01. Hoe hercarburateurs te classificeren
Carburateurs kunnen grofweg in vier typen worden verdeeld, afhankelijk van hun grondstoffen.
1. Kunstmatig grafiet
De belangrijkste grondstof voor de vervaardiging van kunstmatig grafiet is gecalcineerde petroleumcokes van hoge kwaliteit, waaraan asfalt als bindmiddel wordt toegevoegd en een kleine hoeveelheid andere hulpstoffen. Nadat de verschillende grondstoffen met elkaar zijn gemengd, worden ze geperst en gevormd en vervolgens behandeld in een niet-oxiderende atmosfeer bij 2500-3000 ° C om ze gegrafitiseerd te maken. Na behandeling bij hoge temperatuur wordt het as-, zwavel- en gasgehalte aanzienlijk verminderd.
Vanwege de hoge prijs van kunstmatige grafietproducten zijn de meeste kunstmatige grafiethercarburateurs die gewoonlijk in gieterijen worden gebruikt, gerecyclede materialen zoals spanen, afvalelektroden en grafietblokken bij de productie van grafietelektroden om de productiekosten te verlagen.
Bij het smelten van nodulair gietijzer moet kunstmatig grafiet, om de metallurgische kwaliteit van het gietijzer hoog te houden, de eerste keuze zijn voor de hercarburateur.
2. Petroleumcokes
Petroleumcokes is een veelgebruikte hercarburateur.
Petroleumcokes is een bijproduct dat wordt verkregen door het raffineren van ruwe olie. Residuen en petroleumpekken verkregen door destillatie onder normale druk of onder verminderde druk van ruwe olie kunnen worden gebruikt als grondstoffen voor de vervaardiging van petroleumcokes, en vervolgens kan na het vercooksen groene petroleumcokes worden verkregen. De productie van groene petroleumcokes bedraagt ongeveer minder dan 5% van de gebruikte hoeveelheid ruwe olie. De jaarlijkse productie van ruwe petroleumcokes in de Verenigde Staten bedraagt ongeveer 30 miljoen ton. Het gehalte aan onzuiverheden in groene petroleumcokes is hoog, dus het kan niet rechtstreeks als hercarburateur worden gebruikt en moet eerst worden gecalcineerd.
Ruwe petroleumcokes is verkrijgbaar in sponsachtige, naaldachtige, korrelige en vloeibare vormen.
Sponspetroleumcokes wordt bereid volgens de vertraagde cokesvormingsmethode. Vanwege het hoge zwavel- en metaalgehalte wordt het meestal gebruikt als brandstof tijdens het calcineren en kan het ook worden gebruikt als grondstof voor gecalcineerde petroleumcokes. De gecalcineerde sponscokes wordt voornamelijk gebruikt in de aluminiumindustrie en als hercarburateur.
Naaldpetroleumcokes wordt bereid volgens de vertraagde verkooksingsmethode met grondstoffen met een hoog gehalte aan aromatische koolwaterstoffen en een laag gehalte aan onzuiverheden. Deze cokes heeft een gemakkelijk te breken naaldachtige structuur, ook wel grafietcokes genoemd, en wordt voornamelijk gebruikt om grafietelektroden te maken na calcineren.
Korrelvormige petroleumcokes heeft de vorm van harde korrels en wordt gemaakt van grondstoffen met een hoog zwavel- en asfalteengehalte door middel van een vertraagde verkooksingsmethode, en wordt voornamelijk als brandstof gebruikt.
Gefluïdiseerde petroleumcokes wordt verkregen door continue verkooksing in een gefluïdiseerd bed.
Het calcineren van petroleumcokes is bedoeld om zwavel, vocht en vluchtige stoffen te verwijderen. Door groene petroleumcokes te calcineren bij 1200-1350°C kan dit vrijwel zuivere koolstof worden.
