01. Hvordan klassifisere forgassere
Forgassere kan grovt deles inn i fire typer i henhold til deres råmaterialer.
1. Kunstig grafitt
Hovedråmaterialet for fremstilling av kunstig grafitt er pulverisert høykvalitets kalsinert petroleumskoks, der asfalt tilsettes som bindemiddel, og en liten mengde andre hjelpematerialer tilsettes. Etter at de forskjellige råvarene er blandet sammen, blir de presset og dannet, og deretter behandlet i en ikke-oksiderende atmosfære ved 2500-3000 ° C for å gjøre dem grafittiserte. Etter høytemperaturbehandling reduseres aske-, svovel- og gassinnholdet kraftig.
På grunn av den høye prisen på kunstige grafittprodukter, er de fleste av de kunstige grafitt-recarburizerne som vanligvis brukes i støperier resirkulerte materialer som chips, avfallselektroder og grafittblokker ved produksjon av grafittelektroder for å redusere produksjonskostnadene.
Ved smelting av duktilt jern, for å gjøre den metallurgiske kvaliteten på støpejernet høy, bør kunstig grafitt være førstevalget for forgasseren.
2. Petroleumskoks
Petroleumskoks er en mye brukt forgasser.
Petroleumskoks er et biprodukt som oppnås ved raffinering av råolje. Rester og petroleumsbek oppnådd ved destillasjon under normalt trykk eller under redusert trykk av råolje kan brukes som råmateriale for fremstilling av petroleumskoks, og deretter kan grønn petroleumskoks oppnås etter koksing. Produksjonen av grønn petroleumskoks er omtrent mindre enn 5 % av mengden råolje som brukes. Den årlige produksjonen av rå petroleumskoks i USA er rundt 30 millioner tonn. Urenhetsinnholdet i grønn petroleumskoks er høyt, så det kan ikke brukes direkte som en forkuller, og må kalsineres først.
Rå petroleumskoks er tilgjengelig i svamplignende, nållignende, granulære og flytende former.
Svamp petroleumskoks tilberedes ved forsinket koksmetode. På grunn av det høye svovel- og metallinnholdet brukes det vanligvis som drivstoff under kalsinering, og kan også brukes som råmateriale for kalsinert petroleumskoks. Den kalsinerte svampkoksen brukes hovedsakelig i aluminiumsindustrien og som en forkuller.
Nåle petroleumskoks fremstilles ved forsinket koksmetode med råvarer med høyt innhold av aromatiske hydrokarboner og lavt innhold av urenheter. Denne koksen har en lett knekkaktig nållignende struktur, noen ganger kalt grafittkoks, og brukes hovedsakelig til å lage grafittelektroder etter kalsinering.
Granulær petroleumskoks er i form av harde granuler og er laget av råvarer med høyt innhold av svovel og asfalten ved forsinket koksmetode, og brukes hovedsakelig som brensel.
Fluidisert petroleumskoks oppnås ved kontinuerlig forkoksing i et fluidisert sjikt.
Kalsinering av petroleumskoks er å fjerne svovel, fuktighet og flyktige stoffer. Kalsinering av grønn petroleumskoks ved 1200-1350°C kan gjøre det til vesentlig rent karbon.
Den største brukeren av kalsinert petroleumskoks er aluminiumsindustrien, hvorav 70 % brukes til å lage anoder som reduserer bauxitt. Omtrent 6 % av den kalsinerte petroleumskoksen som produseres i USA, brukes til forkulling av støpejern.
3. Naturlig grafitt
Naturlig grafitt kan deles inn i to typer: flakgrafitt og mikrokrystallinsk grafitt.
Mikrokrystallinsk grafitt har et høyt askeinnhold og brukes vanligvis ikke som forkuller for støpejern.
Det er mange varianter av flakgrafitt: grafitt med høyt karbonflak må ekstraheres ved kjemiske metoder, eller varmes opp til høy temperatur for å bryte ned og fordampe oksidene i den. Askeinnholdet i grafitt er høyt, så det er ikke egnet til å brukes som forgasser; medium karbon grafitt brukes hovedsakelig som en forkuller, men mengden er ikke mye.
4. Cola og antrasitt
I prosessen med elektrisk lysbueovnsstålfremstilling, kan koks eller antrasitt tilsettes som en forgasser ved lading. På grunn av det høye aske- og flyktige innholdet, blir induksjonsovnssmeltestøpejern sjelden brukt som forkuller.
