1. Stopnja predgrevanja pri nizki temperaturi (sobna temperatura do 350 ℃)
Ko dejanska temperatura segrevanja surovega telesa doseže 100 do 230 stopinj Celzija, se surovo telo začne mehčati, notranje napetosti se sprostijo, prostornina se rahlo razširi, vendar se ne sprosti veliko hlapnih snovi in surovo telo je v plastični fazi. V tej fazi je glavna funkcija predgrevanje ogljikovega obdelovanca. Zaradi temperaturnih in tlačnih razlik v surovem obdelovancu se nekatere lahke komponente asfalta premikajo, razpršijo in tečejo. Ko temperatura še naprej narašča na 230–400 ℃, se hitrost razgradnje asfalta postopoma pospešuje. Zlasti v temperaturnem območju 350–400 ℃ se asfalt silovito razgrajuje in sprošča se velika količina hlapnih snovi. V tej fazi je treba hitrost segrevanja nadzorovati, da se prepreči nenadno zvišanje temperature, ki bi povzročilo koncentracijo notranjih napetosti, in hkrati prepreči hitro sproščanje hlapnih snovi, ki bi lahko povzročile razpoke v ogljikovem obdelovancu.
2. Stopnja koksanja pri srednji temperaturi (350 ℃ do 800 ℃)
Ko se dejanska temperatura segrevanja surovega telesa dvigne na 400–550 ℃, se hitrost razgradnje in izhlapevanja asfalta upočasni in vstopi v fazo, v kateri prevladuje reakcija polikondenzacije. Pri visokih temperaturah asfalt podvrže toplotni razgradnji in polikondenzaciji, pri čemer tvori polkoks. Na tej točki se količina izpuščenih hlapnih snovi zmanjša, prostornina surovega telesa pa se spremeni iz raztezanja v krčenje. Ko dejanska temperatura segrevanja surovega telesa doseže 500 do 700 ℃, se polkoks, ki ga tvori asfalt, dodatno pretvori v vezivni koks (asfaltni koks), hlapne snovi, ki se sproščajo pri razgradnji asfalta, se dodatno zmanjšajo, surovo telo pa se še naprej krči. Na tej točki se asfaltno vezivo pretvori v vezivni koks, toplotna prevodnost surovega telesa pa se poveča. Ta faza je ključna in vpliva na kakovost praženja. Vezivo je podvrženo številnim kompleksnim reakcijam razgradnje, polimerizacije, ciklizacije in aromatizacije. Razgradnja veziva in ponovna polimerizacija produktov razgradnje potekata hkrati, pri čemer nastane vmesna faza. Rast vmesne faze vodi do nastanka predhodnikov. Pri 400 ℃ se izdelek začne koksati, vendar je trdnost še vedno zelo nizka, oprijem asfalta pa se zmanjša. Pri približno 500 ℃ je sicer še vedno prisotna majhna količina hlapnih snovi, vendar je osnovna struktura ogljika že oblikovana. Polkoks se tvori pri 500 do 550 ℃, hlapne snovi, ki nastanejo pri termičnem razpadanju asfalta, pa se v osnovi izločijo pred 600 do 650 ℃. Koks se tvori pri 700 do 750 ℃. Da bi povečali hitrost koksanja asfalta in izboljšali fizikalne in kemijske lastnosti izdelkov, je treba temperaturo v tej fazi enakomerno in počasi zvišati. Poleg tega se v tej fazi izloči velika količina hlapnih snovi, ki napolnijo celotno komoro peči. Ti plini se razgrajujejo na površini vročih izdelkov, pri čemer nastaja trdni ogljik, ki se odlaga na pore in površino izdelkov, kar poveča izkoristek koksa in zatesni pore izdelkov, s čimer se poveča njihova trdnost. Najpomembnejša značilnost reakcije v tej fazi je polimerizacija in razgradnja funkcionalnih skupin ter postopno povečanje vsebnosti vodika v izpuščenem plinu.
3. Stopnja sintranja pri visokih temperaturah (800 ℃ do 1200~1350 ℃)
Ko izdelek doseže temperaturo nad 700 ℃, je postopek koksanja veziva v osnovi zaključen. Med fazo sintranja pri visoki temperaturi se lahko hitrost segrevanja nekoliko poveča. Po doseganju najvišje temperature je treba temperaturo vzdrževati 15 do 20 ur. Med postopkom koksanja nastajajo velike aromatske planarne molekule. Obrobni nepodobni atomi in atomske skupine planarnih molekul se razbijejo in izločijo. Z naraščanjem temperature se planarne molekule prerazporedijo. Nad 900 ℃ se atomi vodika na robu postopoma razbijejo in izločijo. Hkrati se vezivni koks dodatno skrči in zgosti. Na tej točki se kemični proces postopoma oslabi, notranje in zunanje krčenje se postopoma zmanjšata, dejanska gostota, trdnost in električna prevodnost pa se povečajo.
4. Stopnja hlajenja
Med hlajenjem je lahko hitrost hlajenja nekoliko hitrejša od hitrosti segrevanja. Vendar pa je zaradi omejene toplotne prevodnosti izdelka hitrost hlajenja v notranjosti izdelka manjša kot na površini, kar tvori temperaturne gradiente in gradiente toplotnih napetosti različnih velikosti od središča do površine izdelka. Če je toplotna napetost prevelika, bo povzročila neenakomerno notranje in zunanje krčenje ter razpoke. Zato je treba hlajenje izvajati tudi nadzorovano. Med fazo hlajenja se izvaja gradientno hlajenje. Hitrost hlajenja na območjih nad 800 ℃ ne presega 3 ℃/h, da se preprečijo razpoke, ki jih povzroči hitro hlajenje. Temperatura, pri kateri izdelki prihajajo iz peči, mora biti pod 80 ℃. Pri uporabi atomiziranega vodnega hladilnega sistema je treba temperaturo vode stabilno vzdrževati pri 40 ℃ ± 2 ℃, da se prepreči poškodbe zaradi toplotnega šoka.
Čas objave: 11. junij 2025