De grootste gebruiker van gecalcineerde petroleumcokes is de aluminiumindustrie, waarvan 70% wordt gebruikt voor de productie van anoden die bauxiet reduceren. Ongeveer 6% van de gecalcineerde petroleumcokes die in de Verenigde Staten wordt geproduceerd, wordt gebruikt voor hercarburateurs van gietijzer.
3. Natuurlijk grafiet
Natuurlijk grafiet kan worden onderverdeeld in twee soorten: vlokgrafiet en microkristallijn grafiet.
Microkristallijn grafiet heeft een hoog asgehalte en wordt over het algemeen niet gebruikt als hercarburateur voor gietijzer.
Er zijn veel varianten van vlokgrafiet: vlokgrafiet met een hoog koolstofgehalte moet worden geëxtraheerd met chemische methoden of worden verwarmd tot hoge temperaturen om de oxiden daarin te ontleden en te vervluchtigen. Het asgehalte in grafiet is hoog, dus het is niet geschikt om als hercarburateur te gebruiken; Grafiet met middelmatig koolstofgehalte wordt voornamelijk gebruikt als hercarburateur, maar de hoeveelheid is niet veel.
4. Cola en antraciet
Bij het maken van staal in een vlamboogoven kan tijdens het opladen cokes of antraciet worden toegevoegd als hercarburateur. Vanwege het hoge as- en vluchtige gehalte wordt gietijzer voor het smelten van inductieovens zelden gebruikt als hercarburateur.
Met de voortdurende verbetering van de eisen op het gebied van milieubescherming wordt er steeds meer aandacht besteed aan het verbruik van hulpbronnen, en blijven de prijzen van ruwijzer en cokes stijgen, wat resulteert in een stijging van de kosten van gietstukken. Steeds meer gieterijen beginnen elektrische ovens te gebruiken ter vervanging van het traditionele koepelsmelten. Begin 2011 heeft de werkplaats voor kleine en middelgrote onderdelen van onze fabriek ook het smeltproces van elektrische ovens overgenomen ter vervanging van het traditionele koepelsmeltproces. Het gebruik van een grote hoeveelheid schroot bij het smelten van elektrische ovens kan niet alleen de kosten verlagen, maar ook de mechanische eigenschappen van gietstukken verbeteren, maar het type hercarburateur dat wordt gebruikt en het carburatieproces spelen een sleutelrol.
02. Hoe een hercarburateur te gebruiken bij het smelten van inductieovens
1 De belangrijkste soorten hercarburateurs
Er worden veel materialen gebruikt als hercarburateurs van gietijzer. Veelgebruikte materialen zijn kunstmatig grafiet, gecalcineerde petroleumcokes, natuurlijk grafiet, cokes, antraciet en mengsels gemaakt van dergelijke materialen.
(1) Kunstmatig grafiet Van de verschillende hierboven genoemde hercarburateurs is kunstgrafiet de beste kwaliteit. De belangrijkste grondstof voor de vervaardiging van kunstmatig grafiet is gecalcineerde petroleumcokes van hoge kwaliteit, waaraan asfalt als bindmiddel wordt toegevoegd en een kleine hoeveelheid andere hulpstoffen. Nadat de verschillende grondstoffen met elkaar zijn gemengd, worden ze geperst en gevormd, en vervolgens behandeld in een niet-oxiderende atmosfeer bij 2500-3000 °C om ze gegrafitiseerd te maken. Na behandeling bij hoge temperatuur wordt het as-, zwavel- en gasgehalte aanzienlijk verminderd. Als er geen petroleumcokes wordt gecalcineerd bij hoge temperatuur of bij onvoldoende calcineringstemperatuur, zal de kwaliteit van de hercarburateur ernstig worden aangetast. Daarom hangt de kwaliteit van de hercarburateur voornamelijk af van de mate van grafitisering. Een goede hercarburateur bevat grafietkoolstof (massafractie). Bij 95% tot 98% is het zwavelgehalte 0,02% tot 0,05% en het stikstofgehalte is (100 tot 200) × 10-6.
