01. Bagaimana untuk mengklasifikasikan recarburizers
Carburizers boleh dibahagikan secara kasar kepada empat jenis mengikut bahan mentahnya.
1. Grafit tiruan
Bahan mentah utama untuk pembuatan grafit buatan adalah serbuk kok petroleum terkalsin berkualiti tinggi, di mana asfalt ditambah sebagai pengikat, dan sejumlah kecil bahan tambahan lain ditambah. Selepas pelbagai bahan mentah dicampur bersama, mereka ditekan dan dibentuk, dan kemudian dirawat dalam suasana tidak mengoksida pada 2500-3000 ° C untuk menjadikannya grafit. Selepas rawatan suhu tinggi, kandungan abu, sulfur dan gas sangat berkurangan.
Disebabkan oleh harga produk grafit tiruan yang tinggi, kebanyakan pengkarburisasi grafit tiruan yang biasa digunakan dalam faundri adalah bahan kitar semula seperti cip, elektrod sisa dan blok grafit apabila mengeluarkan elektrod grafit untuk mengurangkan kos pengeluaran.
Apabila melebur besi mulur, untuk menjadikan kualiti metalurgi besi tuang tinggi, grafit tiruan harus menjadi pilihan pertama untuk pengkarburasi semula.
2. Coke petroleum
Kok petroleum ialah pengkarburisasi yang digunakan secara meluas.
Coke petroleum ialah hasil sampingan yang diperolehi dengan menapis minyak mentah. Sisa dan pic petroleum yang diperoleh melalui penyulingan di bawah tekanan biasa atau di bawah tekanan minyak mentah yang dikurangkan boleh digunakan sebagai bahan mentah untuk pembuatan kok petroleum, dan kemudian kok petroleum hijau boleh diperolehi selepas kok. Pengeluaran kok petroleum hijau adalah lebih kurang 5% daripada jumlah minyak mentah yang digunakan. Pengeluaran tahunan kok petroleum mentah di Amerika Syarikat adalah kira-kira 30 juta tan. Kandungan kekotoran dalam kok petroleum hijau adalah tinggi, jadi ia tidak boleh digunakan secara langsung sebagai pengkarburasi semula, dan mesti dikalsinkan terlebih dahulu.
Kok petroleum mentah boleh didapati dalam bentuk span, seperti jarum, butiran dan cecair.
Coke petroleum span disediakan dengan kaedah coking tertunda. Oleh kerana kandungan sulfur dan logamnya yang tinggi, ia biasanya digunakan sebagai bahan api semasa pengkalsinan, dan juga boleh digunakan sebagai bahan mentah untuk kok petroleum terkalsin. Kok span terkalsin digunakan terutamanya dalam industri aluminium dan sebagai pengkarburisasi semula.
Kok petroleum jarum disediakan dengan kaedah kokas tertunda dengan bahan mentah dengan kandungan hidrokarbon aromatik yang tinggi dan kandungan kekotoran yang rendah. Kok ini mempunyai struktur seperti jarum yang mudah patah, kadangkala dipanggil kok grafit, dan digunakan terutamanya untuk membuat elektrod grafit selepas pengkalsinan.
Kok petroleum berbutir adalah dalam bentuk butiran keras dan diperbuat daripada bahan mentah dengan kandungan sulfur dan asphaltena yang tinggi dengan kaedah coking tertunda, dan digunakan terutamanya sebagai bahan api.
Kok petroleum terbendalir diperolehi dengan mengok berterusan dalam katil terbendalir.
Pengkalsinan kok petroleum adalah untuk menghilangkan sulfur, lembapan, dan meruap. Pengkalsinan kok petroleum hijau pada 1200-1350°C boleh menjadikannya karbon tulen dengan ketara.
Pengguna terbesar kok petroleum terkalsin ialah industri aluminium, 70% daripadanya digunakan untuk membuat anod yang mengurangkan bauksit. Kira-kira 6% daripada kok petroleum terkalsin yang dihasilkan di Amerika Syarikat digunakan untuk pengkarburisasi besi tuang.
3. Grafit semula jadi
Grafit semulajadi boleh dibahagikan kepada dua jenis: grafit serpihan dan grafit mikrokristalin.
Grafit mikrokristalin mempunyai kandungan abu yang tinggi dan secara amnya tidak digunakan sebagai pengkarburisasi semula untuk besi tuang.
Terdapat banyak jenis grafit serpihan: grafit serpihan karbon tinggi perlu diekstrak dengan kaedah kimia, atau dipanaskan pada suhu tinggi untuk mengurai dan meruapkan oksida di dalamnya. Kandungan abu dalam grafit adalah tinggi, jadi ia tidak sesuai untuk digunakan sebagai recarburizer; grafit karbon sederhana digunakan terutamanya sebagai recarburizer, tetapi jumlahnya tidak banyak.
