01. Kako klasificirati recarburizatore
Karburizatori se mogu grubo podijeliti u četiri tipa prema njihovim sirovinama.
1. Umjetni grafit
Glavna sirovina za proizvodnju umjetnog grafita je visokokvalitetni kalcinirani petrolej koks u prahu, u koji se dodaje asfalt kao vezivo, a dodaje se i mala količina drugih pomoćnih materijala. Nakon što se različite sirovine pomiješaju, presuju se i formiraju, a zatim se obrađuju u neoksidirajućoj atmosferi na 2500-3000°C kako bi se grafitizirale. Nakon tretmana na visokim temperaturama, sadržaj pepela, sumpora i gasa se značajno smanjuje.
Zbog visoke cijene proizvoda od umjetnog grafita, većina rekarburizatora od umjetnog grafita koji se obično koriste u ljevaonicama su reciklirani materijali kao što su čips, otpadne elektrode i grafitni blokovi kada se proizvode grafitne elektrode kako bi se smanjili troškovi proizvodnje.
Prilikom topljenja nodularnog željeza, kako bi metalurški kvalitet lijevanog željeza bio visok, umjetni grafit bi trebao biti prvi izbor za recarburizer.
2. Naftni koks
Naftni koks je široko rasprostranjen rekarburizator.
Naftni koks je nusproizvod dobiven preradom sirove nafte. Ostaci i smole dobijeni destilacijom pod normalnim pritiskom ili pod sniženim pritiskom sirove nafte mogu se koristiti kao sirovina za proizvodnju petrolej koksa, a zatim se nakon koksovanja može dobiti zeleni petrolej koks. Proizvodnja zelenog petrolej koksa je otprilike manje od 5% upotrijebljene količine sirove nafte. Godišnja proizvodnja sirovog naftnog koksa u Sjedinjenim Državama iznosi oko 30 miliona tona. Sadržaj nečistoća u zelenom petrolej koksu je visok, tako da se ne može direktno koristiti kao rekarburizator, već se prvo mora kalcinirati.
Sirovi naftni koks dostupan je u obliku sunđera, igli, granulama i tekućim oblicima.
Spužvasti petrolej koks se priprema metodom odloženog koksovanja. Zbog visokog sadržaja sumpora i metala, obično se koristi kao gorivo prilikom kalcinacije, a može se koristiti i kao sirovina za kalcinirani petrolej koks. Kalcinirani spužvasti koks se uglavnom koristi u industriji aluminija i kao rekarburizator.
Igličasti petrolejski koks se priprema metodom odloženog koksovanja sa sirovinama sa visokim sadržajem aromatičnih ugljovodonika i niskim sadržajem nečistoća. Ovaj koks ima igličastu strukturu koja se lako lomi, koja se ponekad naziva grafitni koks, i uglavnom se koristi za izradu grafitnih elektroda nakon kalcinacije.
Granulirani naftni koks je u obliku tvrdih granula i proizvodi se od sirovina sa visokim sadržajem sumpora i asfaltena metodom odloženog koksovanja, a uglavnom se koristi kao gorivo.
Fluidizirani naftni koks se dobiva kontinuiranim koksom u fluidiziranom sloju.
Kalcinacija petrolej koksa je uklanjanje sumpora, vlage i isparljivih materija. Kalcinacija zelenog petrolej koksa na 1200-1350°C može ga učiniti suštinski čistim ugljenikom.
Najveći korisnik kalciniranog naftnog koksa je industrija aluminijuma, od čega se 70% koristi za izradu anoda koje redukuju boksit. Oko 6% kalciniranog petrolej koksa proizvedenog u Sjedinjenim Državama koristi se za rekarburizatore od livenog gvožđa.
3. Prirodni grafit
Prirodni grafit se može podijeliti u dvije vrste: grafit u ljuskama i mikrokristalni grafit.
Mikrokristalni grafit ima visok sadržaj pepela i generalno se ne koristi kao rekarburizator za liveno gvožđe.
Postoje mnoge varijante grafita u pahuljicama: grafit s visokim udjelom ugljika u pahuljicama treba ekstrahirati kemijskim metodama ili zagrijati na visoku temperaturu kako bi se razgradili i isparili oksidi u njemu. Sadržaj pepela u grafitu je visok, tako da nije pogodan za upotrebu kao rekarburizator; srednji ugljični grafit se uglavnom koristi kao recarburizator, ali količina nije velika.
