第七章 焙烧工艺 《炭素材料》教学课件
碳素工艺
碳素工艺第一章绪论炭素材料有良好的导电、导热性能，高温下机械强度良好、耐腐蚀性、价格低廉，来源广泛。
一、炭素工艺发展概论最古老的炭素材料是用天然石墨、粘土混合起来煅烧成石墨坩埚，在我国有的历史，但作为导电材料是近代，1806年首次用石墨制成实验室电池。
炭素电极加热到2500℃后变成石墨电极。
灰分（杂质，主要是一些金属的氧化物）金属氧化物参与电化学反应，消耗阳极，反应后的金属以不同形态进入铝液中，降低铝的品质。
热膨胀系数要求小，减少应力的产生，防止炭块裂纹的生成。
炭素材料是一种无机的非金属材料二、冶金炭素工业生产工艺流程原料预处理石油焦、沥青预碎、煅烧无烟煤、冶金焦原料粒度分级石墨碎破碎、筛分各种粒度原料计量 1—6种粒度连续称量或用磅（称）称量预热120℃—180℃（全部固体原料）阴极糊混捏150℃——210℃沥青、生碎（成型后的废品）电极糊连续混捏或用混捏锅混捏捣缝糊成型110℃——150℃挤压成型、模压成型、振动成型半石墨化1800℃——2300℃焙烧800℃——1300℃石墨化2500℃——2800℃机械加工或组装预备阳极炭块阴极炭块高炉炭块半石墨化的阴极炭块石墨化的阴极炭块第二章炭和石墨材料一、自然界中的碳碳在地球上的含量0.027%，占地球化学元素含量中13位，以单质碳和化合物的形式存在。
单质碳：金刚石、石墨、无定形碳。
1、自然界中的单质碳金刚石：坦然形成石墨：天然石墨、人造石墨无定形碳：木炭、煤炭、焦炭2、碳原子的结合方式1）电子的运动状态：原子是带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，是整个原子的中心。
A）电子层：K、L、M、N、O、P、QK层电子能量最低，最外层电子能量最高B）电子亚层和电子云形状：同一层中电子能量不同形成电子亚层。
S＜P＜D＜F等表示，S层的电子云的形状是球形，P层是倒“8”字形。
C）电子云在空间的伸展方向：P层电子沿着xyz轴方向延伸。
D）电子的字璇：一个原子中不可能出现运动状态完全相同的两个电子，每层的电子数2n2。
炭素材料-chapter7.
2018/10/19
11
力学性质
蠕变特性
弹性体的应力—应变关系在弹性极限范围内呈线性关
系，而且对交变应力是可逆的。
炭材料与弹性体不同，若外力作用时间很长，即使应力 值在弹性极限范围以内，也会发生塑性变形并产生残余变
形，即蠕变。炭(石墨)材料的蠕变具有下列特点：
– 蠕变的各向异性与时间效应。 – 蠕变的温度效应与应力效应。
2018/10/19 15
炭材料的电磁性质
炭材料的电磁性质
导电性与电阻率
各向异性 与石墨化度的关系 与温度的关系 2制约因素
磁性
都属于抗磁质，磁化率为负
2018/10/19
16
炭材料的化学性质
炭材料的化学性质
碳是化学稳定性极好的物质，在常温和普通环境下使 用，几乎呈化学惰性。但是在某些特定条件下，也会和其它 物质发生反应，主要反应有：
12
2018/10/19
力学性质
摩擦特性 石墨材料在受到摩擦力作用时表现出两个特性： 1)石墨晶体容易沿晶体层面剥离； 2)石墨对各种材料表面的附着性良好。 因此，石墨材料应用在摩擦面上时会形成一层极薄的石墨 晶体膜，它既耐磨又具有自润滑性，摩擦系数小。 另一方面，石墨的导热性好，摩擦面上产生的热能能迅速传 出，加以石墨的强度随温度上升而提高，所以滑动速度对摩 损率和摩擦系数的影响很小。
2018/10/19 7
炭素材料的性质
气体渗透率
多数炭材料都有实际可测出的气孔，当材料的两侧面存在 一定的压差时气体可以透过炭材科。气体渗透率大小，不仅 直接关系炭材料的气密性，而且还对化学稳定性等产生明显 影响。
