I. Kako razvrstiti recarburizatorje
Karburizatorje lahko v grobem razdelimo na štiri vrste glede na njihove surovine.
1. Umetni grafit
Glavna surovina za izdelavo umetnega grafita je v prahu visokokakovostni žgani naftni koks, ki mu je kot vezivo dodan asfalt in manjša količina drugih pomožnih materialov. Ko se različne surovine zmešajo, se stisnejo in oblikujejo ter nato obdelajo v neoksidirajoči atmosferi pri 2500–3000 °C, da se grafitizirajo. Po visokotemperaturni obdelavi se vsebnost pepela, žvepla in plinov močno zmanjša.
Zaradi visoke cene izdelkov iz umetnega grafita je večina naogljičev z umetnim grafitom, ki se običajno uporabljajo v livarnah, reciklirani materiali, kot so čipi, odpadne elektrode in grafitni bloki pri izdelavi grafitnih elektrod za zmanjšanje proizvodnih stroškov.
Pri taljenju nodularnega železa, da bi bila metalurška kakovost litega železa visoka, mora biti umetni grafit prva izbira za ponovno karburizer.
2. Naftni koks
Naftni koks je široko uporabljeno sredstvo za ponovno naogljičenje.
Naftni koks je stranski produkt, pridobljen pri rafiniranju surove nafte. Ostanki in naftne smole, pridobljene z destilacijo pod normalnim tlakom ali pod znižanim tlakom surove nafte, se lahko uporabijo kot surovine za proizvodnjo naftnega koksa, nato pa se lahko po koksanju pridobi zeleni naftni koks. Proizvodnja zelenega naftnega koksa je približno manj kot 5 % količine uporabljene surove nafte. Letna proizvodnja surovega naftnega koksa v ZDA je približno 30 milijonov ton. Vsebnost nečistoč v zelenem naftnem koksu je visoka, zato ga ni mogoče neposredno uporabiti kot sredstvo za ponovno naogljičenje in ga je treba najprej kalcinirati.
Surovi naftni koks je na voljo v gobasti, igličasti, zrnati in tekoči obliki.
Gobasti petrolkoks se pripravlja po metodi zapoznelega koksanja. Zaradi visoke vsebnosti žvepla in kovin se običajno uporablja kot gorivo pri žganju, lahko pa se uporablja tudi kot surovina za žgan petrolkoks. Žgani spužvasti koks se uporablja predvsem v industriji aluminija in kot sredstvo za ponovno naogljičenje.
Igličasti naftni koks se pripravlja po metodi zapoznelega koksanja iz surovin z visoko vsebnostjo aromatskih ogljikovodikov in nizko vsebnostjo nečistoč. Ta koks ima zlahka zlomljivo igličasto strukturo, včasih imenovano grafitni koks, in se v glavnem uporablja za izdelavo grafitnih elektrod po kalcinaciji.
Zrnati naftni koks je v obliki trdih granul in je izdelan iz surovin z visoko vsebnostjo žvepla in asfaltena z metodo zapoznelega koksiranja in se uporablja predvsem kot gorivo.
Utekočinjeni naftni koks se pridobiva s kontinuiranim koksanjem v zvrtinčeni plasti.
Žganje naftnega koksa je namenjeno odstranitvi žvepla, vlage in hlapnih snovi. Žganje zelenega naftnega koksa pri 1200–1350 °C lahko naredi v bistvu čisti ogljik.
Največji uporabnik žganega naftnega koksa je industrija aluminija, ki se 70 % uporablja za izdelavo anod, ki reducirajo boksit. Približno 6 % kalciniranega naftnega koksa, proizvedenega v Združenih državah Amerike, se uporabi za naprave za ponovno naogljičenje litega železa.
3. Naravni grafit
Naravni grafit lahko razdelimo na dve vrsti: kosmičasti grafit in mikrokristalni grafit.
Mikrokristalni grafit ima visoko vsebnost pepela in se na splošno ne uporablja kot sredstvo za ponovno naogljičenje litega železa.
Obstaja veliko vrst kosmičastega grafita: visokoogljični kosmičasti grafit je treba ekstrahirati s kemičnimi metodami ali segreti na visoko temperaturo, da se oksidi v njem razgradijo in izhlapijo. Vsebnost pepela v grafitu je visoka, zato ni primeren za uporabo kot recarburizer; srednji karbonski grafit se v glavnem uporablja kot recarburizer, vendar količina ni velika.
4. Ogljikov koks in antracit
V procesu izdelave jekla v elektroobločnih pečeh se lahko pri polnjenju dodaja koks ali antracit kot recarburizer. Zaradi visoke vsebnosti pepela in hlapljivih snovi se lito železo, talilno v indukcijski peči, redko uporablja kot sredstvo za ponovno naogljičenje.
