01. Sådan klassificeres recarburizers
Karburatorer kan groft opdeles i fire typer efter deres råmaterialer.
1. Kunstig grafit
Det vigtigste råmateriale til fremstilling af kunstig grafit er pulveriseret højkvalitets calcineret petroleumskoks, hvori asfalt tilsættes som bindemiddel, og en lille mængde andre hjælpematerialer tilsættes. Efter at de forskellige råmaterialer er blandet sammen, presses de og dannes og behandles derefter i en ikke-oxiderende atmosfære ved 2500-3000 ° C for at gøre dem grafitiserede. Efter højtemperaturbehandling reduceres indholdet af aske, svovl og gas kraftigt.
På grund af den høje pris på kunstige grafitprodukter er de fleste af de kunstige grafit-recarburizers, der almindeligvis anvendes i støberier, genbrugsmaterialer som chips, affaldselektroder og grafitblokke, når man fremstiller grafitelektroder for at reducere produktionsomkostningerne.
Ved smeltning af duktilt jern bør kunstig grafit være det første valg for forkulningsapparatet for at gøre den metallurgiske kvalitet af støbejernet høj.
2. Petroleumskoks
Petroleumskoks er en meget brugt forgasser.
Petroleumskoks er et biprodukt opnået ved raffinering af råolie. Rester og petroleumsbeg opnået ved destillation under normalt tryk eller under reduceret tryk af råolie kan bruges som råmaterialer til fremstilling af petroleumskoks, og derefter kan grøn petroleumskoks opnås efter koksning. Produktionen af grøn petroleumskoks er cirka mindre end 5 % af den anvendte mængde råolie. Den årlige produktion af rå petroleumskoks i USA er omkring 30 millioner tons. Urenhedsindholdet i grøn petroleumskoks er højt, så det kan ikke direkte bruges som en forkulningsapparat, og skal brændes først.
Rå petroleumskoks fås i svampelignende, nålelignende, granulære og flydende former.
Sponge petroleum coke fremstilles ved forsinket koksmetode. På grund af dets høje svovl- og metalindhold bruges det normalt som brændstof under kalcinering og kan også bruges som råmateriale til brændt petroleumskoks. Den brændte svampekoks bruges hovedsageligt i aluminiumsindustrien og som en genforarger.
Nåle petroleumskoks fremstilles ved forsinket koksmetode med råmaterialer med højt indhold af aromatiske kulbrinter og lavt indhold af urenheder. Denne koks har en let brækket nållignende struktur, nogle gange kaldet grafitkoks, og bruges hovedsageligt til fremstilling af grafitelektroder efter kalcinering.
Granulær petroleumskoks er i form af hårde granulat og er fremstillet af råmaterialer med højt indhold af svovl og asfalten ved forsinket koksmetode, og bruges hovedsageligt som brændsel.
Fluidiseret petroleumskoks opnås ved kontinuerlig koksning i et fluidiseret leje.
Kalcineringen af petroleumskoks er at fjerne svovl, fugt og flygtige stoffer. Kalcinering af grøn petroleumskoks ved 1200-1350°C kan gøre det i det væsentlige til rent kulstof.
Den største bruger af brændt petroleumskoks er aluminiumsindustrien, hvoraf 70% bruges til at lave anoder, der reducerer bauxit. Omkring 6% af den brændte petroleumskoks, der produceres i USA, bruges til støbejernsrecarburizers.
3. Naturlig grafit
Naturlig grafit kan opdeles i to typer: flagegrafit og mikrokrystallinsk grafit.
Mikrokrystallinsk grafit har et højt askeindhold og bruges generelt ikke som forkulningsmiddel til støbejern.
Der er mange varianter af flagegrafit: højkulstofflagegrafit 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 at blive brugt som forkulningsapparat; medium carbon grafit bruges hovedsageligt som recarburizer, men mængden er ikke meget.
4. Koks og antracit
I processen med elektrisk lysbueovnsstålfremstilling kan koks eller antracit tilsættes som en recarburizer ved opladning. På grund af det høje aske- og indhold af flygtige stoffer, bruges induktionsovnssmeltestøbejern sjældent som en forkulningsapparat.