2018/10/19
8
力学性质
力学性质
炭素工艺
2010级冶金工程（专升本）炭素工艺学复习大纲第一章1.炭材料的工业发展历史（出题类型：填空、选择、判断）1）18世纪欧洲出现了工业革命，炼铁业首先得到了发展，炭质耐火材料开始供砌筑炼铁高炉使用。
2）19世纪初，随着电的发现及广泛使用，作为导电材料的炭材料也陆续登场，用木炭制成可产生电弧的炭棒，1842年以焦炭为原料生产的炭电极，1855年德国建立生产电池炭棒的炭素企业。
3）19世纪末，欧洲发明了电冶炼技术，初期的电炉冶炼使用无烟煤及焦炭制备炭质电极，随后以天然石墨为原料生产的天然石墨电极。
4）近代炭材料工业史上的里程碑就是人造石墨的发明。
另外，随着电力工业的发展，用炭刷作为导电器效果很好，在此基础上形成了电炭工业。
5）第二次世界大战末期，何能利用走上历史舞台，杂质含量低的高纯高密度石墨成为建造核反应堆的首选材料。
6）20世纪50-60年代，航天事业的发展许多火箭及导弹的部件采用高强高密的石墨材料加工而成，还研制成功了热解炭热解石墨，渗硅石墨，用于电子工业及生物工程材料和飞机刹车材料。
7）20世纪60年代末，炭纤维及其复合材料问世，多用于制造航天航空飞机和人造卫星的重要结构部件。
8）20世纪80年代中期发现了富勒碳，而后炭纤维价格降低，用于民用机械设备和机械器材。
9）90年代初研制出纳米碳和碳纳米管。
2.碳的同素异性（构）体，三种形态的单质碳（出题类型：填空、选择、判断）碳的同素异性（构）体有金刚石、石墨、富勒族碳和炔碳，三种形态的单质碳是金刚石、天然石墨、煤炭。
3.按用途与生产工艺炭材料如何分类？（出题类型：填空、选择）1）石墨电极类2）石墨阳极3）炭质电极4）炭块类5）炭糊类6）高纯高密和高强石墨7）特种炭和石墨8）机械工业用耐磨炭与耐磨石墨9）电工用炭和石墨制品10）石墨化工设备11）炭纤维及其复合材料12）石墨层间化合物4.区分炭质、半石墨质和石墨炭质材料（出题类型：填空、判断）以无烟煤和冶金焦为原料，焙烧后不必石墨化的属于炭质材料，石墨炭质材料是以易石墨化的石油焦或沥青焦为原料，产品在焙烧后必须经过石墨化高温处理。
炭素材料的制备原料课件PPT
1、煤焦油
炭 素
2、沥青焦
2、炭黑 3、天然石墨 4、蒽油
材
料
3、冶金焦
的
制
4、无烟煤
备
原
5、煤沥青
料 6、其他辅助原料
2021/3/10
1
2.1 石油焦
❖ 石油焦是石油炼制过程中的副产品。石油经过常压或减压蒸馏，分别得 到汽油、煤油、柴油和蜡油，剩下的残余物称为渣油。将渣油进行焦化 便得到石油焦。因而石油焦的性质主要取决于渣油的种类。
微晶的生长。因此，用含沥青质和树脂质较高的渣油焦化所制的石油焦较难石
2021墨/3/化10。
3
2）石油焦的分类
❖ ●根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵 焦、弹丸焦和粉焦4种。
❖ ●根据硫含量的不同，可分为高硫焦和低硫焦。
❖ ●石油焦按照硫含量、挥发分和灰分等指标的不同,分为3个 牌号,每个牌号又按质量分为Ａ、Ｂ两种。
❖ 软化点是煤沥青最重要的物理性 质之一，软化点在75℃以下的称 为软沥青，软化点在75～90℃之 间的称为中温沥青，软化点在 90℃以上的称为高温沥青。沥青 软化点高，则挥发分含量少，焙
烧后残炭量大，制品机械强度高，
但沥青熔化、混捏和成型都需要 高一些的温度。
2021/3/10
14
❖ 2）粘度 ❖ 沥青粘度随温度而变化，加热到较高温度后，粘度急剧降低。粘度既取决于
2021提/3/1高0 炭和石墨制品的质量。
19
2.5.5 煤沥青对铝用炭素阳极质量的影响
