I. Sådan klassificerer du genopkarburatorer
Karburatorer kan groft opdeles i fire typer i henhold til deres råmaterialer.
1. Kunstig grafit
Det vigtigste råmateriale til fremstilling af kunstig grafit er pulveriseret højkvalitets kalcineret petroleumskoks, hvortil asfalt tilsættes som bindemiddel, og en lille mængde andre hjælpestoffer tilsættes. Efter at de forskellige råmaterialer er blandet sammen, presses og formes de og behandles derefter i en ikke-oxiderende atmosfære ved 2500-3000 °C for at gøre dem grafitiserede. Efter højtemperaturbehandling reduceres aske-, svovl- og gasindholdet kraftigt.
På grund af den høje pris på kunstige grafitprodukter er de fleste af de kunstige grafit-rekarburatorer, der almindeligvis anvendes i støberier, genbrugsmaterialer såsom spåner, affaldselektroder og grafitblokke ved fremstilling af grafitelektroder for at reducere produktionsomkostningerne.
For at opnå en høj metallurgisk kvalitet af støbejernet, bør kunstig grafit være førstevalget til genopkarburatoren ved smeltning af duktilt jern.
2. Petroleumkoks
Petroleumkoks er en meget anvendt omkuller.
Petroleumkoks er et biprodukt, der udvindes ved raffinering af råolie. Rester og petroleumsbeg, der udvindes ved destillation af råolie under normalt tryk eller under reduceret tryk, kan anvendes som råmaterialer til fremstilling af petroleumkoks, og derefter kan grøn petroleumkoks udvindes efter koksning. Produktionen af grøn petroleumkoks er cirka mindre end 5% af den anvendte mængde råolie. Den årlige produktion af rå petroleumkoks i USA er omkring 30 millioner tons. Indholdet af urenheder i grøn petroleumkoks er højt, så den kan ikke bruges direkte som en genkuller og skal først kalcineres.
Rå petroleumskoks fås i svampelignende, nålelignende, granuleret og flydende form.
Svampeoliekoks fremstilles ved forsinket koksning. På grund af sit høje svovl- og metalindhold bruges det normalt som brændstof under kalcinering og kan også bruges som råmateriale til kalcineret petroleumkoks. Kalcineret svampekoks bruges hovedsageligt i aluminiumindustrien og som en genopkulningsmiddel.
Nålekoks fremstilles ved forsinket koksning med råmaterialer med et højt indhold af aromatiske kulbrinter og lavt indhold af urenheder. Denne koks har en letbrydelig nålelignende struktur, undertiden kaldet grafitkoks, og bruges hovedsageligt til at fremstille grafitelektroder efter kalcinering.
Granulær petroleumskoks er i form af hårde granuler og er fremstillet af råmaterialer med højt indhold af svovl og asfalten ved hjælp af forsinket koksning og anvendes hovedsageligt som brændstof.
Fluidiseret petroleumskoks fremstilles ved kontinuerlig koksning i et fluidiseret leje.
Kalcinering af petroleumskoks forgår for at fjerne svovl, fugt og flygtige stoffer. Kalcinering af grøn petroleumskoks ved 1200-1350 °C kan gøre den til stort set rent kulstof.
Den største bruger af kalcineret petroleumskoks er aluminiumindustrien, hvoraf 70% bruges til at fremstille anoder, der reducerer bauxit. Omkring 6% af den kalcinerede petroleumskoks, der produceres i USA, bruges til støbejernsrekarburatorer.
3. Naturlig grafit
Naturlig grafit kan opdeles i to typer: flagegrafit og mikrokrystallinsk grafit.
Mikrokrystallinsk grafit har et højt askeindhold og anvendes generelt ikke som genkarburator til støbejern.
Der findes mange varianter af flagegrafit: flagegrafit med højt kulstofindhold skal udvindes ved kemiske metoder eller opvarmes til høj temperatur for at nedbryde og fordampe oxiderne i den. Askeindholdet i grafit er højt, så det er ikke egnet til brug som genopkarburator; grafit med mellemt kulstofindhold bruges hovedsageligt som genopkarburator, men mængden er ikke stor.
4. Kulstofkoks og antracit
I forbindelse med fremstilling af stål i elektriske lysbueovne kan koks eller antracit tilsættes som genopkarburator under påfyldning. På grund af dets høje aske- og flygtige indhold anvendes støbejern til induktionsovnssmeltning sjældent som genopkarburator.
