01. Yeniden karbüratörlerin sınıflandırılması
Karbonlayıcılar ham maddelerine göre kabaca dört türe ayrılabilir.
1. Yapay grafit
Yapay grafit üretimi için ana hammadde, bağlayıcı olarak asfaltın eklendiği ve az miktarda başka yardımcı malzemelerin eklendiği toz haline getirilmiş yüksek kaliteli kalsine edilmiş petrol kokudur. Çeşitli hammaddeler birbirine karıştırıldıktan sonra preslenip şekillendirilir ve daha sonra 2500-3000 ° C'de oksitleyici olmayan bir atmosferde işlenerek grafitleştirilir. Yüksek sıcaklıkta işlemden sonra kül, kükürt ve gaz içeriği büyük ölçüde azalır.
Yapay grafit ürünlerinin yüksek fiyatı nedeniyle, dökümhanelerde yaygın olarak kullanılan yapay grafit yeniden karbüratörlerin çoğu, üretim maliyetlerini azaltmak için grafit elektrot üretirken talaş, atık elektrotlar ve grafit bloklar gibi geri dönüştürülmüş malzemelerdir.
Sfero demirin ergitilmesinde, dökme demirin metalurjik kalitesinin yüksek olması amacıyla yeniden karbüratör için ilk tercih yapay grafit olmalıdır.
2. Petrol kok
Petrol koku yaygın olarak kullanılan bir yeniden karbüratördür.
Petrol koku, ham petrolün rafine edilmesiyle elde edilen bir yan üründür. Ham petrolün normal basınç altında veya azaltılmış basınç altında damıtılmasıyla elde edilen kalıntılar ve petrol ziftleri, petrol koku üretimi için hammadde olarak kullanılabilir ve daha sonra koklaştırmadan sonra yeşil petrol koku elde edilebilir. Yeşil petrol kok üretimi, kullanılan ham petrol miktarının yaklaşık %5'inden azdır. Amerika Birleşik Devletleri'nde yıllık ham petrol kok üretimi yaklaşık 30 milyon tondur. Yeşil petrol kokunun safsızlık içeriği yüksektir, dolayısıyla yeniden karbüratör olarak doğrudan kullanılamaz ve önce kalsine edilmesi gerekir.
Ham petrol kok süngerimsi, iğnemsi, granüler ve sıvı formlarda mevcuttur.
Sünger petrol kok, geciktirilmiş koklaştırma yöntemiyle hazırlanır. Yüksek kükürt ve metal içeriği nedeniyle genellikle kalsinasyon sırasında yakıt olarak kullanılır ve ayrıca kalsine edilmiş petrol kok için hammadde olarak da kullanılabilir. Kalsine sünger kok esas olarak alüminyum endüstrisinde ve yeniden karbüratör olarak kullanılır.
İğne petrol kok, yüksek aromatik hidrokarbon içeriğine ve düşük yabancı madde içeriğine sahip hammaddelerden gecikmeli koklaştırma yöntemiyle hazırlanır. Bu kok, bazen grafit kok olarak adlandırılan, kolayca kırılabilen iğne benzeri bir yapıya sahiptir ve esas olarak kalsinasyondan sonra grafit elektrotların yapımında kullanılır.
Granül petrol kok, sert granül formunda olup, yüksek kükürt ve asfalten içerikli hammaddelerden gecikmeli koklaştırma yöntemiyle elde edilerek esas olarak yakıt olarak kullanılır.
Akışkanlaştırılmış petrol koku, akışkan yatakta sürekli koklaştırma yoluyla elde edilir.
Petrol kokunun kalsinasyonu kükürt, nem ve uçucu maddelerin uzaklaştırılmasıdır. Yeşil petrol kokunun 1200-1350°C'de kalsinasyonu onu büyük ölçüde saf karbon haline getirebilir.
Kalsine petrol kokunun en büyük kullanıcısı, %70'i boksiti azaltan anotların yapımında kullanılan alüminyum endüstrisidir. Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen kalsine petrol kokunun yaklaşık %6'sı dökme demir yeniden karbüratörlerinde kullanılıyor.
