01. Com classificar els recarburitzadors
Els carburadors es poden dividir aproximadament en quatre tipus segons les seves matèries primeres.
1. Grafit artificial
La matèria primera principal 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'afegeix una petita quantitat d'altres materials auxiliars. Després de barrejar les diferents matèries primeres, es premsa i es formen, i després es tracten en una atmosfera no oxidant a 2500-3000 ° C per fer-les grafititzar. Després del tractament a alta temperatura, el contingut de cendres, sofre i gas es redueix molt.
A causa de l'alt preu dels productes de grafit artificial, la majoria dels recarburitzadors de grafit artificial que s'utilitzen habitualment a les foneries són materials reciclats com ara xips, elèctrodes de rebuig i blocs de grafit quan es fabriquen elèctrodes de grafit per reduir els costos de producció.
Quan es fonen ferro dúctil, per tal que la qualitat metal·lúrgica de la fosa sigui alta, el grafit artificial hauria de ser la primera opció per al recarburador.
2. Coc de petroli
El coc de petroli és un recarburitzador molt utilitzat.
El coc de petroli és un subproducte obtingut per refinació del petroli cru. Els residus i les breus de petroli obtingudes per destil·lació a pressió normal o a pressió reduïda de 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 cocitzar. La producció de coc de petroli verd és aproximadament menys del 5% de la quantitat de cru utilitzat. La producció anual de coc de petroli en brut als Estats Units és d'uns 30 milions de tones. El contingut d'impureses del coc de petroli verd és alt, de manera que no es pot utilitzar directament com a recarburador i primer s'ha de calcinar.
El coc de petroli cru està disponible en formes d'esponja, agulla, granular i fluid.
El coc d'esponja de petroli es prepara mitjançant el mètode de cocatge retardat. A causa del seu alt contingut en sofre i metall, s'acostuma a utilitzar com a combustible durant la calcinació, i també es pot utilitzar com a matèria primera per al coc de petroli calcinat. El coc d'esponja calcinat s'utilitza principalment en la indústria de l'alumini i com a recarburador.
El coc de petroli d'agulla es prepara mitjançant el mètode de cocatge retardat amb matèries primeres amb alt contingut d'hidrocarburs aromàtics i baix contingut d'impureses. Aquest coc té una estructura en forma d'agulla fàcilment fracturable, de vegades anomenada coc de grafit, i s'utilitza principalment per fer elèctrodes de grafit després de la calcinació.
El coc granular de petroli es presenta en forma de grànuls durs i s'elabora amb matèries primeres amb alt contingut de sofre i asfalt per mètode de cocatge retardat, i s'utilitza principalment com a combustible.
El coc de petroli fluiditzat s'obté per coquització contínua en un llit fluiditzat.
La calcinació del coc de petroli és per eliminar el sofre, la humitat i les substàncies volàtils. La calcinació del coc de petroli verd a 1200-1350 °C pot fer que sigui 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 recarburitzadors 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 ferro colat.
Hi ha moltes varietats de grafit en escates: el grafit en escates d'alt carboni s'ha d'extreure per mètodes químics o escalfar-se a alta temperatura per descompondre i volatilitzar els òxids que hi ha. El contingut de cendres en grafit és elevat, per la qual cosa no és apte per ser utilitzat com a recarburador; El grafit de carboni mitjà s'utilitza principalment com a recarburador, però la quantitat no és gaire.
4. Coca-Cola i Antracita
En el procés de fabricació d'acer del forn 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 fosa de ferro colat al forn d'inducció rarament s'utilitza com a recarburador.
Amb la millora contínua dels requisits de protecció del medi ambient, es presta cada cop més atenció al consum de recursos i els preus de la ferro bruta i el coc continuen augmentant, donant lloc a un augment del cost de les peces de fosa. Cada vegada són més les fundicions que comencen a utilitzar forns elèctrics per substituir la fusió tradicional de cúpula. A principis de 2011, el taller de peces petites i mitjanes de la nostra fàbrica també va adoptar el procés de fusió del forn elèctric per substituir el procés de fusió tradicional de la cúpula. L'ús d'una gran quantitat d'acer de ferralla en la fosa del 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.
