01. Kaip klasifikuoti rekarbiuzerius
Karburatoriai gali būti suskirstyti į keturias rūšis pagal jų žaliavas.
1. Dirbtinis grafitas
Pagrindinė dirbtinio grafito gamybos žaliava yra aukštos kokybės kalcinuoto naftos kokso milteliai, į kuriuos kaip rišiklis dedamas asfaltas ir nedidelis kiekis kitų pagalbinių medžiagų. Sumaišius įvairias žaliavas, jos presuojamos ir formuojamos, o po to apdorojamos neoksiduojančioje atmosferoje 2500–3000 °C temperatūroje, kad grafitizuotųsi. Po apdorojimo aukštoje temperatūroje labai sumažėja pelenų, sieros ir dujų kiekis.
Dėl didelės dirbtinio grafito gaminių kainos, gaminant grafito elektrodus, siekiant sumažinti gamybos sąnaudas, dauguma liejyklose dažniausiai naudojamų dirbtinio grafito rekarbonizatorių yra perdirbtos medžiagos, tokios kaip drožlės, atliekos ir grafito blokai.
Lydant kaliojo ketaus, siekiant pagerinti ketaus metalurginę kokybę, dirbtinis grafitas turėtų būti pirmasis rekarbirizatoriaus pasirinkimas.
2. Naftos koksas
Naftos koksas yra plačiai naudojamas rekarbonizatorius.
Naftos koksas yra šalutinis produktas, gaunamas rafinuojant žalią naftą. Likučiai ir naftos pikis, gauti distiliuojant žalią naftą esant normaliam arba sumažintam slėgiui, gali būti naudojami kaip žaliava naftos koksui gaminti, o po koksavimo galima gauti žalią naftos koksą. Žaliojo naftos kokso gamyba sudaro maždaug mažiau nei 5 % sunaudojamos žalios naftos kiekio. Jungtinėse Valstijose per metus pagaminama apie 30 milijonų tonų žalio naftos kokso. Žaliajame naftos kokse yra daug priemaišų, todėl jo negalima tiesiogiai naudoti kaip rekarbonizatoriaus ir jis pirmiausia turi būti kalcinuotas.
Neapdorotas naftos koksas būna kempinės, adatos, granuliuoto ir skysto pavidalo.
Kempinės naftos koksas gaminamas uždelsto koksavimo metodu. Dėl didelio sieros ir metalų kiekio jis dažniausiai naudojamas kaip kuras kalcinavimo metu, taip pat gali būti naudojamas kaip žaliava kalcinuotam naftos koksui. Degtos kempinės koksas daugiausia naudojamas aliuminio pramonėje ir kaip rekarbonizatorius.
Adatinis naftos koksas gaminamas uždelsto koksavimo metodu iš žaliavų, kuriose yra daug aromatinių angliavandenilių ir mažai priemaišų. Šis koksas turi lengvai lūžtančią adatinę struktūrą, kartais vadinamą grafitiniu koksu, ir daugiausia naudojamas grafito elektrodams gaminti po kalcinavimo.
Granuliuotas naftos koksas yra kietų granulių pavidalo, gaminamas iš žaliavų, kuriose yra daug sieros ir asfalteno, uždelsto koksavimo metodu ir daugiausia naudojamas kaip kuras.
Skysdintas naftos koksas gaunamas nuolat koksuojant skystintame sluoksnyje.
Naftos kokso kalcinavimas skirtas pašalinti sierą, drėgmę ir lakiąsias medžiagas. Žaliojo naftos kokso kalcinavimas 1200–1350 °C temperatūroje gali paversti jį iš esmės gryna anglimi.
Didžiausia kalcinuoto naftos kokso naudotoja yra aliuminio pramonė, kurios 70 % sunaudojama boksitą redukuojančių anodų gamybai. Apie 6 % Jungtinėse Valstijose pagaminto kalcinuoto naftos kokso sunaudojama ketaus rekarbizeriams.