Med den løbende forbedring af miljøbeskyttelseskravene lægges der mere og mere vægt på ressourceforbrug, og priserne på svinejern og koks fortsætter med at stige, hvilket resulterer i en stigning i omkostningerne til støbegods. Flere og flere støberier begynder at bruge elektriske ovne til at erstatte traditionel kupolsmeltning. I begyndelsen af 2011 indførte vores fabriks små og mellemstore deleværksted også den elektriske ovnsmeltningsproces til at erstatte den traditionelle kupolsmeltningsproces. Brugen af en stor mængde skrotstål i elektrisk ovnsmeltning kan ikke kun reducere omkostningerne, men også forbedre støbegodsets mekaniske egenskaber, men typen af genopkulningsmiddel, der anvendes, og opkulningsprocessen spiller en nøglerolle.
II. Sådan bruger du recarburizer i induktionsovnssmeltning
1. De vigtigste typer af genopkarburatorer
Der findes mange materialer, der anvendes som støbejernsgenopkarburatorer, almindeligvis anvendte er kunstig grafit, kalcineret petroleumskoks, naturlig grafit, koks, antracit og blandinger lavet af sådanne materialer.
(1) Kunstig grafit Blandt de forskellige ovennævnte genopkarburatorer er den bedste kvalitet kunstig grafit. Det vigtigste råmateriale til fremstilling af kunstig grafit er pulveriseret højkvalitets kalcineret petroleumkoks, hvortil asfalt tilsættes som bindemiddel, og en lille mængde andre hjælpematerialer tilsættes. Efter at de forskellige råmaterialer er blandet sammen, presses og formes de og behandles derefter i en ikke-oxiderende atmosfære ved 2500-3000 °C for at gøre dem grafitiserede. Efter højtemperaturbehandling reduceres aske-, svovl- og gasindholdet kraftigt. Hvis der ikke kalcineres petroleumkoks ved høj temperatur eller med utilstrækkelig kalcineringstemperatur, vil kvaliteten af genopkarburatoren blive alvorligt påvirket. Derfor afhænger kvaliteten af genopkarburatoren hovedsageligt af grafitiseringsgraden. En god rekarburator indeholder grafitisk kulstof (massefraktion). Ved 95% til 98% er svovlindholdet 0,02% til 0,05%, og nitrogenindholdet er (100 til 200) × 10-6.
(2) Petroleumkoks er en meget anvendt rekarburator. Petroleumkoks er et biprodukt, der udvindes fra raffinering af råolie. Rester og petroleumsbeg, der udvindes fra almindelig trykdestillation eller vakuumdestillation af råolie, kan anvendes som råmaterialer til fremstilling af petroleumkoks. Efter koksning kan rå petroleumkoks udvindes. Indholdet er højt og kan ikke bruges direkte som rekarburator og skal først kalcineres.
(3) Naturlig grafit kan opdeles i to typer: flagegrafit og mikrokrystallinsk grafit. Mikrokrystallinsk grafit har et højt askeindhold og bruges generelt ikke som genopkarburator til støbejern. Der findes mange varianter af flagegrafit: flagegrafit med højt kulstofindhold skal udvindes ved kemiske metoder eller opvarmes til høj temperatur for at nedbryde og fordampe oxiderne i den. Askeindholdet i grafit er højt og bør ikke bruges som genopkarburator. Grafit med mellemkulstofindhold bruges hovedsageligt som genopkarburator, men mængden er ikke stor.
(4) Kulstofkoks og antracit I processen med induktionsovnssmeltning kan koks eller antracit tilsættes som genopkarburator under påfyldning. På grund af dets høje askeindhold og indhold af flygtige stoffer anvendes støbejern til induktionsovnssmeltning sjældent som genopkarburator. Prisen på denne genopkarburator er lav og hører til lavkvalitetsgenopkarburatorerne.
2. Princippet for karburering af smeltet jern
I smelteprocessen af syntetisk støbejern skal der på grund af den store mængde tilsat skrot og det lave C-indhold i det smeltede jern anvendes en karburator for at øge kulstofindholdet. Kulstoffet, der findes som element i rekarburatoren, har en smeltetemperatur på 3727°C og kan ikke smeltes ved temperaturen af det smeltede jern. Derfor opløses kulstoffet i rekarburatoren hovedsageligt i det smeltede jern på to måder: opløsning og diffusion. Når indholdet af grafit-rekarburator i smeltet jern er 2,1%, kan grafit opløses direkte i smeltet jern. Fænomenet med ikke-grafitkarbonisering eksisterer stort set ikke, men med tiden diffunderer og opløses kulstof gradvist i det smeltede jern. Ved rekarburisering af støbejern smeltet i induktionsovne er rekarburiseringshastigheden for krystallinsk grafit-rekarburisering betydeligt højere end for ikke-grafit-rekarburatorer.
