I. Com classificar els recarburadors
Els carburadors es poden dividir aproximadament en quatre tipus segons les seves matèries primeres.
1. Grafit artificial
La principal matèria primera per a la fabricació de grafit artificial és el coc de petroli calcinat en pols d'alta qualitat, al qual s'afegeix asfalt com a aglutinant i una petita quantitat d'altres materials auxiliars. Després de barrejar les diverses matèries primeres, es premsen i es formen, i després es tracten en una atmosfera no oxidant a 2500-3000 °C per grafititzar-les. Després del tractament a alta temperatura, el contingut de cendres, sofre i gas es redueix considerablement.
A causa de l'elevat preu dels productes de grafit artificial, la majoria dels recarburadors de grafit artificial que s'utilitzen habitualment a les foneries són materials reciclats com ara encenalls, elèctrodes de rebuig i blocs de grafit quan es fabriquen elèctrodes de grafit per reduir els costos de producció.
Quan es fon el ferro dúctil, per tal d'augmentar la qualitat metal·lúrgica del ferro colat, el grafit artificial hauria de ser la primera opció per al recarburador.
2. Coc de petroli
El coc de petroli és un recarburador àmpliament utilitzat.
El coc de petroli és un subproducte obtingut del refinament del petroli cru. Els residus i les brea de petroli obtinguts per destil·lació a pressió normal o a pressió reduïda del petroli cru es poden utilitzar com a matèries primeres per a la fabricació de coc de petroli, i després es pot obtenir coc de petroli verd després de la cocificació. La producció de coc de petroli verd és aproximadament inferior al 5% de la quantitat de petroli cru utilitzada. La producció anual de coc de petroli cru als Estats Units és d'uns 30 milions de tones. El contingut d'impureses del coc de petroli verd és elevat, per la qual cosa no es pot utilitzar directament com a recarburador i s'ha de calcinar primer.
El coc de petroli cru està disponible en formes esponjosa, agullar, granular i fluida.
El coc esponjós de petroli es prepara mitjançant el mètode de cocció retardada. A causa del seu alt contingut en sofre i metall, se sol utilitzar com a combustible durant la calcinació i també es pot utilitzar com a matèria primera per al coc de petroli calcinat. El coc esponjós calcinat s'utilitza principalment a la indústria de l'alumini i com a recarburador.
El coc de petroli d'agulla es prepara mitjançant el mètode de cocció retardada amb matèries primeres amb un alt contingut d'hidrocarburs aromàtics i un baix contingut d'impureses. Aquest coc té una estructura semblant a una agulla que es fractura fàcilment, de vegades anomenada coc de grafit, i s'utilitza principalment per fabricar elèctrodes de grafit després de la calcinació.
El coc de petroli granular es presenta en forma de grànuls durs i es fabrica a partir de matèries primeres amb un alt contingut de sofre i asfalten mitjançant el mètode de cocció retardada, i s'utilitza principalment com a combustible.
El coc de petroli fluiditzat s'obté per cocificació contínua en un llit fluiditzat.
La calcinació del coc de petroli serveix per eliminar sofre, humitat i compostos volàtils. La calcinació del coc de petroli verd a 1200-1350 °C pot convertir-lo en carboni substancialment pur.
El major usuari de coc de petroli calcinat és la indústria de l'alumini, el 70% del qual s'utilitza per fabricar ànodes que redueixen la bauxita. Al voltant del 6% del coc de petroli calcinat produït als Estats Units s'utilitza per a recarburadors de ferro colat.
3. Grafit natural
El grafit natural es pot dividir en dos tipus: grafit en escates i grafit microcristal·lí.
El grafit microcristal·lí té un alt contingut de cendres i generalment no s'utilitza com a recarburador per a la fosa.
Hi ha moltes varietats de grafit en escates: el grafit en escates amb alt contingut de carboni s'ha d'extreure mitjançant mètodes químics o escalfar-lo a alta temperatura per descompondre'l i volatilitzar els òxids que conté. El contingut de cendres del grafit és elevat, per la qual cosa no és adequat per ser utilitzat com a recarburador; el grafit de carboni mitjà s'utilitza principalment com a recarburador, però la quantitat no és gaire gran.
4. Coc de carboni i antracita
En el procés de fabricació d'acer en forns d'arc elèctric, es pot afegir coc o antracita com a recarburador durant la càrrega. A causa del seu alt contingut de cendres i volàtils, la fusió de ferro colat en forns d'inducció s'utilitza rarament com a recarburador.