4. Koks i antracit
U procesu proizvodnje čelika u elektrolučnim pećima, koks ili antracit se mogu dodati kao rekarburizator prilikom punjenja. Zbog visokog sadržaja pepela i hlapljivih tvari, lijevano željezo u indukcijskoj peći za topljenje rijetko se koristi kao rekarburizator.
Uz kontinuirano poboljšanje zahtjeva zaštite okoliša, sve se više pažnje poklanja potrošnji resursa, a cijene sirovog željeza i koksa i dalje rastu, što rezultira povećanjem cijene odljevaka. Sve više i više ljevaonica počinje koristiti električne peći za zamjenu tradicionalnog kupolanog topljenja. Početkom 2011. godine, radionica malih i srednjih delova naše fabrike takođe je usvojila proces topljenja u električnim pećima kao zamenu za tradicionalni proces topljenja kupola. Upotreba velike količine metalnog otpada u topionici u električnim pećima ne samo da može smanjiti troškove, već i poboljšati mehanička svojstva odljevaka, ali tip korištenog rekarburizatora i proces karburizacije igraju ključnu ulogu.
02. Kako koristiti recarburizer u indukcijskoj peći za topljenje
1 Glavne vrste recarburizatora
Postoje mnogi materijali koji se koriste kao rekarburizatori od livenog gvožđa, a najčešće se koriste veštački grafit, kalcinisani naftni koks, prirodni grafit, koks, antracit i mešavine od takvih materijala.
(1) Vještački grafit Među raznim gore navedenim rekarburizatorima, najbolji kvalitet je umjetni grafit. Glavna sirovina za proizvodnju umjetnog grafita je visokokvalitetni kalcinirani petrolej koks u prahu, u koji se dodaje asfalt kao vezivo, a dodaje se i mala količina drugih pomoćnih materijala. Nakon što se različite sirovine pomiješaju, presuju se i formiraju, a zatim se obrađuju u neoksidirajućoj atmosferi na 2500-3000 °C kako bi postale grafitizirane. Nakon tretmana na visokim temperaturama, sadržaj pepela, sumpora i gasa se značajno smanjuje. Ako nema petrolej koksa kalciniranog na visokoj temperaturi ili sa nedovoljnom temperaturom kalcinacije, kvalitet rekarburizatora će biti ozbiljno pogođen. Stoga kvalitet rekarburizatora uglavnom zavisi od stepena grafitizacije. Dobar recarburizer sadrži grafitni ugljik (maseni udio) Od 95% do 98%, sadržaj sumpora je 0,02% do 0,05%, a sadržaj dušika je (100 do 200) × 10-6.
(2) Naftni koks je široko rasprostranjen rekarburizator. Naftni koks je nusproizvod dobiven preradom sirove nafte. Ostaci i smole dobiveni redovnom destilacijom pod pritiskom ili vakuumskom destilacijom sirove nafte mogu se koristiti kao sirovina za proizvodnju petrolej koksa. Nakon koksovanja može se dobiti sirovi naftni koks. Sadržaj je visok i ne može se koristiti direktno kao rekarburizator, te se prvo mora kalcinirati.
(3) Prirodni grafit se može podijeliti u dvije vrste: grafit u pahuljicama i mikrokristalni grafit. Mikrokristalni grafit ima visok sadržaj pepela i generalno se ne koristi kao rekarburizator za liveno gvožđe. Postoje mnoge varijante grafita u pahuljicama: grafit s visokim udjelom ugljika u pahuljicama treba ekstrahirati kemijskim metodama ili zagrijati na visoku temperaturu kako bi se razgradili i isparili oksidi u njemu. Sadržaj pepela u grafitu je visok i ne bi se trebao koristiti kao rekarburizator. Srednji ugljični grafit se uglavnom koristi kao recarburizer, ali količina nije velika.
(4) Koks i antracit U procesu topljenja u indukcijskoj peći, koks ili antracit se mogu dodati kao rekarburizator prilikom punjenja. Zbog visokog sadržaja pepela i hlapljivih tvari, lijevano željezo u indukcijskoj peći za topljenje rijetko se koristi kao rekarburizator. , Cijena ovog rekarburizatora je niska, a pripada niskokvalitetnom rekarburizatoru.
