01. Uudelleenhiilettimien luokittelu
Kaasuttimet voidaan jakaa karkeasti neljään tyyppiin raaka-aineensa mukaan.
1. Keinotekoinen grafiitti
Keinotekoisen grafiitin valmistuksen pääraaka-aine on jauhettu korkealaatuinen kalsinoitu maaöljykoksi, johon lisätään sideaineena asfalttia ja pieniä määriä muita apuaineita. Sen jälkeen kun eri raaka-aineet on sekoitettu keskenään, ne puristetaan ja muotoillaan ja käsitellään sitten hapettamattomassa ilmakehässä 2500-3000 °C:ssa, jotta ne grafitoituvat. Korkean lämpötilan käsittelyn jälkeen tuhka-, rikki- ja kaasupitoisuus vähenee huomattavasti.
Keinotekoisten grafiittituotteiden korkeasta hinnasta johtuen suurin osa valimoissa yleisesti käytetyistä keinotekoisista grafiittihiilettimistä on kierrätysmateriaaleja, kuten lastuja, jäteelektrodeja ja grafiittilohkoja grafiittielektrodien valmistuksessa tuotantokustannusten alentamiseksi.
Kun sulatetaan pallografiikkaa, jotta valuraudan metallurginen laatu olisi korkea, keinografiitin tulisi olla ensimmäinen valinta uudelleenhiilettimeksi.
2. Maaöljykoksi
Maaöljykoksi on laajalti käytetty uudelleenhiiletin.
Maaöljykoksi on raakaöljyn jalostuksen sivutuote. Raakaöljyn normaalipaineessa tai alennetussa paineessa tislaamalla saatuja jäännöksiä ja maaöljypikiä voidaan käyttää raaka-aineina öljykoksin valmistukseen, ja sitten saadaan koksauksen jälkeen raakaöljykoksia. Vihreän öljykoksin tuotanto on noin 5 % käytetystä raakaöljystä. Raakaöljykoksin vuosituotanto Yhdysvalloissa on noin 30 miljoonaa tonnia. Vihreän öljykoksin epäpuhtauspitoisuus on korkea, joten sitä ei voida suoraan käyttää uudelleenhiilettimenä, ja se on kalsinoitava ensin.
Raakaöljykoksia on saatavana sienimäisessä, neulamaisessa, rakeisessa ja nestemäisessä muodossa.
Sienipetrolikoksi valmistetaan viivästetyllä koksausmenetelmällä. Korkean rikki- ja metallipitoisuutensa vuoksi sitä käytetään yleensä polttoaineena kalsinoinnin aikana, ja sitä voidaan käyttää myös kalsinoidun öljykoksin raaka-aineena. Kalsinoitua sienikoksia käytetään pääasiassa alumiiniteollisuudessa ja uudelleenhiilettimenä.
Neulaöljykoksi valmistetaan viivästetyllä koksausmenetelmällä raaka-aineista, joissa on paljon aromaattisia hiilivetyjä ja vähän epäpuhtauksia. Tällä koksilla on helposti murtuva neulamainen rakenne, jota kutsutaan joskus grafiittikoksiksi, ja sitä käytetään pääasiassa grafiittielektrodien valmistukseen kalsinoinnin jälkeen.
Rakeinen maaöljykoksi on kovien rakeiden muodossa ja valmistetaan korkean rikki- ja asfalteenipitoisuuksista raaka-aineista viivästetty koksausmenetelmällä, ja sitä käytetään pääasiassa polttoaineena.
Leijuöljykoksia saadaan jatkuvalla koksauksella leijukerroksessa.
Maaöljykoksin kalsinoinnin tarkoituksena on poistaa rikki, kosteus ja haihtuvat aineet. Vihreän maaöljykoksin kalsinointi 1200-1350°C:ssa voi tehdä siitä oleellisesti puhdasta hiiltä.
Kalsinoidun öljykoksin suurin käyttäjä on alumiiniteollisuus, josta 70 % käytetään bauksiittia vähentävien anodien valmistukseen. Noin 6 % Yhdysvalloissa tuotetusta kalsinoidusta öljykoksista käytetään valurautahiilettimiin.
