1. Etapa de preîncălzire la temperatură scăzută (temperatura camerei până la 350 ℃)
Când temperatura efectivă de încălzire a corpului verde atinge 100 până la 230 de grade Celsius, acesta începe să se înmoaie, tensiunea internă se relaxează, volumul se extinde ușor, dar nu se eliberează multă materie volatilă, iar corpul verde se află în stadiul plastic. În această etapă, funcția principală este de a preîncălzi țagla de carbon. Datorită diferențelor de temperatură și presiune din interiorul țaglei verzi, unele dintre componentele ușoare ale asfaltului migrează, se difuzează și curg. Pe măsură ce temperatura continuă să crească până la 230-400℃, rata de descompunere a asfaltului accelerează treptat. În special în intervalul de temperatură 350-400℃, asfaltul se descompune violent și se eliberează o cantitate mare de materie volatilă. În această etapă, rata de încălzire trebuie controlată pentru a preveni creșterea bruscă a temperaturii care provoacă concentrarea tensiunii interne și, în același timp, pentru a evita eliberarea rapidă de materie volatilă care poate provoca fisuri în țagla de carbon.
2. Etapa de cocsificare la temperatură medie (350℃ până la 800℃)
Când temperatura efectivă de încălzire a corpului verde crește la 400-550℃, rata de descompunere și volatilizare a asfaltului încetinește, intrând într-o etapă dominată de reacția de policondensare. La temperaturi ridicate, asfaltul suferă descompunere termică și policondensare pentru a forma semicocs. În acest moment, cantitatea de materie volatilă eliberată scade, iar volumul corpului verde se schimbă de la expansiune la contracție. Când temperatura efectivă de încălzire a corpului verde atinge 500 până la 700℃, semicocsul format de asfalt se transformă în continuare în cocs de liant (cocs asfaltic), materia volatilă eliberată prin descompunerea asfaltului scade în continuare, iar corpul verde de carbon continuă să se contracte. În acest moment, liantul asfaltic s-a transformat în cocs de liant, iar conductivitatea termică a corpului verde de carbon a crescut. Această etapă este una crucială care afectează calitatea prăjirii. Liantul suferă un număr mare de reacții complexe de descompunere, polimerizare, ciclizare și aromatizare. Descompunerea liantului și repolimerizarea produselor de descompunere au loc simultan, formând o fază intermediară. Creșterea fazei intermediare duce la formarea precursorilor. La 400℃, produsul începe să prezinte cocsificare, dar rezistența este încă foarte scăzută, iar aderența asfaltului scade. La aproximativ 500℃, deși există încă o cantitate mică de materie volatilă, structura de bază a carbonului s-a format deja. Semicocsul se formează la 500 până la 550℃, iar substanțele volatile produse prin descompunerea termică a asfaltului sunt practic evacuate înainte de 600 până la 650℃. Cocsul se formează la 700 până la 750℃. Pentru a crește rata de cocsificare a asfaltului și a îmbunătăți proprietățile fizice și chimice ale produselor, temperatura trebuie crescută uniform și lent în această etapă. În plus, în această etapă, se evacuează o cantitate mare de materie volatilă, umplând întreaga cameră a cuptorului. Aceste gaze se descompun la suprafața produselor fierbinți, generând carbon solid care se depune pe porii și suprafața produselor, crescând randamentul cocsului și sigilând porii produselor, sporind astfel rezistența acestora. Cea mai importantă caracteristică a reacției în această etapă este polimerizarea și descompunerea grupurilor funcționale și creșterea treptată a conținutului de hidrogen din gazul evacuat.
3. Etapa de sinterizare la temperatură înaltă (800℃ până la 1200~1350℃)
Când produsul atinge peste 700℃, procesul de cocsificare a liantului este practic finalizat. În timpul etapei de sinterizare la temperatură înaltă, viteza de încălzire poate fi crescută oarecum. După atingerea temperaturii maxime, este necesar să se mențină temperatura timp de 15 până la 20 de ore. În timpul procesului de cocsificare, se formează molecule plane aromatice mari. Atomii disimilari periferici și grupările atomice ale moleculelor plane se rup și sunt eliminate. Pe măsură ce temperatura crește, moleculele plane se rearanjează. Peste 900℃, atomii de hidrogen de la margine se rup treptat și sunt eliminați. În același timp, cocsul liantului se contractă și se densifică în continuare. În acest moment, procesul chimic slăbește treptat, contracția internă și externă scade treptat, în timp ce densitatea reală, rezistența și conductivitatea electrică cresc.
4. Etapa de răcire
În timpul răcirii, viteza de răcire poate fi puțin mai rapidă decât viteza de încălzire. Cu toate acestea, din cauza limitării conductivității termice a produsului, viteza de răcire din interiorul produsului este mai mică decât cea de la suprafață, formând astfel gradienți de temperatură și gradienți de stres termic de diferite magnitudini de la centrul la suprafața produsului. Dacă stresul termic este prea mare, va provoca o contracție internă și externă inegală și va duce la fisuri. Prin urmare, răcirea trebuie efectuată și într-un mod controlat. În timpul etapei de răcire, se implementează răcirea în gradient. Viteza de răcire în zonele de peste 800℃ nu depășește 3℃/h pentru a evita fisurile cauzate de răcirea rapidă. Temperatura la care produsele ies din cuptor trebuie să fie sub 80℃. Atunci când se utilizează un sistem de răcire cu apă atomizată, temperatura apei trebuie menținută stabil la 40℃±2℃ pentru a preveni deteriorarea prin șoc termic.
Data publicării: 11 iunie 2025