❖ 煤沥青不仅是阳极材料的重要组成部分，而且其浸润性、流动性、可塑性、渗 透性、结焦性和稳定性，尤其是金属微量元素(灰分)的含量及适宜的使用条件对 炭阳极质量影响很大。但是，由于煤沥青组成和特性的复杂和可变性，所以很 难严格区分单一沥青组分或特性对炭阳极质量的决定影响。
焙烧生产工艺素材课件
燃烧室设计
合理的燃烧室设计，能够确保燃 料充分燃烧，提高能源利用效率
。
废气处理装置
为减少对环境的污染，需配备废 气处理装置，如除尘器、脱硫脱
硝装置等。
供风与排烟设备
鼓风机与引风机
提供炉膛内所需的风量和风压，确保物料燃烧所 需的氧气供应和废气的排出。
烟囱与烟道
用于排放炉膛内的废气，设计时应考虑废气的处 理和排放标准。
03
安装火灾报警系统和自动灭火装置，提高应对火灾 等突发事件的反应速度。
“三废”处理与环保措施
对焙烧过程中产生的废气、废水和固体 废弃物进行分类处理。
废水需经过沉淀、中和、生化处理等工 序，达到排放标准后才能排放。
采用先进的废气处理技术，如活性炭吸 附、催化燃烧等，降低废气排放。
对固体废弃物进行资源化利用或无害化 处理，减少对环境的影响。
对产品质量的影响。
气氛控制
02
调节焙烧过程中的气氛，如氧气浓度、惰性气体等，以优化产
品的物理和化学性质。
时间控制
03
合理安排焙烧时间，确保物料在焙烧过程中充分反应，提高产
品的性能和稳定性。
产品检测与质量评定
外观检测
检查产品的外观质量，如颜色、形 状、表面光洁度等是否符合标准要
求。
物理性能检测
测试产品的物理性能指标，如密度 、硬度、耐磨性等，以确保产品性
除尘设备
为减少烟尘对环境的影响，需配备除尘设备，如 旋风除尘器、布袋除尘器等。
检测与控制设备
温度传感器
实时监测炉膛内的温度变化，为控制提 供依据。
流量计与液位计
监测各工艺管道中的物料流量和液位高 度，为工艺控制提供数据支持。
第七章-焙烧工艺-《炭素材料》教学课件
当焙烧制品温度达到200℃左右时，制品的粘结剂开始软化，导致制品坯体 变软，体积增大，但质量并不减少；继续加热到200～300℃时，制品内吸 附水和化合水以及低分子烷烃被排除。同时，在此温度范围内还将伴随着 游离基反应的发生，非芳香族物质获得一定的能量后，呈气态或液态脱离 基本构造单位，而在400℃时则表现得最为突出。此时，沥青的粘结能力降 低。
第五阶段：冷却阶段
高温阶段要控制好降温速度，一般控制在50℃/h为宜。到800℃以下可以任其 自然冷现，一般到400℃以下可以出炉。
7.2.2 焙烧曲线的制定
炭素制品的焙烧过程是通过一个从升温到降温的温度制度的实行而完成 的。因此，在焙烧工序开始前必须制定一个合理的焙烧曲线。
焙烧各个阶段的加热速度决定着制品所发生的物理化学变化过程。它应当 保证制品中的反应进程按这样的速率来进行，即在软化状态阶段不使制品变形， 在粘结剂热分解形成固体残炭阶段不使制品弯曲、变形、开裂，并且应得到最 大残炭量和骨料烧结强度。产品温度在400℃以前，制品没有显著的物理化学 变化，加热速度可以适当加快。否则会产生空头变形废品。900℃以后，粘结 剂的焦化过程基本结束，升温速度可以加快，这就是所谓的“两头快、中间满” 的原则。当然，在实际生产中，焙烧曲线的确定主要还是根据产品在焙烧过程 中各种理化指标变化的客观情况，同时，还应考虑产品的种类、规格、填充料 性质、炉体结构和运转炉室个数等因素。
电极直径 Mm
150 200 250 300 350 400 500 555
250～450 2.6～3.0 2.3～2.7 2.1～2.4 1.9～2.1 1.7～1.9 1.5～1.8 1.3～1.5 1.2～1.4
焙烧工艺炭素材料教学
第四阶段：（900℃以上，化学变化停止，物理变化深度继续）