3. Natūralus grafitas
Natūralus grafitas gali būti suskirstytas į dvi rūšis: dribsnių pavidalo grafitą ir mikrokristalinį grafitą.
Mikrokristalinis grafitas turi didelį pelenų kiekį ir paprastai nenaudojamas kaip ketaus rekarbonizatorius.
Yra daug dribsnių pavidalo grafito rūšių: didelio anglies kiekio dribsnių pavidalo grafitą reikia išgauti cheminiais metodais arba kaitinti aukštoje temperatūroje, kad suirtų ir išgaruotų jame esantys oksidai. Grafito pelenų kiekis yra didelis, todėl jis netinka naudoti kaip rekarbizeris; vidutinio anglies kiekio grafitas daugiausia naudojamas kaip rekarbizeris, tačiau jo kiekis nėra didelis.
4. Koksas ir antracitas
Elektros lanko krosnies plieno gamybos procese įkrovimo metu kaip rekarbonizatorius gali būti pridedama kokso arba antracito. Dėl didelio pelenų ir lakiųjų medžiagų kiekio indukcinės krosnies ketaus lydymas retai naudojamas kaip rekarbonizatorius.
Nuolat tobulinant aplinkos apsaugos reikalavimus, vis daugiau dėmesio skiriama išteklių sunaudojimui, todėl ketaus ir kokso kainos toliau kyla, todėl didėja liejinių kaina. Vis daugiau liejyklų pradeda naudoti elektrines krosnis, kad pakeistų tradicinį šachtinių lydinių procesą. 2011 m. pradžioje mūsų gamyklos mažų ir vidutinių dalių ceche taip pat buvo pradėtas naudoti elektrinės krosnies lydymo procesas, kad pakeistų tradicinį šachtinių lydinių procesą. Didelio kiekio plieno laužo panaudojimas elektrinės krosnies lydyme gali ne tik sumažinti sąnaudas, bet ir pagerinti liejinių mechanines savybes, tačiau svarbų vaidmenį atlieka naudojamo rekarbonizatoriaus tipas ir įanglinimo procesas.
02. Kaip naudoti rekarbizerį indukcinės krosnies lydyme
1 Pagrindiniai rekarbiurizatorių tipai
Kaip ketaus rekarbizeriai naudojami įvairūs elementai, dažniausiai naudojami dirbtinis grafitas, kalcinuotas naftos koksas, natūralus grafitas, koksas, antracitas ir tokių medžiagų mišiniai.
(1) Dirbtinis grafitas. Iš įvairių aukščiau paminėtų rekarburatorių geriausios kokybės yra dirbtinis grafitas. Pagrindinė dirbtinio grafito gamybos žaliava yra aukštos kokybės kalcinuoto naftos kokso milteliai, į kuriuos kaip rišiklis dedamas asfaltas ir nedidelis kiekis kitų pagalbinių medžiagų. Sumaišius įvairias žaliavas, jos presuojamos ir formuojamos, o po to apdorojamos neoksiduojančioje atmosferoje 2500–3000 °C temperatūroje, kad būtų grafitizuotos. Po apdorojimo aukštoje temperatūroje labai sumažėja pelenų, sieros ir dujų kiekis. Jei nėra aukštoje temperatūroje kalcinuoto naftos kokso arba nepakankama kalcinavimo temperatūra, rekarburatoriaus kokybė labai pablogės. Todėl rekarburatoriaus kokybė daugiausia priklauso nuo grafitizacijos laipsnio. Gerame rekarburatoriuje yra grafitinės anglies (masės dalis). Esant 95–98 %, sieros kiekis yra 0,02–0,05 %, o azoto kiekis yra (100–200) × 10–6.
