תהליך קלצינציה של חומרי פחמן.

1. שלב חימום מוקדם בטמפרטורה נמוכה (טמפרטורת החדר עד 350 ℃)
כאשר טמפרטורת החימום בפועל של הגוף הירוק מגיעה ל-100 עד 230 מעלות צלזיוס, הגוף הירוק מתחיל להתרכך, הלחץ הפנימי מתרפה, הנפח מתרחב מעט, אך לא הרבה חומר נדיף משתחרר, והגוף הירוק נמצא בשלב הפלסטי. בשלב זה, התפקיד העיקרי הוא לחמם מראש את בילט הפחמן. עקב הפרשי הטמפרטורה והלחץ בתוך הבילט הירוק, חלק מהמרכיבים הקלים של האספלט נודדים, מתפזרים וזורמים. ככל שהטמפרטורה ממשיכה לעלות ל-230-400 ℃, קצב הפירוק של האספלט מואץ בהדרגה. במיוחד בטווח הטמפרטורות של 350-400 ℃, אספלט מתפרק באלימות וכמות גדולה של חומר נדיף משתחררת. בשלב זה, יש לשלוט בקצב החימום כדי למנוע עלייה פתאומית בטמפרטורה שתגרום לריכוז מתח פנימי, ובמקביל, כדי למנוע שחרור מהיר של חומר נדיף שעלול לגרום לסדקים בבילט הפחמן.
2. שלב קוק בטמפרטורה בינונית (350℃ עד 800℃)
כאשר טמפרטורת החימום בפועל של הגוף הירוק עולה ל-400-550 מעלות צלזיוס, קצב הפירוק והאידוי של האספלט מאט, ונכנס לשלב הנשלט על ידי תגובת פוליקונדנזציה. בטמפרטורות גבוהות, האספלט עובר פירוק תרמי ופוליקונדנזציה ליצירת קוק למחצה. בנקודה זו, כמות החומר הנדיף הנפלט פוחתת, ונפח הגוף הירוק משתנה מהתפשטות להתכווצות. כאשר טמפרטורת החימום בפועל של הגוף הירוק מגיעה ל-500 עד 700 מעלות צלזיוס, הקוק למחצה שנוצר על ידי האספלט הופך עוד יותר לקוק מקשר (קוק אספלט), החומר הנדיף המשתחרר מפירוק האספלט פוחת עוד יותר, וגוף הירוק הפחמני ממשיך להתכווץ. בנקודה זו, מרכיב הקשר האספלט הפך לקוק מקשר, והמוליכות התרמית של גוף הירוק הפחמני עולה. שלב זה הוא שלב מכריע המשפיע על איכות הקלייה. המרכיב הקשר עובר מספר רב של תגובות מורכבות של פירוק, פילמור, ציקליזציה וארומטיזציה. פירוק המרכיב הקשר והפולימריזציה מחדש של תוצרי הפירוק מתרחשים בו זמנית, ויוצרים שלב ביניים. צמיחת השלב הביניים מובילה להיווצרות חומרים קודמים. ב-400 מעלות צלזיוס, המוצר מתחיל להראות קוקס, אך החוזק עדיין נמוך מאוד, וההידבקות של האספלט פוחתת. בסביבות 500 מעלות צלזיוס, למרות שעדיין יש כמות קטנה של חומר נדיף, המבנה הבסיסי של הפחמן כבר נוצר. חצי קוק נוצר ב-500 עד 550 מעלות צלזיוס, והחומרים הנדיפים המיוצרים מפירוק תרמי של אספלט נפלטים בעיקר לפני 600 עד 650 מעלות צלזיוס. קוק נוצר ב-700 עד 750 מעלות צלזיוס. על מנת להגביר את קצב הקוקס של האספלט ולשפר את התכונות הפיזיקליות והכימיות של המוצרים, יש להעלות את הטמפרטורה באופן אחיד ואיטי בשלב זה. בנוסף, בשלב זה, כמות גדולה של חומר נדיף נפלטת, הממלאת את כל תא התנור. גזים אלה מתפרקים על פני המוצרים החמים, ויוצרים פחמן מוצק שמשקיע על הנקבוביות ועל פני המוצרים, מגדיל את תפוקת הקוק ואוטם את נקבוביות המוצרים, ובכך משפר את חוזקם. המאפיין הבולט ביותר של התגובה בשלב זה הוא הפולימריזציה והפירוק של קבוצות פונקציונליות והעלייה ההדרגתית בתכולת המימן בגז הנפלט.
3. שלב סינטור בטמפרטורה גבוהה (800℃ עד 1200~1350℃)
כאשר המוצר מגיע לטמפרטורה של מעל 700 מעלות צלזיוס, תהליך הקוק של החומר המקשר הושלם למעשה. במהלך שלב הסינטור בטמפרטורה גבוהה, ניתן להגביר מעט את קצב החימום. לאחר הגעה לטמפרטורה המקסימלית, יש צורך לשמור על הטמפרטורה למשך 15 עד 20 שעות. במהלך תהליך הקוק, נוצרות מולקולות מישוריות ארומטיות גדולות. האטומים השונים ההיקפיים וקבוצות האטום של המולקולות המישוריות נשברים ונשללים. ככל שהטמפרטורה עולה, המולקולות המישוריות עוברות סידור מחדש. מעל 900 מעלות צלזיוס, אטומי המימן בקצה נשברים בהדרגה ונשללים. במקביל, הקוק של החומר המקשר מתכווץ ומתעבה עוד יותר. בשלב זה, התהליך הכימי נחלש בהדרגה, ההתכווצות הפנימית והחיצונית פוחתת בהדרגה, בעוד שהצפיפות, החוזק והמוליכות החשמלית האמיתיים עולים.
4. שלב הקירור
במהלך הקירור, קצב הקירור יכול להיות מעט מהיר יותר מקצב החימום. עם זאת, עקב מגבלת המוליכות התרמית של המוצר, קצב הקירור בתוך המוצר נמוך מזה שעל פני השטח, וכך נוצרים גרדיאנטים של טמפרטורה וגרדיאנטים של מאמץ תרמי בסדרי גודל שונים מהמרכז אל פני השטח של המוצר. אם המאמץ התרמי גדול מדי, הוא יגרום להתכווצות פנימית וחיצונית לא אחידה ולסדקים. לכן, יש לבצע גם קירור בצורה מבוקרת. במהלך שלב הקירור מיושם קירור גרדיאנטי. קצב הקירור באזורים מעל 800 מעלות צלזיוס אינו עולה על 3 מעלות צלזיוס לשעה כדי למנוע סדקים הנגרמים מקירור מהיר. הטמפרטורה בה המוצרים יוצאים מהתנור חייבת להיות מתחת ל-80 מעלות צלזיוס. בעת שימוש במערכת קירור מים אטומי, יש לשמור על טמפרטורת המים ביציבות על 40 מעלות צלזיוס ± 2 מעלות צלזיוס כדי למנוע נזק מהלם תרמי.