I. Как да класифицираме рекарбюраторите
Карбуризаторите могат да бъдат грубо разделени на четири вида според техните суровини.
1. Изкуствен графит
Основната суровина за производството на изкуствен графит е прахообразен висококачествен калциниран нефтен кокс, към който се добавя асфалт като свързващо вещество и малко количество други спомагателни материали. След смесване на различните суровини, те се пресоват и формоват, след което се обработват в неокисляваща атмосфера при 2500-3000°C, за да се графитизират. След обработка с висока температура съдържанието на пепел, сяра и газове се намалява значително.
Поради високата цена на продуктите от изкуствен графит, повечето от рекарбюризаторите от изкуствен графит, които обикновено се използват в леярните, са рециклирани материали, като например стружки, отпадъчни електроди и графитни блокове при производството на графитни електроди, за да се намалят производствените разходи.
При топене на ковък чугун, за да се подобри металургичното качество на чугуна, изкуственият графит трябва да бъде първият избор за рекарбюризатора.
2. Нефтен кокс
Нефтеният кокс е широко използван рекарбюризатор.
Нефтеният кокс е страничен продукт, получен чрез рафиниране на суров петрол. Остатъците и нефтените смоли, получени чрез дестилация под нормално или под намалено налягане на суров петрол, могат да се използват като суровини за производството на нефтен кокс, а след коксуване може да се получи зелен нефтен кокс. Производството на зелен нефтен кокс е приблизително по-малко от 5% от количеството използван суров петрол. Годишното производство на суров нефтен кокс в Съединените щати е около 30 милиона тона. Съдържанието на примеси в зеления нефтен кокс е високо, така че той не може да се използва директно като рекарбюратор и първо трябва да се калцинира.
Суровият нефтен кокс се предлага в гъбеста, игловидна, гранулирана и течна форма.
Гъбестият нефтен кокс се получава чрез метод на забавено коксуване. Поради високото си съдържание на сяра и метал, той обикновено се използва като гориво по време на калциниране и може да се използва и като суровина за калциниран нефтен кокс. Калцинираният гъбест кокс се използва главно в алуминиевата промишленост и като рекарбюратор.
Игловидният нефтен кокс се получава чрез метод на забавено коксуване със суровини с високо съдържание на ароматни въглеводороди и ниско съдържание на примеси. Този кокс има лесно разчупваща се игловидна структура, понякога наричан графитен кокс, и се използва главно за направата на графитни електроди след калциниране.
Гранулираният нефтен кокс е под формата на твърди гранули и се произвежда от суровини с високо съдържание на сяра и асфалтен чрез метод на забавено коксуване и се използва главно като гориво.
Флуидизираният нефтен кокс се получава чрез непрекъснато коксуване във флуидизиран слой.
Калцинирането на нефтен кокс е за отстраняване на сяра, влага и летливи вещества. Калцинирането на зелен нефтен кокс при 1200-1350°C може да го направи практически чист въглерод.
Най-големият потребител на калциниран нефтен кокс е алуминиевата промишленост, 70% от която се използва за производство на аноди, които редуцират боксит. Около 6% от калцинирания нефтен кокс, произведен в Съединените щати, се използва за рекарбюратори на чугун.
3. Естествен графит
Естественият графит може да бъде разделен на два вида: люспест графит и микрокристален графит.
Микрокристалният графит има високо съдържание на пепел и обикновено не се използва като рекарбюратор за чугун.
Съществуват много разновидности на люспест графит: високовъглеродният люспест графит трябва да се извлича чрез химични методи или да се нагрява до висока температура, за да се разложат и изпарят оксидите в него. Съдържанието на пепел в графита е високо, така че не е подходящ за употреба като рекарбюризатор; средновъглеродният графит се използва главно като рекарбюризатор, но количеството му не е голямо.
4. Въглероден кокс и антрацит
В процеса на производство на стомана в електродъгова пещ, кокс или антрацит могат да се добавят като рекарбюризатор при зареждането. Поради високото си съдържание на пепел и летливи вещества, чугунът за топене в индукционна пещ рядко се използва като рекарбюризатор.