(2) Petroleumcokes is een veelgebruikte hercarburateur. Petroleumcokes is een bijproduct dat wordt verkregen bij de raffinage van ruwe olie. Residuen en petroleumpek verkregen uit reguliere drukdestillatie of vacuümdestillatie van ruwe olie kunnen worden gebruikt als grondstof voor de vervaardiging van petroleumcokes. Na het vercooksen kan ruwe petroleumcokes worden verkregen. Het gehalte is hoog en kan niet direct als hercarburateur worden gebruikt en moet eerst worden gecalcineerd.
(3) Natuurlijk grafiet kan in twee soorten worden verdeeld: vlokgrafiet en microkristallijn grafiet. Microkristallijn grafiet heeft een hoog asgehalte en wordt over het algemeen niet gebruikt als hercarburateur voor gietijzer. Er zijn veel varianten van vlokgrafiet: vlokgrafiet met een hoog koolstofgehalte moet worden geëxtraheerd met chemische methoden of worden verwarmd tot hoge temperaturen om de oxiden daarin te ontleden en te vervluchtigen. Het asgehalte in grafiet is hoog en mag niet als hercarburateur worden gebruikt. Grafiet met gemiddeld koolstofgehalte wordt voornamelijk gebruikt als hercarburateur, maar de hoeveelheid is niet veel.
(4) Cokes en antraciet Tijdens het smelten in een inductieoven kan cokes of antraciet worden toegevoegd als hercarburateur tijdens het opladen. Vanwege het hoge as- en vluchtige gehalte wordt gietijzer voor het smelten van inductieovens zelden gebruikt als hercarburateur. , De prijs van deze recarburateur is laag en behoort tot de laagwaardige recarburateur.
2. Het principe van carburatie van gesmolten ijzer
Bij het smeltproces van synthetisch gietijzer moet vanwege de grote hoeveelheid toegevoegd schroot en het lage C-gehalte in het gesmolten ijzer een carburateur worden gebruikt om de koolstof te verhogen. De koolstof die in de vorm van een element in de hercarburateur aanwezig is, heeft een smelttemperatuur van 3727°C en kan niet worden gesmolten bij de temperatuur van het gesmolten ijzer. Daarom wordt de koolstof in de hercarburateur hoofdzakelijk opgelost in het gesmolten ijzer door twee manieren van oplossen en diffusie. Wanneer het gehalte aan grafiethercarburateur in gesmolten ijzer 2,1% bedraagt, kan grafiet direct in gesmolten ijzer worden opgelost. Het directe oplossingsverschijnsel van niet-grafietcarbonisatie bestaat in principe niet, maar met het verstrijken van de tijd diffundeert koolstof geleidelijk en lost op in het gesmolten ijzer. Voor de herkoling van gietijzer dat is gesmolten door een inductieoven, is de herkolingsnelheid van de herkoling van kristallijn grafiet aanzienlijk hoger dan die van niet-grafiet-herkolingsmiddelen.
Experimenten tonen aan dat het oplossen van koolstof in gesmolten ijzer wordt geregeld door de koolstofmassaoverdracht in de vloeistofgrenslaag op het oppervlak van de vaste deeltjes. Wanneer de resultaten verkregen met cokes- en steenkooldeeltjes worden vergeleken met de resultaten verkregen met grafiet, wordt gevonden dat de diffusie- en oplossnelheid van grafiethercarburateurs in gesmolten ijzer aanzienlijk sneller is dan die van cokes- en steenkooldeeltjes. De gedeeltelijk opgeloste cokes- en steenkooldeeltjesmonsters werden waargenomen met een elektronenmicroscoop en er werd gevonden dat er een dunne kleverige aslaag werd gevormd op het oppervlak van de monsters, wat de belangrijkste factor was die hun diffusie- en oplossingsprestaties in gesmolten ijzer beïnvloedde.
