Í framleiðsluferli grafítíseraðs jarðolíukóks er nauðsynlegt að hafa strangt eftirlit með eftirfarandi lykilþáttum, allt frá vali á hráefni, forvinnslu, grafítíserunarferli til eftirvinnslu, til að tryggja gæði lokaafurðarinnar:
I. Val á hráefni og forvinnsla
Brennisteinsinnihald
- Eftirlitsstaðall: Brennisteinsinnihald hrárs jarðolíukokss ætti að vera ≤0,5%. Koks með háu brennisteinsinnihaldi getur valdið gasþenslu við grafítmyndun, sem leiðir til sprungna í vörunni.
- Áhrif: Hver 0,1% lækkun á brennisteinsinnihaldi minnkar sprunguhraða vörunnar um 15%-20% og minnkar viðnám um 5%-8%.
Öskuinnihald
- Stjórnunarstaðall: Öskuinnihald ætti að vera ≤0,3%, þar sem helstu óhreinindin eru málmoxíð eins og járn, kísill og kalsíum.
- Áhrif: Hver 0,1% aukning á öskuinnihaldi eykur viðnám vörunnar um 10%-15% og minnkar vélrænan styrk um 8%-10%.
Dreifing agnastærðar
- Stjórnunarstaðall: Kornótt kók ætti að vera ≥80% en duftkók (agnastærð <0,5 mm) ætti að vera ≤20%.
- Áhrif: Of mikið magn af kóksdufti getur leitt til kekkjamyndunar við brennslu, sem hefur áhrif á fjarlægingu rokgjörnra efna; bætt einsleitni kóksdufts dregur úr orkunotkun við grafítmyndun um 5%-10%.
Kalsínunarferli
- Hitastig: 1200-1400°C í 8-12 klukkustundir.
- Virkni: Fjarlægir rokgjörn efni (frá 8%-15% til <1%) og eykur raunverulegan eðlisþyngd (frá 1,9 g/cm³ í ≥2,05 g/cm³).
- Eftirlitspunktur: Raunþéttleiki eftir brennslu verður að vera ≥2,08 g/cm³; annars eykst grafítmyndunarerfiðleikar og viðnámið hækkar.
II. Grafítmyndunarferli
Hitastýring
- Kjarnabreyta: 2800-3000°C, viðhaldið í 48-72 klukkustundir.
- Áhrif:
- Fyrir hver 100°C hækkun á hitastigi eykst kristöllun um 5%-8% og viðnám minnkar um 3%-5%.
- Ófullnægjandi hitastig (<2700°C) leiðir til myndunar ókristölluðs kolefnisleifar með viðnámsþoli >15 μΩ·m; of hátt hitastig (>3100°C) getur valdið skemmdum á uppbyggingu kolefnisins.
Hitastigsjafnvægi
- Stýristaðall: Hitamunur á milli kjarna og brúnar ofnsins ≤150°C, með bili milli hitaeininga ≤30 cm.
- Áhrif: Fyrir hver 50°C aukningu á hitastigsmun eykst staðbundin viðnámsbreyting um 10%-15% og afurðaframleiðslan minnkar um 5%-8%.
Upphitunarhraði
- Stjórnunarstaðall:
- 25-800°C stig: ≤3°C/klst. (til að koma í veg fyrir sprungur vegna hitaspennu).
- 800-1250°C stig: ≤5°C/klst. (til að stuðla að myndun skipulegrar kolefnisbyggingar).
- Áhrif: Of mikill hiti veldur því að vörunni rýrnar um meira en 15%, sem leiðir til sprungna.
Verndandi andrúmsloft
- Stýristaðall: Köfnunarefnisflæði 0,8-1,2 m³/klst. eða notkun argon/lofttæmisumhverfis.
- Virkni: Koma í veg fyrir oxun og draga úr óhreinindainnihaldi (t.d. súrefnisinnihald lækkar úr 0,5% í <0,1%).
III. Eftirmeðferð og hreinsun
Kælingarhraði
- Stýristaðall: Hægur kælingarhraði ≤20°C/klst eftir grafítmyndun.
- Áhrif: Hröð kæling veldur eftirstandandi hitastreitu, sem dregur úr hitaáfallsþoli vörunnar um 30%-50%.
Mylja og sigta
- Stýristaðall: Agnastærð D50 stýrð við 10-20 μm, með yfirborðshúðun (t.d. bik eða efnagufuútfellingu) þykktarjöfnuður ≤5%.
- Virkni: Hámarkar agnabyggingu og eykur rúmmálsþéttleika vörunnar (úr 0,8 g/cm³ í ≥1,2 g/cm³).
Hreinsunarmeðferð
- Halógenhreinsun: Cl₂ gas hvarfast við 1900-2300°C í 24 klukkustundir og minnkar óhreinindainnihald niður í ≤50 ppm.
- Lofttæmishreinsun: Viðhaldið við 10⁻³ Pa lofttæmi í 50 klukkustundir, þar sem heildaróhreinindainnihald er ≤10 ppm (fyrir háþróaðar notkunarmöguleika).
IV. Yfirlit yfir helstu stjórnunarpunkta
| Færibreyta | Stjórnunarstaðall | Áhrif |
|---|---|---|
| Brennisteinsinnihald | ≤0,5% | Forðast sprungur af völdum gasþenslu; minnkar viðnám um 5%-8% |
| Öskuinnihald | ≤0,3% | Minnkar óhreinindi úr málmi; lækkar viðnám um 10%-15% |
| Grafítunarhitastig | 2800-3000°C í 48-72 klukkustundir | Eykur kristöllun um 5%-8%; minnkar viðnám um 3%-5% |
| Hitastigsjafnvægi | Ofnkjarnabrún温差 ≤150°C | Bætir afköst um 5%-8%; minnkar breytileika í viðnámi um 10%-15% |
| Kælingarhraði | ≤20°C/klst | Eykur hitaáfallsþol um 30%-50%; dregur úr innri álagi |
| Óhreinindainnihald hreinsunar | ≤50 ppm (halógen), ≤10 ppm (lofttæmi) | Uppfyllir kröfur iðnaðarins í miklum mæli (t.d. hálfleiðara, sólarorku) |
V. Tækniþróun og hagræðingarstefnur
Fínbyggingarstýring: Þróun tækni til að framleiða 0,1-1 μm kókduft til að auka ísótrópíu og lækka viðnám niður í <5 μΩ·m.
Snjall framleiðslukerfi: Innleiða stafræn tvíburastýringarkerfi fyrir hitastigssvið til að auka afköst í 95%.
Grænar ferlar: Notið vetni sem afoxunarefni til að draga úr losun CO₂; takið upp tækni til að endurheimta úrgangshita til að lækka orkunotkun um 10%-15%.
Með því að stjórna þessum breytum nákvæmlega getur grafítiserað jarðolíukóks náð kolefnisinnihaldi ≥99,9%, viðnámi upp á 5-7 μΩ·m og varmaþenslustuðli upp á 1,5-2,5×10⁻⁶/°C, sem uppfyllir kröfur háþróaðra iðnaðarnota.
Birtingartími: 12. september 2025