02. Com utilitzar el recarburador en la fosa del forn d'inducció
1 Els principals tipus de recarburitzadors
Hi ha molts materials utilitzats com a recarburitzadors de ferro colat, els utilitzats habitualment són el grafit artificial, el coc de petroli calcinat, el grafit natural, el coc, l'antracita i les mescles fetes amb aquests materials.
(1) Grafit artificial Entre els diferents recarburitzadors esmentats anteriorment, la millor qualitat és el grafit artificial. La matèria primera principal 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'afegeix una petita quantitat d'altres materials auxiliars. Després de barrejar les diferents matèries primeres, es premsa i es formen, i després es tracten en una atmosfera no oxidant a 2500-3000 °C per fer-les grafititzar. Després del tractament a alta temperatura, el contingut de cendres, sofre i gas es redueix molt. 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 recarburitzador depèn principalment del grau de grafitització. Un bon recarburitzador conté carboni gràfic (fracció de massa) del 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 recarburitzador àmpliament utilitzat. El coc de petroli és un subproducte obtingut de la refinació del petroli cru. Els residus i les breus de petroli obtinguts de la destil·lació regular a pressió 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 cocització, es pot obtenir coc de petroli cru. El contingut és alt i no es pot utilitzar directament com a recarburador, i primer cal calcinar-lo.
(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 ferro colat. Hi ha moltes varietats de grafit en escates: el grafit en escates d'alt carboni s'ha d'extreure per mètodes químics o escalfar-se a alta temperatura per descompondre i volatilitzar els òxids que hi ha. El contingut de cendres en 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.
(4) Coc i antracita En el procés de fosa del forn 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 ferro colat al forn d'inducció rarament s'utilitza com a recarburador. , El preu d'aquest recarburador és baix i pertany al recarburador de baix grau.
2. El principi de carburació del ferro fos
En el procés de fosa de ferro fos 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 recarburitzador es dissol principalment en el ferro fos per dues maneres de dissolució i difusió. Quan el contingut de recarburador de grafit en ferro fos és del 2,1%, el grafit es pot dissoldre directament en ferro fos. El fenomen de solució directa de la carbonització sense 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 recarburació de ferro colat fos mitjançant un forn d'inducció, la taxa de recarburació de la recarburació de grafit cristal·lí és significativament superior a la dels recarburitzadors sense grafit.
Els experiments mostren que la dissolució del carboni en el ferro fos està controlada per la transferència de massa de carboni a la capa límit líquida a la superfície de les partícules sòlides. Comparant 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 recarburitzadors de grafit en ferro fos és significativament més ràpida que la de les partícules de coc i carbó. Les mostres de coc i partícules de carbó parcialment dissoltes es van observar al microscopi electrònic i es va trobar que es va formar una fina capa de cendra enganxosa a la superfície de les mostres, que va ser el principal factor que va afectar el seu rendiment de difusió i dissolució en ferro fos.
3. Factors que afecten l'efecte de l'augment del carboni
(1) Influència de la mida de les partícules del recarburitzador La taxa d'absorció del recarburitzador depèn de l'efecte combinat de la velocitat de dissolució i difusió del recarburitzador i la taxa de pèrdua d'oxidació. En general, les partícules del recarburitzador 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 partícules del recarburitzador 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 partícules del recarburitzador hauria de ser més gran; per contra, la mida de partícules del recarburitzador hauria 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 certa. Sota un cert grau de saturació, com més recarburador s'afegeixi, més llarg serà el temps necessari per a la dissolució i la difusió, més gran serà la pèrdua corresponent i menor 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 afavoreix l'absorció i la dissolució del recarburitzador. Al contrari, el recarburitzador és difícil de dissoldre i la taxa d'absorció del recarburitzador disminueix. Tanmateix, quan la temperatura del ferro fos és massa alta, tot i que és més probable que el recarburitzador es dissolgui completament, augmentarà la taxa de pèrdua de carboni per combustió, cosa que eventualment conduirà a una disminució del contingut de carboni i una disminució del total. taxa d'absorció del recarburitzador. En general, quan la temperatura del ferro fos està entre 1460 i 1550 °C, l'eficiència d'absorció del recarburitzador és la millor.
