01. Hogyan osztályozzuk az újrakarburátorokat
A karburátorok nagyjából négy típusra oszthatók alapanyaguk szerint.
1. Mesterséges grafit
A mesterséges grafit gyártásának fő alapanyaga a porított, kiváló minőségű égetett kőolajkoksz, amelybe kötőanyagként aszfaltot és kis mennyiségű egyéb segédanyagot adnak. A különböző alapanyagok összekeverése után préselik és formázzák őket, majd nem oxidáló atmoszférában 2500-3000 °C-on grafitizálják. Magas hőmérsékletű kezelés után a hamu-, kén- és gáztartalom nagymértékben csökken.
A mesterséges grafittermékek magas ára miatt az öntödékben általánosan használt mesterséges grafit rekarburátorok többsége újrahasznosított anyagok, például forgácsok, hulladékelektródák és grafitblokkok a grafitelektródák gyártása során a gyártási költségek csökkentése érdekében.
A gömbgrafitos öntöttvas olvasztásakor az öntöttvas kohászati minőségének javítása érdekében a mesterséges grafitot kell első helyen választani az újrakarburátornak.
2. Kőolajkoksz
A kőolajkoksz széles körben használt recarburizer.
A kőolajkoksz a kőolaj finomításával nyert melléktermék. A kőolaj normál nyomású vagy csökkentett nyomású desztillációjával nyert maradékok és kőolajszurkok nyersanyagként használhatók fel a kőolajkoksz gyártásához, majd kokszolás után nyersanyagként nyerhető kőolajkoksz. A zöld kőolajkoksz előállítása a felhasznált kőolaj mennyiségének hozzávetőlegesen kevesebb, mint 5%-a. Az Egyesült Államokban a nyers kőolajkoksz éves termelése körülbelül 30 millió tonna. A zöld kőolajkoksz szennyezőanyag-tartalma magas, ezért közvetlenül nem használható újrakarburátorként, és először kalcinálni kell.
A nyers kőolajkoksz szivacsszerű, tűszerű, szemcsés és folyékony formában kapható.
A szivacsos kőolajkokszot késleltetett kokszolásos módszerrel állítják elő. Magas kén- és fémtartalma miatt általában tüzelőanyagként használják a kalcinálás során, valamint kalcinált kőolajkoksz alapanyagaként is felhasználható. A kalcinált szivacskokszot főként az alumíniumiparban és rekarburátorként használják.
A tűs kőolajkokszot késleltetett kokszolásos módszerrel állítják elő magas aromás szénhidrogén-tartalmú és alacsony szennyezőanyag-tartalmú nyersanyagokból. Ennek a koksznak könnyen törhető tűszerű szerkezete van, néha grafitkoksznak is nevezik, és főként kalcinálás után grafitelektródák készítésére használják.
A szemcsés kőolajkoksz kemény granulátum formájú, magas kén- és aszfalténtartalmú nyersanyagokból készül késleltetett kokszolásos módszerrel, és főként üzemanyagként használják.
A fluidizált kőolajkokszot fluidágyas folyamatos kokszolással állítják elő.
A kőolajkoksz kalcinálása a ként, a nedvesség és az illékony anyagok eltávolítására szolgál. A zöld petróleumkoksz kalcinálása 1200-1350°C-on lényegében tiszta szénné tehető.
A kalcinált kőolajkoksz legnagyobb felhasználója az alumíniumipar, amelynek 70%-át a bauxitot csökkentő anódok előállítására használják fel. Az Egyesült Államokban előállított kalcinált kőolajkoksz körülbelül 6%-át öntöttvas újrakarburátorokhoz használják fel.
3. Természetes grafit
A természetes grafit két típusra osztható: pelyhes grafitra és mikrokristályos grafitra.
A mikrokristályos grafitnak magas a hamutartalma, és általában nem használják öntöttvas recarburierként.
A pelyhes grafitnak sok fajtája létezik: a nagy széntartalmú pehelygrafitot kémiai módszerekkel kell kivonni, vagy magas hőmérsékletre kell melegíteni, hogy a benne lévő oxidok lebomlanak és elpárologjanak. A grafit hamutartalma magas, ezért nem alkalmas rekarburátorként való használatra; a közepes széntartalmú grafitot főleg újrakarburátornak használják, de a mennyiség nem sok.
4. Koksz és antracit
Az elektromos ívkemencés acélgyártás során töltéskor koksz vagy antracit adható újrakarburátorként. Magas hamu- és illóanyagtartalma miatt az indukciós kemencében olvasztó öntöttvas ritkán kerül felhasználásra újrakarburátorként.