Med den kontinuerlige forbedringen av miljøvernkravene blir mer og mer oppmerksomhet rettet mot ressursforbruk, og prisene på råjern og koks fortsetter å stige, noe som resulterer i en økning i kostnadene for støpegods. Flere og flere støperier begynner å bruke elektriske ovner for å erstatte tradisjonell kuppelsmelting. I begynnelsen av 2011 tok også verkstedet for små og mellomstore deler på fabrikken i bruk den elektriske smelteprosessen for å erstatte den tradisjonelle kuppelsmelteprosessen. Bruken av en stor mengde skrapstål i elektrisk ovnssmelting kan ikke bare redusere kostnadene, men også forbedre de mekaniske egenskapene til støpegods, men typen forkulling som brukes og karbureringsprosessen spiller en nøkkelrolle.
02. Hvordan bruke forgasser i induksjonsovnssmelting
1 Hovedtypene for forgassere
Det er mange materialer som brukes som støpejernsforbrennere, ofte brukt er kunstig grafitt, kalsinert petroleumskoks, naturlig grafitt, koks, antrasitt og blandinger laget av slike materialer.
(1) Kunstig grafitt Blant de forskjellige forkullerne nevnt ovenfor, er den beste kvaliteten kunstig grafitt. Hovedråmaterialet for fremstilling av kunstig grafitt er pulverisert høykvalitets kalsinert petroleumskoks, der asfalt tilsettes som bindemiddel, og en liten mengde andre hjelpematerialer tilsettes. Etter at de ulike råvarene er blandet sammen, blir de presset og formet, og deretter behandlet i en ikke-oksiderende atmosfære ved 2500-3000 °C for å gjøre dem grafittiserte. Etter høytemperaturbehandling reduseres aske-, svovel- og gassinnholdet kraftig. Hvis det ikke er petroleumskoks kalsinert ved høy temperatur eller med utilstrekkelig kalsineringstemperatur, vil kvaliteten på forgasseren bli alvorlig påvirket. Derfor avhenger kvaliteten på forgasseren hovedsakelig av graden av grafitisering. En god forgasser inneholder grafittisk karbon (massefraksjon) Ved 95 % til 98 % er svovelinnholdet 0,02 % til 0,05 %, og nitrogeninnholdet er (100 til 200) × 10-6.
(2) Petroleumskoks er en mye brukt forgasser. Petroleumskoks er et biprodukt fra raffinering av råolje. Rester og petroleumsbek oppnådd fra vanlig trykkdestillasjon eller vakuumdestillasjon av råolje kan brukes som råmateriale for fremstilling av petroleumskoks. Etter koksing kan rå petroleumskoks fås. Innholdet er høyt og kan ikke brukes direkte som recarburizer, og må kalsineres først.
(3) Naturlig grafitt kan deles inn i to typer: flakgrafitt og mikrokrystallinsk grafitt. Mikrokrystallinsk grafitt har et høyt askeinnhold og brukes vanligvis ikke som forkuller for støpejern. Det er mange varianter av flakgrafitt: grafitt med høyt karbonflak må ekstraheres ved kjemiske metoder, eller varmes opp til høy temperatur for å bryte ned og fordampe oksidene i den. Askeinnholdet i grafitt er høyt og bør ikke brukes som forgasser. Medium karbon grafitt brukes hovedsakelig som forkuller, men mengden er ikke mye.
(4) Koks og antrasitt I prosessen med smelting i induksjonsovn, kan koks eller antrasitt tilsettes som en forgasser ved lading. På grunn av det høye aske- og flyktige innholdet, blir induksjonsovnssmeltestøpejern sjelden brukt som forkuller. , Prisen på denne forgasseren er lav, og den tilhører lavkvalitets forgasseren.
