01. Yeniden karbürleyiciler nasıl sınıflandırılır?
Karbüratörler hammaddelerine göre kabaca dört tipte sınıflandırılabilir.
1. Yapay grafit
Yapay grafit üretimi için ana hammadde, bağlayıcı olarak asfaltın eklendiği ve az miktarda diğer yardımcı malzemelerin eklendiği toz haline getirilmiş yüksek kaliteli kalsine edilmiş petrol kokudur. Çeşitli hammaddeler karıştırıldıktan sonra preslenir ve şekillendirilir ve daha sonra grafitleştirilmeleri için 2500-3000 ° C'de oksitlenmeyen bir atmosferde işlenir. Yüksek sıcaklık işlemi sonrasında kül, kükürt ve gaz içeriği büyük ölçüde azalır.
Yapay grafit ürünlerinin yüksek fiyatları nedeniyle, dökümhanelerde yaygın olarak kullanılan yapay grafit karbüratörlerinin çoğu, grafit elektrot üretiminde üretim maliyetlerini düşürmek için talaş, atık elektrot ve grafit blok gibi geri dönüştürülmüş malzemelerdir.
Sfero dökümün eritilmesinde, döküm demirin metalurjik kalitesinin yüksek olması için, karbüratörde ilk tercih olarak suni grafit kullanılmalıdır.
2. Petrol koku
Petrol koku yaygın olarak kullanılan bir yeniden karbürleyicidir.
Petrol koku, ham petrolün rafine edilmesiyle elde edilen bir yan üründür. Ham petrolün normal basınç altında veya düşük basınç altında damıtılmasıyla elde edilen artıklar ve petrol ziftleri, petrol kokunun üretiminde hammadde olarak kullanılabilir ve daha sonra koklaştırma sonrasında yeşil petrol koku elde edilebilir. Yeşil petrol kokunun üretimi, kullanılan ham petrol miktarının yaklaşık %5'inden azdır. Amerika Birleşik Devletleri'nde yıllık ham petrol koku üretimi yaklaşık 30 milyon tondur. Yeşil petrol kokundaki safsızlık içeriği yüksektir, bu nedenle doğrudan bir yeniden karbüratör olarak kullanılamaz ve önce kalsine edilmesi gerekir.
Ham petrol koku süngerimsi, iğnemsi, granül ve sıvı formlarda bulunur.
Sünger petrol koku gecikmeli koklaştırma yöntemi ile hazırlanır. Yüksek kükürt ve metal içeriği nedeniyle genellikle kalsinasyon sırasında yakıt olarak kullanılır ve kalsine petrol koku için hammadde olarak da kullanılabilir. Kalsine sünger koku esas olarak alüminyum endüstrisinde ve yeniden karbüratör olarak kullanılır.
İğne petrol koku, yüksek aromatik hidrokarbon içeriğine ve düşük safsızlık içeriğine sahip hammaddelerle gecikmeli koklaştırma yöntemiyle hazırlanır. Bu kokun, bazen grafit koku olarak adlandırılan, kolayca kırılan iğne benzeri bir yapısı vardır ve esas olarak kalsinasyondan sonra grafit elektrotlar yapmak için kullanılır.
Granül petrol koku, sert granüller halinde olup, yüksek kükürt ve asfalten içerikli hammaddelerden gecikmeli koklaştırma yöntemi ile üretilir ve esas olarak yakıt olarak kullanılır.
Akışkanlaştırılmış petrol koku, akışkanlaştırılmış yatakta sürekli koklaştırma yoluyla elde edilir.
Petrol kokunun kalsinasyonu kükürt, nem ve uçucu maddeleri uzaklaştırmak içindir. Yeşil petrol kokunun 1200-1350°C'de kalsinasyonu onu önemli ölçüde saf karbon haline getirebilir.