4. Coke dan Antrasit
Dalam proses pembuatan keluli relau arka elektrik, kok atau antrasit boleh ditambah sebagai pengkarburisasi semula semasa mengecas. Oleh kerana kandungan abunya yang tinggi dan tidak menentu, besi tuang peleburan relau aruhan jarang digunakan sebagai pengkarburisasi semula.
Dengan peningkatan berterusan keperluan perlindungan alam sekitar, semakin banyak perhatian diberikan kepada penggunaan sumber, dan harga besi babi dan kok terus meningkat, mengakibatkan peningkatan dalam kos tuangan. Semakin banyak faundri mula menggunakan relau elektrik untuk menggantikan pencairan kupola tradisional. Pada awal tahun 2011, bengkel bahagian kecil dan sederhana kilang kami juga menggunakan proses lebur relau elektrik untuk menggantikan proses lebur kupola tradisional. Penggunaan sejumlah besar keluli sekerap dalam peleburan relau elektrik bukan sahaja dapat mengurangkan kos, tetapi juga meningkatkan sifat mekanikal tuangan, tetapi jenis pengkarburisasi semula yang digunakan dan proses pengkarbonan memainkan peranan penting.
02. Cara menggunakan recarburizer dalam peleburan relau aruhan
1 Jenis utama pengkarburasi semula
Terdapat banyak bahan yang digunakan sebagai recarburizer besi tuang, yang biasa digunakan ialah grafit tiruan, kok petroleum terkalsin, grafit asli, kok, antrasit, dan campuran yang diperbuat daripada bahan tersebut.
(1) Grafit tiruan Di antara pelbagai pengkarburan semula yang dinyatakan di atas, kualiti terbaik ialah grafit tiruan. Bahan mentah utama untuk pembuatan grafit buatan adalah serbuk kok petroleum terkalsin berkualiti tinggi, di mana asfalt ditambah sebagai pengikat, dan sejumlah kecil bahan tambahan lain ditambah. Selepas pelbagai bahan mentah dicampur bersama, ia ditekan dan dibentuk, dan kemudian dirawat dalam suasana tidak mengoksida pada 2500-3000 °C untuk menjadikannya grafit. Selepas rawatan suhu tinggi, kandungan abu, sulfur dan gas sangat berkurangan. Jika tiada kok petroleum yang dikalsinkan pada suhu tinggi atau dengan suhu pengkalsinan yang tidak mencukupi, kualiti karburisasi semula akan terjejas dengan serius. Oleh itu, kualiti recarburizer terutamanya bergantung pada tahap grafitisasi. Carburizer yang baik mengandungi karbon grafitik (pecahan jisim) Pada 95% hingga 98%, kandungan sulfur ialah 0.02% hingga 0.05%, dan kandungan nitrogen ialah (100 hingga 200) × 10-6.
(2) Coke petroleum ialah pengkarburisasi yang digunakan secara meluas. Kok petroleum ialah hasil sampingan yang diperoleh daripada penapisan minyak mentah. Sisa dan pic petroleum yang diperoleh daripada penyulingan tekanan biasa atau penyulingan vakum minyak mentah boleh digunakan sebagai bahan mentah untuk pembuatan kok petroleum. Selepas masak, kok petroleum mentah boleh diperolehi. Kandungannya tinggi dan tidak boleh digunakan terus sebagai pengkarburasi semula, dan mesti dikalsin terlebih dahulu.
(3) Grafit semulajadi boleh dibahagikan kepada dua jenis: grafit serpihan dan grafit mikrokristalin. Grafit mikrokristalin mempunyai kandungan abu yang tinggi dan secara amnya tidak digunakan sebagai pengkarburisasi semula untuk besi tuang. Terdapat banyak jenis grafit serpihan: grafit serpihan karbon tinggi perlu diekstrak dengan kaedah kimia, atau dipanaskan pada suhu tinggi untuk mengurai dan meruapkan oksida di dalamnya. Kandungan abu dalam grafit adalah tinggi dan tidak boleh digunakan sebagai pengkarburisasi semula. Grafit karbon sederhana digunakan terutamanya sebagai recarburizer, tetapi jumlahnya tidak banyak.
(4) Coke dan antrasit Dalam proses peleburan relau aruhan, kok atau antrasit boleh ditambah sebagai pengkarburisasi semula semasa mengecas. Oleh kerana kandungan abunya yang tinggi dan tidak menentu, besi tuang peleburan relau aruhan jarang digunakan sebagai pengkarburisasi semula. , Harga recarburizer ini adalah rendah, dan ia tergolong dalam recarburizer gred rendah.
