1. Стадыя нізкатэмпературнага папярэдняга нагрэву (ад пакаёвай тэмпературы да 350 ℃)
Калі фактычная тэмпература нагрэву зялёнага вырабу дасягае 100-230 градусаў Цэльсія, яно пачынае размякчаць, унутраныя напружанні памяншаюцца, аб'ём злёгку пашыраецца, але вылучаецца не так шмат лятучых рэчываў, і зялёнае выраб знаходзіцца ў пластычнай стадыі. На гэтым этапе асноўнай функцыяй з'яўляецца папярэдні нагрэў вугляроднай загатоўкі. З-за розніцы тэмператур і ціску ўнутры зялёнай загатоўкі некаторыя лёгкія кампаненты асфальту мігруюць, дыфузіруюць і цякуць. Па меры павышэння тэмпературы да 230-400℃ хуткасць раскладання асфальту паступова паскараецца. Асабліва ў дыяпазоне тэмператур 350-400℃ асфальт раскладаецца рэзка, і вылучаецца вялікая колькасць лятучых рэчываў. На гэтым этапе хуткасць нагрэву неабходна кантраляваць, каб прадухіліць раптоўнае павышэнне тэмпературы, якое можа выклікаць канцэнтрацыю ўнутраных напружанняў, і ў той жа час пазбегнуць хуткага вызвалення лятучых рэчываў, якія могуць выклікаць расколіны ў вугляроднай загатоўцы.
2. Стадыя каксавання пры сярэдняй тэмпературы (ад 350℃ да 800℃)
Калі фактычная тэмпература нагрэву зялёнага цела павышаецца да 400-550℃, хуткасць раскладання і выпарэння асфальту запавольваецца, і ён пераходзіць у стадыю, у якой пераважае рэакцыя полікандэнсацыі. Пры высокіх тэмпературах асфальт падвяргаецца тэрмічнаму раскладанню і полікандэнсацыі з утварэннем паўкоксу. У гэты момант колькасць вылучаемых лятучых рэчываў памяншаецца, а аб'ём зялёнага цела змяняецца ад пашырэння да сціскання. Калі фактычная тэмпература нагрэву зялёнага цела дасягае 500-700℃, паўкокс, які ўтвараецца асфальтам, далей ператвараецца ў звязальны кокс (асфальтавы кокс), колькасць лятучых рэчываў, якія вылучаюцца пры раскладанні асфальту, яшчэ больш памяншаецца, і вугляроднае зялёнае цела працягвае сціскацца. У гэты момант асфальтавае звязальнае рэчыва ператвараецца ў звязальны кокс, і цеплаправоднасць вугляроднага зялёнага цела павялічваецца. Гэты этап з'яўляецца вырашальным і ўплывае на якасць абпалу. Звязальнае рэчыва падвяргаецца вялікай колькасці складаных рэакцый раскладання, палімерызацыі, цыклізацыі і араматызацыі. Раскладанне звязальнага рэчыва і рэпалімерызацыя прадуктаў раскладання адбываюцца адначасова, утвараючы прамежкавую фазу. Рост прамежкавай фазы прыводзіць да ўтварэння папярэднікаў. Пры тэмпературы 400℃ прадукт пачынае каксаваць, але трываласць усё яшчэ вельмі нізкая, а адгезія асфальту памяншаецца. Пры тэмпературы каля 500℃, хоць яшчэ ёсць невялікая колькасць лятучых рэчываў, асноўная структура вугляроду ўжо сфарміравана. Паўкокс утвараецца пры тэмпературы 500-550℃, а лятучыя рэчывы, якія ўтвараюцца пры тэрмічным раскладанні асфальту, у асноўным вылучаюцца да тэмпературы 600-650℃. Кокс утвараецца пры тэмпературы 700-750℃. Каб павялічыць хуткасць каксавання асфальту і палепшыць фізічныя і хімічныя ўласцівасці прадуктаў, тэмпературу на гэтым этапе неабходна павышаць раўнамерна і павольна. Акрамя таго, падчас гэтага этапу вылучаецца вялікая колькасць лятучых рэчываў, якія запаўняюць усю камеру печы. Гэтыя газы раскладаюцца на паверхні гарачых прадуктаў, утвараючы цвёрды вуглярод, які адкладаецца на порах і паверхні прадуктаў, павялічваючы выхад коксу і герметызуючы поры прадуктаў, тым самым павышаючы іх трываласць. Найбольш характэрнай асаблівасцю рэакцыі на гэтым этапе з'яўляецца палімерызацыя і раскладанне функцыянальных груп і паступовае павелічэнне ўтрымання вадароду ў выкінутым газе.
3. Этап спякання пры высокай тэмпературы (ад 800℃ да 1200~1350℃)
Калі тэмпература прадукту дасягае вышэй за 700℃, працэс каксавання звязальнага рэчыва ў асноўным завяршаецца. Падчас стадыі высокатэмпературнага спякання хуткасць нагрэву можна некалькі павялічыць. Пасля дасягнення максімальнай тэмпературы неабходна падтрымліваць гэту тэмпературу на працягу 15-20 гадзін. Падчас працэсу каксавання ўтвараюцца буйныя араматычныя плоскія малекулы. Перыферыйныя разнастайныя атамы і атамныя групы плоскіх малекул разбураюцца і выдаляюцца. Па меры павышэння тэмпературы плоскія малекулы перабудоўваюцца. Пры тэмпературы вышэй за 900℃ атамы вадароду на краях паступова разбураюцца і выдаляюцца. У той жа час кокс звязальнага рэчыва далей сціскаецца і ўшчыльняецца. У гэты момант хімічны працэс паступова слабее, унутраная і знешняя ўсаджванне паступова памяншаюцца, а сапраўдная шчыльнасць, трываласць і электраправоднасць павялічваюцца.
4. Этап астуджэння
Падчас астуджэння хуткасць астуджэння можа быць крыху вышэйшай за хуткасць нагрэву. Аднак з-за абмежавання цеплаправоднасці вырабу хуткасць астуджэння ўнутры вырабу меншая, чым на паверхні, утвараючы такім чынам градыенты тэмпературы і градыенты цеплавых напружанняў рознай велічыні ад цэнтра да паверхні вырабу. Калі цеплавое напружанне занадта вялікае, гэта прывядзе да нераўнамернага ўнутранага і знешняга ўсаджвання і расколін. Таму астуджэнне таксама павінна праводзіцца кантраляваным чынам. Падчас стадыі астуджэння ўжываецца градыентнае астуджэнне. Хуткасць астуджэння ў зонах вышэй за 800℃ не перавышае 3℃/г, каб пазбегнуць расколін, выкліканых хуткім астуджэннем. Тэмпература, пры якой вырабы выходзяць з печы, павінна быць ніжэй за 80℃. Пры выкарыстанні сістэмы распыленага вадзянога астуджэння тэмпература вады павінна стабільна падтрымлівацца на ўзроўні 40℃±2℃, каб прадухіліць пашкоджанне ад цеплавога ўдару.
Час публікацыі: 11 чэрвеня 2025 г.