Z nenehnim izboljševanjem zahtev varstva okolja se vedno več pozornosti posveča porabi virov, cene grodlja in koksa pa še naprej rastejo, kar posledično povečuje stroške ulitkov. Vedno več livarn začenja uporabljati električne peči za zamenjavo tradicionalnega kupolnega taljenja. V začetku leta 2011 je delavnica za majhne in srednje velike dele naše tovarne prav tako sprejela postopek taljenja v električni peči, da bi nadomestila tradicionalni postopek taljenja v kupoli. Uporaba velike količine odpadnega jekla pri taljenju v električnih pečeh ne more le zmanjšati stroškov, temveč tudi izboljšati mehanske lastnosti ulitkov, vendar igrata vrsta uporabljenega ponovnega naogljičenja in postopek naogljičenja ključno vlogo.
II.Kako uporabljati recarburizer pri taljenju v indukcijskih pečeh
1. Glavne vrste recarburizatorjev
Obstaja veliko materialov, ki se uporabljajo kot recarburizatorji iz litega železa, pogosto uporabljeni so umetni grafit, kalciniran naftni koks, naravni grafit, koks, antracit in mešanice takih materialov.
(1) Umetni grafit Med različnimi zgoraj omenjenimi recarburizatorji je najbolj kakovosten umetni grafit. Glavna surovina za izdelavo umetnega grafita je v prahu visokokakovostni žgani naftni koks, ki mu je kot vezivo dodan asfalt in manjša količina drugih pomožnih materialov. Ko se različne surovine zmešajo, se stisnejo in oblikujejo ter nato obdelajo v neoksidirajoči atmosferi pri 2500–3000 °C, da se grafitizirajo. Po visokotemperaturni obdelavi se vsebnost pepela, žvepla in plinov močno zmanjša. Če ni naftnega koksa, kalciniranega pri visoki temperaturi ali z nezadostno temperaturo kalcinacije, bo to resno vplivalo na kakovost recarburizerja. Zato je kakovost rekarburizatorja odvisna predvsem od stopnje grafitizacije. Dober recarburizer vsebuje grafitni ogljik (masni delež) Pri 95 % do 98 %, vsebnost žvepla je 0,02 % do 0,05 %, vsebnost dušika pa je (100 do 200) × 10-6.
(2) Petrolkoks je široko uporabljeno sredstvo za ponovno naogljičenje. Naftni koks je stranski produkt, pridobljen pri rafiniranju surove nafte. Ostanki in naftne smole, pridobljene pri redni tlačni destilaciji ali vakuumski destilaciji surove nafte, se lahko uporabijo kot surovine za proizvodnjo petrolkoksa. Po koksanju je mogoče pridobiti surovi naftni koks. Vsebnost je visoka in je ni mogoče uporabiti neposredno kot recarburizer, zato jo je treba najprej kalcinirati.
(3) Naravni grafit lahko razdelimo na dve vrsti: kosmičasti grafit in mikrokristalni grafit. Mikrokristalni grafit ima visoko vsebnost pepela in se na splošno ne uporablja kot sredstvo za ponovno naogljičenje litega železa. Obstaja veliko vrst kosmičastega grafita: visokoogljični kosmičasti grafit je treba ekstrahirati s kemičnimi metodami ali segreti na visoko temperaturo, da se oksidi v njem razgradijo in izhlapijo. Vsebnost pepela v grafitu je visoka in se ga ne sme uporabljati kot sredstvo za ponovno naogljičenje. Srednji karbonski grafit se v glavnem uporablja kot recarburizer, vendar količina ni velika.
(4) Ogljikov koks in antracit V procesu taljenja v indukcijskih pečeh se lahko koks ali antracit pri polnjenju doda kot sredstvo za ponovno naogljičenje. Zaradi visoke vsebnosti pepela in hlapljivih snovi se lito železo, talilno v indukcijski peči, redko uporablja kot sredstvo za ponovno naogljičenje. , Cena tega recarburizerja je nizka in spada med nizkokakovostne recarburizerje.
2. Načelo karburizacije staljenega železa
V procesu taljenja sintetičnega litega železa je treba zaradi velike količine dodanega ostanka in nizke vsebnosti C v staljenem železu uporabiti karburizator za povečanje ogljika. Ogljik, ki obstaja v obliki elementa v recarburizerju, ima tališče 3727 °C in se ne more stopiti pri temperaturi staljenega železa. Zato se ogljik v recarburizerju večinoma raztopi v staljenem železu z dvema načinoma raztapljanja in difuzije. Ko je vsebnost grafitnega recarburizatorja v staljenem železu 2,1 %, se lahko grafit neposredno raztopi v staljenem železu. Pojav neposredne raztopine negrafitne karbonizacije v bistvu ne obstaja, vendar s časom ogljik postopoma difundira in se raztopi v staljenem železu. Pri ponovnem naogljičenju litega železa, taljenega v indukcijski peči, je stopnja ponovnega naogljičenja kristalnega grafita znatno višja od stopnje ponovnega naogljičenja brez grafita.