2. Princip karburizacije rastopljenog gvožđa
U procesu topljenja sintetičkog livenog gvožđa, zbog velike količine dodanog otpada i niskog sadržaja C u rastopljenom gvožđu, mora se koristiti karburizator za povećanje ugljenika. Ugljik koji postoji u obliku elementa u rekarburizatoru ima temperaturu topljenja od 3727°C i ne može se rastopiti na temperaturi rastaljenog željeza. Stoga se ugljenik u rekarburizatoru uglavnom otapa u rastopljenom željezu na dva načina rastvaranja i difuzije. Kada je sadržaj rekarburizatora grafita u rastopljenom željezu 2,1%, grafit se može direktno otopiti u rastopljenom željezu. Fenomen direktnog rješenja karbonizacije negrafita u osnovi ne postoji, ali s vremenom, ugljik postepeno difundira i otapa se u rastopljenom željezu. Za rekarburizaciju livenog gvožđa topljenog u indukcijskoj peći, stopa rekarburizacije kristalnog grafita je znatno veća nego kod ne-grafitnih rekarburizatora.
Eksperimenti pokazuju da je otapanje ugljika u rastaljenom željezu kontrolirano prijenosom mase ugljika u graničnom sloju tekućine na površini čvrstih čestica. Uspoređujući rezultate dobivene sa česticama koksa i uglja s rezultatima dobivenim s grafitom, utvrđeno je da je brzina difuzije i rastvaranja rekarburizatora grafita u rastaljenom željezu znatno brža nego kod čestica koksa i uglja. Uzorci djelomično otopljenog koksa i čestica uglja promatrani su elektronskim mikroskopom, te je utvrđeno da se na površini uzoraka formirao tanak ljepljivi sloj pepela, koji je bio glavni faktor koji je utjecao na njihovu difuziju i učinak rastvaranja u rastopljenom željezu.
3. Faktori koji utiču na efekat povećanja ugljenika
(1) Uticaj veličine čestica rekarburizatora Brzina apsorpcije rekarburizatora zavisi od kombinovanog efekta brzine rastvaranja i difuzije rekarburizatora i brzine oksidacionog gubitka. Općenito, čestice rekarburizatora su male, brzina rastvaranja je velika, a brzina gubitka je velika; čestice karburizatora su velike, brzina rastvaranja je spora, a brzina gubitka je mala. Izbor veličine čestica rekarburizatora je povezan sa prečnikom i kapacitetom peći. Općenito, kada su promjer i kapacitet peći veliki, veličina čestica rekarburizatora bi trebala biti veća; naprotiv, veličina čestica rekarburizatora bi trebala biti manja.
(2) Uticaj količine dodanog rekarburizatora U uslovima određene temperature i istog hemijskog sastava izvesna je zasićena koncentracija ugljenika u rastopljenom gvožđu. Pod određenim stepenom zasićenja, što je više rekarburizatora dodato, to je duže vreme potrebno za otapanje i difuziju, veći je odgovarajući gubitak i niža je stopa apsorpcije.
(3) Utjecaj temperature na brzinu apsorpcije rekarburizatora U principu, što je viša temperatura rastopljenog željeza, to je pogodnije za apsorpciju i otapanje rekarburizatora. Naprotiv, rekarburizator se teško rastvara, a stopa apsorpcije rekarburizatora se smanjuje. Međutim, kada je temperatura rastaljenog željeza previsoka, iako je vjerojatnije da će se rekarburizator potpuno otopiti, brzina gubitka ugljika će se povećati, što će na kraju dovesti do smanjenja sadržaja ugljika i smanjenja ukupnog sadržaja ugljika. brzina apsorpcije rekarburizatora. Generalno, kada je temperatura rastaljenog gvožđa između 1460 i 1550 °C, efikasnost apsorpcije rekarburizatora je najbolja.
(4) Utjecaj miješanja rastopljenog gvožđa na brzinu apsorpcije rastopljenog gvožđa. Mešanje je korisno za otapanje i difuziju ugljenika, i sprečava da rekarburizator lebdi na površini rastopljenog gvožđa i da izgori. Prije nego što se recarburizer potpuno otopi, vrijeme miješanja je dugo, a stopa apsorpcije visoka. Miješanje također može smanjiti vrijeme zadržavanja karbonizacije, skratiti proizvodni ciklus i izbjeći sagorijevanje legirajućih elemenata u rastopljenom željezu. Međutim, ako je vrijeme miješanja predugo, to ne samo da ima veliki utjecaj na vijek trajanja peći, već i pogoršava gubitak ugljika u rastopljenom željezu nakon što se recarburizer otopi. Stoga bi odgovarajuće vrijeme miješanja rastopljenog željeza trebalo biti prikladno kako bi se osiguralo da se recarburizer potpuno otopi.
