01. Como clasificar os recarburadores
Os carburadores pódense dividir aproximadamente en catro tipos segundo as súas materias primas.
1. Grafito artificial
A principal materia prima para a fabricación de grafito artificial é coque de petróleo calcinado en po de alta calidade, no que se engade asfalto como aglutinante e engádese unha pequena cantidade doutros materiais auxiliares. Despois de mesturar as diversas materias primas, preséntanse e fórmanse e, a continuación, trátanse nunha atmosfera non oxidante a 2500-3000 ° C para facelos grafitizados. Despois do tratamento a alta temperatura, o contido de cinzas, xofre e gas redúcese moito.
Debido ao alto prezo dos produtos de grafito artificial, a maioría dos recarburadores de grafito artificial que se usan habitualmente nas fundicións son materiais reciclados como chips, electrodos de refugallo e bloques de grafito cando se fabrican electrodos de grafito para reducir os custos de produción.
Ao fundir ferro dúctil, para que a calidade metalúrxica do ferro fundido sexa alta, o grafito artificial debe ser a primeira opción para o recarburador.
2. Coque de petróleo
O coque de petróleo é un recarburador moi utilizado.
O coque de petróleo é un subproduto que se obtén ao refinar o petróleo cru. Os residuos e os breos de petróleo obtidos por destilación a presión normal ou a presión reducida de petróleo cru poden utilizarse como materias primas para a fabricación de coque de petróleo, e despois pódese obter coque de petróleo verde despois da coque. A produción de coque de petróleo verde é aproximadamente menos do 5% da cantidade de cru utilizado. A produción anual de coque de petróleo en bruto nos Estados Unidos é duns 30 millóns de toneladas. O contido de impurezas no coque de petróleo verde é alto, polo que non se pode usar directamente como recarburador e debe ser calcinado primeiro.
O coque de petróleo cru está dispoñible en formas esponxosas, agulla, granular e fluída.
O coque esponxoso de petróleo prepárase polo método de coque retardado. Debido ao seu alto contido en xofre e metal, adoita empregarse como combustible durante a calcinación, e tamén se pode utilizar como materia prima para o coque de petróleo calcinado. O coque de esponxa calcinado utilízase principalmente na industria do aluminio e como recarburador.
O coque de petróleo de agulla prepárase polo método de coque retardado con materias primas con alto contido en hidrocarburos aromáticos e baixo contido en impurezas. Este coque ten unha estrutura agulla facilmente fracturable, ás veces chamada coque de grafito, e úsase principalmente para fabricar electrodos de grafito despois da calcinación.
O coque granular de petróleo está en forma de gránulos duros e está feito de materias primas con alto contido de xofre e asfalteno por método de coque retardado, e úsase principalmente como combustible.
O coque de petróleo fluído obtense mediante coque continuo nun leito fluidizado.
A calcinación do coque de petróleo é para eliminar o xofre, a humidade e os volátiles. A calcinación do coque de petróleo verde a 1200-1350 °C pode facelo carbono substancialmente puro.
O maior usuario de coque de petróleo calcinado é a industria do aluminio, o 70% do cal se utiliza para fabricar ánodos que reducen a bauxita. Cerca do 6% do coque de petróleo calcinado producido nos Estados Unidos úsase para recarburadores de fundición.
3. Grafito natural
O grafito natural pódese dividir en dous tipos: grafito en escamas e grafito microcristalino.
O grafito microcristalino ten un alto contido de cinzas e xeralmente non se usa como recarburador para fundición.
Hai moitas variedades de grafito en escamas: o grafito en escamas con alto contido de carbono debe extraerse por métodos químicos ou quentarse a alta temperatura para descompoñer e volatilizar os óxidos nel. O contido de cinzas en grafito é alto, polo que non é apto para ser usado como recarburador; O grafito de carbono medio úsase principalmente como recarburador, pero a cantidade non é moita.
4. Coca-Cola e Antracita
No proceso de fabricación de aceiro do forno de arco eléctrico, pódese engadir coque ou antracita como recarburador ao cargar. Debido ao seu alto contido en cinzas e volátiles, o ferro fundido en fornos de indución raramente se usa como recarburador.