2. Prinsippet for karburisering av smeltet jern
I smelteprosessen av syntetisk støpejern, på grunn av den store mengden skrap som tilsettes og det lave C-innholdet i det smeltede jernet, må en forgasser brukes for å øke karbonet. Karbonet som finnes i form av grunnstoff i forgasseren har en smeltetemperatur på 3727°C og kan ikke smeltes ved temperaturen til det smeltede jernet. Derfor er karbonet i forgasseren hovedsakelig oppløst i det smeltede jernet på to måter for oppløsning og diffusjon. Når innholdet av grafittforkuller i smeltet jern er 2,1 %, kan grafitt løses direkte i smeltet jern. Det direkte løsningsfenomenet med ikke-grafittkarbonisering eksisterer i utgangspunktet ikke, men med tiden diffunderer karbon gradvis og oppløses i det smeltede jernet. For rekarburisering av støpejern smeltet ved induksjonsovn, er rekarburiseringshastigheten for krystallinsk grafitt-rekarbonisering betydelig høyere enn for ikke-grafitt-rekarburatorer.
Eksperimenter viser at oppløsningen av karbon i smeltet jern styres av karbonmasseoverføringen i væskegrenselaget på overflaten av de faste partiklene. Ved å sammenligne resultatene oppnådd med koks- og kullpartikler med resultatene oppnådd med grafitt, er det funnet at diffusjons- og oppløsningshastigheten til grafittforbrennere i smeltet jern er betydelig raskere enn for koks- og kullpartikler. De delvis oppløste koks- og kullpartikkelprøvene ble observert med elektronmikroskop, og det ble funnet at et tynt klebrig askelag ble dannet på overflaten av prøvene, som var hovedfaktoren som påvirket deres diffusjons- og oppløsningsytelse i smeltet jern.
3. Faktorer som påvirker effekten av karbonøkning
(1) Påvirkning av partikkelstørrelsen til forgasseren Absorpsjonshastigheten til forgasseren avhenger av den kombinerte effekten av oppløsnings- og diffusjonshastigheten til forgasseren og hastigheten på oksidasjonstapet. Generelt er partiklene til forgasseren små, oppløsningshastigheten er rask og tapshastigheten er stor; forgasserpartiklene er store, oppløsningshastigheten er langsom, og tapshastigheten er liten. Valget av partikkelstørrelsen til forgasseren er relatert til diameteren og kapasiteten til ovnen. Generelt, når diameteren og kapasiteten til ovnen er stor, bør partikkelstørrelsen til forgasseren være større; tvert imot bør partikkelstørrelsen til forgasseren være mindre.
(2) Påvirkning av mengden tilsatt forgasser Under betingelser med en viss temperatur og samme kjemiske sammensetning er den mettede konsentrasjonen av karbon i det smeltede jernet sikker. Under en viss metningsgrad, jo mer forkullingsmiddel som tilsettes, jo lengre tid som kreves for oppløsning og diffusjon, desto større blir tilsvarende tap, og jo lavere er absorpsjonshastigheten.
(3) Effekten av temperatur på absorpsjonshastigheten til forgasseren I prinsippet, jo høyere temperaturen til det smeltede jernet er, desto mer bidrar til absorpsjonen og oppløsningen av forgasseren. Tvert imot er forgasseren vanskelig å løse opp, og absorpsjonshastigheten til forgasseren avtar. Men når temperaturen på det smeltede jernet er for høy, selv om det er mer sannsynlig at forkullingsapparatet er fullstendig oppløst, vil forbrenningshastigheten for karbon øke, noe som til slutt vil føre til en reduksjon i karboninnholdet og en reduksjon i den totale absorpsjonshastigheten til forgasseren. Generelt, når temperaturen på smeltet jern er mellom 1460 og 1550 °C, er absorpsjonseffektiviteten til forgasseren den beste.
(4) Påvirkning av omrøring av smeltet jern på absorpsjonshastigheten til forgasseren Omrøring er gunstig for oppløsningen og diffusjonen av karbon, og unngår at forkullingsapparatet flyter på overflaten av smeltet jern og brennes. Før forgasseren er helt oppløst, er røretiden lang og absorpsjonshastigheten høy. Omrøring kan også redusere karboniseringens holdetid, forkorte produksjonssyklusen og unngå forbrenning av legeringselementer i det smeltede jernet. Men hvis røretiden er for lang, har den ikke bare stor innflytelse på ovnens levetid, men forverrer også tapet av karbon i det smeltede jernet etter at forkullingsapparatet er oppløst. Derfor bør passende røretid for smeltet jern være egnet for å sikre at forgasseren er fullstendig oppløst.