A környezetvédelmi követelmények folyamatos javításával egyre nagyobb figyelmet fordítanak az erőforrás-felhasználásra, a nyersvas és a koksz ára tovább emelkedik, ami az öntvények költségének növekedését eredményezi. Egyre több öntöde kezdi elektromos kemencék használatát a hagyományos kupolaolvasztás helyett. 2011 elején üzemünk kis- és közepes alkatrészműhelye is átvette az elektromos kemencés olvasztási eljárást a hagyományos kupolos olvasztási eljárás helyett. A nagy mennyiségű acélhulladék felhasználása az elektromos kemencés olvasztáshoz nemcsak a költségeket csökkentheti, hanem javíthatja az öntvények mechanikai tulajdonságait is, de kulcsszerepet játszik az alkalmazott recarburizer típusa és a karburálási folyamat.
02. Hogyan használjuk a recarburizert az indukciós kemencés olvasztáshoz
1 Az újrakarburátorok fő típusai
Sok anyagot használnak öntöttvas rekarburátorként, általában a mesterséges grafitot, a kalcinált kőolajkokszot, a természetes grafitot, a kokszot, az antracitot és az ilyen anyagokból készült keverékeket.
(1) Mesterséges grafit A fent említett különféle recarburizátorok közül a legjobb minőségű a mesterséges grafit. A mesterséges grafit gyártásának fő alapanyaga a porított, kiváló minőségű égetett kőolajkoksz, amelybe kötőanyagként aszfaltot és kis mennyiségű egyéb segédanyagot adnak. A különböző alapanyagok összekeverése után préselik és formázzák őket, majd nem oxidáló atmoszférában 2500-3000 °C-on grafitizálják. Magas hőmérsékletű kezelés után a hamu-, kén- és gáztartalom nagymértékben csökken. Ha nincs magas hőmérsékleten vagy elégtelen kalcinálási hőmérsékleten kalcinált petróleumkoksz, az súlyosan befolyásolja a recarburizer minőségét. Ezért az újrakarburátor minősége elsősorban a grafitosítás mértékétől függ. Egy jó recarburizer grafitos szenet tartalmaz (tömeghányad) 95-98%, a kéntartalom 0,02-0,05%, a nitrogéntartalom pedig (100-200) × 10-6.
(2) A kőolajkoksz széles körben használt rekarburátor. A kőolajkoksz a kőolaj finomításából származó melléktermék. A kőolaj rendszeres nyomás alatti vagy vákuumdesztillációjából származó maradékok és kőolajszurkok nyersanyagként használhatók fel kőolajkoksz gyártásához. Kokszolás után nyers kőolajkoksz nyerhető. A tartalom magas, és nem használható közvetlenül újrakarburátorként, ezért először kalcinálni kell.
(3) A természetes grafit két típusra osztható: pelyhes grafitra és mikrokristályos grafitra. A mikrokristályos grafitnak magas a hamutartalma, és általában nem használják öntöttvas recarburierként. A pelyhes grafitnak sok fajtája létezik: a nagy széntartalmú pehelygrafitot kémiai módszerekkel kell kivonni, vagy magas hőmérsékletre kell melegíteni, hogy a benne lévő oxidok lebomlanak és elpárologjanak. A grafit hamutartalma magas, ezért nem szabad újrakarburátorként használni. A közepes széntartalmú grafitot főként újrakarburátorként használják, de mennyisége nem sok.
(4) Koksz és antracit Az indukciós kemencében végzett olvasztáshoz koksz vagy antracit adható újrakarburátorként a töltés során. Magas hamu- és illóanyagtartalma miatt az indukciós kemencében olvasztó öntöttvas ritkán kerül felhasználásra újrakarburátorként. , Ennek a recarburizernek az ára alacsony, és az alacsony minőségű recarburizerhez tartozik.
2. Az olvadt vas karburizálásának elve
A szintetikus öntöttvas olvasztásának folyamatában a nagy mennyiségű hozzáadott selejt és az olvadt vas alacsony C-tartalma miatt karburátort kell használni a szén növelésére. A rekarburátorban elem formájában létező szén olvadáspontja 3727 °C, és nem olvad meg az olvadt vas hőmérsékletén. Ezért a rekarburátorban lévő szén főként az olvadt vasban kétféle módon oldódik és diffúzióval oldódik fel. Ha az olvadt vasban a grafit-újrakarburátor tartalma 2,1%, a grafit közvetlenül feloldható az olvadt vasban. A nem grafitos karbonizáció közvetlen megoldási jelensége alapvetően nem létezik, de az idő múlásával a szén fokozatosan diffundál és oldódik az olvadt vasban. Az indukciós kemencével olvasztott öntöttvas rekarburizálása esetén a kristályos grafit újrakarbururálási sebessége lényegesen magasabb, mint a nem grafitos rekarburátoroké.