Poskusi kažejo, da je raztapljanje ogljika v staljenem železu nadzorovan s prenosom mase ogljika v mejni plasti tekočine na površini trdnih delcev. Če primerjamo rezultate, dobljene s koksom in premogovimi delci, z rezultati, dobljenimi z grafitom, ugotovimo, da je difuzija in stopnja raztapljanja grafitnih rekarburizatorjev v staljenem železu bistveno hitrejša kot pri koksovih in premogovih delcih. Delno raztopljene vzorce koksa in delcev premoga smo opazovali z elektronskim mikroskopom in ugotovili, da je na površini vzorcev nastala tanka lepljiva plast pepela, ki je bil glavni dejavnik, ki je vplival na njihovo difuzijo in raztapljanje v staljenem železu.
3. Dejavniki, ki vplivajo na učinek povečanja ogljika
(1) Vpliv velikosti delcev sredstva za ponovno naogljičenje Stopnja absorpcije sredstva za ponovno naogljičenje je odvisna od skupnega učinka hitrosti raztapljanja in difuzije sredstva za ponovno naogljičenje ter stopnje izgube zaradi oksidacije. Na splošno so delci recarburizerja majhni, hitrost raztapljanja je hitra in hitrost izgube je velika; delci karburizatorja so veliki, hitrost raztapljanja je počasna in hitrost izgube je majhna. Izbira velikosti delcev recarburizerja je povezana s premerom in zmogljivostjo peči. Na splošno, ko sta premer in zmogljivost peči velika, mora biti velikost delcev recarburizerja večja; nasprotno, velikost delcev recarburizerja bi morala biti manjša.
(2) Vpliv količine dodanega recarburizerja Pod pogoji določene temperature in enake kemične sestave je nasičena koncentracija ogljika v staljenem železu gotova. Pri določeni stopnji nasičenosti je več dodatka za ponovni naogljičenje, daljši čas je potreben za raztapljanje in difuzijo, večja je ustrezna izguba in nižja je stopnja absorpcije.
(3) Učinek temperature na stopnjo absorpcije sredstva za ponovno naogljičenje. Načeloma velja, da višja kot je temperatura staljenega železa, bolj je ugodna za absorpcijo in raztapljanje sredstva za ponovno naogljičenje. Nasprotno, recarburizer je težko raztopiti, stopnja absorpcije recarburizerja pa se zmanjša. Vendar, ko je temperatura staljenega železa previsoka, čeprav je verjetneje, da se ponovno karburizator popolnoma raztopi, se bo stopnja izgube ogljika pri gorenju povečala, kar bo sčasoma povzročilo zmanjšanje vsebnosti ogljika in zmanjšanje skupne stopnja absorpcije recarburizerja. Na splošno, ko je temperatura staljenega železa med 1460 in 1550 °C, je absorpcijska učinkovitost recarburizerja najboljša.
(4) Vpliv mešanja staljenega železa na stopnjo absorpcije sredstva za ponovno naogljičenje. Mešanje je koristno za raztapljanje in difuzijo ogljika ter preprečuje, da bi naogljičnik plaval na površini staljenega železa in sežgal. Preden se recarburizer popolnoma raztopi, je čas mešanja dolg in stopnja absorpcije visoka. Mešanje lahko tudi zmanjša čas zadrževanja karbonizacije, skrajša proizvodni cikel in prepreči gorenje legirnih elementov v staljenem železu. Če pa je čas mešanja predolg, to ne le močno vpliva na življenjsko dobo peči, ampak tudi poveča izgubo ogljika v staljenem železu po raztapljanju ogljičila. Zato mora biti ustrezen čas mešanja staljenega železa primeren, da se zagotovi popolna raztapljanje naogljičila.
(5) Vpliv kemične sestave staljenega železa na stopnjo absorpcije sredstva za ponovno naogljičenje Ko je začetna vsebnost ogljika v staljenem železu visoka, pod določeno mejo topnosti, je stopnja absorpcije sredstva za ponovno naogljičenje počasna, količina absorpcije majhna , izguba pri gorenju pa je relativno velika. Stopnja absorpcije recarburizerja je nizka. Nasprotno velja, če je začetna vsebnost ogljika v staljenem železu nizka. Poleg tega silicij in žveplo v staljenem železu ovirata absorpcijo ogljika in zmanjšata stopnjo absorpcije recarburizatorjev; medtem ko mangan pomaga absorbirati ogljik in izboljša stopnjo absorpcije recarburizatorjev. Po stopnji vpliva je največji silicij, sledi mu mangan, manjši pa imata ogljik in žveplo. Zato je treba v dejanskem proizvodnem procesu najprej dodati mangan, nato ogljik in nato silicij.
Čas objave: Nov-04-2022