(5) Påvirkning av den kjemiske sammensetningen av smeltet jern på absorpsjonshastigheten til forgasseren Når det opprinnelige karboninnholdet i det smeltede jernet er høyt, under en viss løselighetsgrense, er absorpsjonshastigheten til forgasseren langsom, absorpsjonsmengden er liten , og brenntapet er relativt stort. Forgasserens absorpsjonshastighet er lav. Det motsatte er tilfelle når det opprinnelige karboninnholdet i det smeltede jernet er lavt. I tillegg hindrer silisium og svovel i smeltet jern absorpsjonen av karbon og reduserer absorpsjonshastigheten til recarburizers; mens mangan bidrar til å absorbere karbon og forbedre absorpsjonshastigheten til forkulling. Når det gjelder graden av påvirkning er silisium størst, etterfulgt av mangan, og karbon og svovel har mindre påvirkning. Derfor, i selve produksjonsprosessen, bør mangan tilsettes først, deretter karbon og deretter silisium.
4. Effekten av forskjellige forgassere på egenskapene til støpejern
(1) Testbetingelser To 5t mellomfrekvens kjerneløse induksjonsovner ble brukt til smelting, med en maksimal effekt på 3000kW og en frekvens på 500Hz. I henhold til verkstedets daglige batchliste (50 % returmateriale, 20 % råjern, 30 % skrap), bruk en kalsinert forgasser med lavt nitrogeninnhold og en forgasser av grafitttypen for å smelte en ovn av smeltet jern, i henhold til hhv. prosesskrav Etter justering av den kjemiske sammensetningen, støpes en henholdsvis sylinderhovedlagerhette.
Produksjonsprosess: Forgasseren tilsettes den elektriske ovnen i partier under fôringsprosessen for smelting, 0,4 % primært inokulasjonsmiddel (silisiumbariumpodemiddel) tilsettes i tappeprosessen, og 0,1 % sekundært strømningspodemiddel (silisiumbariumpodemiddel). Bruk stylinglinjen DISA2013.
(2) Mekaniske egenskaper For å verifisere effekten av to forskjellige forgassere på egenskapene til støpejern, og for å unngå påvirkning av sammensetningen av smeltet jern på resultatene, ble sammensetningen av smeltet jern smeltet av forskjellige forgassere justert til å være i hovedsak den samme . For å verifisere resultatene mer fullstendig, i testprosessen, i tillegg til to sett med Ø30 mm teststenger ble hellet i de to ovnene med smeltet jern, ble 12 støpestykker støpt i hvert smeltet jern også valgt tilfeldig for Brinell hardhetstesting (6 stk/boks, testing av to bokser).
I tilfelle av nesten samme sammensetning, er styrken til teststengene produsert ved bruk av grafitttypen for forkulling betydelig høyere enn styrken til teststengene som er støpt ved bruk av den kalsinerte forkullingstypen, og prosessytelsen til støpegodset produsert av forgasseren av grafitttypen er åpenbart bedre enn den som produseres ved bruk av forgasseren av grafitttypen. Støpegods produsert av calcined recarburizers (når hardheten til støpegodsene er for høy, vil kanten av støpegods vises som hoppende kniv-fenomen under bearbeiding).
(3) Grafittformene til prøvene som bruker en forgasser av grafitttype er alle A-type grafitt, og antallet grafitt er større og størrelsen er mindre.
Følgende konklusjoner trekkes fra testresultatene ovenfor: høykvalitets grafitt-type forgasser kan ikke bare forbedre de mekaniske egenskapene til støpegods, forbedre den metallografiske strukturen, men også forbedre prosessytelsen til støpegods.
03. Epilog
(1) Faktorene som påvirker absorpsjonshastigheten til recarburizeren er partikkelstørrelsen til recarburizeren, mengden av recarburizeren tilsatt, recarburization-temperaturen, røretiden til det smeltede jernet og den kjemiske sammensetningen av det smeltede jernet.
(2) Høykvalitets forgasser av grafitttype kan ikke bare forbedre de mekaniske egenskapene til støpegods, forbedre den metallografiske strukturen, men også forbedre prosessytelsen til støpegods. Derfor, når du produserer nøkkelprodukter som sylinderblokker og sylinderhoder i induksjonsovnens smelteprosessen, anbefales det å bruke høykvalitets grafitt-type forgassere.
Innleggstid: Nov-08-2022