3. Luonnongrafiitti
Luonnongrafiitti voidaan jakaa kahteen tyyppiin: hiutalegrafiitti ja mikrokiteinen grafiitti.
Mikrokiteisellä grafiitilla on korkea tuhkapitoisuus, eikä sitä yleensä käytetä valuraudan uudelleenhiilettimenä.
Grafiittihiutaleita on monenlaisia: korkeahiilinen hiutalegrafiitti on uutettava kemiallisin menetelmin tai lämmitettävä korkeaan lämpötilaan, jotta siinä olevat oksidit hajoavat ja haihtuvat. Grafiitin tuhkapitoisuus on korkea, joten se ei sovellu käytettäväksi uudelleenhiilettimenä; Keskihiilistä grafiittia käytetään pääasiassa uudelleenhiilettimenä, mutta määrä ei ole paljon.
4. Koksi ja antrasiitti
Valokaariuunien teräksen valmistuksessa koksia tai antrasiittia voidaan lisätä uudelleenhiilettimeksi latauksen aikana. Suuren tuhka- ja haihtumispitoisuutensa vuoksi induktiouunisulatusvalurautaa käytetään harvoin uudelleenhiilettimenä.
Ympäristönsuojeluvaatimusten jatkuvan parantamisen myötä resurssien kulutukseen kiinnitetään yhä enemmän huomiota, ja harkkoraudan ja koksin hinnat jatkavat nousuaan, mikä johtaa valujen kustannusten nousuun. Yhä useammat valimot alkavat käyttää sähköuuneja korvaamaan perinteisen kupolisulatuksen. Myös tehtaamme pienten ja keskisuurten osien työpaja otti vuoden 2011 alussa käyttöön sähköuunin sulatusprosessin korvaamaan perinteisen kupolisulatusprosessin. Suuren romuteräsmäärän käyttö sähköuunin sulatuksessa ei voi pelkästään vähentää kustannuksia, vaan myös parantaa valukappaleiden mekaanisia ominaisuuksia, mutta käytetyn uudelleenhiilettimen tyyppi ja hiiletysprosessi ovat avainasemassa.
02. Recarburizerin käyttö induktiouunisulatuksessa
1 Uudelleenhiilettimien päätyypit
Valurautahiilettiminä käytetään monia materiaaleja, yleisesti käytettyjä ovat keinotekoinen grafiitti, kalsinoitu maaöljykoksi, luonnongrafiitti, koksi, antrasiitti ja niistä tehdyt seokset.
(1) Keinotekoinen grafiitti Edellä mainituista useista uudelleenhiilettimistä paras laatu on keinotekoinen grafiitti. Keinotekoisen grafiitin valmistuksen pääraaka-aine on jauhettu korkealaatuinen kalsinoitu maaöljykoksi, johon lisätään sideaineena asfalttia ja pieniä määriä muita apuaineita. Sen jälkeen kun eri raaka-aineet on sekoitettu keskenään, ne puristetaan ja muotoillaan ja käsitellään sitten hapettamattomassa ilmakehässä 2500-3000 °C:ssa grafitoitumiseksi. Korkean lämpötilan käsittelyn jälkeen tuhka-, rikki- ja kaasupitoisuus vähenee huomattavasti. Jos öljykoksia ei ole kalsinoitu korkeassa lämpötilassa tai riittämättömällä kalsinointilämpötilalla, uudelleenhiilettimen laatu heikkenee vakavasti. Siksi uudelleenhiilettimen laatu riippuu pääasiassa grafitoitumisasteesta. Hyvä uudelleenhiilitin sisältää grafiittista hiiltä (massaosa) 95-98 %, rikkipitoisuus on 0,02-0,05 % ja typpipitoisuus (100-200) × 10-6.