Med den løbende forbedring af miljøbeskyttelseskravene lægges der mere og mere vægt på ressourceforbrug, og priserne på råjern 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 vedtog vores fabriks små og mellemstore deleværksted også den elektriske ovnsmelteproces for at erstatte den traditionelle kupolsmelteproces. Brugen af en stor mængde stålskrot i elektrisk ovnsmeltning kan ikke kun reducere omkostningerne, men også forbedre de mekaniske egenskaber af støbegods, men den anvendte type recarburizer og karbureringsprocessen spiller en nøglerolle.
02. Sådan bruges recarburizer i induktionsovnssmeltning
1 Hovedtyperne af recarburizers
Der er mange materialer, der bruges som støbejernsrecarburizers, almindeligvis anvendte er kunstig grafit, brændt petroleumskoks, naturlig grafit, koks, antracit og blandinger lavet af sådanne materialer.
(1) Kunstig grafit Blandt de forskellige recarburizers nævnt ovenfor er den bedste kvalitet kunstig grafit. Det vigtigste råmateriale til fremstilling af kunstig grafit er pulveriseret højkvalitets calcineret petroleumskoks, hvori asfalt tilsættes som bindemiddel, og en lille mængde andre hjælpematerialer tilsættes. Efter at de forskellige råmaterialer er blandet sammen, presses de og formes og behandles derefter i en ikke-oxiderende atmosfære ved 2500-3000 °C for at gøre dem grafitiserede. Efter højtemperaturbehandling reduceres indholdet af aske, svovl og gas kraftigt. Hvis der ikke er nogen petroleumskoks kalcineret ved høj temperatur eller med utilstrækkelig kalcineringstemperatur, vil kvaliteten af forkulningsapparatet blive alvorligt påvirket. Derfor afhænger kvaliteten af recarburizeren hovedsageligt af graden af grafitisering. En god recarburizer indeholder grafitisk kulstof (massefraktion) Ved 95 % til 98 % er svovlindholdet 0,02 % til 0,05 %, og nitrogenindholdet er (100 til 200) × 10-6.
(2) Petroleumskoks er en meget udbredt forgasser. Petroleumskoks er et biprodukt fra raffinering af råolie. Rester og petroleumsbeg opnået ved almindelig trykdestillation eller vakuumdestillation af råolie kan anvendes som råmateriale til fremstilling af petroleumskoks. Efter koksning kan rå petroleumskoks fås. Indholdet er højt og kan ikke bruges direkte som recarburizer, og skal brændes først.
(3) Naturlig grafit kan opdeles i to typer: flagegrafit og mikrokrystallinsk grafit. Mikrokrystallinsk grafit har et højt askeindhold og bruges generelt ikke som forkulningsmiddel til støbejern. Der er mange varianter af flagegrafit: højkulstofflagegrafit 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 forkulningsmiddel. Medium carbon grafit bruges hovedsageligt som en recarburizer, men mængden er ikke meget.
(4) Koks og antracit I processen med smeltning i induktionsovn kan koks eller antracit tilsættes som en genforkuler ved opladning. På grund af det høje aske- og indhold af flygtige stoffer, bruges induktionsovnssmeltestøbejern sjældent som en forkulningsapparat. , Prisen på denne forgasser er lav, og den hører til den lavkvalitets forgasningsanordning.
2. Princippet om karburering af smeltet jern
I smelteprocessen af syntetisk støbejern skal der på grund af den store mængde af tilført skrot og det lave C-indhold i det smeltede jern bruges en karburator til at øge kulstoffet. Kulstoffet, der findes i form af grundstof i recarburizeren, har en smeltetemperatur på 3727°C og kan ikke smeltes ved det smeltede jerns temperatur. Derfor er kulstoffet i recarburizeren hovedsageligt opløst i det smeltede jern ved to måder at opløsning og diffusion på. Når indholdet af grafitrecarburizer i smeltet jern er 2,1%, kan grafit opløses direkte i smeltet jern. Det direkte opløsningsfænomen med ikke-grafit-karbonisering eksisterer grundlæggende ikke, men med tiden diffunderer kulstof gradvist og opløses i det smeltede jern. Til genkarburering af støbejern smeltet ved induktionsovn er genkarbureringshastigheden for krystallinsk grafit-genoparbejdning væsentligt højere end for ikke-grafit-genforkulere.