2. Prinsip pengkarbonan besi cair
Dalam proses peleburan besi tuang sintetik, disebabkan jumlah sekerap yang banyak ditambah dan kandungan C yang rendah dalam besi cair, karburizer mesti digunakan untuk meningkatkan karbon. Karbon yang wujud dalam bentuk unsur dalam recarburizer mempunyai suhu lebur 3727°C dan tidak boleh cair pada suhu besi cair. Oleh itu, karbon dalam recarburizer terutamanya dibubarkan dalam besi cair melalui dua cara pembubaran dan resapan. Apabila kandungan recarburizer grafit dalam besi cair adalah 2.1%, grafit boleh terus larut dalam besi cair. Fenomena penyelesaian langsung pengkarbonan bukan grafit pada asasnya tidak wujud, tetapi dengan peredaran masa, karbon secara beransur-ansur meresap dan larut dalam besi cair. Untuk pengkarburan semula besi tuang yang dilebur oleh relau aruhan, kadar pengkarburan semula pengkarburan grafit kristal adalah lebih tinggi dengan ketara berbanding pengkarburisasi bukan grafit.
Eksperimen menunjukkan bahawa pelarutan karbon dalam besi cair dikawal oleh pemindahan jisim karbon dalam lapisan sempadan cecair pada permukaan zarah pepejal. Membandingkan keputusan yang diperolehi dengan zarah kok dan arang batu dengan keputusan yang diperolehi dengan grafit, didapati bahawa kadar resapan dan pelarutan pengkarburisasi grafit dalam besi cair adalah jauh lebih cepat daripada zarah kok dan arang batu. Sampel kok dan arang batu yang terlarut separa telah diperhatikan oleh mikroskop elektron, dan didapati bahawa lapisan abu melekit nipis telah terbentuk pada permukaan sampel, yang merupakan faktor utama yang mempengaruhi prestasi resapan dan pembubarannya dalam besi cair.
3. Faktor yang mempengaruhi kesan peningkatan karbon
(1) Pengaruh saiz zarah recarburizer Kadar penyerapan recarburizer bergantung kepada kesan gabungan kadar pembubaran dan resapan recarburizer dan kadar kehilangan pengoksidaan. Secara umum, zarah-zarah recarburizer adalah kecil, kelajuan pembubaran adalah cepat, dan kelajuan kehilangan adalah besar; zarah carburizer adalah besar, kelajuan pembubaran adalah perlahan, dan kelajuan kehilangan adalah kecil. Pilihan saiz zarah recarburizer adalah berkaitan dengan diameter dan kapasiti relau. Secara amnya, apabila diameter dan kapasiti relau adalah besar, saiz zarah pengkarburisasi harus lebih besar; sebaliknya, saiz zarah recarburizer harus lebih kecil.
(2) Pengaruh jumlah recarburizer yang ditambah Di bawah keadaan suhu tertentu dan komposisi kimia yang sama, kepekatan tepu karbon dalam besi cair adalah pasti. Di bawah tahap ketepuan tertentu, semakin banyak pengkarburisasi ditambah, semakin lama masa yang diperlukan untuk pembubaran dan resapan, semakin besar kerugian yang sepadan, dan semakin rendah kadar penyerapan.
(3) Kesan suhu ke atas kadar penyerapan recarburizer Pada dasarnya, semakin tinggi suhu besi cair, semakin kondusif untuk penyerapan dan pelarutan recarburizer. Sebaliknya, recarburizer sukar untuk dibubarkan, dan kadar penyerapan recarburizer berkurangan. Walau bagaimanapun, apabila suhu besi cair terlalu tinggi, walaupun pengkarburisasi lebih cenderung untuk dibubarkan sepenuhnya, kadar kehilangan pembakaran karbon akan meningkat, yang akhirnya akan membawa kepada penurunan kandungan karbon dan penurunan keseluruhan. kadar penyerapan recarburizer. Secara amnya, apabila suhu besi cair adalah antara 1460 dan 1550 °C, kecekapan penyerapan pengkarburisasi adalah yang terbaik.
(4) Pengaruh kacau besi cair ke atas kadar penyerapan pengkarburi semula Pengadukan bermanfaat kepada pembubaran dan resapan karbon, dan mengelakkan pengkarburi semula terapung di permukaan besi cair dan dibakar. Sebelum recarburizer dibubarkan sepenuhnya, masa kacau adalah lama dan kadar penyerapan adalah tinggi. Pengadukan juga boleh mengurangkan masa pegangan pengkarbonan, memendekkan kitaran pengeluaran, dan mengelakkan pembakaran unsur mengaloi dalam besi cair. Walau bagaimanapun, jika masa kacau terlalu lama, ia bukan sahaja mempunyai pengaruh yang besar terhadap hayat perkhidmatan relau, tetapi juga memburukkan lagi kehilangan karbon dalam besi cair selepas pengkarburisasi semula dibubarkan. Oleh itu, masa kacau yang sesuai bagi besi cair haruslah sesuai untuk memastikan pengkarburisasi semula dibubarkan sepenuhnya.