Amb la millora contínua dels requisits de protecció ambiental, es presta cada cop més atenció al consum de recursos, i els preus del ferro colat i del coc continuen augmentant, cosa que provoca un augment del cost de les peces de fosa. Cada cop més foneries comencen a utilitzar forns elèctrics per substituir la fusió tradicional en cubilot. A principis del 2011, el taller de peces petites i mitjanes de la nostra fàbrica també va adoptar el procés de fusió en forn elèctric per substituir el procés tradicional de fusió en cubilot. L'ús d'una gran quantitat de ferralla en la fusió en forn elèctric no només pot reduir els costos, sinó que també pot millorar les propietats mecàniques de les peces de fosa, però el tipus de recarburador utilitzat i el procés de carburació tenen un paper clau.
II. Com utilitzar recarburizer en la fusió de forns d'inducció
1. Els principals tipus de recarburadors
Hi ha molts materials utilitzats com a recarburadors de ferro colat, els més utilitzats són el grafit artificial, el coc de petroli calcinat, el grafit natural, el coc, l'antracita i les mescles fetes d'aquests materials.
(1) Grafit artificial Entre els diversos recarburadors esmentats anteriorment, el de millor qualitat és el grafit artificial. La principal matèria primera per a la fabricació de grafit artificial és el coc de petroli calcinat en pols d'alta qualitat, al qual s'afegeix asfalt com a aglutinant i s'hi afegeix una petita quantitat d'altres materials auxiliars. Després de barrejar les diverses matèries primeres, es premsen i es formen, i després es tracten en una atmosfera no oxidant a 2500-3000 °C per grafititzar-les. Després del tractament a alta temperatura, el contingut de cendres, sofre i gas es redueix considerablement. Si no hi ha coc de petroli calcinat a alta temperatura o amb una temperatura de calcinació insuficient, la qualitat del recarburador es veurà greument afectada. Per tant, la qualitat del recarburador depèn principalment del grau de grafitització. Un bon recarburador conté carboni grafític (fracció màssica). Al 95% al 98%, el contingut de sofre és del 0,02% al 0,05% i el contingut de nitrogen és de (100 a 200) × 10-6.
(2) El coc de petroli és un recarburador àmpliament utilitzat. El coc de petroli és un subproducte obtingut del refinament del petroli cru. Els residus i les brea de petroli obtinguts de la destil·lació a pressió regular o la destil·lació al buit del petroli cru es poden utilitzar com a matèries primeres per a la fabricació de coc de petroli. Després de la cocificació, es pot obtenir coc de petroli cru. El contingut és alt i no es pot utilitzar directament com a recarburador, i s'ha de calcinar primer.
(3) El grafit natural es pot dividir en dos tipus: grafit en escates i grafit microcristal·lí. El grafit microcristal·lí té un alt contingut de cendres i generalment no s'utilitza com a recarburador per a la fosa. Hi ha moltes varietats de grafit en escates: el grafit en escates amb alt contingut de carboni s'ha d'extreure mitjançant mètodes químics o escalfar-lo a alta temperatura per descompondre'l i volatilitzar els òxids que conté. El contingut de cendres del grafit és elevat i no s'ha d'utilitzar com a recarburador. El grafit de carboni mitjà s'utilitza principalment com a recarburador, però la quantitat no és gaire gran.
(4) Coc de carboni i antracita En el procés de fusió en forns d'inducció, es pot afegir coc o antracita com a recarburador durant la càrrega. A causa del seu alt contingut de cendres i volàtils, la fosa de fusió en forns d'inducció rarament s'utilitza com a recarburador. El preu d'aquest recarburador és baix i pertany als recarburadors de baixa qualitat.
2. El principi de carburització del ferro fos
En el procés de fosa de ferro colat sintètic, a causa de la gran quantitat de ferralla afegida i el baix contingut de C en el ferro fos, s'ha d'utilitzar un carburador per augmentar el carboni. El carboni que existeix en forma d'element al recarburador té una temperatura de fusió de 3727 °C i no es pot fondre a la temperatura del ferro fos. Per tant, el carboni del recarburador es dissol principalment en el ferro fos per dues vies de dissolució i difusió. Quan el contingut de recarburador de grafit en el ferro fos és del 2,1%, el grafit es pot dissoldre directament en el ferro fos. El fenomen de solució directa de la carbonització no grafit bàsicament no existeix, però amb el pas del temps, el carboni es difon i es dissol gradualment en el ferro fos. Per a la recarburització de ferro colat fos per forn d'inducció, la taxa de recarburització de la recarburització de grafit cristal·lí és significativament més alta que la dels recarburadors no grafit.
