01. Како да се класифицираат рекарбураторите
Карбураторите можат грубо да се поделат на четири типа според нивните суровини.
1. Вештачки графит
Главната суровина за производство на вештачки графит е висококвалитетен калциниран нафтен кокс во прав, во кој се додава асфалт како врзивно средство, а се додава и мала количина на други помошни материјали. Откако различните суровини ќе се измешаат, тие се пресуваат и формираат, а потоа се третираат во неоксидирачка атмосфера на 2500-3000 °C за да се графитираат. По третманот на висока температура, содржината на пепел, сулфур и гас е значително намалена.
Поради високата цена на производите од вештачки графит, повеќето од рекарбураторите на вештачки графит што најчесто се користат во леарниците се рециклирани материјали како што се струготини, отпадни електроди и графитни блокови при производство на графитни електроди за намалување на трошоците за производство.
При топење на лактозно железо, за да се зголеми металуршкиот квалитет на леаното железо, вештачкиот графит треба да биде првиот избор за рекарбураторот.
2. Нафтен кокс
Нафтениот кокс е широко користен рекарбуратор.
Нафтениот кокс е нуспроизвод добиен со рафинирање на сурова нафта. Остатоци и нафтени смола добиени со дестилација под нормален притисок или под намален притисок на сурова нафта може да се користат како суровини за производство на нафтен кокс, а потоа може да се добие зелен нафтен кокс по коксирањето. Производството на зелен нафтен кокс е приближно помалку од 5% од количината на употребена сурова нафта. Годишното производство на суров нафтен кокс во Соединетите Американски Држави е околу 30 милиони тони. Содржината на нечистотии во зелениот нафтен кокс е висока, па затоа не може директно да се користи како рекарбуратор и прво мора да се калцинира.
Суровиот нафтен кокс е достапен во сунѓерести, игличести, грануларни и течни форми.
Сунѓерскиот нафтен кокс се подготвува со метод на одложено коксирање. Поради високата содржина на сулфур и метал, обично се користи како гориво за време на калцинација, а може да се користи и како суровина за калциниран нафтен кокс. Калцинираниот сунѓерски кокс главно се користи во алуминиумската индустрија и како рекарбуратор.
Иглестиот нафтен кокс се подготвува со метод на одложено коксирање со суровини со висока содржина на ароматични јаглеводороди и ниска содржина на нечистотии. Овој кокс има лесно кршлива иглеста структура, понекогаш наречена графитен кокс, и главно се користи за производство на графитни електроди по калцинација.
Грануларниот нафтен кокс е во форма на тврди гранули и се прави од суровини со висока содржина на сулфур и асфалтен со метод на одложено коксирање и главно се користи како гориво.
Флуидизираниот нафтен кокс се добива со континуирано коксирање во флуидизиран слој.
Калцинирањето на нафтен кокс е за отстранување на сулфур, влага и испарливи материи. Калцинирањето на зелен нафтен кокс на 1200-1350°C може да го направи суштински чист јаглерод.
Најголем корисник на калциниран нафтен кокс е алуминиумската индустрија, од која 70% се користи за производство на аноди што го намалуваат бокситот. Околу 6% од калцинираниот нафтен кокс произведен во Соединетите Американски Држави се користи за рекарбуратори од леано железо.
3. Природен графит
Природниот графит може да се подели на два вида: графит во форма на снегулка и микрокристален графит.
Микрокристалниот графит има висока содржина на пепел и генерално не се користи како рекарбуратор за леано железо.
Постојат многу варијанти на снегулки графит: графитот со висока содржина на јаглерод треба да се екстрахира со хемиски методи или да се загрее на висока температура за да се разградат и испарат оксидите во него. Содржината на пепел во графитот е висока, па затоа не е погоден за употреба како рекарбуратор; графитот со среден јаглерод главно се користи како рекарбуратор, но количината не е голема.
4. Кока-Кола и Антрацит
Во процесот на производство на челик во електрични лачни печки, кокс или антрацит може да се додадат како рекарбуратор при полнење. Поради високата содржина на пепел и испарливи материи, леаното железо за топење во индукциски печки ретко се користи како рекарбуратор.