Kalsine edilmiş petrol kokunun en büyük kullanıcısı alüminyum endüstrisidir ve bunun %70'i boksiti indirgeyen anotlar yapmak için kullanılır. Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen kalsine edilmiş petrol kokunun yaklaşık %6'sı dökme demir karbüratörlerinde kullanılır.
3. Doğal grafit
Doğal grafit iki türe ayrılır: pul grafit ve mikrokristalin grafit.
Mikrokristalin grafit yüksek kül içeriğine sahip olduğundan genellikle dökme demir için yeniden karbürleyici olarak kullanılmaz.
Pul grafitin birçok çeşidi vardır: yüksek karbonlu pul grafitin kimyasal yöntemlerle çıkarılması veya içindeki oksitlerin ayrıştırılıp uçurulması için yüksek sıcaklığa ısıtılması gerekir. Grafitteki kül içeriği yüksektir, bu nedenle yeniden karbüratör olarak kullanılmaya uygun değildir; orta karbonlu grafit çoğunlukla yeniden karbüratör olarak kullanılır, ancak miktarı çok fazla değildir.
4. Kok ve Antrasit
Elektrik ark ocağı çelik yapım sürecinde, şarj sırasında yeniden karbürleştirici olarak kok veya antrasit eklenebilir. Yüksek kül ve uçucu içeriği nedeniyle, indüksiyon ocağı eritme dökme demiri nadiren yeniden karbürleştirici olarak kullanılır.
Çevre koruma gereksinimlerinin sürekli iyileştirilmesiyle birlikte, kaynak tüketimine giderek daha fazla dikkat edilmekte ve pik demir ve kok fiyatları artmaya devam etmekte ve bu da döküm maliyetlerinde artışa neden olmaktadır. Giderek daha fazla dökümhane, geleneksel kupol eritme işleminin yerine elektrikli fırınlar kullanmaya başlamaktadır. 2011 yılının başında, fabrikamızın küçük ve orta ölçekli parça atölyesi de geleneksel kupol eritme işleminin yerine elektrikli fırın eritme işlemini benimsemiştir. Elektrikli fırın eritme işleminde büyük miktarda hurda çeliğin kullanılması yalnızca maliyetleri düşürmekle kalmayıp, aynı zamanda dökümlerin mekanik özelliklerini de iyileştirebilir, ancak kullanılan yeniden karbürleyicinin türü ve karbürleme işlemi önemli bir rol oynar.
02. İndüksiyon fırını eritme işleminde rekarbürizatör nasıl kullanılır
1 Rekarbürizatörlerin ana tipleri
Döküm demir rekarbüratörleri olarak birçok malzeme kullanılır, yaygın olarak kullanılanlar yapay grafit, kalsine edilmiş petrol koku, doğal grafit, kok, antrasit ve bu malzemelerin karışımlarıdır.
(1) Yapay grafit Yukarıda belirtilen çeşitli rekarbürizatörler arasında en kalitelisi yapay grafittir. Yapay grafit üretimi için ana hammadde, bağlayıcı olarak asfaltın eklendiği ve az miktarda diğer yardımcı malzemelerin eklendiği toz haline getirilmiş yüksek kaliteli kalsine edilmiş petrol kokudur. Çeşitli hammaddeler birlikte karıştırıldıktan sonra preslenir ve oluşturulur ve daha sonra grafitleşmeleri için 2500-3000 °C'de oksitlenmeyen bir atmosferde işlenir. Yüksek sıcaklık işleminden sonra kül, kükürt ve gaz içeriği büyük ölçüde azalır. Yüksek sıcaklıkta veya yetersiz kalsinasyon sıcaklığıyla kalsine edilmiş petrol koku yoksa, rekarbürizatörün kalitesi ciddi şekilde etkilenecektir. Bu nedenle, rekarbürizatörün kalitesi esas olarak grafitleşme derecesine bağlıdır. İyi bir yeniden karbürleyici grafit karbon içerir (kütle kesri) %95 ila %98 arasında, kükürt içeriği %0,02 ila %0,05 ve azot içeriği (100 ila 200) × 10-6'dır.