(2) Maaöljykoksi on laajalti käytetty uudelleenhiiletin. Maaöljykoksi on raakaöljyn jalostuksen sivutuote. Raakaöljyn säännöllisestä painetislauksesta tai tyhjötislauksesta saatuja jäännöksiä ja maaöljypikiä voidaan käyttää raaka-aineina maaöljykoksin valmistukseen. Koksauksen jälkeen voidaan saada raakaöljykoksia. Sisältö on korkea, eikä sitä voida käyttää suoraan uudelleenhiilettimenä, ja se on kalsinoitava ensin.
(3) Luonnongrafiitti voidaan jakaa kahteen tyyppiin: hiutalegrafiitti ja mikrokiteinen grafiitti. Mikrokiteisellä grafiitilla on korkea tuhkapitoisuus, eikä sitä yleensä käytetä valuraudan uudelleenhiilettimenä. Grafiittihiutaleita on monenlaisia: korkeahiilinen hiutalegrafiitti on uutettava kemiallisin menetelmin tai lämmitettävä korkeaan lämpötilaan, jotta siinä olevat oksidit hajoavat ja haihtuvat. Grafiitin tuhkapitoisuus on korkea, eikä sitä tule käyttää uudelleenhiilettimenä. Keskihiilistä grafiittia käytetään pääasiassa uudelleenhiilettimenä, mutta määrä ei ole paljon.
(4) Koksi ja antrasiitti Induktiouunisulatuksen prosessissa koksia tai antrasiittia voidaan lisätä uudelleenhiilettimeksi latauksen aikana. Suuren tuhka- ja haihtumispitoisuutensa vuoksi induktiouunisulatusvalurautaa käytetään harvoin uudelleenhiilettimenä. , Tämän kaasuttimen hinta on alhainen, ja se kuuluu huonolaatuiseen hiilettimeen.
2. Sulan raudan hiilettämisen periaate
Synteettisen valuraudan sulatusprosessissa lisättävän suuren romumäärän ja sulan raudan alhaisen C-pitoisuuden vuoksi hiilen lisäämiseksi on käytettävä kaasutinta. Hiilen, joka on elementin muodossa uudelleenhiilettimessä, sulamislämpötila on 3727 °C, eikä sitä voida sulattaa sulan raudan lämpötilassa. Tästä syystä uudelleenhiilettimessä oleva hiili liukenee pääasiassa sulaan rautaan kahdella liukenemis- ja diffuusiotavalla. Kun grafiittihiiletin pitoisuus sulassa raudassa on 2,1 %, grafiitti voidaan liuottaa suoraan sulaan rautaan. Ei-grafiittihiiltymisen suoraa liukenemisilmiötä ei periaatteessa ole olemassa, mutta ajan myötä hiili diffundoituu ja liukenee asteittain sulaan rautaan. Induktiouunissa sulatetun valuraudan uudelleenhiilettämisessä kiteisen grafiitin uudelleenhiiletysnopeus on huomattavasti korkeampi kuin ei-grafiittihiilettimien.
Kokeet osoittavat, että hiilen liukenemista sulaan rautaan säätelee hiilimassan siirtyminen nestemäisessä rajakerroksessa kiinteiden hiukkasten pinnalla. Vertaamalla koksilla ja kivihiilihiukkasilla saatuja tuloksia grafiitilla saatuihin tuloksiin havaitaan, että grafiittihiilettimien diffuusio- ja liukenemisnopeus sulassa raudassa on merkittävästi nopeampi kuin koksin ja kivihiilen hiukkasten. Osittain liuenneita koksi- ja hiilihiukkasnäytteitä tarkkailtiin elektronimikroskoopilla ja havaittiin, että näytteiden pintaan muodostui ohut tahmea tuhkakerros, joka oli pääasiallinen tekijä, joka vaikutti niiden diffuusio- ja liukenemiskykyyn sulassa raudassa.
