. 고온 흑연화 처리하여 균열성 폐기물을 생성하기가 매우 용이합니다.

5. 팽만감 현상

제품의 흑연화 과정에서 어느 정도 비가역적인 부피 팽창이 발생합니다. 주된 이유는 흑연화 과정에서 유황 농도가 빠르게 빠져나가 제품이 발생하기 때문입니다. 이러한 비가역적 팽창의 정도는 유황 함량이 증가함에 따라 증가하고 열처리 속도의 증가가 증가하는데, 이러한 비가역적 팽창 거동을 "블로잉 현상"이라고 합니다.

우리 모두가 알고 있듯이, 수소, 산소, 질소 등과 같은 비탄소 원소의 함량은 일반적으로 1350 온도에서 하소 후 석유 코크스에서 0.1% 미만입니다. 그러나 황과 방향족 탄화수소의 탄소 원자는 너무 강하게 결합되어 cs 결합이 1400도 이상에서 끊어지기 시작하고 황과 황-탄소 화합물이 형성됩니다. 더 높은 온도, 주로 1500-1800도에서 생성된 황 및 황-탄소 화합물은 가스 형태로 제품에서 빠르게 방출됩니다. 흑연화 과정.