焙烧温度超过900℃，挥发分已基本排尽，再继续加热，制品本身的化学变化 逐渐停止，外部与内部收缩微弱。为了使焦化程度更加完善，进一步提高各 项理化指标（如真密度、气孔率以及强度、硬度和导电性等），因此，产品 温度还要继续升高到1000～1200℃。这阶段升温速度可以加快一些不致影响 产品的质量，并在达到最高温度后还要保温15～20h。
焙烧是在隔离空气和介质保护的条件下，把压型后的炭块（生块）按一定的升温
速度进行加热的热处理过程。使粘接剂（煤沥青）转变为焦炭。由于生块中的沥青牢固地 包裹在炭素颗粒之间的过度层，当高温转化为焦炭后，就在半成品中构成界面炭网格层， 具有搭桥、加固的作用。经过焙烧的炭素制品机械强度稳定，并能显著提高其导热性、导 电性和耐高温性。焙烧过程是一个复杂的过程，伴随着许多化学变化，影响焙烧工艺的关 键技术参数是焙烧温度。
第三阶段（700～900℃，沥青成焦过程）：
在700℃以后，半焦结构分解剧烈，氢和一氧化碳大量地产生，芳香族碳核 结合的程度显著提高，逐渐形成焦炭。同时，对热不稳定的一些原子团从 粘结剂的基本结构上失去，发生剧烈的分解反应。与此同时，具有反应能 力的原子团又会相互作用产生合成、缩聚反应，生成分子量较大的分子。 这种基本构造单位由于侧链脱落而呈活性，有利于基本构造单位进行缩聚 反应形成半焦和沥青焦。构成乱层堆积结构基本单位的六角网状平面。到 900℃ 左右时，这种二维排列的碳原子网格进一步脱氢和收缩，就变成了沥 青焦。粘结剂焦化过程随温度变化见图5-1。
第七章 炭素材料的焙烧工艺
7.1 概述 7.2 焙烧工艺
7.2.1 焙烧过程制品的物理化学变化
7.2.2 焙烧曲线的制定 7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素 7.3 炭素焙烧产品的缺陷分析 7.4 焙烧炉 7.4.1 几种焙烧炉的比较 7.4.2 环式焙烧炉 7.4.3 隧道窑简述（自学）
第七章_焙烧工艺-新型碳素材料
图5-1 从温度范围概观加热变化
第四阶段：（900℃以上，化学变化停止，物理变化深度继续）
焙烧温度超过900℃，挥发分已基本排尽，再继续加热，制品本身的化学变化 逐渐停止，外部与内部收缩微弱。为了使焦化程度更加完善，进一步提高各 项理化指标（如真密度、气孔率以及强度、硬度和导电性等），因此，产品 温度还要继续升高到1000～1200℃。这阶段升温速度可以加快一些不致影响 产品的质量，并在达到最高温度后还要保温15～20h。 第五阶段：冷却阶段
7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素
（1）粘结剂软化点 制品体积密度变化值随着粘结剂软化点的升高而增大。粘结剂软化点从51.5℃增高到 85℃时，其密度从1.32g/cm3增加到1.35g/cm3。 （2）混捏温度和时间 焙烧时电极制品的膨胀和质量损失在混捏时间不变时随混捏温度的增加而减小，在混 捏温度不变时，随混捏时间的增加而降低。 在实际生产中，选择适当的糊料混捏时间和混捏温度，能够十分有效地降低制品加热 时的这些变化。从降低焙烧时制品体积变化的观点来看，对所研究的骨料配方组成（最大 粒度不大干4mm），混捏温度为170℃，混捏时间为60min的比例最为适宜。 （3）粘结剂含量 生制品中粘结剂含量增加，焙烧时制品的体积的变化速度和变化值急剧增大，制品的 变形程度也增大。糊料中粘结剂的含量超过最佳值时，在焙烧开始阶段制品的膨胀增大； 当粘结剂热解时，焙烧制品绝对收缩减小，质量损失速度和总损失量增大，变形和裂纹废 品增加，因而焙烧品的理化性质变坏。