Eksperimenter viser, at opløsningen af kulstof i smeltet jern styres af kulstofmasseoverførslen i væskegrænselaget på overfladen af de faste partikler. Ved at sammenligne resultaterne opnået med koks- og kulpartikler med resultaterne opnået med grafit, viser det sig, at diffusions- og opløsningshastigheden for grafit-recarburizers i smeltet jern er betydeligt hurtigere end for koks- og kulpartikler. De delvist opløste koks- og kulpartikelprøver blev observeret ved hjælp af elektronmikroskop, og det viste sig, at der blev dannet et tyndt klæbrigt askelag på overfladen af prøverne, hvilket var hovedfaktoren, der påvirkede deres diffusions- og opløsningsevne i smeltet jern.
3. Faktorer, der påvirker effekten af kulstofstigning
(1) Indflydelse af partikelstørrelsen af recarburizeren Recarburizerens absorptionshastighed afhænger af den kombinerede effekt af recarburizerens opløsning og diffusionshastighed og hastigheden af oxidationstab. Generelt er partiklerne i recarburizeren små, opløsningshastigheden er hurtig, og tabshastigheden er stor; karburatorpartiklerne er store, opløsningshastigheden er langsom, og tabshastigheden er lille. Valget af partikelstørrelsen af recarburizeren er relateret til ovnens diameter og kapacitet. Generelt, når diameteren og kapaciteten af ovnen er stor, bør partikelstørrelsen af recarburizeren være større; tværtimod bør recarburizerens partikelstørrelse være mindre.
(2) Indflydelse af mængden af tilsat recarburizer Under betingelserne for en bestemt temperatur og den samme kemiske sammensætning er den mættede koncentration af kulstof i det smeltede jern sikker. Under en vis grad af mætning, jo mere recarburizer der tilsættes, jo længere tid kræves for opløsning og diffusion, jo større er det tilsvarende tab, og jo lavere er absorptionshastigheden.
(3) Temperaturens indvirkning på recarburizerens absorptionshastighed I princippet er det sådan, at jo højere temperatur det smeltede jern er, desto mere befordrende for recarburizerens absorption og opløsning. Tværtimod er recarburizeren svær at opløse, og reccarburizerens absorptionshastighed falder. Men når temperaturen af det smeltede jern er for høj, selvom recarburizeren er mere tilbøjelig til at være fuldt opløst, vil forbrændingstabet af kulstof stige, hvilket i sidste ende vil føre til et fald i kulstofindholdet og et fald i det samlede absorptionshastighed for forgasseren. Generelt, når den smeltede jerntemperatur er mellem 1460 og 1550 °C, er absorptionseffektiviteten af recarburizeren den bedste.
(4) Indflydelse af omrøring af smeltet jern på absorptionshastigheden af recarburizer Omrøring er gavnlig for opløsning og diffusion af kulstof og undgår, at recarburizeren flyder på overfladen af smeltet jern og bliver brændt. Før recarburizeren er helt opløst, er omrøringstiden lang, og absorptionshastigheden høj. Omrøring kan også reducere karboniseringens holdetid, 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 recarburizeren er opløst. Derfor bør den passende omrøringstid for smeltet jern være passende for at sikre, at forkulningsapparatet er fuldstændigt opløst.