3. Doğal grafit
Doğal grafit iki türe ayrılabilir: pul grafit ve mikrokristalin grafit.
Mikrokristalin grafit yüksek kül içeriğine sahiptir ve genellikle dökme demir için yeniden karbüratör olarak kullanılmaz.
Pul grafitin pek çok çeşidi vardır: Yüksek karbonlu pul grafitin kimyasal yöntemlerle çıkarılması veya içindeki oksitleri ayrıştırıp uçucu hale getirmek için yüksek sıcaklığa ısıtılması gerekir. Grafitin kül içeriği yüksektir, dolayısıyla yeniden karbüratör olarak kullanılması uygun değildir; orta karbonlu grafit esas olarak yeniden karbüratör olarak kullanılır, ancak miktarı fazla değildir.
4. Kola ve Antrasit
Elektrik ark ocağında çelik üretimi sürecinde, şarj sırasında yeniden karbüratör olarak kok veya antrasit eklenebilir. Yüksek kül ve uçucu içeriği nedeniyle, indüksiyon fırınında eritilen dökme demir, yeniden karbüratör olarak nadiren kullanılır.
Çevre koruma gerekliliklerinin sürekli iyileştirilmesiyle birlikte kaynak tüketimine giderek daha fazla önem verilmekte, pik demir ve kok fiyatları artmaya devam etmekte, bu da döküm maliyetlerinde artışa neden olmaktadır. Giderek daha fazla sayıda dökümhane, geleneksel kupol eritme yerine elektrikli fırınları kullanmaya başlıyor. 2011 yılı başında fabrikamızın küçük ve orta parça atölyesi de geleneksel kupol eritme işleminin yerine elektrikli fırın eritme işlemini benimsedi. Elektrikli fırın eritme işleminde büyük miktarda hurda çeliğin kullanılması yalnızca maliyetleri düşürmekle kalmaz, aynı zamanda dökümlerin mekanik özelliklerini de iyileştirir, ancak kullanılan yeniden karbüratörün türü ve karbürleme işlemi önemli bir rol oynar.
02. İndüksiyon ocağı eritme işleminde yeniden karbüratör nasıl kullanılır?
1 Yeniden karbonlaştırıcıların ana türleri
Dökme demir yeniden karbonlaştırıcı olarak kullanılan birçok malzeme vardır; yaygın olarak kullanılanlar yapay grafit, kalsine edilmiş petrol koku, doğal grafit, kok, antrasit ve bu tür malzemelerin karışımlarıdır.
(1) Yapay grafit Yukarıda bahsedilen çeşitli yeniden karbonlaştırıcılar arasında en iyi kalite yapay grafittir. Yapay grafit üretimi için ana hammadde, bağlayıcı olarak asfaltın eklendiği ve az miktarda başka yardımcı malzemelerin eklendiği toz haline getirilmiş yüksek kaliteli kalsine edilmiş petrol kokudur. Çeşitli hammaddeler karıştırıldıktan sonra preslenip şekillendirilir ve daha sonra 2500-3000 °C'de oksitleyici olmayan bir atmosferde işlenerek grafitleştirilir. Yüksek sıcaklıkta işlemden sonra kül, kükürt ve gaz içeriği büyük ölçüde azalır. Yüksek sıcaklıkta veya yetersiz kalsinasyon sıcaklığında kalsine edilmiş petrol koku yoksa, yeniden karbüratörün kalitesi ciddi şekilde etkilenecektir. Bu nedenle yeniden karbüratörün kalitesi esas olarak grafitleşme derecesine bağlıdır. İyi bir yeniden karbüratör grafit karbon (kütle fraksiyonu) içerir. %95 ila %98 oranında kükürt içeriği %0,02 ila %0,05 ve nitrojen içeriği (100 ila 200) × 10-6'dır.