Со континуираното подобрување на барањата за заштита на животната средина, сè повеќе внимание се посветува на потрошувачката на ресурси, а цените на суровото железо и коксот продолжуваат да растат, што резултира со зголемување на цената на одлеаноци. Сè повеќе леарници почнуваат да користат електрични печки за да го заменат традиционалното топење во купола. На почетокот на 2011 година, работилницата за мали и средни делови на нашата фабрика, исто така, го усвои процесот на топење во електрична печка за да го замени традиционалниот процес на топење во купола. Употребата на голема количина старо железо во топењето во електрична печка не само што може да ги намали трошоците, туку и да ги подобри механичките својства на одлеаноци, но видот на рекарбураторот што се користи и процесот на карбурирање играат клучна улога.
02. Како да се користи рекарбуратор во топење со индукциска печка
1 Главните видови на рекарбуратори
Постојат многу материјали што се користат како рекарбуратори на леано железо, најчесто користени се вештачки графит, калциниран нафтен кокс, природен графит, кокс, антрацит и мешавини направени од такви материјали.
(1) Вештачки графит Меѓу различните рекарбуратори споменати погоре, најдобар квалитет има вештачкиот графит. Главната суровина за производство на вештачки графит е висококвалитетен калциниран нафтен кокс во прав, во кој се додава асфалт како врзивно средство, а се додава и мала количина на други помошни материјали. Откако различните суровини ќе се измешаат, тие се пресуваат и формираат, а потоа се третираат во неоксидирачка атмосфера на 2500-3000 °C за да се графитираат. По третманот со висока температура, содржината на пепел, сулфур и гас е значително намалена. Ако нема калциниран нафтен кокс на висока температура или со недоволна температура на калцинација, квалитетот на рекарбураторот ќе биде сериозно засегнат. Затоа, квалитетот на рекарбураторот главно зависи од степенот на графитизација. Добриот рекарбуратор содржи графитен јаглерод (масен удел). Од 95% до 98%, содржината на сулфур е од 0,02% до 0,05%, а содржината на азот е (100 до 200) × 10-6.
(2) Нафтениот кокс е широко користен рекарбуратор. Нафтениот кокс е нуспроизвод добиен со рафинирање на сурова нафта. Остатоци и нафтени смола добиени со редовна дестилација под притисок или вакуумска дестилација на сурова нафта може да се користат како суровини за производство на нафтен кокс. По коксирањето, може да се добие суров нафтен кокс. Содржината е висока и не може да се користи директно како рекарбуратор, туку прво мора да се калцинира.
(3) Природниот графит може да се подели на два вида: графит со снегулки и микрокристален графит. Микрокристалниот графит има висока содржина на пепел и генерално не се користи како рекарбуратор за леано железо. Постојат многу варијанти на графит со снегулки: графитот со висока содржина на јаглерод треба да се екстрахира со хемиски методи или да се загрее на висока температура за да се разградат и испарат оксидите во него. Содржината на пепел во графитот е висока и не треба да се користи како рекарбуратор. Графитот со среден јаглерод главно се користи како рекарбуратор, но количината не е голема.
(4) Кокс и антрацит Во процесот на топење во индукциска печка, коксот или антрацитот може да се додадат како рекарбуратор при полнење. Поради високата содржина на пепел и испарливи материи, леаното железо за топење во индукциска печка ретко се користи како рекарбуратор. Цената на овој рекарбуратор е ниска и спаѓа во рекарбураторите со низок степен.
2. Принципот на карбуризација на стопено железо
Во процесот на топење на синтетичко леано железо, поради големата количина на додаден отпад и ниската содржина на C во стопеното железо, мора да се користи карбуризатор за зголемување на јаглеродот. Јаглеродот што постои во форма на елемент во рекарбуризаторот има температура на топење од 3727°C и не може да се стопи на температурата на стопеното железо. Затоа, јаглеродот во рекарбуризаторот главно се раствора во стопеното железо преку два начина на растворање и дифузија. Кога содржината на графитниот рекарбуризатор во стопеното железо е 2,1%, графитот може директно да се раствори во стопено железо. Феноменот на директно растворање на неграфитна карбонизација во основа не постои, но со текот на времето, јаглеродот постепено дифундира и се раствора во стопеното железо. За рекарбуризација на леано железо стопено со индукциска печка, стапката на рекарбуризација на кристалната графитна рекарбуризација е значително повисока од онаа на неграфитните рекарбуризатори.
