1. Faza predgrijavanja na niskoj temperaturi (sobna temperatura do 350℃)
Kada stvarna temperatura zagrijavanja sirovog tijela dostigne 100 do 230 stepeni Celzijusa, sirovo tijelo počinje omekšavati, unutrašnji napon se smanjuje, volumen se lagano širi, ali se ne oslobađa mnogo hlapljivih materija, te je sirovo tijelo u plastičnoj fazi. U ovoj fazi, glavna funkcija je predgrijavanje ugljičnog komada. Zbog razlika u temperaturi i pritisku unutar sirovog komada, neke od lakih komponenti asfalta migriraju, difundiraju i teku. Kako temperatura nastavlja rasti na 230-400℃, brzina razgradnje asfalta se postepeno ubrzava. Posebno u temperaturnom rasponu od 350-400℃, asfalt se burno razgrađuje i oslobađa se velika količina hlapljivih materija. U ovoj fazi, brzinu zagrijavanja potrebno je kontrolirati kako bi se spriječilo naglo povećanje temperature koje uzrokuje koncentraciju unutrašnjih napona, a istovremeno i kako bi se izbjeglo brzo oslobađanje hlapljivih materija 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 termičku razgradnju i polikondenzaciju formirajući polukoks. U ovom trenutku, količina ispuštenih hlapljivih materija se smanjuje, a volumen zelenog tijela se mijenja od širenja do skupljanja. Kada stvarna temperatura zagrijavanja zelenog tijela dostigne 500 do 700℃, polukoks koji formira asfalt se dalje transformiše u vezivni koks (asfaltni koks), hlapljive materije oslobođene razgradnjom asfalta se dodatno smanjuju, a ugljično zeleno tijelo se nastavlja skupljati. U ovom trenutku, asfaltno vezivo se transformisalo u vezivni koks, a toplotna provodljivost ugljičnog zelenog tijela se povećala. Ova faza je ključna i utiče na kvalitet prženja. Vezivo prolazi kroz veliki broj složenih reakcija razgradnje, polimerizacije, ciklizacije i aromatizacije. Razgradnja veziva i repolimerizacija produkata razgradnje odvijaju 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 isparljivih materija, osnovna struktura ugljika je već formirana. Polukokks se formira na 500 do 550℃, a isparljive materije nastale termičkom razgradnjom asfalta se u osnovi ispuštaju prije 600 do 650℃. Koks se formira na 700 do 750℃. Da bi se povećala brzina koksiranja asfalta i poboljšala fizička i hemijska svojstva proizvoda, temperatura se u ovoj fazi mora ravnomjerno i polako podizati. Osim toga, tokom ove faze, ispušta se velika količina isparljivih materija, ispunjavajući cijelu komoru peći. Ovi plinovi se razgrađuju na površini vrućih proizvoda, stvarajući čvrsti ugljik koji se taloži na porama i površini proizvoda, povećavajući prinos koksa i zatvarajući pore proizvoda, čime se povećava njihova čvrstoća. Najistaknutija karakteristika reakcije u ovoj fazi je polimerizacija i razgradnja funkcionalnih grupa i postepeno povećanje sadržaja vodika u ispuštenom plinu.
3. Faza sinterovanja na visokim temperaturama (800℃ do 1200~1350℃)
Kada proizvod dostigne temperaturu iznad 700℃, proces koksiranja veziva je u osnovi završen. Tokom faze sinterovanja na visokim temperaturama, brzina zagrijavanja se može donekle povećati. Nakon dostizanja maksimalne temperature, potrebno je održavati temperaturu 15 do 20 sati. Tokom procesa koksiranja, formiraju se veliki aromatični planarni molekuli. Periferni različiti atomi i atomske grupe planarnih molekula se lome i isključuju. Kako temperatura raste, planarni molekuli se preuređuju. Iznad 900℃, atomi vodonika na ivici se postepeno lome i eliminišu. Istovremeno, koks veziva se dodatno skuplja i zgušnjava. U ovom trenutku, hemijski proces postepeno slabi, unutrašnje i vanjsko skupljanje se postepeno smanjuje, dok se stvarna gustina, čvrstoća i električna provodljivost povećavaju.
4. Faza hlađenja
Tokom hlađenja, brzina hlađenja može biti nešto veća od brzine zagrijavanja. Međutim, zbog ograničenja toplotne provodljivosti proizvoda, brzina hlađenja unutar proizvoda je manja nego na površini, što stvara temperaturne gradijente i gradijente termičkog napona različitih veličina od centra do površine proizvoda. Ako je termički napon prevelik, to će uzrokovati neravnomjerno unutrašnje i vanjsko skupljanje i dovesti do pukotina. Stoga, hlađenje treba provoditi i na kontroliran način. Tokom faze hlađenja primjenjuje 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℃. Prilikom korištenja sistema za atomizirano vodeno hlađenje, temperatura vode treba se stabilno održavati na 40℃±2℃ kako bi se spriječila oštećenja usljed termičkog udara.
Vrijeme objave: 11. juni 2025.