Kísérletek azt mutatják, hogy a szén feloldódását az olvadt vasban a szilárd részecskék felületén lévő folyékony határrétegben zajló szén tömegátadás szabályozza. Összehasonlítva a koksz- és szénrészecskékkel kapott eredményeket a grafittal kapott eredményekkel, kiderül, hogy a grafit-recarburizátorok diffúziós és oldódási sebessége az olvadt vasban lényegesen gyorsabb, mint a koksz- és szénszemcséké. A részben oldott koksz- és szénszemcse mintákat elektronmikroszkóppal megfigyeltük, és megállapítottuk, hogy a minták felületén vékony, ragacsos hamuréteg képződik, ami a diffúziós és oldódási teljesítményüket leginkább befolyásoló tényező volt az olvadt vasban.
3. A szén-dioxid-növekedés hatását befolyásoló tényezők
(1) A recarburizer részecskeméretének hatása Az újrakarburátor abszorpciós sebessége az újrakarburátor oldódási és diffúziós sebességének, valamint az oxidációs veszteség mértékének együttes hatásától függ. Általánosságban elmondható, hogy a recarburizer részecskéi kicsik, az oldódási sebesség gyors és a veszteség sebessége nagy; a karburátor részecskék nagyok, az oldódási sebesség lassú, és a veszteség sebessége kicsi. A recarburizer részecskeméretének megválasztása a kemence átmérőjétől és kapacitásától függ. Általánosságban elmondható, hogy ha a kemence átmérője és kapacitása nagy, az újrakarburátor részecskeméretének nagyobbnak kell lennie; ellenkezőleg, az újrakarburátor részecskeméretének kisebbnek kell lennie.
(2) A hozzáadott rekarburátor mennyiségének hatása Egy bizonyos hőmérséklet és azonos kémiai összetétel mellett a szén telített koncentrációja az olvadt vasban biztos. Egy bizonyos telítettségi fok mellett minél több rekarburátort adnak hozzá, annál hosszabb az oldódáshoz és diffúzióhoz szükséges idő, annál nagyobb a megfelelő veszteség, és annál kisebb az abszorpciós sebesség.
(3) A hőmérséklet hatása az újrakarburátor abszorpciós sebességére Elvileg minél magasabb az olvadt vas hőmérséklete, annál jobban elősegíti az újrakarburátor felszívódását és oldódását. Éppen ellenkezőleg, az újrakarburátor nehezen oldódik, és az újrakarburátor abszorpciós sebessége csökken. Ha azonban az olvadt vas hőmérséklete túl magas, bár az újrakarburátor nagyobb valószínűséggel teljesen feloldódik, a szén égési vesztesége megnő, ami végül a széntartalom csökkenéséhez és a teljes széntartalom csökkenéséhez vezet. az újrakarburátor abszorpciós sebessége. Általában, ha az olvadt vas hőmérséklete 1460 és 1550 °C között van, az újrakarburátor abszorpciós hatékonysága a legjobb.
(4) Az olvadt vas keverésének hatása az újrakarburátor abszorpciós sebességére. A keverés jótékony hatással van a szén feloldására és diffúziójára, és elkerüli, hogy az újrakarburátor az olvadt vas felületén lebegjen és égjen. Mielőtt az újrakarburátor teljesen feloldódna, a keverési idő hosszú, és a felszívódási sebesség magas. A keverés csökkentheti a karbonizációs tartási időt, lerövidítheti a gyártási ciklust, és elkerülheti az ötvözőelemek égését az olvadt vasban. Ha azonban a keverési idő túl hosszú, az nemcsak a kemence élettartamát befolyásolja nagyban, hanem az olvadt vasban a szénveszteséget is súlyosbítja az újrakarburátor feloldása után. Ezért az olvadt vas megfelelő keverési idejének megfelelőnek kell lennie annak biztosítására, hogy az újrakarburátor teljesen feloldódjon.
