1. Faza predgrijavanja na niskoj temperaturi (sobna temperatura do 350 ℃)
Kada stvarna temperatura zagrijavanja sirovog tijela dosegne 100 do 230 stupnjeva Celzija, sirovo tijelo počinje omekšavati, unutarnje naprezanje se smanjuje, volumen se lagano širi, ali se ne ispušta puno hlapljivih tvari, a sirovo tijelo je u plastičnoj fazi. U ovoj fazi glavna funkcija je predgrijavanje ugljičnog komada. Zbog razlika u temperaturi i tlaku unutar sirovog komada, neke od lakih komponenti asfalta migriraju, difundiraju i teku. Kako temperatura nastavlja rasti na 230-400 ℃, brzina razgradnje asfalta postupno se ubrzava. Posebno unutar temperaturnog raspona od 350-400 ℃, asfalt se burno razgrađuje i ispušta se velika količina hlapljivih tvari. U ovoj fazi, brzinu zagrijavanja potrebno je kontrolirati kako bi se spriječilo da nagli porast temperature uzrokuje koncentraciju unutarnjeg naprezanja, a istovremeno kako bi se izbjeglo brzo oslobađanje hlapljivih tvari koje mogu uzrokovati pukotine u ugljičnom komadu.
2. Faza koksiranja na srednjoj temperaturi (350 ℃ do 800 ℃)
Kada stvarna temperatura zagrijavanja zelenog tijela poraste na 400-550 ℃, brzina razgradnje i isparavanja asfalta se usporava, ulazeći u fazu u kojoj dominira reakcija polikondenzacije. Na visokim temperaturama, asfalt prolazi kroz toplinsku razgradnju i polikondenzaciju te formira polukoks. U ovom trenutku, količina ispuštenih hlapljivih tvari se smanjuje, a volumen zelenog tijela se mijenja od širenja do skupljanja. Kada stvarna temperatura zagrijavanja zelenog tijela dosegne 500 do 700 ℃, polukoks koji tvori asfalt dalje se transformira u vezivni koks (asfaltni koks), hlapljive tvari oslobođene razgradnjom asfalta dodatno se smanjuju, a zeleno ugljično tijelo se nastavlja skupljati. U ovom trenutku, asfaltno vezivo se transformira u vezivni koks, a toplinska vodljivost zelenog ugljičnog tijela se povećava. Ova faza je ključna i utječe na kvalitetu prženja. Vezivo prolazi kroz veliki broj složenih reakcija razgradnje, polimerizacije, ciklizacije i aromatizacije. Razgradnja veziva i repolimerizacija produkata razgradnje događaju se istovremeno, formirajući međufazu. Rast međufaze dovodi do stvaranja prekursora. Na 400 ℃, proizvod počinje pokazivati koksiranje, ali čvrstoća je i dalje vrlo niska, a prianjanje asfalta se smanjuje. Na oko 500 ℃, iako još uvijek postoji mala količina hlapljivih tvari, osnovna struktura ugljika je već formirana. Polukokks se formira na 500 do 550 ℃, a hlapljive tvari nastale toplinskom razgradnjom asfalta u osnovi se ispuštaju prije 600 do 650 ℃. Koks se formira na 700 do 750 ℃. Kako bi se povećala brzina koksiranja asfalta i poboljšala fizikalna i kemijska svojstva proizvoda, temperatura se u ovoj fazi mora ravnomjerno i polako podizati. Osim toga, tijekom ove faze ispušta se velika količina hlapljivih tvari, ispunjavajući cijelu komoru peći. Ti se plinovi razgrađuju na površini vrućih proizvoda, stvarajući kruti ugljik koji se taloži na porama i površini proizvoda, povećavajući prinos koksa i zatvarajući pore proizvoda, čime se povećava njihova čvrstoća. Najistaknutija značajka reakcije u ovoj fazi je polimerizacija i razgradnja funkcionalnih skupina te postupno povećanje sadržaja vodika u ispuštenom plinu.
3. Faza sinteriranja na visokim temperaturama (800 ℃ do 1200~1350 ℃)
Kada proizvod dosegne temperaturu iznad 700 ℃, proces koksiranja veziva je u osnovi završen. Tijekom faze sinteriranja na visokim temperaturama, brzina zagrijavanja može se donekle povećati. Nakon postizanja maksimalne temperature, potrebno je održavati temperaturu 15 do 20 sati. Tijekom procesa koksiranja formiraju se velike aromatske planarne molekule. Periferni različiti atomi i atomske skupine planarnih molekula se lome i isključuju. Kako temperatura raste, planarne molekule se preuređuju. Iznad 900 ℃, atomi vodika na rubu se postupno lome i eliminiraju. Istovremeno, koks veziva se dodatno skuplja i zgušnjava. U ovom trenutku kemijski proces postupno slabi, unutarnje i vanjsko skupljanje se postupno smanjuje, dok se stvarna gustoća, čvrstoća i električna vodljivost povećavaju.
4. Faza hlađenja
Tijekom hlađenja, brzina hlađenja može biti nešto veća od brzine zagrijavanja. Međutim, zbog ograničenja toplinske vodljivosti proizvoda, brzina hlađenja unutar proizvoda je manja nego na površini, što stvara temperaturne gradijente i gradijente toplinskog naprezanja različitih veličina od središta do površine proizvoda. Ako je toplinsko naprezanje preveliko, uzrokovat će neravnomjerno unutarnje i vanjsko skupljanje i dovesti do pukotina. Stoga se hlađenje također treba provoditi kontrolirano. Tijekom faze hlađenja provodi se gradijentno hlađenje. Brzina hlađenja u područjima iznad 800 ℃ ne prelazi 3 ℃/h kako bi se izbjegle pukotine uzrokovane brzim hlađenjem. Temperatura na kojoj proizvodi izlaze iz peći mora biti ispod 80 ℃. Pri korištenju sustava za hlađenje raspršenom vodom, temperatura vode treba se stabilno održavati na 40 ℃ ± 2 ℃ kako bi se spriječila oštećenja od toplinskog udara.
Vrijeme objave: 11. lipnja 2025.