(2) Petrol kok yaygın olarak kullanılan bir yeniden karbüratördür. Petrol kok, ham petrolün rafine edilmesinden elde edilen bir yan üründür. Ham petrolün düzenli basınçlı damıtma veya vakumlu damıtılmasından elde edilen kalıntılar ve petrol ziftleri, petrol koku üretimi için hammadde olarak kullanılabilir. Koklaştırma işleminden sonra ham petrol kok elde edilebilir. İçeriği yüksektir ve yeniden karbüratör olarak doğrudan kullanılamaz ve önce kalsine edilmesi gerekir.
(3) Doğal grafit iki türe ayrılabilir: pul grafit ve mikrokristalin grafit. Mikrokristalin grafit yüksek kül içeriğine sahiptir ve genellikle dökme demir için yeniden karbüratör olarak kullanılmaz. Pul grafitin pek çok çeşidi vardır: Yüksek karbonlu pul grafitin kimyasal yöntemlerle çıkarılması veya içindeki oksitleri ayrıştırıp uçucu hale getirmek için yüksek sıcaklığa ısıtılması gerekir. Grafitteki kül içeriği yüksektir ve yeniden karbüratör olarak kullanılmamalıdır. Orta karbonlu grafit esas olarak yeniden karbüratör olarak kullanılır, ancak miktarı fazla değildir.
(4) Kok ve antrasit İndüksiyon ocağı eritme işleminde, şarj sırasında yeniden karbüratör olarak kok veya antrasit eklenebilir. Yüksek kül ve uçucu içeriği nedeniyle, indüksiyon fırınında eritilen dökme demir, yeniden karbüratör olarak nadiren kullanılır. , Bu yeniden karbüratörün fiyatı düşüktür ve düşük dereceli yeniden karbüratöre aittir.
2. Erimiş demirin karbürizasyon prensibi
Sentetik dökme demirin ergitme işleminde, eklenen büyük miktardaki hurda ve erimiş demirdeki düşük C içeriği nedeniyle, karbonu arttırmak için bir karbüratör kullanılması gerekir. Yeniden karbüratörde element halinde bulunan karbonun erime sıcaklığı 3727°C olup, erimiş demir sıcaklığında eritilemez. Bu nedenle, yeniden karbüratördeki karbon esas olarak erimiş demir içinde iki çözünme ve difüzyon yolu ile çözülür. Erimiş demirdeki grafit yeniden karbüratörün içeriği %2,1 olduğunda, grafit doğrudan erimiş demirde çözülebilir. Grafit olmayan karbonizasyonun doğrudan çözüm olgusu temelde mevcut değildir, ancak zaman geçtikçe karbon, erimiş demir içinde yavaş yavaş yayılır ve çözünür. İndüksiyon fırını ile eritilen dökme demirin yeniden karbürizasyonu için, kristal grafit yeniden karbürizasyonun yeniden karbürizasyon oranı, grafit olmayan yeniden karbürleştiricilerinkinden önemli ölçüde daha yüksektir.
Deneyler, erimiş demirde karbonun çözünmesinin, katı parçacıkların yüzeyindeki sıvı sınır tabakasındaki karbon kütle transferi tarafından kontrol edildiğini göstermektedir. Kok ve kömür parçacıklarıyla elde edilen sonuçlar grafit ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldığında, grafit yeniden karbüratörlerin erimiş demirdeki difüzyon ve çözünme hızının kok ve kömür parçacıklarına göre önemli ölçüde daha hızlı olduğu bulunmuştur. Kısmen çözünmüş kok ve kömür partikülü numuneleri elektron mikroskobu ile incelenmiş ve numunelerin yüzeyinde ince, yapışkan bir kül tabakasının oluştuğu, bunun da erimiş demirdeki difüzyon ve çözünme performansını etkileyen ana faktör olduğu tespit edilmiştir.