Експериментите покажуваат дека растворањето на јаглерод во стопено железо е контролирано од преносот на маса на јаглерод во течниот граничен слој на површината на цврстите честички. Споредувајќи ги резултатите добиени со честички од кокс и јаглен со резултатите добиени со графит, се открива дека стапката на дифузија и растворање на графитните рекарбуратори во стопено железо е значително побрза од онаа на честичките од кокс и јаглен. Делумно растворените примероци од честички од кокс и јаглен беа набљудувани со електронски микроскоп и се покажа дека на површината на примероците е формиран тенок леплив слој од пепел, што беше главниот фактор што влијаеше на нивната дифузија и перформанси на растворање во стопено железо.
3. Фактори што влијаат на ефектот од зголемувањето на јаглеродот
(1) Влијание на големината на честичките на рекарбуризерот Стапката на апсорпција на рекарбуризерот зависи од комбинираниот ефект на стапката на растворање и дифузија на рекарбуризерот и стапката на оксидациска загуба. Општо земено, честичките на рекарбуризерот се мали, брзината на растворање е голема, а брзината на загуба е голема; честичките на карбуризерот се големи, брзината на растворање е мала, а брзината на загуба е мала. Изборот на големината на честичките на рекарбуризерот е поврзан со дијаметарот и капацитетот на печката. Општо земено, кога дијаметарот и капацитетот на печката се големи, големината на честичките на рекарбуризерот треба да биде поголема; напротив, големината на честичките на рекарбуризерот треба да биде помала.
(2) Влијание на количината на додаден рекарбуризатор Под услови на одредена температура и ист хемиски состав, заситената концентрација на јаглерод во стопеното железо е сигурна. Под одреден степен на заситеност, колку повеќе рекарбуризатор се додава, толку подолго е времето потребно за растворање и дифузија, толку е поголема соодветната загуба и толку е помала стапката на апсорпција.
(3) Влијание на температурата врз стапката на апсорпција на рекарбуризерот Во принцип, колку е повисока температурата на стопеното железо, толку е поповолна апсорпцијата и растворањето на рекарбуризерот. Напротив, рекарбуризерот е тешко да се раствори, а стапката на апсорпција на рекарбуризерот се намалува. Меѓутоа, кога температурата на стопеното железо е превисока, иако е поголема веројатноста рекарбуризерот целосно да се раствори, стапката на губење на јаглерод при согорување ќе се зголеми, што на крајот ќе доведе до намалување на содржината на јаглерод и намалување на вкупната стапка на апсорпција на рекарбуризерот. Општо земено, кога температурата на стопеното железо е помеѓу 1460 и 1550 °C, ефикасноста на апсорпција на рекарбуризерот е најдобра.
(4) Влијание на мешањето на стопеното железо врз стапката на апсорпција на рекарбуризерот Мешањето е корисно за растворање и дифузија на јаглеродот и спречува рекарбуризерот да лебди на површината на стопеното железо и да се согори. Пред рекарбуризерот целосно да се раствори, времето на мешање е долго, а стапката на апсорпција е висока. Мешањето може да го намали времето на задржување на карбонизацијата, да го скрати производствениот циклус и да избегне согорување на легирачките елементи во стопеното железо. Меѓутоа, ако времето на мешање е предолго, тоа не само што има големо влијание врз работниот век на печката, туку и го зголемува губењето на јаглерод во стопеното железо откако рекарбуризерот ќе се раствори. Затоа, соодветното време на мешање на стопеното железо треба да биде соодветно за да се обезбеди целосно растворање на рекарбуризерот.