(5) Az olvadt vas kémiai összetételének hatása az újrakarburátor abszorpciós sebességére Ha az olvadt vas kezdeti széntartalma magas, bizonyos oldhatósági határ alatt, az újrakarburátor abszorpciós sebessége lassú, az abszorpciós mennyiség kicsi , és az égési veszteség viszonylag nagy. Az újrakarburátor abszorpciós sebessége alacsony. Ennek az ellenkezője igaz, ha az olvadt vas kezdeti széntartalma alacsony. Ezenkívül az olvadt vasban lévő szilícium és kén akadályozza a szén felszívódását és csökkenti az újrakarburátorok abszorpciós sebességét; míg a mangán segíti a szén felszívódását és javítja az újrakarburátorok abszorpciós sebességét. A hatás mértékét tekintve a szilícium a legnagyobb, ezt követi a mangán, a szén és a kén kevésbé. Ezért a tényleges gyártási folyamatban először mangánt kell hozzáadni, majd szenet, majd szilíciumot.
4. Különböző recarburizátorok hatása az öntöttvas tulajdonságaira
(1) Vizsgálati feltételek Az olvasztáshoz két 5 tonnás, közepes frekvenciájú mag nélküli indukciós kemencét használtak, amelyek maximális teljesítménye 3000 kW, frekvenciája 500 Hz. A műhely napi adagolási listája szerint (50% visszafolyó anyag, 20% nyersvas, 30% selejt) alacsony nitrogéntartalmú égetett rekarburátorral, illetve grafit típusú újrakarburátorral kell olvasztani egy olvasztott vas kemencét, a folyamatkövetelmények A kémiai összetétel beállítása után öntsön egy hengeres fő csapágyfedelet.
Gyártási folyamat: A rekarburátort adagokban adagolják az elektromos kemencébe a betáplálási folyamat során az olvasztáshoz, 0,4% elsődleges oltóanyagot (szilícium bárium oltóanyag) adnak hozzá a csapolási folyamathoz, és 0,1% másodlagos oltóanyagot (Silicon bárium oltóanyag). Használja a DISA2013 stílusvonalat.
(2) Mechanikai tulajdonságok Annak érdekében, hogy igazolni lehessen két különböző rekarburátor hatását az öntöttvas tulajdonságaira, és elkerüljük az olvadt vas összetételének az eredményekre gyakorolt hatását, a különböző rekarburátorokkal olvasztott olvasztott vas összetételét alapvetően azonosra állítottuk. . Az eredmények teljesebb ellenőrzése érdekében a vizsgálati folyamatban a két Ø30 mm-es próbarudakon kívül a két olvasztott vas kemencébe öntöttünk, és véletlenszerűen kiválasztottunk 12 darab öntvényt is, amelyek mindegyik olvasztott vasba öntötték a Brinell keménységvizsgálatra. (6 db/doboz, két doboz tesztelése).
A közel azonos összetételű grafit típusú újrakarburátorral előállított próbarudak szilárdsága lényegesen nagyobb, mint a kalcinált típusú rekarburátorral öntött próbarudaké, illetve az általa előállított öntvények feldolgozási teljesítménye. a grafit típusú recarburizer nyilvánvalóan jobb, mint a grafit típusú újrakarburátor. Kalcinált recarburizátorral előállított öntvények (ha az öntvények keménysége túl magas, az öntvény szélén ugráló kés jelenség jelenik meg a feldolgozás során).
(3) A grafit típusú rekarburátort használó minták grafitformái mindegyike A-típusú grafit, és a grafitok száma nagyobb, mérete kisebb.
A fenti vizsgálati eredményekből a következő következtetéseket vonjuk le: a jó minőségű grafit típusú újrakarbuszátor nemcsak az öntvények mechanikai tulajdonságait javítja, javítja a metallográfiai szerkezetet, hanem javítja az öntvények feldolgozási teljesítményét is.
03. Epilógus
(1) Az újrakarburátor abszorpciós sebességét befolyásoló tényezők a recarburizer részecskemérete, a hozzáadott rekarburátor mennyisége, az újrakarburátor hőmérséklete, az olvadt vas keverési ideje és az olvadt vas kémiai összetétele.
(2) A kiváló minőségű grafit típusú recarburizer nemcsak javíthatja az öntvények mechanikai tulajdonságait, javíthatja a metallográfiai szerkezetet, hanem javíthatja az öntvények feldolgozási teljesítményét is. Ezért kulcsfontosságú termékek, például hengerblokkok és hengerfejek indukciós kemencés olvasztási eljárásban történő előállítása során ajánlatos kiváló minőségű grafit típusú újrakarburátorokat használni.
Feladás időpontja: 2022.11.08