3. Hiilen lisääntymisen vaikutukseen vaikuttavat tekijät
(1) Hiilettimen hiukkaskoon vaikutus Uudelleenhiilettimen absorptionopeus riippuu uudelleenhiilettimen liukenemis- ja diffuusionopeuden sekä hapettumishäviön nopeuden yhteisvaikutuksesta. Yleensä uudelleenhiilettimen hiukkaset ovat pieniä, liukenemisnopeus on nopea ja häviönopeus on suuri; kaasuttimen hiukkaset ovat suuria, liukenemisnopeus on hidas ja häviönopeus on pieni. Hiilettimen hiukkaskoon valinta liittyy uunin halkaisijaan ja kapasiteettiin. Yleensä, kun uunin halkaisija ja kapasiteetti ovat suuret, uudelleenhiilettimen hiukkaskoon tulisi olla suurempi; päinvastoin, uudelleenhiilettimen hiukkaskoon tulisi olla pienempi.
(2) Lisätyn uudelleenhiilettimen määrän vaikutus Tietyn lämpötilan ja saman kemiallisen koostumuksen olosuhteissa hiilen kyllästetty pitoisuus sulassa raudassa on varma. Tietyn kyllästysasteen alaisena mitä enemmän hiiletintä lisätään, sitä pidempi liukenemiseen ja diffuusioon vaadittava aika, sitä suurempi vastaava häviö ja pienempi absorptionopeus.
(3) Lämpötilan vaikutus uudelleenhiilettimen absorptionopeuteen Periaatteessa mitä korkeampi sulan raudan lämpötila on, sitä paremmin edistetään uudelleenhiilettimen absorptiota ja liukenemista. Päinvastoin, uudelleenhiiletin on vaikeasti liukeneva, ja uudelleenhiilettimen absorptionopeus laskee. Kuitenkin, kun sulan raudan lämpötila on liian korkea, vaikka uudelleenhiilitin on todennäköisemmin täysin liuennut, hiilen palamishäviönopeus kasvaa, mikä johtaa lopulta hiilipitoisuuden laskuun ja kokonaispitoisuuden laskuun. uudelleenhiilettimen absorptionopeus. Yleensä kun sulan raudan lämpötila on välillä 1460-1550 °C, uudelleenhiilettimen absorptiotehokkuus on paras.
(4) Sulan raudan sekoittamisen vaikutus uudelleenhiilettimen absorptionopeuteen Sekoitus on hyödyllistä hiilen liukenemiselle ja diffuusiolle, ja se estää uudelleenhiilettimen kelluvan sulan raudan pinnalla ja palamisen. Ennen kuin kaasutin on täysin liuennut, sekoitusaika on pitkä ja absorptionopeus korkea. Sekoitus voi myös lyhentää hiiltymisen pitoaikaa, lyhentää tuotantosykliä ja välttää seosaineiden palamisen sulassa raudassa. Jos sekoitusaika on kuitenkin liian pitkä, sillä ei ole vain suurta vaikutusta uunin käyttöikään, vaan se myös pahentaa hiilen häviämistä sulassa raudassa sen jälkeen, kun uudelleenhiiletin on liuennut. Siksi sulan raudan sopivan sekoitusajan tulee olla sopiva varmistamaan, että uudelleenhiiletin on täysin liuennut.
(5) Sulan raudan kemiallisen koostumuksen vaikutus uudelleenhiilettimen absorptionopeuteen Kun sulan raudan alkuperäinen hiilipitoisuus on korkea, alle tietyn liukoisuusrajan, uudelleenhiilettimen absorptionopeus on hidas, absorptiomäärä on pieni. , ja palamishäviö on suhteellisen suuri. Hiilistimen absorptionopeus on alhainen. Päinvastoin, kun sulan raudan alkuperäinen hiilipitoisuus on alhainen. Lisäksi sulassa raudassa oleva pii ja rikki estävät hiilen imeytymistä ja vähentävät uudelleenhiilettimien absorptionopeutta; kun taas mangaani auttaa imemään hiiltä ja parantamaan uudelleenhiilettimien absorptionopeutta. Vaikutusasteella mitattuna pii on suurin, sen jälkeen mangaani, ja hiilellä ja rikillä on vähemmän vaikutusta. Siksi varsinaisessa tuotantoprosessissa tulisi ensin lisätä mangaania, sitten hiiltä ja sitten piitä.