(5) Влијание на хемискиот состав на стопеното железо врз стапката на апсорпција на рекарбуризерот Кога почетната содржина на јаглерод во стопеното железо е висока, под одредена граница на растворливост, стапката на апсорпција на рекарбуризерот е бавна, количината на апсорпција е мала, а загубата од согорување е релативно голема. Стапката на апсорпција на рекарбуризерот е ниска. Спротивното е точно кога почетната содржина на јаглерод во стопеното железо е ниска. Покрај тоа, силициумот и сулфурот во стопеното железо го попречуваат апсорбирањето на јаглеродот и ја намалуваат стапката на апсорпција на рекарбуризерите; додека манганот помага во апсорпцијата на јаглеродот и ја подобрува стапката на апсорпција на рекарбуризерите. Во однос на степенот на влијание, силициумот е најголем, проследен од манганот, а јаглеродот и сулфурот имаат помало влијание. Затоа, во самиот процес на производство, прво треба да се додаде манган, потоа јаглерод, а потоа силициум.
4. Ефектот на различни рекарбуратори врз својствата на леано железо
(1) Услови за тестирање За топење беа користени две индукциски печки без јадро од 5t со средна фреквенција, со максимална моќност од 3000kW и фреквенција од 500Hz. Според дневниот список за сериско производство на работилницата (50% повратен материјал, 20% сурово железо, 30% отпад), користете калциниран рекарбуратор со ниска содржина на азот и рекарбуратор од графитен тип за топење печка од стопено железо, соодветно, според барањата на процесот. По прилагодување на хемискиот состав, излијте ја капата на главното лежиште на цилиндарот соодветно.
Процес на производство: Рекарбуризаторот се додава во електричната печка во серии за време на процесот на полнење за топење, 0,4% примарен инокулант (силициум-бариум инокулант) се додава во процесот на набивање и 0,1% секундарен инокулант за проток (силициум-бариум инокулант). Користете ја линијата за стилизирање DISA2013.
(2) Механички својства За да се потврди ефектот на два различни рекарбуризатори врз својствата на леаното железо и за да се избегне влијанието на составот на стопеното железо врз резултатите, составот на стопеното железо стопен од различни рекарбуризатори беше прилагоден за да биде во основа ист. За поцелосно да се потврдат резултатите, во процесот на тестирање, покрај тоа што два сета тест прачки Ø30mm беа истурени во двете печки на стопено железо, 12 парчиња одливки леани во секое стопено железо беа исто така случајно избрани за тестирање на тврдоста според Бринел (6 парчиња/кутија, тестирање на две кутии).
Во случај на речиси ист состав, јачината на тест шипките произведени со употреба на рекарбуратор од графитен тип е значително поголема од онаа на тест шипките леани со употреба на калциниран рекарбуратор, а перформансите на обработката на одлеаноци произведени со рекарбуратор од графитен тип се очигледно подобри од оние произведени со употреба на рекарбуратор од графитен тип. Одлеаноци произведени со калцинирани рекарбуратори (кога тврдоста на одлеаноци е превисока, на работ на одлеаноци ќе се појави феномен на скокачки нож за време на обработката).
(3) Графитните форми на примероците што го користат рекарбураторот од графитен тип се сите графит од А-тип, а бројот на графит е поголем, а големината е помала.
Од горенаведените резултати од тестот се извлекуваат следните заклучоци: висококвалитетниот рекарбуратор од графитен тип не само што може да ги подобри механичките својства на одлеаноци, да ја подобри металографската структура, туку и да ги подобри перформансите на обработка на одлеаноци.
03. Епилог
(1) Факторите што влијаат на стапката на апсорпција на рекарбуризерот се големината на честичките на рекарбуризерот, количината на додаден рекарбуризер, температурата на рекарбуризација, времето на мешање на стопеното железо и хемискиот состав на стопеното железо.
(2) Висококвалитетниот графитен рекарбуратор не само што може да ги подобри механичките својства на одлеаноци, да ја подобри металографската структура, туку и да ги подобри перформансите на обработката на одлеаноци. Затоа, при производство на клучни производи како што се блокови на цилиндри и глави на цилиндри во процесот на топење во индукциска печка, се препорачува употреба на висококвалитетни графитни рекарбуратори.
Време на објавување: 08.11.2022