С непрекъснатото подобряване на изискванията за опазване на околната среда, все повече внимание се обръща на потреблението на ресурси, а цените на чугуна и кокса продължават да се покачват, което води до увеличаване на цената на отливките. Все повече леярни започват да използват електрически пещи, за да заменят традиционното вагранково топене. В началото на 2011 г. цехът за малки и средни части на нашата фабрика също възприе процеса на топене в електрическа пещ, за да замени традиционния процес на топене в вагранка. Използването на голямо количество стоманен скрап при топенето в електрическа пещ може не само да намали разходите, но и да подобри механичните свойства на отливките, но видът на използвания рекарбюризатор и процесът на карбуризация играят ключова роля.
II.Как да използваме rекарбуризер при топене в индукционна пещ
1. Основните видове рекарбюратори
Има много материали, използвани като рекарбюратори за чугун, като най-често използвани са изкуствен графит, калциниран нефтен кокс, естествен графит, кокс, антрацит и смеси, направени от такива материали.
(1) Изкуствен графит Сред различните рекарбюратори, споменати по-горе, най-качественият е изкуственият графит. Основната суровина за производството на изкуствен графит е прахообразен висококачествен калциниран нефтен кокс, към който се добавя асфалт като свързващо вещество и малко количество други спомагателни материали. След смесване на различните суровини, те се пресоват и формоват, след което се обработват в неокисляваща атмосфера при 2500-3000 °C, за да се графитизират. След обработка при висока температура съдържанието на пепел, сяра и газ се намалява значително. Ако не се калцинира нефтен кокс при висока температура или при недостатъчна температура на калциниране, качеството на рекарбюратора ще бъде сериозно засегнато. Следователно, качеството на рекарбюратора зависи главно от степента на графитизация. Добрият рекарбюратор съдържа графитен въглерод (масова фракция) при 95% до 98%, съдържанието на сяра е от 0,02% до 0,05%, а съдържанието на азот е (100 до 200) × 10-6.
(2) Нефтеният кокс е широко използван рекарбюризатор. Нефтеният кокс е страничен продукт, получен от рафинирането на суров петрол. Остатъци и нефтени смоли, получени от обикновена дестилация под налягане или вакуумна дестилация на суров петрол, могат да се използват като суровини за производството на нефтен кокс. След коксуване може да се получи суров нефтен кокс. Съдържанието му е високо и не може да се използва директно като рекарбюризатор, а първо трябва да се калцинира.
(3) Естественият графит може да се раздели на два вида: люспест графит и микрокристален графит. Микрокристалният графит има високо съдържание на пепел и обикновено не се използва като рекарбюризатор за чугун. Съществуват много разновидности на люспест графит: високовъглеродният люспест графит трябва да се извлича чрез химични методи или да се нагрява до висока температура, за да се разложат и изпарят оксидите в него. Съдържанието на пепел в графита е високо и не трябва да се използва като рекарбюризатор. Средновъглеродният графит се използва главно като рекарбюризатор, но количеството му не е голямо.
(4) Въглероден кокс и антрацит. В процеса на топене в индукционна пещ, кокс или антрацит могат да се добавят като рекарбюризатор при зареждане. Поради високото си съдържание на пепел и летливи вещества, чугунът за топене в индукционна пещ рядко се използва като рекарбюризатор. Цената на този рекарбюратор е ниска и той принадлежи към нискокачествените рекарбюратори.
2. Принципът на карбуризация на разтопено желязо
В процеса на топене на синтетичен чугун, поради голямото количество добавен скрап и ниското съдържание на въглерод в разтопеното желязо, е необходимо да се използва карбуризатор, за да се увеличи съдържанието на въглерод. Въглеродът, който се намира под формата на елемент в рекарбуризатора, има температура на топене 3727°C и не може да се стопи при температурата на разтопеното желязо. Следователно, въглеродът в рекарбуризатора се разтваря главно в разтопеното желязо по два начина: разтваряне и дифузия. Когато съдържанието на графит в рекарбуризатора в разтопеното желязо е 2,1%, графитът може да се разтвори директно в него. Феноменът на директно разтваряне на неграфитна карбонизация по същество не съществува, но с течение на времето въглеродът постепенно дифундира и се разтваря в разтопеното желязо. При рекарбонизация на чугун, разтопен в индукционна пещ, скоростта на рекарбонизация на кристален графит е значително по-висока от тази на неграфитните рекарбуризатори.