(2) Naftos koksas yra plačiai naudojamas rekarbonizatorius. Naftos koksas yra šalutinis produktas, gaunamas rafinuojant žalią naftą. Likučiai ir naftos pikis, gauti įprastos slėginės arba vakuuminės žalios naftos distiliacijos metu, gali būti naudojami kaip žaliava naftos koksui gaminti. Po koksavimo galima gauti neapdorotą naftos koksą. Jo kiekis yra didelis ir negali būti tiesiogiai naudojamas kaip rekarbonizatorius, todėl jį reikia pirmiausia kalcinuoti.
(3) Natūralus grafitas gali būti suskirstytas į dvi rūšis: dribsnių pavidalo grafitą ir mikrokristalinį grafitą. Mikrokristalinis grafitas turi didelį pelenų kiekį ir paprastai nenaudojamas kaip ketaus rekarbizeris. Yra daug dribsnių pavidalo grafito rūšių: didelio anglies kiekio dribsnių pavidalo grafitas turi būti išgaunamas cheminiais metodais arba kaitinamas iki aukštos temperatūros, kad suskaidytumėte ir išgaruotumėte jame esančius oksidus. Grafito pelenų kiekis yra didelis ir neturėtų būti naudojamas kaip rekarbizeris. Vidutinio anglies kiekio grafitas daugiausia naudojamas kaip rekarbizeris, tačiau jo kiekis nėra didelis.
(4) Koksas ir antracitas. Indukcinės krosnies lydymo procese koksas arba antracitas gali būti dedami kaip rekarbizeriai įkrovimo metu. Dėl didelio pelenų ir lakiųjų medžiagų kiekio indukcinės krosnies lydymo ketus retai naudojamas kaip rekarbizeriai. Šio rekarbizerio kaina yra maža, jis priskiriamas žemos kokybės rekarbizeriams.
2. Išlydytos geležies įanglinimo principas
Sintetinio ketaus lydymo procese dėl didelio metalo laužo kiekio ir mažo anglies kiekio išlydytoje geležyje, anglies kiekiui padidinti turi būti naudojamas karbiuratorius. Rekarbiuratoriuje esančios anglies, kaip elemento, lydymosi temperatūra yra 3727 °C ir ji negali būti išlydyta išlydyto geležies temperatūroje. Todėl rekarbiuratoriuje esanti anglis išlydytame geležyje daugiausia ištirpsta dviem būdais: tirpimu ir difuzija. Kai grafito rekarbiuratoriaus kiekis išlydytame geležyje yra 2,1 %, grafitas gali būti tiesiogiai ištirpintas išlydytame geležyje. Tiesioginio tirpimo reiškinys, kai karbonizuojamas be grafito, iš esmės neegzistuoja, tačiau laikui bėgant anglis palaipsniui difunduoja ir ištirpsta išlydytame geležyje. Rekarbiruojant ketų, išlydytą indukcinėje krosnyje, kristalinio grafito rekarbiuravimo greitis yra žymiai didesnis nei negrafito rekarbiuratorių.
Eksperimentai rodo, kad anglies tirpimą išlydytoje geležyje kontroliuoja anglies masės perdavimas skystame ribiniame sluoksnyje kietųjų dalelių paviršiuje. Lyginant su kokso ir anglies dalelėmis gautus rezultatus su grafitu gautais rezultatais, nustatyta, kad grafito rekarbonizatorių difuzijos ir tirpimo greitis išlydytoje geležyje yra žymiai didesnis nei kokso ir anglies dalelių. Iš dalies ištirpusių kokso ir anglies dalelių mėginiai buvo stebimi elektroniniu mikroskopu ir nustatyta, kad mėginių paviršiuje susidarė plonas lipnus pelenų sluoksnis, kuris buvo pagrindinis veiksnys, turintis įtakos jų difuzijos ir tirpimo charakteristikoms išlydytoje geležyje.