3. Karbon artışının etkisini etkileyen faktörler
(1) Yeniden karbüratörün parçacık boyutunun etkisi Yeniden karbüratörün absorpsiyon hızı, yeniden karbüratörün çözünme ve difüzyon hızı ile oksidasyon kaybı oranının birleşik etkisine bağlıdır. Genel olarak yeniden karbüratörün parçacıkları küçüktür, çözünme hızı hızlıdır ve kayıp hızı büyüktür; karbüratör parçacıkları büyüktür, çözünme hızı yavaştır ve kayıp hızı küçüktür. Yeniden karbüratörün parçacık boyutunun seçimi fırının çapı ve kapasitesi ile ilgilidir. Genel olarak fırının çapı ve kapasitesi büyük olduğunda, yeniden karbüratörün parçacık boyutu da daha büyük olmalıdır; tam tersine yeniden karbüratörün parçacık boyutu daha küçük olmalıdır.
(2) İlave edilen karbonlaştırıcı miktarının etkisi Belirli bir sıcaklık ve aynı kimyasal bileşim koşulları altında, erimiş demirdeki doymuş karbon konsantrasyonu kesindir. Belirli bir doyma derecesi altında, ne kadar çok yeniden karbüratör eklenirse, çözünme ve difüzyon için gereken süre o kadar uzun olur, karşılık gelen kayıp o kadar büyük olur ve emilim oranı o kadar düşük olur.
(3) Sıcaklığın yeniden karbürleştiricinin absorpsiyon hızı üzerindeki etkisi Prensip olarak, erimiş demirin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, yeniden karbüratörün emilmesi ve çözünmesi o kadar kolay olur. Tam tersine, yeniden karbüratörün çözülmesi zordur ve yeniden karbüratörün emilim hızı azalır. Bununla birlikte, erimiş demirin sıcaklığı çok yüksek olduğunda, yeniden karbüratörün tamamen çözünme olasılığı daha yüksek olmasına rağmen, karbonun yanma kaybı oranı artacak ve bu da sonuçta karbon içeriğinde bir azalmaya ve genel olarak bir azalmaya yol açacaktır. yeniden karbüratörün emilim oranı. Genel olarak erimiş demir sıcaklığı 1460 ila 1550 °C arasında olduğunda, yeniden karbüratörün emme verimliliği en iyi seviyededir.
(4) Erimiş demirin karıştırılmasının yeniden karbüratörün absorpsiyon hızı üzerindeki etkisi Karıştırma, karbonun çözünmesi ve yayılması için faydalıdır ve yeniden karbürleştiricinin erimiş demirin yüzeyinde yüzmesini ve yanmasını önler. Yeniden karbüratör tamamen çözünmeden önce karıştırma süresi uzundur ve emilim oranı yüksektir. Karıştırma ayrıca karbonizasyon tutma süresini azaltabilir, üretim döngüsünü kısaltabilir ve erimiş demirdeki alaşım elementlerinin yanmasını önleyebilir. Bununla birlikte, eğer karıştırma süresi çok uzunsa, bu sadece fırının hizmet ömrü üzerinde büyük bir etkiye sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda yeniden karbüratörün çözülmesinden sonra erimiş demirdeki karbon kaybını da ağırlaştırır. Bu nedenle, erimiş demirin uygun karıştırma süresi, yeniden karbüratörün tamamen çözünmesini sağlayacak şekilde uygun olmalıdır.
(5) Erimiş demirin kimyasal bileşiminin yeniden karbüratörün absorpsiyon hızı üzerindeki etkisi Erimiş demirdeki başlangıç karbon içeriği yüksek olduğunda, belirli bir çözünürlük sınırı altında, yeniden karbüratörün absorpsiyon hızı yavaştır, absorpsiyon miktarı küçüktür ve yanma kaybı nispeten büyüktür. Yeniden karbüratör emme oranı düşüktür. Erimiş demirin başlangıçtaki karbon içeriği düşük olduğunda bunun tersi doğrudur. Ayrıca erimiş demirdeki silikon ve kükürt, karbon emilimini engeller ve yeniden karbüratörlerin emilim hızını azaltır; manganez ise karbonun emilmesine yardımcı olur ve yeniden karbüratörlerin emilim oranını artırır. Etki derecesi açısından silikon en büyüğüdür, onu manganez takip eder ve karbon ve kükürtün etkisi daha azdır. Bu nedenle, fiili üretim sürecinde önce manganezin, ardından karbonun ve ardından silikonun eklenmesi gerekir.