Eksperimenter viser, at opløsningen af kulstof i smeltet jern styres af kulstofmasseoverførslen i det flydende grænselag på overfladen af de faste partikler. Ved at sammenligne resultaterne opnået med koks- og kulpartikler med resultaterne opnået med grafit, konstateres det, at diffusions- og opløsningshastigheden for grafitrekarburatorer i smeltet jern er betydeligt hurtigere end for koks- og kulpartikler. De delvist opløste koks- og kulpartikelprøver blev observeret med elektronmikroskop, og det blev konstateret, at der blev dannet et tyndt, klæbrigt askelag på overfladen af prøverne, hvilket var den primære faktor, der påvirkede deres diffusions- og opløsningsevne i smeltet jern.
3. Faktorer, der påvirker effekten af forøgelsen af kulstof
(1) Indflydelse af recarburisatorens partikelstørrelse Recarburisatorens absorptionshastighed afhænger af den kombinerede effekt af recarburisatorens opløsnings- og diffusionshastighed og oxidationstabshastigheden. Generelt er recarburisatorens partikler små, opløsningshastigheden er hurtig, og tabshastigheden er stor; recarburisatorpartiklerne er store, opløsningshastigheden er langsom, og tabshastigheden er lille. Valget af recarburisatorens partikelstørrelse er relateret til ovnens diameter og kapacitet. Generelt, når ovnens diameter og kapacitet er stor, bør recarburisatorens partikelstørrelse være større; derimod bør recarburisatorens partikelstørrelse være mindre.
(2) Indflydelse af mængden af tilsat rekarburator Under betingelser med en bestemt temperatur og samme kemiske sammensætning er den mættede koncentration af kulstof i det smeltede jern sikker. Under en vis mætningsgrad gælder det, at jo mere rekarburator der tilsættes, desto længere tid kræver opløsning og diffusion, desto større er det tilsvarende tab, og desto lavere er absorptionshastigheden.
(3) Temperaturens effekt på rekarburatorens absorptionshastighed I princippet gælder det, at jo højere temperaturen af det smeltede jern er, desto mere befordrende er absorptionen og opløsningen af rekarburatoren. Tværtimod er rekarburatoren vanskelig at opløse, og rekarburatorens absorptionshastighed falder. Men når temperaturen af det smeltede jern er for høj, vil rekarburatoren, selvom den er mere tilbøjelig til at opløses fuldstændigt, stige tabshastigheden for kulstof ved forbrænding, hvilket i sidste ende vil føre til et fald i kulstofindholdet og et fald i rekarburatorens samlede absorptionshastighed. Generelt er rekarburatorens absorptionseffektivitet bedst, når temperaturen af det smeltede jern er mellem 1460 og 1550 °C.
(4) Indflydelse af omrøring af smeltet jern på absorptionshastigheden af rekarburisatoren Omrøring er gavnlig for opløsning og diffusion af kulstof og forhindrer, at rekarburisatoren flyder på overfladen af det smeltede jern og brænder. Før rekarburisatoren er fuldstændig opløst, er omrøringstiden lang, og absorptionshastigheden er høj. Omrøring kan også reducere karboniseringsholdetiden, forkorte produktionscyklussen og undgå afbrænding af legeringselementer i det smeltede jern. Men hvis omrøringstiden er for lang, har det ikke kun stor indflydelse på ovnens levetid, men forværrer også tabet af kulstof i det smeltede jern, efter at rekarburisatoren er opløst. Derfor bør den passende omrøringstid for smeltet jern være passende for at sikre, at rekarburisatoren er fuldstændig opløst.
(5) Indflydelse af den kemiske sammensætning af smeltet jern på absorptionshastigheden af rekarburatoren Når det oprindelige kulstofindhold i det smeltede jern er højt, under en vis opløselighedsgrænse, er rekarburatorens absorptionshastighed langsom, absorptionsmængden er lille, og forbrændingstabet er relativt stort. Rekarburatorens absorptionshastighed er lav. Det modsatte er tilfældet, når det oprindelige kulstofindhold i det smeltede jern er lavt. Derudover hæmmer silicium og svovl i smeltet jern absorptionen af kulstof og reducerer absorptionshastigheden af rekarburatorer; mens mangan hjælper med at absorbere kulstof og forbedrer absorptionshastigheden af rekarburatorer. Med hensyn til graden af indflydelse er silicium den største, efterfulgt af mangan, og kulstof og svovl har mindre indflydelse. Derfor bør mangan tilsættes først i den faktiske produktionsproces, derefter kulstof og derefter silicium.
Opslagstidspunkt: 4. november 2022