(5) Utjecaj kemijskog sastava rastaljenog željeza na brzinu apsorpcije rekarburizatora Kada je početni sadržaj ugljika u rastopljenom željezu visok, ispod određene granice rastvorljivosti, brzina apsorpcije rekarburizatora je spora, količina apsorpcije je mala. , a gubitak sagorevanja je relativno velik. Stopa apsorpcije rekarburizatora je niska. Suprotno je istina kada je početni sadržaj ugljika u rastopljenom željezu nizak. Osim toga, silicijum i sumpor u rastopljenom željezu ometaju apsorpciju ugljika i smanjuju brzinu apsorpcije recarburizatora; dok mangan pomaže u apsorpciji ugljika i poboljšava stopu apsorpcije recarburizatora. Po stepenu uticaja najveći je silicijum, zatim mangan, a manji uticaj imaju ugljenik i sumpor. Dakle, u samom proizvodnom procesu prvo treba dodati mangan, zatim ugljenik, a zatim silicijum.
4. Uticaj različitih recarburizatora na svojstva livenog gvožđa
(1) Uslovi ispitivanja Za topljenje su korišćene dve srednjefrekventne indukcione peći bez jezgra od 5t, maksimalne snage 3000kW i frekvencije 500Hz. Prema dnevnoj listi za doziranje u radionici (50% povratnog materijala, 20% sirovog gvožđa, 30% otpada), koristite kalcinirani rekarburizator sa niskim sadržajem dušika i rekarburizator tipa grafita za topljenje peći rastaljenog željeza, respektivno, prema zahtjevi procesa Nakon podešavanja hemijskog sastava, izlijte poklopac glavnog ležaja cilindra.
Proizvodni proces: Rekarburizator se dodaje u električnu peć u serijama tokom procesa punjenja za topljenje, 0,4% primarnog inokulanta (silicijum barijum inokulant) se dodaje u procesu točenja i 0,1% sekundarnog toka inokulanta (silicijum barijum inokulant). Koristite stilsku liniju DISA2013.
(2) Mehanička svojstva Kako bi se provjerio učinak dva različita rekarburizatora na svojstva livenog gvožđa i kako bi se izbegao uticaj sastava rastaljenog gvožđa na rezultate, sastav rastaljenog gvožđa koji se topi različitim rekarburizatorima je prilagođen da bude u osnovi isti . Kako bi se rezultati potpunije provjerili, u procesu ispitivanja, pored dva seta ispitnih šipki Ø30mm izlivenih u dvije peći rastaljenog željeza, također je nasumično odabrano 12 komada odljevaka izlivenih u svakom rastopljenom gvožđu za ispitivanje tvrdoće po Brinellu. (6 komada/kutija, testiranje dvije kutije).
U slučaju gotovo istog sastava, čvrstoća ispitnih šipki proizvedenih korištenjem rekarburizatora grafitnog tipa je znatno veća od čvrstoće ispitnih šipki izlivenih korištenjem kalciniranog tipa rekarburizatora, a učinak obrade odljevaka proizvedenih od grafitni recarburizer je očito bolji od onog proizvedenog korištenjem rekarburizatora tipa grafita. Odlivci proizvedeni kalciniranim rekarburizatorima (kada je tvrdoća odlivaka previsoka, ivica odlivaka će se pojaviti kao fenomen skakanja noža tokom obrade).
(3) Grafitni oblici uzoraka koji koriste grafitni rekarburizator su svi grafit A tipa, a broj grafita je veći, a veličina je manja.
Sljedeći zaključci proizlaze iz gornjih rezultata ispitivanja: visokokvalitetni grafitni rekarburizator ne samo da može poboljšati mehanička svojstva odljevaka, poboljšati metalografsku strukturu, već i poboljšati performanse obrade odljevaka.
03. Epilog
(1) Faktori koji utiču na brzinu apsorpcije rekarburizatora su veličina čestica rekarburizatora, količina dodanog rekarburizatora, temperatura rekarburizacije, vrijeme miješanja rastopljenog željeza i hemijski sastav rastopljenog željeza.
(2) Visokokvalitetni grafitni rekarburizator ne samo da može poboljšati mehanička svojstva odlivaka, poboljšati metalografsku strukturu, već i poboljšati performanse obrade odlivaka. Stoga se pri proizvodnji ključnih proizvoda kao što su blokovi cilindra i glave cilindra u procesu topljenja u indukcijskoj peći preporučuje korištenje visokokvalitetnih rekarburizatora tipa grafita.
Vrijeme objave: Nov-08-2022