01. Cum se clasifică recarburatoarele
Carburatoarele pot fi împărțite aproximativ în patru tipuri în funcție de materiile prime.
1. Grafit artificial
Principala materie primă pentru fabricarea grafitului artificial este cocsul de petrol calcinat de înaltă calitate, în care se adaugă asfalt ca liant și se adaugă o cantitate mică de alte materiale auxiliare. După ce diferitele materii prime sunt amestecate, ele sunt presate și formate, apoi tratate într-o atmosferă neoxidantă la 2500-3000 ° C pentru a le face grafitizate. După tratarea la temperatură înaltă, conținutul de cenușă, sulf și gaz este mult redus.
Datorită prețului ridicat al produselor din grafit artificial, majoritatea recarburatoarelor din grafit artificial utilizate în mod obișnuit în turnătorii sunt materiale reciclate, cum ar fi așchii, electrozi reziduali și blocuri de grafit la fabricarea electrozilor de grafit pentru a reduce costurile de producție.
La topirea fontei ductile, pentru a face ca calitatea metalurgică a fontei să fie ridicată, grafitul artificial ar trebui să fie prima alegere pentru recarburizator.
2. Cocs de petrol
Cocsul de petrol este un recarburizator utilizat pe scară largă.
Cocsul de petrol este un produs secundar obținut prin rafinarea țițeiului. Reziduurile și smoale de petrol obținute prin distilare la presiune normală sau la presiune redusă a țițeiului pot fi folosite ca materii prime pentru fabricarea cocsului de petrol, iar apoi se poate obține cocs de petrol verde după cocsificare. Producția de cocs de petrol verde reprezintă aproximativ mai puțin de 5% din cantitatea de țiței utilizată. Producția anuală de cocs de petrol brut în Statele Unite este de aproximativ 30 de milioane de tone. Conținutul de impurități din cocsul verde de petrol este mare, așa că nu poate fi utilizat direct ca recarburizator și trebuie mai întâi calcinat.
Cocsul de petrol brut este disponibil sub formă de burete, ace, granulat și fluid.
Cocsul de petrol burete este preparat prin metoda de cocsificare întârziată. Datorită conținutului ridicat de sulf și metal, este de obicei folosit ca combustibil în timpul calcinării și poate fi folosit și ca materie primă pentru cocsul de petrol calcinat. Cocsul de burete calcinat este utilizat în principal în industria aluminiului și ca recarburizator.
Cocsul de petrol cu ac este preparat prin metoda de cocsificare întârziată cu materii prime cu conținut ridicat de hidrocarburi aromatice și conținut scăzut de impurități. Acest cocs are o structură asemănătoare unui ac ușor de fracturat, uneori numită cocs de grafit și este folosit în principal pentru a face electrozi de grafit după calcinare.
Cocsul de petrol granular este sub formă de granule dure și este fabricat din materii prime cu conținut ridicat de sulf și asfalten prin metoda de cocsificare întârziată și este folosit în principal ca combustibil.
Cocsul de petrol fluidizat se obține prin cocsificare continuă în pat fluidizat.
Calcinarea cocsului de petrol este pentru a elimina sulful, umezeala și substanțele volatile. Calcinarea cocsului de petrol verde la 1200-1350°C poate face din carbon pur substanțial.
Cel mai mare utilizator de cocs de petrol calcinat este industria aluminiului, din care 70% este folosită la fabricarea de anozi care reduc bauxita. Aproximativ 6% din cocsul de petrol calcinat produs în Statele Unite este folosit pentru recarburatoarele din fontă.
3. Grafit natural
Grafitul natural poate fi împărțit în două tipuri: grafit în fulgi și grafit microcristalin.
Grafitul microcristalin are un conținut ridicat de cenușă și, în general, nu este folosit ca recarburator pentru fontă.
Există multe varietăți de fulgi de grafit: grafitul de fulgi cu conținut ridicat de carbon trebuie extras prin metode chimice sau încălzit la temperatură ridicată pentru a se descompune și volatiliza oxizii din el. Conținutul de cenușă în grafit este mare, așa că nu este potrivit pentru a fi folosit ca recarburizator; Grafitul de carbon mediu este folosit în principal ca recarburizator, dar cantitatea nu este prea mare.