①生制品体积密度大的制品，升温速度要慢些；体积密度小的制品， 升温速度要快些。 ②粘结剂用量不同的制品，升温速度也不同，用量偏大，升温速度可 快些；用量偏小，升温速度可慢些。众所周知，压型品粘结剂含量小， 焙烧品易开裂不易变形，反之易变形不易开裂。 ③生制品中骨料粒度不同，选择焙烧曲线也不相同。骨料粒度大，升 温速度可慢些，曲线长；骨料粒度小，升温速度可快些，曲线短一些。 如超高功率电极最大粒度是8mm，而普通电极最大粒度是4mm，则它们 的升温曲线不相同。
碳素工艺配方
碳素工艺配方配料工艺基础(principle of proportion)生产各类炭素制品时固体原料的选择及其组成比例的确定、混合料粒度组成的确定、黏结剂的选择和确定比例、添加剂的选择等。
配料是炭素制品生产过程中的重要工序，各类炭素制品配料方的编制及配料操作的正确性、稳定性对最终产品的物理化学性能和各工序的成品率都有明显影响。
原料的选择不同的炭素制品对原料有不同的要求。
(1)石墨电极分为普通功率石墨电极、高功率石墨电极和超高功率石C墨电极等3个品种，生产不同品种的石墨电极应该使用不同质量标准的石油焦，如生产普通功率石墨电极时对石油焦的要求侧重于灰分的高低及制品石墨化后电阻率的大小，而高功率和超高功率石墨电极不仅要求电阻率小、机械强度高，而且石油焦在石墨化后的热膨胀系数要低，抗氧化性能和抗热震性能要好。
生产超高功率石墨电极—定要使用含硫量较低、热膨胀系数特别低的针状焦，20世纪末中国炭素厂生产高功率及超高功率石墨电极主要使用进口的针状焦，既有石油系针状焦也有沥青系针状焦。
两类针状焦可比较如下：石油系针状焦的价格比沥青针状焦高10％～20％；石油系针状焦的成型性能比较好，挤压成型成品率比较高；石油系针状焦生产的石墨电极的电阻率和热膨胀系数略高于沥青针状焦生产的石墨电极；沥青针状焦含氮量稍高，石墨化过程中气胀较大，—般认为沥青系针状焦不适合生产特大规格的超高功率石墨电极。
中国炭素厂长期以来在生产普通功率石墨电极的配方中加入20％～30％的沥青焦，目的是为了提高产品的机械强度，世界上除俄罗斯等少数国家外，—般生产石墨电极都不使用沥青焦，因为沥青焦经过同样的石墨化高温处理后，真密度较低，电阻率较高，而且在石墨化过程中热膨胀系数比较大。
(2)生产铝用预焙阳极或阳极糊的原料是石油焦或沥青焦，其质量标准基本套用生产普通功率石墨电极的原料质量，含硫量还可以再放宽—点。
(3)生产高纯石墨制品的原料也是以石油焦为主，要求原料的灰分尽可能低，如低于0.15％。
炭素工艺学资料
炭素工艺学资料74 如何评价炭材料生产用石油焦的质量,炭材料生产用石油焦的质量可用灰分、硫分、挥发分、锻后焦真密度、粉焦量和杂质元素含量来衡量。
灰分含量是石油焦的主要质量指标，硫分对于炭材料生产来说是一种有害元素。
石油焦的挥发分高低显示了焦炭的焦化程度，其对锻烧操作有较大的影响。
锻后焦的真密度大小标志着石油焦的石墨化难易程度，锻后焦真密度越大，石油焦越易石墨化，并且石墨化产品电阻率较低。
为了更全面地分析炭材料用石油焦的使用性能，有时还需要检测石油焦的堆积密度、振实密度与锻后焦的电阻率、热膨胀系数和机械性能长可破碎性、脆性和磨损率)。
101 什么是煤沥青，煤沥青具有哪些用途,煤沥青全称为煤焦油沥青，是煤焦油蒸馏提取馏分(如轻油、酚油、蔡油、洗油和葱油等)后的残留物。
煤沥青常温下为黑色固体，无固定的熔点，呈玻璃相，受热后软化，继而熔化。
煤沥青主要用途为:( l )生产各种类型炭材料的勃结剂和浸渍剂，这一部分产量最大;( 2 )生产针状焦和炭纤维等高技术产品，产量不大，但附加值很高;( 3 )防水防腐材料和筑路材料。
123 什么叫锻烧,炭质原料锻烧的目的是什么,炭质原料在高温下进行热处理，排出所含的挥发分，并相应地提高原料理化性能的生产工序称为锻烧。