(2) Petrol koku yaygın olarak kullanılan bir yeniden karbürleştiricidir. Petrol koku ham petrolün rafine edilmesinden elde edilen bir yan üründür. Ham petrolün düzenli basınç damıtılması veya vakum damıtılmasıyla elde edilen kalıntılar ve petrol ziftleri petrol kokunun üretiminde hammadde olarak kullanılabilir. Koklaştırmadan sonra ham petrol koku elde edilebilir. İçeriği yüksektir ve doğrudan yeniden karbürleştirici olarak kullanılamaz ve önce kalsine edilmelidir.
(3) Doğal grafit iki türe ayrılabilir: pul grafit ve mikrokristalin grafit. Mikrokristalin grafit yüksek kül içeriğine sahiptir ve genellikle dökme demir için bir yeniden karbüratör olarak kullanılmaz. Birçok pul grafit çeşidi vardır: yüksek karbonlu pul grafitin kimyasal yöntemlerle çıkarılması veya içindeki oksitlerin ayrıştırılması ve uçurulması için yüksek sıcaklığa ısıtılması gerekir. Grafitteki kül içeriği yüksektir ve yeniden karbüratör olarak kullanılmamalıdır. Orta karbonlu grafit esas olarak bir yeniden karbüratör olarak kullanılır, ancak miktarı çok fazla değildir.
(4) Kok ve antrasit Endüksiyon fırını eritme işleminde, şarj sırasında yeniden karbürleştirici olarak kok veya antrasit eklenebilir. Yüksek kül ve uçucu içeriği nedeniyle, endüksiyon fırını eritme dökme demiri nadiren yeniden karbürleştirici olarak kullanılır. Bu yeniden karbürleştiricinin fiyatı düşüktür ve düşük dereceli yeniden karbürleştiriciye aittir.
2. Erimiş demirin karbürizasyon ilkesi
Sentetik dökme demirin eritme işleminde, eklenen büyük miktarda hurda ve erimiş demirdeki düşük C içeriği nedeniyle, karbonu artırmak için bir karbüratör kullanılmalıdır. Rekarbüratörde element formunda bulunan karbonun erime sıcaklığı 3727 °C'dir ve erimiş demirin sıcaklığında eritilemez. Bu nedenle, rekarbüratördeki karbon esas olarak erimiş demirde iki çözünme ve difüzyon yoluyla çözünür. Erimiş demirdeki grafit rekarbüratör içeriği %2,1 olduğunda, grafit doğrudan erimiş demirde çözünebilir. Grafit dışı karbonizasyonun doğrudan çözüm olgusu temelde mevcut değildir, ancak zaman geçtikçe karbon yavaş yavaş erimiş demirde yayılır ve çözünür. Endüksiyon fırınında eritilen dökme demirin rekarbürizasyonu için, kristalin grafit rekarbürizasyonunun rekarbürizasyon oranı grafit olmayan rekarbüratörlerinkinden önemli ölçüde daha yüksektir.
Deneyler, erimiş demirdeki karbonun çözünmesinin, katı parçacıkların yüzeyindeki sıvı sınır tabakasındaki karbon kütle transferi tarafından kontrol edildiğini göstermektedir. Kok ve kömür parçacıklarıyla elde edilen sonuçlar grafitle elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldığında, grafit yeniden karbürleyicilerin erimiş demirdeki difüzyon ve çözünme hızının kok ve kömür parçacıklarından önemli ölçüde daha hızlı olduğu bulunmuştur. Kısmen çözünmüş kok ve kömür parçacık örnekleri elektron mikroskobu ile incelenmiş ve örneklerin yüzeyinde ince bir yapışkan kül tabakasının oluştuğu, bunun da erimiş demirdeki difüzyon ve çözünme performanslarını etkileyen ana faktör olduğu bulunmuştur.