4. Cola și Antracit
În procesul de fabricare a oțelului cuptorului cu arc electric, cocsul sau antracitul pot fi adăugate ca recarburizator la încărcare. Datorită conținutului ridicat de cenușă și volatile, fonta de topire a cuptorului cu inducție este rar folosită ca recarburator.
Odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor de protecție a mediului, se acordă din ce în ce mai multă atenție consumului de resurse, iar prețurile fontei și cocsului continuă să crească, ceea ce duce la o creștere a costului turnărilor. Din ce în ce mai multe turnătorii încep să folosească cuptoare electrice pentru a înlocui topirea tradițională cu cupole. La începutul anului 2011, atelierul de piese mici și mijlocii al fabricii noastre a adoptat și procesul de topire în cuptor electric pentru a înlocui procesul tradițional de topire cu cupole. Utilizarea unei cantități mari de deșeuri de oțel în topirea cuptorului electric poate nu numai să reducă costurile, ci și să îmbunătățească proprietățile mecanice ale pieselor turnate, dar tipul de recarburizator utilizat și procesul de cementare joacă un rol cheie.
02. Cum se utilizează recarburizatorul în topirea cuptorului cu inducție
1 Principalele tipuri de recarburatoare
Există multe materiale folosite ca recarburatoare de fontă, utilizate în mod obișnuit sunt grafitul artificial, cocsul de petrol calcinat, grafitul natural, cocsul, antracitul și amestecurile realizate din astfel de materiale.
(1) Grafitul artificial Dintre diferitele recarburatoare menționate mai sus, cea mai bună calitate este grafitul artificial. Principala materie primă pentru fabricarea grafitului artificial este cocsul de petrol calcinat de înaltă calitate, în care se adaugă asfalt ca liant și se adaugă o cantitate mică de alte materiale auxiliare. După ce diferitele materii prime sunt amestecate, ele sunt presate și formate, apoi tratate într-o atmosferă neoxidantă la 2500-3000 °C pentru a le face grafitizate. După tratarea la temperatură înaltă, conținutul de cenușă, sulf și gaz este mult redus. Dacă nu există cocs de petrol calcinat la temperatură ridicată sau cu temperatură de calcinare insuficientă, calitatea recarburizatorului va fi grav afectată. Prin urmare, calitatea recarburizatorului depinde în principal de gradul de grafitizare. Un recarburizator bun conține carbon grafitic (fracție de masă) La 95% până la 98%, conținutul de sulf este de 0,02% până la 0,05%, iar conținutul de azot este (100 până la 200) × 10-6.
(2) Cocsul de petrol este un recarburizator utilizat pe scară largă. Cocsul de petrol este un produs secundar obținut din rafinarea țițeiului. Reziduurile și smoale de petrol obținute din distilarea obișnuită sub presiune sau din distilarea în vid a țițeiului pot fi utilizate ca materii prime pentru fabricarea cocsului de petrol. După cocsificare, se poate obține cocs de petrol brut. Conținutul este mare și nu poate fi folosit direct ca recarburizator și trebuie mai întâi calcinat.
(3) Grafitul natural poate fi împărțit în două tipuri: grafit în fulgi și grafit microcristalin. Grafitul microcristalin are un conținut ridicat de cenușă și, în general, nu este folosit ca recarburator pentru fontă. Există multe varietăți de fulgi de grafit: grafitul de fulgi cu conținut ridicat de carbon trebuie extras prin metode chimice sau încălzit la temperatură ridicată pentru a se descompune și volatiliza oxizii din el. Conținutul de cenușă din grafit este mare și nu trebuie utilizat ca recarburizator. Grafitul de carbon mediu este folosit în principal ca recarburizator, dar cantitatea nu este prea mare.
(4) Cocs și antracit În procesul de topire a cuptorului cu inducție, cocs sau antracitul poate fi adăugat ca recarburizator la încărcare. Datorită conținutului ridicat de cenușă și volatile, fonta de topire a cuptorului cu inducție este rar folosită ca recarburator. , Prețul acestui recarburizator este scăzut și aparține recarburatorului de calitate scăzută.
