1. Voorverwarmingsfase bij lage temperatuur (kamertemperatuur tot 350℃)
Wanneer de temperatuur van het ongebakken materiaal 100 tot 230 graden Celsius bereikt, begint het materiaal te verzachten, de interne spanningen nemen af, het volume zet iets uit, maar er komt niet veel vluchtige stof vrij en het ongebakken materiaal bevindt zich in de plastische fase. In deze fase is de belangrijkste functie het voorverwarmen van de koolstofstaaf. Door de temperatuur- en drukverschillen binnen de ongebakken staaf migreren en diffunderen sommige lichte componenten van het asfalt. Naarmate de temperatuur verder stijgt tot 230-400 °C, versnelt de ontbindingssnelheid van het asfalt geleidelijk. Vooral in het temperatuurbereik van 350-400 °C ontleedt het asfalt heftig en komt er een grote hoeveelheid vluchtige stof vrij. In deze fase moet de verwarmingssnelheid worden gecontroleerd om te voorkomen dat een plotselinge temperatuurstijging interne spanningsconcentraties veroorzaakt en tegelijkertijd om te voorkomen dat er te snel vluchtige stoffen vrijkomen die scheuren in de koolstofstaaf kunnen veroorzaken.
2. Middelhoge temperatuur cokesvormingsfase (350℃ tot 800℃)
Wanneer de werkelijke verwarmingstemperatuur van het groene lichaam stijgt tot 400-550 °C, vertraagt de ontbindings- en vervluchtigingssnelheid van het asfalt, waarna een fase ingaat die wordt gedomineerd door polycondensatiereacties. Bij hoge temperaturen ondergaat het asfalt thermische ontbinding en polycondensatie, waarbij halfcokes worden gevormd. Op dit punt neemt de hoeveelheid vrijgekomen vluchtige stoffen af en verandert het volume van het groene lichaam van uitzetting naar krimp. Wanneer de werkelijke verwarmingstemperatuur van het groene lichaam 500 tot 700 °C bereikt, transformeert de door het asfalt gevormde halfcokes verder in bindmiddelcokes (asfaltcokes), neemt de hoeveelheid vluchtige stoffen die vrijkomen bij de ontbinding van het asfalt verder af en blijft het groene koolstoflichaam krimpen. Op dit punt is het asfaltbindmiddel omgezet in bindmiddelcokes en is de thermische geleidbaarheid van het groene koolstoflichaam toegenomen. Deze fase is cruciaal voor de kwaliteit van het roosterproces. Het bindmiddel ondergaat een groot aantal complexe ontbindings-, polymerisatie-, cyclisatie- en aromatiseringsreacties. De ontbinding van het bindmiddel en de herpolymerisatie van de ontbindingsproducten vinden gelijktijdig plaats, waardoor een tussenfase ontstaat. De groei van deze tussenfase leidt tot de vorming van voorlopers. Bij 400 °C begint het product te verkoken, maar de sterkte is nog steeds erg laag en de hechting van het asfalt neemt af. Rond 500 °C is, hoewel er nog een kleine hoeveelheid vluchtige stoffen aanwezig is, de basisstructuur van de koolstof al gevormd. Halfcokes worden gevormd bij 500 tot 550 °C en de vluchtige stoffen die ontstaan door de thermische ontbinding van asfalt worden grotendeels afgevoerd vóór 600 tot 650 °C. Cokes worden gevormd bij 700 tot 750 °C. Om de verkokingssnelheid van het asfalt te verhogen en de fysische en chemische eigenschappen van de producten te verbeteren, moet de temperatuur in dit stadium gelijkmatig en langzaam worden verhoogd. Bovendien wordt in dit stadium een grote hoeveelheid vluchtige stoffen afgevoerd, waardoor de gehele ovenkamer wordt gevuld. Deze gassen ontleden aan het oppervlak van de hete producten, waarbij vaste koolstof ontstaat die zich afzet in de poriën en op het oppervlak van de producten. Dit verhoogt de cokesopbrengst en dicht de poriën van de producten af, waardoor hun sterkte toeneemt. Het meest opvallende kenmerk van de reactie in dit stadium is de polymerisatie en ontleding van functionele groepen en de geleidelijke toename van het waterstofgehalte in het afgevoerde gas.
3. Sinterfase bij hoge temperatuur (800℃ tot 1200~1350℃)
Wanneer het product een temperatuur van boven de 700 °C bereikt, is het cokesproces van het bindmiddel in principe voltooid. Tijdens de hogetemperatuur-sinterfase kan de verwarmingssnelheid enigszins worden verhoogd. Na het bereiken van de maximale temperatuur is het noodzakelijk om deze temperatuur gedurende 15 tot 20 uur aan te houden. Tijdens het cokesproces worden grote aromatische vlakke moleculen gevormd. De perifere, ongelijke atomen en atoomgroepen van de vlakke moleculen breken af en worden verwijderd. Naarmate de temperatuur stijgt, ondergaan de vlakke moleculen een herschikking. Boven de 900 °C breken waterstofatomen aan de rand geleidelijk af en worden verwijderd. Tegelijkertijd krimpt en verdicht de bindmiddelcokes verder. Op dit punt verzwakt het chemische proces geleidelijk, neemt de interne en externe krimp geleidelijk af, terwijl de werkelijke dichtheid, sterkte en elektrische geleidbaarheid allemaal toenemen.
4. Koelfase
Tijdens het afkoelen kan de afkoelsnelheid iets hoger liggen dan de opwarmsnelheid. Door de beperkte warmtegeleiding van het product koelt het product echter minder snel af dan het product aan de oppervlakte. Hierdoor ontstaan temperatuurgradiënten en thermische spanningsgradiënten van verschillende grootte van het midden naar het oppervlak van het product. Als de thermische spanning te groot is, kan dit leiden tot ongelijkmatige interne en externe krimp en scheuren. Daarom moet het afkoelen ook gecontroleerd gebeuren. Tijdens de afkoelfase wordt gradiëntkoeling toegepast. De afkoelsnelheid in gebieden boven 800 °C mag niet hoger zijn dan 3 °C/uur om scheuren door snelle afkoeling te voorkomen. De temperatuur waarmee de producten uit de oven komen, moet lager zijn dan 80 °C. Bij gebruik van een verneveld waterkoelsysteem moet de watertemperatuur stabiel worden gehouden op 40 °C ± 2 °C om schade door thermische schokken te voorkomen.
Geplaatst op: 11 juni 2025