3. Factoren die het effect van koolstoftoename beïnvloeden
(1) Invloed van de deeltjesgrootte van de hercarburateur De absorptiesnelheid van de hercarburateur hangt af van het gecombineerde effect van de oplos- en diffusiesnelheid van de hercarburateur en de snelheid van oxidatieverlies. Over het algemeen zijn de deeltjes van de hercarburateur klein, is de oplossnelheid snel en is de verliessnelheid groot; de carburateurdeeltjes zijn groot, de oplossnelheid is langzaam en de verliessnelheid is klein. De keuze van de deeltjesgrootte van de hercarburateur houdt verband met de diameter en capaciteit van de oven. Over het algemeen moet, wanneer de diameter en de capaciteit van de oven groot zijn, de deeltjesgrootte van de hercarburateur groter zijn; integendeel, de deeltjesgrootte van de hercarburateur moet kleiner zijn.
(2) Invloed van de toegevoegde hoeveelheid hercarburateur. Onder de omstandigheden van een bepaalde temperatuur en dezelfde chemische samenstelling is de verzadigde concentratie van koolstof in het gesmolten ijzer zeker. Onder een bepaalde mate van verzadiging geldt: hoe meer hercarburateur wordt toegevoegd, hoe langer de tijd die nodig is voor oplossing en diffusie, hoe groter het overeenkomstige verlies en hoe lager de absorptiesnelheid.
(3) Het effect van de temperatuur op de absorptiesnelheid van de heropkolingsinrichting. In principe geldt dat hoe hoger de temperatuur van het gesmolten ijzer, hoe gunstiger de absorptie en het oplossen van de heropkolingsinrichting is. Integendeel, de hercarburateur is moeilijk op te lossen en de absorptiesnelheid van de hercarburateur neemt af. Wanneer de temperatuur van het gesmolten ijzer echter te hoog is, zal het verbrandingsverlies van koolstof toenemen, ook al is de kans groter dat de hercarburateur volledig is opgelost, wat uiteindelijk zal leiden tot een afname van het koolstofgehalte en een afname van het totale koolstofgehalte. absorptiesnelheid van de hercarburateur. Wanneer de temperatuur van het gesmolten ijzer tussen 1460 en 1550 °C ligt, is de absorptie-efficiëntie van de hercarburateur over het algemeen het beste.
(4) Invloed van het roeren van gesmolten ijzer op de absorptiesnelheid van de hercarburateur Roeren is gunstig voor het oplossen en verspreiden van koolstof en voorkomt dat de hercarburateur op het oppervlak van gesmolten ijzer drijft en verbrandt. Voordat de hercarburateur volledig is opgelost, is de roertijd lang en is de absorptiesnelheid hoog. Roeren kan ook de houdtijd van de carbonisatie verkorten, de productiecyclus verkorten en verbranding van legeringselementen in het gesmolten ijzer voorkomen. Als de roertijd echter te lang is, heeft dit niet alleen een grote invloed op de levensduur van de oven, maar verergert het ook het koolstofverlies in het gesmolten ijzer nadat de hercarburateur is opgelost. Daarom moet de juiste roertijd van gesmolten ijzer geschikt zijn om te garanderen dat de hercarburateur volledig is opgelost.
(5) Invloed van de chemische samenstelling van gesmolten ijzer op de absorptiesnelheid van de hercarburateur. Wanneer het initiële koolstofgehalte in het gesmolten ijzer hoog is, onder een bepaalde oplosbaarheidslimiet, is de absorptiesnelheid van de hercarburateur langzaam, de absorptiehoeveelheid is klein , en het verbrandingsverlies is relatief groot. De absorptiesnelheid van de hercarburateur is laag. Het tegenovergestelde is waar wanneer het aanvankelijke koolstofgehalte van het gesmolten ijzer laag is. Bovendien belemmeren silicium en zwavel in gesmolten ijzer de absorptie van koolstof en verminderen ze de absorptiesnelheid van hercarburateurs; terwijl mangaan helpt koolstof te absorberen en de absorptiesnelheid van hercarburateurs te verbeteren. Qua mate van invloed is silicium het grootst, gevolgd door mangaan, en hebben koolstof en zwavel minder invloed. Daarom moet in het eigenlijke productieproces eerst mangaan worden toegevoegd, daarna koolstof en vervolgens silicium.