3. Anglies dioksido kiekio padidėjimo poveikį įtakojantys veiksniai
(1) Rekarbiuzoriaus dalelių dydžio įtaka Rekarbiuzoriaus absorbcijos greitis priklauso nuo rekarbizoriaus tirpimo ir difuzijos greičio bei oksidacijos nuostolių greičio bendro poveikio. Paprastai rekarbizoriaus dalelės yra mažos, tirpimo greitis didelis, o nuostolių greitis didelis; karburizoriaus dalelės yra didelės, tirpimo greitis lėtas, o nuostolių greitis mažas. Rekarbizoriaus dalelių dydžio pasirinkimas susijęs su krosnies skersmeniu ir talpa. Paprastai, kai krosnies skersmuo ir talpa dideli, rekarbizoriaus dalelių dydis turėtų būti didesnis; priešingai, rekarbizoriaus dalelių dydis turėtų būti mažesnis.
(2) Įpilto rekarbiuzoriaus kiekio įtaka. Esant tam tikrai temperatūrai ir tai pačiai cheminei sudėčiai, prisotinta anglies koncentracija išlydytame geležyje yra tam tikra. Esant tam tikram prisotinimo laipsniui, kuo daugiau įpilama rekarbiuzoriaus, tuo ilgesnis laikas reikalingas ištirpimui ir difuzijai, tuo didesni atitinkami nuostoliai ir tuo mažesnis absorbcijos greitis.
(3) Temperatūros įtaka rekarbiuzoriaus absorbcijos greičiui Iš principo, kuo aukštesnė išlydytos geležies temperatūra, tuo palankesnė rekarbiuzoriaus absorbcijai ir ištirpimui. Priešingai, rekarbiuzorių sunkiau ištirpinti, todėl rekarbizoriaus absorbcijos greitis mažėja. Tačiau kai išlydytos geležies temperatūra yra per aukšta, nors rekarbiuzorius greičiausiai visiškai ištirps, anglies degimo nuostolių greitis padidės, o tai galiausiai sumažins anglies kiekį ir bendrą rekarbiuzoriaus absorbcijos greitį. Paprastai, kai išlydytos geležies temperatūra yra nuo 1460 iki 1550 °C, rekarbiuzoriaus absorbcijos efektyvumas yra geriausias.
(4) Išlydytos geležies maišymo įtaka rekarbiuzoriaus absorbcijos greičiui Maišymas yra naudingas anglies tirpimui ir difuzijai, be to, jis neleidžia rekarbiuzoriui plūduriuoti išlydytos geležies paviršiuje ir sudegti. Prieš visiškai ištirpstant rekarbiuzoriui, maišymo laikas yra ilgas, o absorbcijos greitis – didelis. Maišymas taip pat gali sutrumpinti karbonizacijos palaikymo laiką, sutrumpinti gamybos ciklą ir išvengti legiruojančių elementų degimo išlydytoje geležyje. Tačiau per ilgas maišymo laikas ne tik turi didelės įtakos krosnies tarnavimo laikui, bet ir padidina anglies nuostolius išlydytoje geležyje po rekarbiuzoriaus ištirpimo. Todėl tinkamas išlydytos geležies maišymo laikas turėtų būti toks, kad rekarbiuzorius būtų visiškai ištirpęs.
(5) Išlydytos geležies cheminės sudėties įtaka rekarbiuzoriaus absorbcijos greičiui. Kai pradinis anglies kiekis išlydytoje geležyje yra didelis ir neviršija tam tikros tirpumo ribos, rekarbizoriaus absorbcijos greitis yra lėtas, absorbcijos kiekis mažas, o degimo nuostoliai gana dideli. Rekarbizoriaus absorbcijos greitis mažas. Kai pradinis anglies kiekis išlydytoje geležyje yra mažas, yra priešingai. Be to, silicis ir siera išlydytoje geležyje trukdo absorbuoti anglį ir sumažina rekarbizorių absorbcijos greitį; tuo tarpu manganas padeda absorbuoti anglį ir pagerina rekarbizorių absorbcijos greitį. Kalbant apie įtakos laipsnį, didžiausią įtaką turi silicis, po jo seka manganas, o anglis ir siera turi mažesnę įtaką. Todėl gamybos procese pirmiausia reikia dėti manganą, po to – anglį, o tada – silicį.