3. Karbon artışının etkisini etkileyen faktörler
(1) Rekarbürizatörün parçacık boyutunun etkisi Rekarbürizatörün emilim oranı, rekarbürizatörün çözünme ve difüzyon hızının ve oksidasyon kaybı oranının birleşik etkisine bağlıdır. Genel olarak, rekarbürizatörün parçacıkları küçüktür, çözünme hızı hızlıdır ve kayıp hızı büyüktür; karbürizatör parçacıkları büyüktür, çözünme hızı yavaştır ve kayıp hızı küçüktür. Rekarbürizatörün parçacık boyutunun seçimi, fırının çapı ve kapasitesi ile ilgilidir. Genel olarak, fırının çapı ve kapasitesi büyük olduğunda, rekarbürizatörün parçacık boyutu daha büyük olmalıdır; aksine, rekarbürizatörün parçacık boyutu daha küçük olmalıdır.
(2) Eklenen rekarbürizatör miktarının etkisi Belirli bir sıcaklık ve aynı kimyasal bileşim koşulları altında, erimiş demirdeki doymuş karbon konsantrasyonu kesindir. Belirli bir doygunluk derecesi altında, eklenen rekarbürizatör miktarı arttıkça, çözünme ve difüzyon için gereken süre uzar, buna karşılık gelen kayıp artar ve emilim oranı düşer.
(3) Sıcaklığın rekarbürizatörün emilim oranına etkisi Prensip olarak, erimiş demirin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, rekarbürizatörün emilimi ve çözünmesi o kadar kolay olur. Aksine, rekarbürizatörün çözünmesi zorlaşır ve rekarbürizatörün emilim oranı düşer. Ancak, erimiş demirin sıcaklığı çok yüksek olduğunda, rekarbürizatörün tamamen çözünme olasılığı daha yüksek olmasına rağmen, karbonun yanma kaybı oranı artacak ve bu da sonunda karbon içeriğinde bir azalmaya ve rekarbürizatörün genel emilim oranında bir azalmaya yol açacaktır. Genellikle, erimiş demir sıcaklığı 1460 ile 1550 °C arasında olduğunda, rekarbürizatörün emilim verimliliği en iyisidir.
(4) Erimiş demir karıştırmanın rekarbürizatörün emilim oranına etkisi Karıştırma, karbonun çözünmesi ve difüzyonu için faydalıdır ve rekarbürizatörün erimiş demirin yüzeyinde yüzmesini ve yanmasını önler. Rekarbürizatör 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. Ancak, karıştırma süresi çok uzunsa, sadece fırının hizmet ömrü üzerinde büyük bir etkiye sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda rekarbürizatör çözüldükten sonra erimiş demirdeki karbon kaybını da kötüleştirir. Bu nedenle, erimiş demirin uygun karıştırma süresi, rekarbürizatörün tamamen çözünmesini sağlamak için uygun olmalıdır.
(5) Erimiş demirin kimyasal bileşiminin rekarbürizatörün emilim oranına etkisi Erimiş demirdeki başlangıç karbon içeriği yüksek olduğunda, belirli bir çözünürlük sınırının altında, rekarbürizatörün emilim oranı yavaş, emilim miktarı küçük ve yanma kaybı nispeten büyüktür. Rekarbürizatörün emilim oranı düşüktür. Erimiş demirin başlangıç karbon içeriği düşük olduğunda ise bunun tersi geçerlidir. Ek olarak, erimiş demirdeki silisyum ve kükürt karbon emilimini engeller ve rekarbürizatörlerinin emilim oranını azaltır; manganez ise karbonu emmeye ve rekarbürizatörlerinin emilim oranını iyileştirmeye yardımcı olur. Etki derecesi açısından, silisyum en büyüğüdür, ardından manganez gelir ve karbon ve kükürtün etkisi daha azdır. Bu nedenle, gerçek üretim sürecinde önce manganez, sonra karbon ve sonra silisyum eklenmelidir.