4. Eri hiilettimien vaikutus valuraudan ominaisuuksiin
(1) Testiolosuhteet Sulatukseen käytettiin kahta 5 tonnin keskitaajuista ytimetöntä induktiouunia, joiden maksimiteho oli 3000 kW ja taajuus 500 Hz. Korjaamon päivittäisen eräluettelon mukaan (50 % palautusmateriaalia, 20 % harkkorautaa, 30 % romua) sulata sulan raudan uunin sulattamiseen vähätyppisellä kalsinoidulla uudelleenhiilittimellä ja grafiittityyppisellä uudelleenhiilittimellä. prosessivaatimukset Kemiallisen koostumuksen säätämisen jälkeen valetaan vastaavasti sylinterin päälaakerin kansi.
Tuotantoprosessi: Uudelleenhiilitin lisätään erissä sähköuuniin sulatusta varten syötettävän prosessin aikana, 0,4 % primaarinen ymppäys (piibariumsiirroste) lisätään laskuprosessissa ja 0,1 % toissijainen virtausympätys (Pii-bariuminokulantti). Käytä DISA2013 muotoilulinjaa.
(2) Mekaaniset ominaisuudet Kahden erilaisen uudelleenhiilettimen vaikutuksen tarkistamiseksi valuraudan ominaisuuksiin ja sulan raudan koostumuksen vaikutuksen välttämiseksi tuloksiin, eri hiilettimillä sulatettu sulan raudan koostumus säädettiin periaatteessa samaksi. . Tulosten täydellisemmän todentamiseksi testiprosessissa kahdessa Ø30 mm:n testitankosarjassa kaadettiin kahteen sulan raudan uuniin, 12 kappaletta valukappaleita jokaiseen sulaan raudaan valittiin myös satunnaisesti Brinell-kovuustestaukseen. (6 kpl/laatikko, testataan kahta laatikkoa).
Lähes saman koostumuksen tapauksessa grafiittityyppisellä uudelleenhiilettimellä valmistettujen testitankojen lujuus on huomattavasti korkeampi kuin kalsinoidulla uudelleenhiilettimellä valettujen testitankojen lujuus ja valoksella valmistettujen valukappaleiden prosessointikyky. grafiittityyppinen kaasutin on selvästi parempi kuin se, joka on valmistettu käyttämällä grafiittityyppistä kaasutinta. Kalsinoiduilla uudelleenhiilettimillä tuotetut valukappaleet (kun valukappaleiden kovuus on liian korkea, valujen reunassa näkyy hyppyveitsi ilmiö käsittelyn aikana).
(3) Grafiittityyppistä uudelleenhiiletintä käyttävien näytteiden grafiittimuodot ovat kaikki A-tyypin grafiittia, ja grafiittien määrä on suurempi ja koko pienempi.
Yllä olevista testituloksista tehdään seuraavat johtopäätökset: korkealaatuinen grafiittityyppinen uudelleenhiilitin ei voi ainoastaan parantaa valukappaleiden mekaanisia ominaisuuksia, parantaa metallografista rakennetta, vaan myös parantaa valukappaleiden käsittelytehoa.
03. Epilogi
(1) Uudelleenhiilettimen absorptionopeuteen vaikuttavia tekijöitä ovat uudelleenhiilettimen hiukkaskoko, lisätyn uudelleenhiilettimen määrä, uudelleenhiiletyslämpötila, sulan raudan sekoitusaika ja sulan raudan kemiallinen koostumus.
(2) Korkealaatuinen grafiittityyppinen uudelleenhiilitin ei voi vain parantaa valukappaleiden mekaanisia ominaisuuksia, parantaa metallografista rakennetta, mutta myös parantaa valukappaleiden käsittelytehoa. Siksi valmistettaessa avaintuotteita, kuten sylinterilohkoja ja sylinterinkansia induktiouunin sulatusprosessissa, on suositeltavaa käyttää korkealaatuisia grafiittityyppisiä uudelleenhiilettimiä.
Postitusaika: 08.11.2022