1. Nízkoteplotní předehřívací stupeň (pokojová teplota až 350 ℃)
Když skutečná teplota ohřevu surového tělesa dosáhne 100 až 230 stupňů Celsia, surové těleso začne měknout, vnitřní napětí se uvolní, objem se mírně zvětší, ale neuvolní se mnoho těkavých látek a surové těleso se dostane do plastické fáze. V této fázi je hlavní funkcí předehřátí uhlíkového polotovaru. V důsledku teplotních a tlakových rozdílů uvnitř surového polotovaru některé lehké složky asfaltu migrují, difundují a tečou. S rostoucí teplotou na 230–400 °C se rychlost rozkladu asfaltu postupně zrychluje. Zejména v teplotním rozmezí 350–400 °C se asfalt prudce rozkládá a uvolňuje se velké množství těkavých látek. V této fázi je třeba regulovat rychlost ohřevu, aby se zabránilo náhlému zvýšení teploty, které by mohlo způsobit koncentraci vnitřního napětí, a zároveň aby se zabránilo rychlému uvolňování těkavých látek, které by mohly způsobit praskliny v uhlíkovém polotovaru.
2. Stupeň koksování při střední teplotě (350 °C až 800 °C)
Když skutečná teplota ohřevu surového materiálu stoupne na 400–550 °C, rychlost rozkladu a odpařování asfaltu se zpomalí a asfalt vstupuje do fáze, v níž dominuje polykondenzační reakce. Při vysokých teplotách asfalt podléhá tepelnému rozkladu a polykondenzaci za vzniku polokoksu. V tomto bodě se množství uvolňovaných těkavých látek snižuje a objem surového materiálu se mění z rozpínání na smršťování. Když skutečná teplota ohřevu surového materiálu dosáhne 500 až 700 °C, polokoks vytvořený asfaltem se dále transformuje na pojivový koks (asfaltový koks), množství těkavých látek uvolněných rozkladem asfaltu se dále snižuje a surový materiál se dále smršťuje. V tomto bodě se asfaltové pojivo transformuje na pojivový koks a tepelná vodivost surového materiálu se zvyšuje. Tato fáze je klíčová a ovlivňuje kvalitu pražení. Pojivo prochází velkým počtem složitých reakcí rozkladu, polymerace, cyklizace a aromatizace. Rozklad pojiva a repolymerace produktů rozkladu probíhají současně a tvoří se mezifáze. Růst mezifáze vede k tvorbě prekurzorů. Při 400 °C se produkt začíná koksovat, ale pevnost je stále velmi nízká a přilnavost asfaltu klesá. Při teplotě kolem 500 °C, i když je stále přítomno malé množství těkavých látek, základní struktura uhlíku se již vytvořila. Polokoks se tvoří při 500 až 550 °C a těkavé látky vznikající tepelným rozkladem asfaltu se v podstatě uvolňují před 600 až 650 °C. Koks se tvoří při 700 až 750 °C. Aby se zvýšila rychlost koksování asfaltu a zlepšily se fyzikální a chemické vlastnosti produktů, musí se v této fázi teplota zvyšovat rovnoměrně a pomalu. Během této fáze se navíc uvolňuje velké množství těkavých látek, které zaplňují celou komoru pece. Tyto plyny se rozkládají na povrchu horkých produktů a vytvářejí pevný uhlík, který se usazuje na pórech a povrchu produktů, čímž zvyšuje výtěžnost koksu a utěsňuje póry produktů, čímž zvyšuje jejich pevnost. Nejvýraznějším rysem reakce v této fázi je polymerace a rozklad funkčních skupin a postupné zvyšování obsahu vodíku ve vypouštěném plynu.
3. Fáze slinování za vysokých teplot (800 ℃ až 1200~1350 ℃)
Když teplota produktu dosáhne více než 700 °C, proces koksování pojiva je v podstatě dokončen. Během fáze slinování za vysokých teplot lze rychlost ohřevu poněkud zvýšit. Po dosažení maximální teploty je nutné teplotu udržovat po dobu 15 až 20 hodin. Během procesu koksování se tvoří velké aromatické planární molekuly. Periferní odlišné atomy a atomové skupiny planárních molekul se lámou a vylučují. S rostoucí teplotou dochází k přeskupení planárních molekul. Nad 900 °C se atomy vodíku na okrajích postupně lámou a vylučují. Současně se koks pojiva dále smršťuje a zhušťuje. V tomto bodě chemický proces postupně slábne, vnitřní i vnější smrštění se postupně snižuje, zatímco skutečná hustota, pevnost a elektrická vodivost se zvyšují.
4. Fáze chlazení
Během chlazení může být rychlost chlazení mírně vyšší než rychlost ohřevu. Vzhledem k omezené tepelné vodivosti výrobku je však rychlost chlazení uvnitř výrobku menší než na povrchu, což vede k teplotním gradientům a gradientům tepelného napětí různých velikostí od středu k povrchu výrobku. Pokud je tepelné napětí příliš velké, způsobí nerovnoměrné vnitřní a vnější smrštění a povede ke vzniku trhlin. Proto by mělo být chlazení prováděno kontrolovaným způsobem. Během fáze chlazení se používá gradientní chlazení. Rychlost chlazení v oblastech nad 800 °C nepřesahuje 3 °C/h, aby se zabránilo prasklinám způsobeným rychlým chlazením. Teplota, při které výrobky vycházejí z pece, musí být nižší než 80 °C. Při použití atomizovaného vodního chladicího systému by měla být teplota vody stabilně udržována na 40 °C ± 2 °C, aby se zabránilo poškození tepelným šokem.
Čas zveřejnění: 11. června 2025