4. Het effect van verschillende hercarburateurs op de eigenschappen van gietijzer
(1) Testomstandigheden Voor het smelten werden twee kernloze inductieovens met een middenfrequentie van 5 ton gebruikt, met een maximaal vermogen van 3000 kW en een frequentie van 500 Hz. Gebruik volgens de dagelijkse batchlijst van de werkplaats (50% retourmateriaal, 20% ruwijzer, 30% schroot) een stikstofarme gecalcineerde recarburateur en een grafiet-type recarburateur om respectievelijk een oven van gesmolten ijzer te smelten, volgens de procesvereisten Giet na het aanpassen van de chemische samenstelling respectievelijk een cilinderhoofdlagerkap.
Productieproces: De hercarburateur wordt in batches aan de elektrische oven toegevoegd tijdens het toevoerproces voor het smelten, 0,4% primair inoculant (siliciumbariuminoculant) wordt toegevoegd tijdens het tapproces en 0,1% secundair stroominoculant (Siliciumbariuminoculant). Gebruik de stylinglijn DISA2013.
(2) Mechanische eigenschappen Om het effect van twee verschillende hercarburateurs op de eigenschappen van gietijzer te verifiëren, en om de invloed van de gesmolten ijzersamenstelling op de resultaten te vermijden, werd de gesmolten ijzersamenstelling, gesmolten door verschillende hercarburateurs, aangepast zodat deze in wezen hetzelfde was. . Om de resultaten vollediger te verifiëren, werden tijdens het testproces naast twee sets teststaven van Ø30 mm in de twee ovens van gesmolten ijzer gegoten, ook 12 gietstukken gegoten in elk gesmolten ijzer willekeurig geselecteerd voor het testen van de Brinell-hardheid. (6 stuks/doos, testen van twee dozen).
In het geval van vrijwel dezelfde samenstelling is de sterkte van de proefstaven geproduceerd met behulp van de heropkolingsinrichting van het grafiettype aanzienlijk hoger dan die van de proefstaven gegoten met behulp van de heropkolingsinrichting van het gecalcineerde type, en de verwerkingsprestaties van de gietstukken geproduceerd door de hercarburateur van het grafiettype is duidelijk beter dan die welke wordt geproduceerd door gebruik te maken van de hercarburateur van het grafiettype. Gietstukken geproduceerd door gecalcineerde hercarburateurs (wanneer de hardheid van de gietstukken te hoog is, zal de rand van de gietstukken tijdens de verwerking een springmes-fenomeen vertonen).
(3) De grafietvormen van de monsters die de hercarburateur van het grafiettype gebruiken, zijn allemaal grafiet van het A-type en het aantal grafiet is groter en de maat is kleiner.
Uit de bovenstaande testresultaten worden de volgende conclusies getrokken: een hoogwaardige hercarburateur van het grafiettype kan niet alleen de mechanische eigenschappen van gietstukken verbeteren, de metallografische structuur verbeteren, maar ook de verwerkingsprestaties van gietstukken verbeteren.
03. Epiloog
(1) De factoren die de absorptiesnelheid van de hercarburateur beïnvloeden zijn de deeltjesgrootte van de hercarburateur, de toegevoegde hoeveelheid van de hercarburateur, de hercarburatietemperatuur, de roertijd van het gesmolten ijzer en de chemische samenstelling van het gesmolten ijzer.
(2) Hoogwaardige hercarburateur van het grafiettype kan niet alleen de mechanische eigenschappen van gietstukken verbeteren, de metallografische structuur verbeteren, maar ook de verwerkingsprestaties van gietstukken verbeteren. Daarom wordt bij de productie van belangrijke producten zoals cilinderblokken en cilinderkoppen in het smeltproces van inductieovens aanbevolen om hoogwaardige hercarburateurs van het grafiettype te gebruiken.
Posttijd: 08-nov-2022