2. Principiul carburării fierului topit
În procesul de topire a fontei sintetice, datorită cantității mari de deșeuri adăugate și conținutului scăzut de C din fierul topit, trebuie folosit un carburator pentru a crește carbonul. Carbonul care există sub formă de element în recarburizator are o temperatură de topire de 3727°C și nu poate fi topit la temperatura fierului topit. Prin urmare, carbonul din recarburizator este dizolvat în principal în fierul topit prin două moduri de dizolvare și difuzie. Când conținutul de recarburizator de grafit în fierul topit este de 2,1%, grafitul poate fi dizolvat direct în fierul topit. Fenomenul de soluție directă de carbonizare non-grafit practic nu există, dar odată cu trecerea timpului, carbonul se difuzează treptat și se dizolvă în fierul topit. Pentru recarburarea fontei topite prin cuptor cu inducție, rata de recarburizare a recarburizării cu grafit cristalin este semnificativ mai mare decât cea a recarburatoarelor fără grafit.
Experimentele arată că dizolvarea carbonului în fier topit este controlată de transferul de masă de carbon în stratul limită lichid de pe suprafața particulelor solide. Comparând rezultatele obținute cu particule de cocs și cărbune cu rezultatele obținute cu grafit, se constată că viteza de difuzie și dizolvare a recarburatoarelor cu grafit în fierul topit este semnificativ mai rapidă decât cea a particulelor de cocs și cărbune. Probele de cocs și particule de cărbune parțial dizolvate au fost observate cu microscopul electronic și s-a constatat că pe suprafața probelor s-a format un strat subțire de cenușă lipicioasă, care a fost principalul factor care afectează performanța lor de difuzie și dizolvare în fierul topit.
3. Factori care afectează efectul creșterii carbonului
(1) Influența dimensiunii particulelor recarburizatorului Rata de absorbție a recarburizatorului depinde de efectul combinat al vitezei de dizolvare și difuzie a recarburizatorului și de rata pierderii prin oxidare. În general, particulele recarburizatorului sunt mici, viteza de dizolvare este rapidă și viteza de pierdere este mare; particulele de carburator sunt mari, viteza de dizolvare este mică și viteza de pierdere este mică. Alegerea dimensiunii particulelor recarburizatorului este legată de diametrul și capacitatea cuptorului. În general, atunci când diametrul și capacitatea cuptorului sunt mari, dimensiunea particulelor recarburizatorului ar trebui să fie mai mare; dimpotrivă, dimensiunea particulelor recarburizatorului ar trebui să fie mai mică.
(2) Influența cantității de recarburizator adăugat În condițiile unei anumite temperaturi și aceleiași compoziții chimice, concentrația saturată de carbon în fierul topit este certă. Sub un anumit grad de saturație, cu cât se adaugă mai mult recarburizator, cu atât timpul necesar pentru dizolvare și difuzie este mai lung, cu atât pierderea corespunzătoare este mai mare și rata de absorbție mai mică.
(3) Efectul temperaturii asupra ratei de absorbție a recarburizatorului În principiu, cu cât temperatura fierului topit este mai ridicată, cu atât este mai propice absorbția și dizolvarea recarburizatorului. Dimpotrivă, recarburizatorul este greu de dizolvat, iar rata de absorbție a recarburizatorului scade. Cu toate acestea, atunci când temperatura fierului topit este prea mare, deși este mai probabil ca recarburizatorul să fie complet dizolvat, rata de pierdere a carbonului prin ardere va crește, ceea ce va duce în cele din urmă la o scădere a conținutului de carbon și la o scădere a totalului. rata de absorbție a recarburizatorului. În general, când temperatura fierului topit este între 1460 și 1550 °C, eficiența de absorbție a recarburizatorului este cea mai bună.
(4) Influența amestecării fierului topit asupra ratei de absorbție a recarburizatorului Agitarea este benefică pentru dizolvarea și difuzia carbonului și evită ca recarburatorul să plutească pe suprafața fierului topit și să fie ars. Înainte ca recarburizatorul să fie complet dizolvat, timpul de agitare este lung și rata de absorbție este mare. Agitarea poate reduce, de asemenea, timpul de păstrare a carbonizării, poate scurta ciclul de producție și poate evita arderea elementelor de aliere în fierul topit. Cu toate acestea, dacă timpul de agitare este prea lung, nu numai că are o mare influență asupra duratei de viață a cuptorului, dar și agravează pierderea de carbon în fierul topit după dizolvarea recarburizatorului. Prin urmare, timpul adecvat de agitare a fierului topit ar trebui să fie adecvat pentru a se asigura că recarburizatorul este complet dizolvat.
