炭素焙烧技术:温度的艺术

三禾炭素

<p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> <b style="font-size:22px;">荧屏上的字符,是春夏秋冬思念的轨迹,每枚笔画里都裹挟着眷恋的温度,文字化作情缘缠绕上年轮,每个句点都是来日方长的伏笔,陌陌等待,晚霞把思念铸成金色的印记!</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> ---题记</b></p><p class="ql-block"> </p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> <b style="font-size:20px;">炭素生制品的焙烧是在隔绝空气的惰性介质保护下,通过程序控温对压制成型的生坯进行热处理的过程。该过程中,以煤沥青为粘结剂的生坯将排出约7%-10%的挥发分,粘结剂经历炭化反应并在骨料颗粒间形成焦炭网络,最终使焙烧制品获得理想的机械强度和物理化学性能。虽然制品性能受原料选型、配料比例及成型工艺影响,但焙烧工艺参数对产品最终性能具有决定性作用。通过精确控制焙烧过程,可有效保证制品结构均匀性、尺寸精度,并避免裂纹、密度不均、气孔等缺陷的产生。</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 焙烧过程中粘结剂的分解、缩聚及成焦反应具有明显的阶段性特征,根据温度-反应特性可分为四个关键阶段:</b></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;">1. 低温预热阶段</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 这个阶段明:火温度≤350℃,制品温度≤200℃。 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 当温度升至200℃时,粘结剂开始软化使生坯呈现塑性状态,此阶段主要发生物理变化(吸附水脱除)及粘结剂迁移。由于尚未引发显著化学反应,可适当提高升温速率。</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;">2. 粘结剂成焦阶段</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 这个阶段:明火温度350-800℃,制品温度200-700℃。 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 此阶段发生核心反应: </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (1)粘结剂热分解产生大量挥发分 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (2)分解产物缩聚形成中间相 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (3)450-500℃时形成半焦,继续升温转化为粘结焦 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 工艺控制要点: </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (1)必须采用缓慢均匀的升温制度(防止挥发分集中排放导致热应力裂纹) </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (2)挥发分在炽热制品表面发生二次裂解沉积,可提高析焦率并改善孔隙结构</b> </p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;">3. 高温烧结阶段</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 这个阶段:明火温度800-1100℃,制品温度700-1000℃) </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 700℃后焦化反应基本完成,但继续升温至900-1000℃可显著提升: </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (1)真密度 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (2) 机械强度 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (3)导电性能 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 工艺规范: </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (1)允许适当提高升温速率 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (2)达到峰值温度后需保温15-20小时以确保性能稳定 </b></p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;">4. 冷却阶段</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 冷却过程中需注意: </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (1) 降温速率可略快于升温阶段 </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (2)必须避免热应力超标(由制品内外温差导致) </b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> (3)需建立梯度降温制度防止收缩不均引发的裂纹缺陷</b></p>