Coa mellora continua dos requisitos de protección ambiental, cada vez se presta máis atención ao consumo de recursos e os prezos do ferro bruto e do coque seguen aumentando, o que supón un aumento do custo das fundicións. Cada vez son máis as fundicións que comezan a utilizar fornos eléctricos para substituír a tradicional fusión de cúpulas. A principios de 2011, o taller de pezas pequenas e medianas da nosa fábrica tamén adoptou o proceso de fusión do forno eléctrico para substituír o proceso tradicional de fusión da cúpula. O uso dunha gran cantidade de chatarra de aceiro na fundición de fornos eléctricos non só pode reducir os custos, senón tamén mellorar as propiedades mecánicas das pezas de fundición, pero o tipo de recarburador utilizado e o proceso de carburación xogan un papel fundamental.
02. Como usar o recarburador na fundición en forno de indución
1 Os principais tipos de recarburadores
Son moitos os materiais utilizados como recarburadores de fundición, de uso común son o grafito artificial, o coque de petróleo calcinado, o grafito natural, o coque, a antracita e mesturas feitas con tales materiais.
(1) Grafito artificial Entre os distintos recarburadores mencionados anteriormente, a mellor calidade é o grafito artificial. A principal materia prima para a fabricación de grafito artificial é coque de petróleo calcinado en po de alta calidade, no que se engade asfalto como aglutinante e engádese unha pequena cantidade doutros materiais auxiliares. Despois de mesturar as distintas materias primas, preséntanse e fórmanse, e despois trátanse nunha atmosfera non oxidante a 2500-3000 °C para facelos grafitizados. Despois do tratamento a alta temperatura, o contido de cinzas, xofre e gas redúcese moito. Se non hai coque de petróleo calcinado a alta temperatura ou cunha temperatura de calcinación insuficiente, a calidade do recarburador verase seriamente afectada. Polo tanto, a calidade do recarburador depende principalmente do grao de grafitización. Un bo recarburador contén carbono grafitico (fracción de masa) De 95% a 98%, o contido de xofre é de 0,02% a 0,05% e o contido de nitróxeno é de (100 a 200) × 10-6.
(2) O coque de petróleo é un recarburador moi utilizado. O coque de petróleo é un subproduto que se obtén da refinación do petróleo cru. Como materias primas para a fabricación de coque de petróleo pódense utilizar residuos e breas de petróleo obtidas da destilación regular a presión ou da destilación ao baleiro de petróleo cru. Despois da coque, pódese obter coque de petróleo en bruto. O contido é alto e non se pode usar directamente como recarburador, polo que hai que calcinar primeiro.
(3) O grafito natural pódese dividir en dous tipos: grafito en escamas e grafito microcristalino. O grafito microcristalino ten un alto contido de cinzas e xeralmente non se usa como recarburador para fundición. Hai moitas variedades de grafito en escamas: o grafito en escamas con alto contido de carbono debe extraerse por métodos químicos ou quentarse a alta temperatura para descompoñer e volatilizar os óxidos nel. O contido de cinzas en grafito é alto e non debe usarse como recarburador. O grafito de carbono medio úsase principalmente como recarburador, pero a cantidade non é moita.
(4) Coque e antracita No proceso de fundición do forno de indución, pódese engadir coque ou antracita como recarburador ao cargar. Debido ao seu alto contido en cinzas e volátiles, o ferro fundido en fornos de indución raramente se usa como recarburador. , O prezo deste recarburador é baixo e pertence ao recarburador de baixa calidade.