(5) Influența compoziției chimice a fierului topit asupra ratei de absorbție a recarburizatorului Când conținutul inițial de carbon din fierul topit este mare, sub o anumită limită de solubilitate, viteza de absorbție a recarburizatorului este lentă, cantitatea de absorbție este mică , iar pierderea prin ardere este relativ mare. Rata de absorbție a recarburizatorului este scăzută. Opusul este adevărat atunci când conținutul inițial de carbon al fierului topit este scăzut. În plus, siliciul și sulful din fierul topit împiedică absorbția carbonului și reduc rata de absorbție a recarburatoarelor; în timp ce manganul ajută la absorbția carbonului și la îmbunătățirea ratei de absorbție a recarburizatoarelor. În ceea ce privește gradul de influență, siliciul este cel mai mare, urmat de mangan, iar carbonul și sulful au o influență mai mică. Prin urmare, în procesul de producție propriu-zis, trebuie adăugat mai întâi mangan, apoi carbon și apoi siliciu.
4. Efectul diferitelor recarburatoare asupra proprietăților fontei
(1) Condiții de testare Pentru topire s-au folosit două cuptoare cu inducție fără miez de frecvență intermediară de 5 t, cu o putere maximă de 3000 kW și o frecvență de 500 Hz. Conform listei zilnice de dotare a atelierului (50% material returnat, 20% fontă, 30% resturi), utilizați un recarburizator calcinat cu conținut scăzut de azot și, respectiv, un recarburizator de tip grafit pentru a topi un cuptor de fier topit, în conformitate cu Cerințe de proces După ajustarea compoziției chimice, turnați capacul rulmentului principal al cilindrului.
Procesul de producție: Recarburizatorul este adăugat în cuptorul electric în loturi în timpul procesului de alimentare pentru topire, se adaugă 0,4% inoculant primar (inoculant siliciu bariu) în procesul de batere și 0,1% inoculant cu flux secundar (inoculant silicon bariu). Utilizați linia de styling DISA2013.
(2) Proprietăți mecanice Pentru a verifica efectul a două recarburatoare diferite asupra proprietăților fontei și pentru a evita influența compoziției fierului topit asupra rezultatelor, compoziția de fier topit topită de diferite recarburatoare a fost ajustată pentru a fi practic aceeași. . Pentru a verifica mai complet rezultatele, în procesul de testare, pe lângă două seturi de bare de testare de Ø30mm au fost turnate în cele două cuptoare de fier topit, 12 piese de turnare turnate în fiecare fier topit au fost selectate aleatoriu pentru testarea durității Brinell. (6 bucăți/cutie, testând două cutii).
În cazul aproape aceleiași compoziții, rezistența barelor de testare produse prin folosirea recarburatorului de tip grafit este semnificativ mai mare decât cea a barelor de testare turnate prin utilizarea recarburatorului de tip calcinat și performanța de prelucrare a pieselor turnate produse de recarburizatorul de tip grafit este evident mai bun decât cel produs prin utilizarea recarburizatorului de tip grafit. Piese turnate produse de recarburatoare calcinate (atunci când duritatea pieselor turnate este prea mare, marginea pieselor turnate va apărea fenomen cuțit săritor în timpul procesării).
(3) Formele de grafit ale probelor care utilizează recarburatorul de tip grafit sunt toate grafit de tip A, iar numărul de grafit este mai mare și dimensiunea este mai mică.
Din rezultatele testelor de mai sus se desprind următoarele concluzii: recarburatorul de înaltă calitate de tip grafit poate nu numai să îmbunătățească proprietățile mecanice ale pieselor turnate, să îmbunătățească structura metalografică, dar și să îmbunătățească performanța de procesare a pieselor turnate.
03. Epilog
(1) Factorii care afectează viteza de absorbție a recarburizatorului sunt dimensiunea particulelor recarburizatorului, cantitatea adăugată de recarburizator, temperatura de recarburare, timpul de agitare a fierului topit și compoziția chimică a fierului topit.
(2) Recarburatorul de tip grafit de înaltă calitate poate nu numai să îmbunătățească proprietățile mecanice ale pieselor turnate, să îmbunătățească structura metalografică, dar și să îmbunătățească performanța de procesare a pieselor turnate. Prin urmare, atunci când se produc produse cheie, cum ar fi blocurile cilindrice și chiulasele în procesul de topire a cuptorului cu inducție, se recomandă utilizarea recarburatoarelor de tip grafit de înaltă calitate.
Ora postării: 08-nov-2022