4. Farklı rekarbürizatörlerin dökme demirin özelliklerine etkisi
(1) Test koşulları Eritme için, maksimum 3000 kW güç ve 500 Hz frekansta iki adet 5t ara frekanslı çekirdeksiz indüksiyon fırını kullanıldı. Atölyenin günlük parti listesine göre (%50 geri dönüş malzemesi, %20 pik demir, %30 hurda), sırasıyla düşük nitrojenli kalsine edilmiş bir yeniden karbüratör ve bir grafit tipi yeniden karbüratör kullanarak, işlem gereksinimlerine göre erimiş demiri eritmek için bir fırın kullanın. Kimyasal bileşimi ayarladıktan sonra, sırasıyla bir silindir ana yatak kapağı dökün.
Üretim prosesi: Rekarbürizatör, eritme için besleme prosesi sırasında elektrikli fırına partiler halinde eklenir, %0,4 birincil aşılayıcı (silisyum baryum aşılayıcı) atım prosesinde ve %0,1 ikincil akış aşılayıcı (silisyum baryum aşılayıcı) eklenir. DISA2013 şekillendirme hattını kullanın.
(2) Mekanik özellikler İki farklı yeniden karbürleyicinin dökme demirin özellikleri üzerindeki etkisini doğrulamak ve erimiş demir bileşiminin sonuçlar üzerindeki etkisini önlemek için, farklı yeniden karbürleyiciler tarafından eritilen erimiş demir bileşimi temelde aynı olacak şekilde ayarlandı. Sonuçları daha eksiksiz bir şekilde doğrulamak için, test sürecinde, iki erimiş demir ocağına iki set Ø30mm test çubuğu dökülmesine ek olarak, her erimiş demirde dökülen 12 parça döküm de Brinell sertlik testi için rastgele seçildi (kutu başına 6 parça, iki kutu test edildi).
Hemen hemen aynı kompozisyonda, grafit tipi yeniden karbürleştirici kullanılarak üretilen test çubuklarının mukavemeti, kalsine edilmiş tip yeniden karbürleştirici kullanılarak dökülen test çubuklarının mukavemetinden önemli ölçüde daha yüksektir ve grafit tipi yeniden karbürleştirici tarafından üretilen dökümlerin işleme performansı, grafit tipi yeniden karbürleştirici kullanılarak üretilenden açıkça daha iyidir. Kalsine edilmiş yeniden karbürleştiriciler tarafından üretilen dökümler (dökümlerin sertliği çok yüksek olduğunda, dökümlerin kenarı işleme sırasında zıplayan bıçak fenomeni gösterecektir).
(3) Grafit tipi yeniden karbüratör kullanan numunelerin grafit formları A tipi grafittir ve grafit sayısı daha fazla, boyutu ise daha küçüktür.
Yukarıdaki test sonuçlarından şu sonuçlar çıkarılmıştır: Yüksek kaliteli grafit tipi yeniden karbüratör, dökümlerin mekanik özelliklerini iyileştirmekle kalmaz, metalografik yapıyı da iyileştirir, aynı zamanda dökümlerin işleme performansını da iyileştirir.
03. Sonsöz
(1) Yeniden karbürleyicinin emilim oranını etkileyen faktörler, yeniden karbürleyicinin parçacık boyutu, eklenen yeniden karbürleyicinin miktarı, yeniden karbürleme sıcaklığı, erimiş demirin karıştırma süresi ve erimiş demirin kimyasal bileşimidir.
(2) Yüksek kaliteli grafit tipi yeniden karbüratör, dökümlerin mekanik özelliklerini iyileştirmekle kalmaz, metalografik yapıyı da iyileştirir, aynı zamanda dökümlerin işleme performansını da iyileştirir. Bu nedenle, indüksiyon fırını eritme sürecinde silindir blokları ve silindir kafaları gibi temel ürünler üretilirken, yüksek kaliteli grafit tipi yeniden karbüratörlerin kullanılması önerilir.
Gönderi zamanı: 08-Kas-2022