2. O principio de carburación do ferro fundido
No proceso de fundición de ferro fundido sintético, debido á gran cantidade de chatarra engadida e ao baixo contido de C no ferro fundido, debe utilizarse un carburador para aumentar o carbono. O carbono que existe en forma de elemento no recarburador ten unha temperatura de fusión de 3727 °C e non se pode fundir á temperatura do ferro fundido. Polo tanto, o carbono do recarburador disólvese principalmente no ferro fundido por dúas formas de disolución e difusión. Cando o contido de recarburador de grafito no ferro fundido é do 2,1%, o grafito pódese disolver directamente no ferro fundido. O fenómeno de solución directa da carbonización sen grafito basicamente non existe, pero co paso do tempo, o carbono difunde e disólvese gradualmente no ferro fundido. Para a recarburación de ferro fundido fundido por forno de indución, a taxa de recarburación da recarburación de grafito cristalino é significativamente maior que a dos recarburizadores non de grafito.
Os experimentos mostran que a disolución do carbono no ferro fundido está controlada pola transferencia de masa de carbono na capa límite líquida na superficie das partículas sólidas. Comparando os resultados obtidos con partículas de coque e carbón cos resultados obtidos con grafito, atópase que a velocidade de difusión e disolución dos recarburadores de grafito en ferro fundido é significativamente máis rápida que a das partículas de coque e carbón. As mostras de coque e partículas de carbón parcialmente disoltas foron observadas ao microscopio electrónico e comprobouse que se formou unha fina capa de cinzas pegajosas na superficie das mostras, que era o principal factor que afectaba o seu rendemento de difusión e disolución no ferro fundido.
3. Factores que inciden no efecto do aumento do carbono
(1) Influencia do tamaño das partículas do recarburador A taxa de absorción do recarburador depende do efecto combinado da velocidade de disolución e difusión do recarburador e da taxa de perda por oxidación. En xeral, as partículas do recarburador son pequenas, a velocidade de disolución é rápida e a velocidade de perda é grande; as partículas do carburador son grandes, a velocidade de disolución é lenta e a velocidade de perda é pequena. A elección do tamaño de partícula do recarburador está relacionada co diámetro e a capacidade do forno. En xeral, cando o diámetro e a capacidade do forno son grandes, o tamaño das partículas do recarburador debe ser maior; pola contra, o tamaño das partículas do recarburador debería ser menor.
(2) Influencia da cantidade de recarburador engadido En condicións de certa temperatura e a mesma composición química, a concentración saturada de carbono no ferro fundido é certa. Baixo certo grao de saturación, canto máis recarburador se engada, maior será o tempo necesario para a disolución e difusión, maior será a perda correspondente e menor será a taxa de absorción.
(3) O efecto da temperatura sobre a taxa de absorción do recarburador En principio, canto maior sexa a temperatura do ferro fundido, máis propicia para a absorción e disolución do recarburador. Pola contra, o recarburador é difícil de disolver e a taxa de absorción do recarburador diminúe. Non obstante, cando a temperatura do ferro fundido é demasiado alta, aínda que é máis probable que o recarburador estea totalmente disolto, a taxa de perda de carbono por combustión aumentará, o que eventualmente levará a unha diminución do contido de carbono e unha diminución do contido global. taxa de absorción do recarburador. Xeralmente, cando a temperatura do ferro fundido está entre 1460 e 1550 °C, a eficiencia de absorción do recarburador é a mellor.
(4) Influencia da axitación do ferro fundido na taxa de absorción do recarburador A axitación é beneficiosa para a disolución e difusión do carbono e evita que o recarburador flote na superficie do ferro fundido e se queime. Antes de que o recarburador estea completamente disolto, o tempo de axitación é longo e a taxa de absorción é alta. A axitación tamén pode reducir o tempo de retención da carbonización, acurtar o ciclo de produción e evitar a queima de elementos de aliaxe no ferro fundido. Non obstante, se o tempo de axitación é demasiado longo, non só ten unha gran influencia na vida útil do forno, senón que tamén agrava a perda de carbono no ferro fundido despois da disolución do recarburador. Polo tanto, o tempo de axitación adecuado do ferro fundido debe ser adecuado para garantir que o recarburador estea completamente disolto.