Els experiments mostren que la dissolució del carboni en el ferro fos es controla mitjançant la transferència de massa de carboni a la capa límit líquida a la superfície de les partícules sòlides. En comparar els resultats obtinguts amb partícules de coc i carbó amb els resultats obtinguts amb grafit, es constata que la velocitat de difusió i dissolució dels recarburadors de grafit en el ferro fos és significativament més ràpida que la de les partícules de coc i carbó. Les mostres de partícules de coc i carbó parcialment dissoltes es van observar mitjançant microscopi electrònic i es va trobar que es formava una fina capa de cendra enganxosa a la superfície de les mostres, que era el principal factor que afectava el seu rendiment de difusió i dissolució en el ferro fos.
3. Factors que afecten l'efecte de l'augment del carboni
(1) Influència de la mida de partícula del recarburador La taxa d'absorció del recarburador depèn de l'efecte combinat de la velocitat de dissolució i difusió del recarburador i la velocitat de pèrdua d'oxidació. En general, les partícules del recarburador són petites, la velocitat de dissolució és ràpida i la velocitat de pèrdua és gran; les partícules del carburador són grans, la velocitat de dissolució és lenta i la velocitat de pèrdua és petita. L'elecció de la mida de partícula del recarburador està relacionada amb el diàmetre i la capacitat del forn. En general, quan el diàmetre i la capacitat del forn són grans, la mida de partícula del recarburador ha de ser més gran; al contrari, la mida de partícula del recarburador ha de ser més petita.
(2) Influència de la quantitat de recarburador afegit En condicions d'una determinada temperatura i la mateixa composició química, la concentració saturada de carboni en el ferro fos és determinada. Sota un cert grau de saturació, com més recarburador s'afegeixi, com més temps es requereix per a la dissolució i la difusió, més gran serà la pèrdua corresponent i més baixa serà la taxa d'absorció.
(3) L'efecte de la temperatura sobre la taxa d'absorció del recarburador En principi, com més alta sigui la temperatura del ferro fos, més propicia serà l'absorció i la dissolució del recarburador. Al contrari, el recarburador és difícil de dissoldre i la taxa d'absorció del recarburador disminueix. Tanmateix, quan la temperatura del ferro fos és massa alta, tot i que és més probable que el recarburador es dissolgui completament, la taxa de pèrdua de carboni per combustió augmentarà, cosa que finalment conduirà a una disminució del contingut de carboni i a una disminució de la taxa d'absorció global del recarburador. Generalment, quan la temperatura del ferro fos es troba entre 1460 i 1550 °C, l'eficiència d'absorció del recarburador és la millor.
(4) Influència de l'agitació del ferro fos en la velocitat d'absorció del recarburador L'agitació és beneficiosa per a la dissolució i difusió del carboni i evita que el recarburador suri a la superfície del ferro fos i es cremi. Abans que el recarburador es dissolgui completament, el temps d'agitació és llarg i la velocitat d'absorció és alta. L'agitació també pot reduir el temps de retenció de la carbonització, escurçar el cicle de producció i evitar la crema d'elements d'aliatge al ferro fos. Tanmateix, si el temps d'agitació és massa llarg, no només té una gran influència en la vida útil del forn, sinó que també agreuja la pèrdua de carboni al ferro fos després que el recarburador es dissolgui. Per tant, el temps d'agitació adequat del ferro fos ha de ser adequat per garantir que el recarburador es dissolgui completament.
(5) Influència de la composició química del ferro fos en la taxa d'absorció del recarburador Quan el contingut inicial de carboni del ferro fos és alt, per sota d'un cert límit de solubilitat, la taxa d'absorció del recarburador és lenta, la quantitat d'absorció és petita i la pèrdua per combustió és relativament gran. La taxa d'absorció del recarburador és baixa. El contrari passa quan el contingut inicial de carboni del ferro fos és baix. A més, el silici i el sofre del ferro fos dificulten l'absorció de carboni i redueixen la taxa d'absorció dels recarburadors; mentre que el manganès ajuda a absorbir el carboni i millora la taxa d'absorció dels recarburadors. Pel que fa al grau d'influència, el silici és el més gran, seguit del manganès, i el carboni i el sofre tenen menys influència. Per tant, en el procés de producció real, s'ha d'afegir primer el manganès, després el carboni i després el silici.
Data de publicació: 04 de novembre de 2022