煅烧目的:( 1 )排除炭质原料所含的挥发分;( 2 )排除炭质原料所含的水分;( 3 )提高炭质原料的密度和机械强度;( 4 )提高炭质原料的导电性能;( 5 )提高炭质原料的化学稳定性和抗氧化性能。
25 影响混捏质量的因素有哪些,( l )混捏温度。
混捏温度降低，混捏不均，不易成型，并且生坯疏松且结构不均匀。
混捏温度升高，有利于提高混捏质量以及糊料的成型( 2 )混捏时间。
混捏时间短，糊料混捏不均匀，混捏时间过长，使干料粒度组成发生变化，糊料质量变差。
( 3 )干料性质。
干料颗粒表面粗糙，糊料塑性好。
( 4 )载结剂用量。
勃结剂用量过少、，糊料塑性变差。
焙烧工艺炭素材料教学PPT共23页
焙烧工艺炭素材料教学
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
Hale Waihona Puke
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
炉体结构对焙烧曲线影响较大，如500mm电极装入有火井带盖焙烧炉内用280h曲线 则比无火井带盖焙烧炉用320h曲线焙烧质量好。而容器焙烧则用280h曲线焙烧 600mm电极，获得了良好的质量。
（4）根据填充料的种类和燃料的种类制定曲线
填充料的种类不同，选用的曲线也不同。如装400mm电极时用两种填充料焙烧成品率 大不一样，用煅后冶金焦的焙烧成品率为72%，而用河砂的才42%。这就说明，大规格 的制品由于填充料种类不同不能采用相同的曲线。
③生制品中骨料粒度不同，选择焙烧曲线也不相同。骨料粒度大，升 温速度可慢些，曲线长；骨料粒度小，升温速度可快些，曲线短一些。 如超高功率电极最大粒度是8mm，而普通电极最大粒度是4mm，则它们 的升温曲线不相同。
7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素
（1）粘结剂软化点 制品体积密度变化值随着粘结剂软化点的升高而增大。粘结剂软化点从51.5℃增高到 85℃时，其密度从1.32g/cm3增加到1.35g/cm3。
第七章 炭素材料的焙烧工艺
7.1 概述 7.2 焙烧工艺
7.2.1 焙烧过程制品的物理化学变化
7.2.2 焙烧曲线的制定 7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素 7.3 炭素焙烧产品的缺陷分析 7.4 焙烧炉 7.4.1 几种焙烧炉的比较 7.4.2 环式焙烧炉 7.4.3 隧道窑简述（自学）
第二阶段（400～700℃，半焦的形成过程）：
第三阶段（700～900℃，沥青成焦过程）：
在700℃以后，半焦结构分解剧烈，氢和一氧化碳大量地产生，芳香族碳核 结合的程度显著提高，逐渐形成焦炭。同时，对热不稳定的一些原子团从 粘结剂的基本结构上失去，发生剧烈的分解反应。与此同时，具有反应能 力的原子团又会相互作用产生合成、缩聚反应，生成分子量较大的分子。 这种基本构造单位由于侧链脱落而呈活性，有利于基本构造单位进行缩聚 反应形成状平面。到 900℃ 左右时，这种二维排列的碳原子网格进一步脱氢和收缩，就变成了沥 青焦。粘结剂焦化过程随温度变化见图5-1。
图5-1 从温度范围概观加热变化
第四阶段：（900℃以上，化学变化停止，物理变化深度继续）
焙烧温度超过900℃，挥发分已基本排尽，再继续加热，制品本身的化学变化 逐渐停止，外部与内部收缩微弱。为了使焦化程度更加完善，进一步提高各 项理化指标（如真密度、气孔率以及强度、硬度和导电性等），因此，产品 温度还要继续升高到1000～1200℃。这阶段升温速度可以加快一些不致影响 产品的质量，并在达到最高温度后还要保温15～20h。