(5) Influencia da composición química do ferro fundido na taxa de absorción do recarburador Cando o contido inicial de carbono no ferro fundido é alto, baixo un determinado límite de solubilidade, a taxa de absorción do recarburador é lenta, a cantidade de absorción é pequena , e a perda de combustión é relativamente grande. A taxa de absorción do recarburador é baixa. O contrario ocorre cando o contido inicial de carbono do ferro fundido é baixo. Ademais, o silicio e o xofre no ferro fundido dificultan a absorción de carbono e reducen a taxa de absorción dos recarburadores; mentres que o manganeso axuda a absorber o carbono e mellorar a taxa de absorción dos recarburizadores. En canto ao grao de influencia, o silicio é o maior, seguido do manganeso, e o carbono e o xofre teñen menos influencia. Polo tanto, no proceso de produción real, primeiro debe engadirse manganeso, despois carbono e despois silicio.
4. O efecto dos diferentes recarburizadores sobre as propiedades da fundición
(1) Condicións de proba Utilizáronse para a fusión dous fornos de indución sen núcleo de frecuencia intermedia de 5 t, cunha potencia máxima de 3000 kW e unha frecuencia de 500 Hz. Segundo a lista de lotes diarias do taller (50% de material de retorno, 20% de fundición, 30% de chatarra), use un recarburador calcinado con baixo contido de nitróxeno e un recarburador de tipo grafito para fundir un forno de ferro fundido respectivamente, segundo o Requisitos do proceso Despois de axustar a composición química, fundir unha tapa de rodamento principal do cilindro respectivamente.
Proceso de produción: o recarburador engádese ao forno eléctrico en lotes durante o proceso de alimentación para a fundición, engádese un 0,4% de inoculante primario (inoculante de bario de silicio) no proceso de golpeo e un 0,1% de inoculante de fluxo secundario (inoculante de bario de silicio). Use a liña de estilo DISA2013.
(2) Propiedades mecánicas Para verificar o efecto de dous recarburizadores diferentes sobre as propiedades do ferro fundido e evitar a influencia da composición de ferro fundido nos resultados, a composición de ferro fundido fundido por diferentes recarburizadores axustouse para ser basicamente a mesma. . Co fin de verificar máis completamente os resultados, no proceso de proba, ademais de verterse dous xogos de barras de proba de Ø30 mm nos dous fornos de ferro fundido, tamén se seleccionaron aleatoriamente 12 pezas de fundición fundida en cada ferro fundido para a proba de dureza Brinell. (6 pezas/caixa, probando dúas caixas).
No caso de case a mesma composición, a resistencia das barras de proba producidas mediante o recarburador de tipo grafito é significativamente superior á das barras de proba fundidas mediante o recarburador de tipo calcinado e o rendemento de procesamento das pezas fundidas producidas por o recarburador de grafito é obviamente mellor que o producido usando o recarburador de grafito. Fundicións producidas por recarburizadores calcinados (cando a dureza das pezas fundidas é demasiado alta, o bordo das pezas de fundición aparecerá como fenómeno de coitelo de salto durante o procesamento).
(3) As formas de grafito das mostras que usan o recarburador de grafito son todas de grafito de tipo A, e o número de grafito é maior e o tamaño é menor.
Dos resultados das probas anteriores extráense as seguintes conclusións: o recarburador de grafito de alta calidade non só pode mellorar as propiedades mecánicas das pezas de fundición, mellorar a estrutura metalográfica, senón tamén mellorar o rendemento de procesamento das pezas de fundición.
03. Epílogo
(1) Os factores que afectan a taxa de absorción do recarburador son o tamaño de partícula do recarburador, a cantidade de recarburador engadido, a temperatura de recarburación, o tempo de axitación do ferro fundido e a composición química do ferro fundido.
(2) O recarburador de grafito de alta calidade non só pode mellorar as propiedades mecánicas das pezas de fundición, mellorar a estrutura metalográfica, senón tamén mellorar o rendemento de procesamento das pezas de fundición. Polo tanto, cando se producen produtos clave como bloques de cilindros e cabezas de cilindros no proceso de fusión do forno de indución, recoméndase utilizar recarburadores de grafito de alta calidade.
Hora de publicación: 08-nov-2022