(5) Indflydelse af den kemiske sammensætning af smeltet jern på absorptionshastigheden af recarburizeren Når det oprindelige kulstofindhold i det smeltede jern er højt, under en vis opløselighedsgrænse, er absorptionshastigheden af recarburizeren langsom, absorptionsmængden er lille , og forbrændingstabet er relativt stort. Recarburizerens absorptionshastighed er lav. Det modsatte er tilfældet, når det oprindelige kulstofindhold i det smeltede jern er lavt. Derudover hindrer silicium og svovl i smeltet jern absorptionen af kulstof og reducerer absorptionshastigheden af recarburizers; mens mangan hjælper med at absorbere kulstof og forbedre absorptionshastigheden af recarburizers. Med hensyn til graden af indflydelse er silicium størst, efterfulgt af mangan, og kulstof og svovl har mindre indflydelse. Derfor skal man i selve produktionsprocessen først tilsætte mangan, derefter kulstof og derefter silicium.
4. Effekten af forskellige recarburizers på støbejerns egenskaber
(1) Testbetingelser To 5t mellemfrekvens kerneløse induktionsovne blev brugt til smeltning, med en maksimal effekt på 3000 kW og en frekvens på 500 Hz. I henhold til værkstedets daglige batchliste (50% returmateriale, 20% råjern, 30% skrot) skal du bruge en brændt kulstoffattig recarburizer og en grafittype recarburizer til henholdsvis at smelte en ovn af smeltet jern, iht. proceskrav Efter justering af den kemiske sammensætning støbes hhv. cylinderhovedlejedæksel.
Produktionsproces: Recarburizeren tilsættes til den elektriske ovn i batches under fodringsprocessen til smeltning, 0,4% primært podemiddel (siliciumbariumpodemiddel) tilsættes i tapningsprocessen og 0,1% sekundært flowpodemiddel (siliciumbariumpodemiddel). Brug DISA2013 stylinglinjen.
(2) Mekaniske egenskaber For at verificere virkningen af to forskellige recarburizers på egenskaberne af støbejern, og for at undgå indflydelsen af smeltet jernsammensætning på resultaterne, blev den smeltede jernsammensætning smeltet af forskellige recarburizers justeret til at være grundlæggende den samme . For mere fuldstændigt at verificere resultaterne blev der i testprocessen ud over to sæt Ø30 mm teststænger hældt i de to ovne af smeltet jern, 12 stykker støbegods støbt i hvert smeltet jern også tilfældigt udvalgt til Brinell hårdhedstestning (6 stk/kasse, test af to kasser).
I tilfælde af næsten samme sammensætning er styrken af de teststænger, der er fremstillet ved brug af grafittypen, væsentligt højere end styrken af de teststænger, der er støbt ved brug af den calcinerede type recarburizer, og forarbejdningsydelsen af de støbegods, der produceres af den grafit-type recarburizer er naturligvis bedre end den, der produceres ved at bruge grafit-type recarburizeren. Støbegods produceret af calcinerede recarburizers (når hårdheden af støbegodset er for høj, vil kanten af støbegodset fremstå som et springkniv-fænomen under forarbejdning).
(3) Grafitformerne af prøverne, der anvender grafittype-recarburizeren, er alle A-type grafit, og antallet af grafit er større, og størrelsen er mindre.
Følgende konklusioner er draget fra ovenstående testresultater: højkvalitets grafit-type recarburizer kan ikke kun forbedre de mekaniske egenskaber af støbegods, forbedre den metallografiske struktur, men også forbedre forarbejdningsydelsen af støbegods.
03. Epilog
(1) Faktorerne, der påvirker absorptionshastigheden af recarburizeren, er partikelstørrelsen af recarburizeren, mængden af recarburizeren tilsat, genkarbureringstemperaturen, omrøringstiden for det smeltede jern og den kemiske sammensætning af det smeltede jern.
(2) Højkvalitets grafit-type recarburizer kan ikke kun forbedre de mekaniske egenskaber af støbegods, forbedre den metallografiske struktur, men også forbedre forarbejdningsydelsen af støbegods. Derfor anbefales det, når man producerer nøgleprodukter såsom cylinderblokke og cylinderhoveder i induktionsovnens smelteproces, at bruge højkvalitets grafit-type recarburizers.
Indlægstid: 8-08-2022