Експериментите показват, че разтварянето на въглерод в разтопено желязо се контролира от масопреноса на въглерод в течния граничен слой върху повърхността на твърдите частици. Сравнявайки резултатите, получени с коксови и въглищни частици, с резултатите, получени с графит, се установява, че скоростта на дифузия и разтваряне на графитните рекарбюратори в разтопено желязо е значително по-бърза от тази на коксовите и въглищните частици. Пробите от частично разтворени коксови и въглищни частици са наблюдавани с електронен микроскоп и е установено, че върху повърхността на пробите се е образувал тънък лепкав слой пепел, което е основният фактор, влияещ върху тяхната дифузия и разтваряне в разтопено желязо.
3. Фактори, влияещи върху ефекта от увеличаването на въглеродните емисии
(1) Влияние на размера на частиците на рекарбюратора Скоростта на абсорбция на рекарбюратора зависи от комбинирания ефект на скоростта на разтваряне и дифузия на рекарбюратора и скоростта на загуба от окисление. Като цяло, частиците на рекарбюратора са малки, скоростта на разтваряне е бърза и скоростта на загуба е голяма; частиците на карбуратора са големи, скоростта на разтваряне е бавна и скоростта на загуба е малка. Изборът на размер на частиците на рекарбюратора е свързан с диаметъра и капацитета на пещта. Като цяло, когато диаметърът и капацитетът на пещта са големи, размерът на частиците на рекарбюратора трябва да бъде по-голям; напротив, размерът на частиците на рекарбюратора трябва да бъде по-малък.
(2) Влияние на количеството добавен рекарбюратор. При условия на определена температура и един и същ химичен състав, наситената концентрация на въглерод в разтопеното желязо е определена. При определена степен на насищане, колкото повече рекарбюратор се добавя, толкова по-дълго е времето за разтваряне и дифузия, толкова по-големи са съответните загуби и толкова по-ниска е скоростта на абсорбция.
(3) Влияние на температурата върху скоростта на абсорбция на рекарбюратора. По принцип, колкото по-висока е температурата на разтопеното желязо, толкова по-благоприятно е абсорбирането и разтварянето на рекарбюратора. Напротив, рекарбюраторът е труден за разтваряне и скоростта на абсорбция намалява. Въпреки това, когато температурата на разтопеното желязо е твърде висока, въпреки че е по-вероятно рекарбюраторът да се разтвори напълно, скоростта на загуба на въглерод при горене ще се увеличи, което в крайна сметка ще доведе до намаляване на съдържанието на въглерод и намаляване на общата скорост на абсорбция на рекарбюратора. Обикновено, когато температурата на разтопеното желязо е между 1460 и 1550 °C, ефективността на абсорбция на рекарбюратора е най-добра.
(4) Влияние на разбъркването на разтопеното желязо върху скоростта на абсорбция на рекарбюратора. Разбъркването е благоприятно за разтварянето и дифузията на въглерода и предотвратява изплуването на рекарбюратора върху повърхността на разтопеното желязо и изгарянето му. Преди рекарбюраторът да се разтвори напълно, времето за разбъркване е дълго, а скоростта на абсорбция е висока. Разбъркването може също да намали времето за задържане на карбонизацията, да съкрати производствения цикъл и да избегне изгарянето на легиращи елементи в разтопеното желязо. Ако обаче времето за разбъркване е твърде дълго, то не само оказва голямо влияние върху експлоатационния живот на пещта, но и утежнява загубата на въглерод в разтопеното желязо след разтваряне на рекарбюратора. Следователно, подходящото време за разбъркване на разтопеното желязо трябва да е подходящо, за да се гарантира пълното разтваряне на рекарбюратора.
(5) Влияние на химичния състав на разтопеното желязо върху скоростта на абсорбция на рекарбюратора. Когато началното съдържание на въглерод в разтопеното желязо е високо, под определена граница на разтворимост, скоростта на абсорбция на рекарбюратора е бавна, количеството на абсорбция е малко и загубата от горене е сравнително голяма. Скоростта на абсорбция на рекарбюратора е ниска. Обратното е вярно, когато началното съдържание на въглерод в разтопеното желязо е ниско. Освен това, силицийът и сярата в разтопеното желязо възпрепятстват абсорбцията на въглерод и намаляват скоростта на абсорбция на рекарбюраторите; докато манганът помага за абсорбирането на въглерод и подобряването на скоростта на абсорбция на рекарбюраторите. По отношение на степента на влияние, силицийът е най-голям, следван от манган, а въглеродът и сярата имат по-малко влияние. Следователно, в действителния производствен процес, манганът трябва да се добави първо, след това въглеродът и накрая силицийът.
Време на публикуване: 04 ноември 2022 г.