4. Farklı karbonlaştırıcıların dökme demirin özelliklerine etkisi
(1) Test koşulları Ergitme için maksimum gücü 3000kW ve frekansı 500Hz olan iki adet 5t ara frekanslı çekirdeksiz indüksiyon fırını kullanıldı. Atölyenin günlük harmanlama listesine göre (%50 geri dönen malzeme, %20 pik demir, %30 hurda), erimiş demir fırınını eritmek için sırasıyla düşük nitrojenli kalsine yeniden karbüratör ve grafit tipi yeniden karbüratör kullanın. proses gereksinimleri Kimyasal bileşimi ayarladıktan sonra sırasıyla silindir ana yatak kapağını dökün.
Üretim süreci: Yeniden karbüratör, eritme için besleme işlemi sırasında elektrikli fırına gruplar halinde eklenir, kılavuz çekme işleminde %0,4 birincil aşılayıcı (silikon baryum aşılayıcı) ve %0,1 ikincil akış aşılayıcı (Silikon baryum aşılayıcı) eklenir. DISA2013 stil serisini kullanın.
(2) Mekanik özellikler İki farklı yeniden karbonlaştırıcının dökme demirin özellikleri üzerindeki etkisini doğrulamak ve erimiş demir bileşiminin sonuçlar üzerindeki etkisini önlemek için, farklı yeniden karbürleştiriciler tarafından eritilen erimiş demir bileşimi temelde aynı olacak şekilde ayarlandı. . Sonuçları daha kapsamlı bir şekilde doğrulamak için, test sürecinde, iki set Ø30mm test çubuğu iki erimiş demir fırınına döküldü ve her bir erimiş demirde dökülen 12 adet döküm de Brinell sertlik testi için rastgele seçildi. (6 adet/kutu, iki kutu test ediliyor).
Hemen hemen aynı bileşim durumunda, grafit tipi yeniden karbüratör kullanılarak üretilen test çubuklarının mukavemeti, kalsine tip yeniden karbüratör kullanılarak dökülen test çubuklarının mukavemetinden önemli ölçüde daha yüksektir ve grafit tipi yeniden karbüratör kullanılarak üretilen dökümlerin işleme performansı. Grafit tipi yeniden karbüratör, grafit tipi yeniden karbüratör kullanılarak üretilenden açıkça daha iyidir. Kalsine yeniden karbonlaştırıcılar tarafından üretilen dökümler (dökümlerin sertliği çok yüksek olduğunda, dökümlerin kenarlarında işlem sırasında sıçrayan bıçak olgusu görülecektir).
(3) Grafit tipi yeniden karbüratör kullanan numunelerin grafit formlarının tümü A tipi grafittir ve grafit sayısı daha büyük ve boyutu daha küçüktür.
Yukarıdaki test sonuçlarından aşağıdaki sonuçlar çıkarılmıştır: Yüksek kaliteli grafit tipi yeniden karbüratör, yalnızca dökümlerin mekanik özelliklerini iyileştirmekle kalmaz, metalografik yapıyı da iyileştirir, aynı zamanda dökümlerin işleme performansını da geliştirir.
03. Sonsöz
(1) Yeniden karbüratörün absorpsiyon oranını etkileyen faktörler, yeniden karbüratörün parçacık boyutu, eklenen yeniden karbüratörün miktarı, yeniden karbürizasyon sıcaklığı, erimiş demirin karıştırılma süresi ve erimiş demirin kimyasal bileşimidir.
(2) Yüksek kaliteli grafit tipi yeniden karbüratör, yalnızca dökümlerin mekanik özelliklerini iyileştirmekle kalmaz, metalografik yapıyı da geliştirebilir, aynı zamanda dökümlerin işleme performansını da geliştirebilir. Bu nedenle, indüksiyon ocağı eritme prosesinde silindir blokları ve silindir kafaları gibi önemli ürünleri üretirken, yüksek kaliteli grafit tipi yeniden karbüratörlerin kullanılması tavsiye edilir.
Gönderim zamanı: Kasım-08-2022