(4) Influència de l'agitació del ferro fos en la taxa d'absorció del recarburador L'agitació és beneficiosa per a la dissolució i la difusió del carboni i evita que el recarburador suri a la superfície del ferro fos i es cremi. Abans que el recarburitzador es dissolgui completament, el temps d'agitació és llarg i la taxa 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 en el 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 en el ferro fos després de la dissolució del recarburador. Per tant, el temps d'agitació adequat del ferro fos hauria de ser adequat per assegurar-se 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, sota un cert límit de solubilitat, la velocitat d'absorció del recarburitzador és lenta, la quantitat d'absorció és petita , i la pèrdua de combustió és relativament gran. La taxa d'absorció del recarburitzador 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 recarburitzadors; mentre que el manganès ajuda a absorbir el carboni i millora la taxa d'absorció dels recarburitzadors. 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, primer s'ha d'afegir manganès, després carboni i després silici.
4. L'efecte dels diferents recarburitzadors sobre les propietats de la fosa
(1) Condicions de prova Es van utilitzar dos forns d'inducció sense nucli de freqüència intermèdia de 5t per a la fusió, amb una potència màxima de 3000 kW i una freqüència de 500 Hz. Segons la llista diària de lots del taller (50% de material de retorn, 20% de ferro brut, 30% de ferralla), utilitzeu un recarburador calcinat amb baix contingut de nitrogen i un recarburador de tipus grafit per fondre un forn de ferro fos, respectivament, segons el Requisits del procés Després d'ajustar la composició química, col·loqueu una tapa del coixinet principal del cilindre respectivament.
Procés de producció: el recarburitzador s'afegeix al forn elèctric per lots durant el procés d'alimentació per a la fosa, s'afegeix un 0,4% d'inoculant primari (inoculant de silici-bari) en el procés de tapping i un 0,1% d'inoculant de flux secundari (inoculant de silici-bari). Utilitzeu la línia d'estil DISA2013.
(2) Propietats mecàniques Per tal de verificar l'efecte de dos recarburitzadors diferents sobre les propietats del ferro colat i per evitar la influència de la composició del ferro fos en els resultats, la composició del ferro fos fos per diferents recarburitzadors es va ajustar perquè fos bàsicament la mateixa . Per tal de verificar més completament els resultats, en el procés de prova, a més de dos conjunts de barres de prova de Ø30 mm es van abocar als dos forns de ferro fos, també es van seleccionar aleatòriament 12 peces de fosa fosa en cada ferro fos per a les proves de duresa Brinell. (6 peces/caixa, provant dues caixes).
En el cas de gairebé la mateixa composició, la força de les barres de prova produïdes mitjançant l'ús del recarburador de tipus grafit és significativament superior a la de les barres de prova colades mitjançant l'ús del recarburitzador de tipus calcinat i el rendiment de processament de les peces de fosa produïdes per el recarburitzador de tipus grafit és òbviament millor que el produït mitjançant l'ús del recarburitzador de tipus grafit. Colades produïdes per recarburitzadors calcinats (quan la duresa de les peces de fosa és massa alta, la vora de les peces de fosa apareixerà un fenomen de ganivet de salt durant el processament).
(3) Les formes de grafit de les mostres que utilitzen el recarburitzador de tipus grafit són totes de grafit de tipus A i el nombre de grafit és més gran i la mida és més petita.
A partir dels resultats de les proves anteriors s'extreuen les següents conclusions: el recarburador de tipus grafit d'alta qualitat no només pot millorar les propietats mecàniques de les peces de fosa, millorar l'estructura metal·logràfica, sinó també millorar el rendiment de processament de les peces de fosa.
03. Epíleg
(1) Els factors que afecten la taxa d'absorció del recarburitzador són la mida de les partícules del recarburitzador, la quantitat de recarburitzador afegit, la temperatura de recarburació, el temps d'agitació del ferro fos i la composició química del ferro fos.
(2) El recarburador de tipus grafit d'alta qualitat no només pot millorar les propietats mecàniques de les peces de fosa, millorar l'estructura metal·logràfica, sinó també millorar el rendiment de processament de les peces de fosa. Per tant, quan es produeixen productes clau com ara blocs de cilindres i culatas en el procés de fusió del forn d'inducció, es recomana utilitzar recarburitzadors de grafit d'alta qualitat.
Hora de publicació: 08-nov-2022