4. Įvairių rekarbiurizatorių poveikis ketaus savybėms
(1) Bandymo sąlygos Lydymui buvo naudojamos dvi 5t vidutinio dažnio bešerdės indukcinės krosnys, kurių maksimali galia – 3000 kW, o dažnis – 500 Hz. Pagal kasdienį cecho partijų sąrašą (50 % grąžinamosios medžiagos, 20 % luitinio ketaus, 30 % metalo laužo), išlydytos geležies lydymui naudojamas atitinkamai mažai azoto turintis kalcinuotas rekarbirizatorius ir grafito tipo rekarbirizatorius, atsižvelgiant į proceso reikalavimus. Sureguliavus cheminę sudėtį, atitinkamai išlieti cilindro pagrindinio guolio dangtelį.
Gamybos procesas: Rekarbirizatorius į elektrinę krosnį įdedamas partijomis lydymo proceso metu, 0,4 % pirminio inokulianto (silicio bario inokuliantas) pridedama išleidimo procese ir 0,1 % antrinio srauto inokulianto (silicio bario inokuliantas). Naudokite DISA2013 stiliaus liniją.
(2) Mechaninės savybės Siekiant patikrinti dviejų skirtingų rekarbiurizatorių poveikį ketaus savybėms ir išvengti išlydytos geležies sudėties įtakos rezultatams, skirtingų rekarbiurizatorių išlydytos geležies sudėtis buvo pakoreguota taip, kad būtų iš esmės vienoda. Siekiant išsamiau patikrinti rezultatus, bandymo metu, be dviejų Ø30 mm bandymo strypų rinkinių, kurie buvo supilti į dvi išlydytos geležies krosnis, Brinelio kietumo bandymui taip pat atsitiktinai buvo atrinkta 12 liejinių vienetų, išlietų iš kiekvienos išlydytos geležies (6 vienetai dėžėje, bandymai dviejose dėžėse).
Esant beveik tokiai pačiai sudėčiai, grafitinio rekarbizerio būdu pagamintų bandymo strypų stiprumas yra gerokai didesnis nei kalcinuoto rekarbizerio būdu išlietų bandymo strypų, o grafitinio rekarbizerio būdu pagamintų liejinių apdorojimo našumas yra akivaizdžiai geresnis nei grafitinio rekarbizerio būdu pagamintų liejinių. Kalcinuoto rekarbizerio būdu pagaminti liejiniai (kai liejinių kietumas per didelis, apdorojimo metu liejinių kraštuose atsiranda „šokinėjančio peilio“ reiškinys).
(3) Grafito tipo rekarbizeriu gautų mėginių grafito formos yra A tipo grafitas, o grafito skaičius yra didesnis, o dydis – mažesnis.
Remiantis aukščiau pateiktais bandymų rezultatais, daromos šios išvados: aukštos kokybės grafito tipo rekarbirizatorius gali ne tik pagerinti liejinių mechanines savybes, pagerinti metalografinę struktūrą, bet ir pagerinti liejinių apdorojimo našumą.
03. Epilogas
(1) Rekarbiuzerio absorbcijos greitį įtakojantys veiksniai yra rekarbizerio dalelių dydis, įpilto rekarbizerio kiekis, rekarbizerio temperatūra, išlydytos geležies maišymo laikas ir išlydytos geležies cheminė sudėtis.
(2) Aukštos kokybės grafitinis rekarbirizatorius gali ne tik pagerinti liejinių mechanines savybes, metalografinę struktūrą, bet ir pagerinti liejinių apdirbimo našumą. Todėl gaminant pagrindinius gaminius, tokius kaip cilindrų blokai ir cilindrų galvutės, indukcinės krosnies lydymo procese rekomenduojama naudoti aukštos kokybės grafitinis rekarbirizatorius.
Įrašo laikas: 2022 m. lapkričio 8 d.