（2）混捏温度和时间 焙烧时电极制品的膨胀和质量损失在混捏时间不变时随混捏温度的增加而减小，在混 捏温度不变时，随混捏时间的增加而降低。 在实际生产中，选择适当的糊料混捏时间和混捏温度，能够十分有效地降低制品加热 时的这些变化。从降低焙烧时制品体积变化的观点来看，对所研究的骨料配方组成（最大 粒度不大干4mm），混捏温度为170℃，混捏时间为60min的比例最为适宜。
（5）根据不同的压型品制定焙烧曲线
生制品中骨料颗粒大小、油量多少、压型方式不同，焙烧时所用曲线 也不同。
①生制品体积密度大的制品，升温速度要慢些；体积密度小的制品， 升温速度要快些。
②粘结剂用量不同的制品，升温速度也不同，用量偏大，升温速度可 快些；用量偏小，升温速度可慢些。众所周知，压型品粘结剂含量小， 焙烧品易开裂不易变形，反之易变形不易开裂。
（1）根据产品在焙烧过程中的变化规律制定焙烧曲线 焙烧曲线应该与沥青挥发分的排出速度和沥青焦化的物理化学变化相适应。这是 制定焙烧曲线的理论根据。
（2）根据产品的种类和规格制定曲线
①炭块不经石墨化，烧成温度略高于电极的温度，即1300℃。电极需经石墨化，烧成 温度为1200℃。炭电阻棒要求电阻率大，故最高温度控制在1000℃。 ②大直径的制品截面大，内外温差大，为了减少裂纹废品，曲线则要求长些，升温速 度要慢些，小直径的产品则相反。
（3）粘结剂含量 生制品中粘结剂含量增加，焙烧时制品的体积的变化速度和变化值急剧增大，制品的 变形程度也增大。糊料中粘结剂的含量超过最佳值时，在焙烧开始阶段制品的膨胀增大； 当粘结剂热解时，焙烧制品绝对收缩减小，质量损失速度和总损失量增大，变形和裂纹废 品增加，因而焙烧品的理化性质变坏。
（4）制品加热速度 在实际生产中，加热速度的快慢首先取决于制品的直径以及炉室内温度分布的均匀性。 随着制品直径和炉室体积内温差的增大，制品加热速度应当减慢。如石油焦电极制品的一 般加热速度与其直径的关系见表。此外， 200～700℃期间，是挥发分大量排出和沥青焦化 期，为了提高沥青的残炭率，改善制品的各种理化性能，该阶段必须严格控制升温速度， 如果升温过快，会造成挥发分急剧排除，使制品产生裂纹。同时制品结构疏松，孔度增加， 体积密度下降。
第五阶段：冷却阶段 高温阶段要控制好降温速度，一般控制在50℃/h为宜。到800℃以下可以任其 自然冷现，一般到400℃以下可以出炉。
7.2.2 焙烧曲线的制定
炭素制品的焙烧过程是通过一个从升温到降温的温度制度的实行而完成的。因 此，在焙烧工序开始前必须制定一个合理的焙烧曲线。
焙烧各个阶段的加热速度决定着制品所发生的物理化学变化过程。它应当保 证制品中的反应进程按这样的速率来进行，即在软化状态阶段不使制品变形， 在粘结剂热分解形成固体残炭阶段不使制品弯曲、变形、开裂，并且应得到 最大残炭量和骨料烧结强度。产品温度在400℃以前，制品没有显著的物理化 学变化，加热速度可以适当加快。否则会产生空头变形废品。900℃以后，粘 结剂的焦化过程基本结束，升温速度可以加快，这就是所谓的“两头快、中 间满”的原则。当然，在实际生产中，焙烧曲线的确定主要还是根据产品在 焙烧过程中各种理化指标变化的客观情况，同时，还应考虑产品的种类、规 格、填充料性质、炉体结构和运转炉室个数等因素。
当温度继续升到400℃以上时，一方面热分解更激烈进行，主要是甲基以 及较长的侧链分解产生甲烷、氢、CO和CO2等低分子化合物；另一方面 基本结构单位的芳香族在500～650℃时，碳环聚合形成半焦，制品开始硬 化，同时体积收缩，导电性与机械强度增加；570℃以上半焦热解并在制 品的表面形成一层致密而坚固的碳层。