(5) Pengaruh komposisi kimia besi cair ke atas kadar penyerapan pengkarburi semula Apabila kandungan karbon awal dalam besi cair adalah tinggi, di bawah had keterlarutan tertentu, kadar penyerapan pengkarburi semula adalah perlahan, jumlah penyerapan adalah kecil , dan kerugian terbakar adalah agak besar. Kadar penyerapan recarburizer adalah rendah. Perkara sebaliknya berlaku apabila kandungan karbon awal besi cair adalah rendah. Di samping itu, silikon dan sulfur dalam besi cair menghalang penyerapan karbon dan mengurangkan kadar penyerapan recarburizers; manakala mangan membantu untuk menyerap karbon dan meningkatkan kadar penyerapan recarburizers. Dari segi tahap pengaruh, silikon adalah yang terbesar, diikuti oleh mangan, dan karbon dan sulfur mempunyai pengaruh yang kurang. Oleh itu, dalam proses pengeluaran sebenar, mangan perlu ditambah terlebih dahulu, kemudian karbon, dan kemudian silikon.
4. Kesan recarburizer yang berbeza pada sifat besi tuang
(1) Keadaan ujian Dua relau aruhan tanpa teras frekuensi pertengahan 5t digunakan untuk lebur, dengan kuasa maksimum 3000kW dan frekuensi 500Hz. Mengikut senarai batching harian bengkel (50% bahan pulangan, 20% besi babi, 30% sekerap), gunakan pengkarburisasi berkalsin rendah nitrogen dan pengkarburisasi jenis grafit untuk mencairkan relau besi cair masing-masing, mengikut keperluan proses Selepas melaraskan komposisi kimia, tuangkan penutup galas utama silinder masing-masing.
Proses pengeluaran: Recarburizer ditambah ke dalam relau elektrik secara berkelompok semasa proses penyusuan untuk peleburan, 0.4% inokulan primer (inokulan barium silikon) ditambah dalam proses penorehan, dan 0.1% inokulan aliran sekunder (inokulan barium silikon). Gunakan garis penggayaan DISA2013.
(2) Sifat mekanikal Untuk mengesahkan kesan dua pengkarbur semula yang berbeza pada sifat besi tuang, dan untuk mengelakkan pengaruh komposisi besi cair ke atas hasilnya, komposisi besi cair yang dilebur oleh pengkarbur semula yang berbeza telah diselaraskan agar pada dasarnya sama. . Untuk mengesahkan keputusan dengan lebih lengkap, dalam proses ujian, sebagai tambahan kepada dua set bar ujian Ø30mm telah dituangkan ke dalam dua relau besi cair, 12 keping tuangan yang dibuang dalam setiap besi cair juga dipilih secara rawak untuk ujian kekerasan Brinell. (6 keping/kotak, menguji dua kotak).
Dalam kes komposisi yang hampir sama, kekuatan bar ujian yang dihasilkan dengan menggunakan pengkarburisasi jenis grafit adalah jauh lebih tinggi daripada bar ujian yang dituang dengan menggunakan pengkarburisasi jenis terkalsin, dan prestasi pemprosesan tuangan yang dihasilkan oleh pengkarburisasi jenis grafit jelas lebih baik daripada yang dihasilkan dengan menggunakan pengkarburisasi jenis grafit. Tuangan yang dihasilkan oleh pengkarburisasi terkalsin (apabila kekerasan tuangan terlalu tinggi, tepi tuangan akan muncul fenomena pisau lompat semasa pemprosesan).
(3) Bentuk grafit sampel yang menggunakan pengkarburisasi jenis grafit adalah semua grafit jenis A, dan bilangan grafit lebih besar dan saiznya lebih kecil.
Kesimpulan berikut diambil daripada keputusan ujian di atas: pengkarburisasi jenis grafit berkualiti tinggi bukan sahaja dapat meningkatkan sifat mekanikal tuangan, memperbaiki struktur metalografi, tetapi juga meningkatkan prestasi pemprosesan tuangan.
03. Epilog
(1) Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar penyerapan karburisasi semula ialah saiz zarah karburisasi semula, jumlah karburisasi semula yang ditambah, suhu pengkarburan semula, masa kacau besi cair dan komposisi kimia besi cair.
(2) Recarburizer jenis grafit berkualiti tinggi bukan sahaja dapat meningkatkan sifat mekanikal tuangan, memperbaiki struktur metalografik, tetapi juga meningkatkan prestasi pemprosesan tuangan. Oleh itu, apabila menghasilkan produk utama seperti blok silinder dan kepala silinder dalam proses lebur relau aruhan, adalah disyorkan untuk menggunakan pengkarburisasi jenis grafit berkualiti tinggi.
Masa siaran: Nov-08-2022