I. Hur man klassificerar återkolningsaggregat
Förgasare kan grovt delas in i fyra typer beroende på deras råmaterial.
1. Konstgjord grafit
Det huvudsakliga råmaterialet för tillverkning av artificiell grafit är pulveriserad högkvalitativ kalcinerad petroleumkoks, där asfalt tillsätts som bindemedel och en liten mängd andra hjälpämnen tillsätts. Efter att de olika råmaterialen har blandats pressas och formas de och behandlas sedan i en icke-oxiderande atmosfär vid 2500-3000 °C för att göra dem grafitiserade. Efter högtemperaturbehandling minskas ask-, svavel- och gashalten kraftigt.
På grund av det höga priset på konstgjorda grafitprodukter är de flesta konstgjorda grafitåterkolningsmedel som vanligtvis används i gjuterier återvunna material som flis, avfallselektroder och grafitblock vid tillverkning av grafitelektroder för att minska produktionskostnaderna.
För att uppnå hög metallurgisk kvalitet vid smältning av segjärn bör artificiell grafit vara förstahandsvalet för återkolningsaggregatet.
2. Petroleumkoks
Petroleumkoks är en allmänt använd återkolningsmedel.
Petroleumkoks är en biprodukt som erhålls genom raffinering av råolja. Rester och petroleumbeck som erhålls genom destillation av råolja under normalt tryck eller under reducerat tryck kan användas som råmaterial för tillverkning av petroleumkoks, och sedan kan grön petroleumkoks erhållas efter koksning. Produktionen av grön petroleumkoks är ungefär mindre än 5 % av den mängd råolja som används. Den årliga produktionen av rå petroleumkoks i USA är cirka 30 miljoner ton. Föroreningshalten i grön petroleumkoks är hög, så den kan inte användas direkt som återkolningsmedel och måste först kalcineras.
Rå petroleumkoks finns i svampliknande, nålliknande, granulära och flytande former.
Svampkoks framställs med fördröjd koksningsmetod. På grund av dess höga svavel- och metallinnehåll används det vanligtvis som bränsle vid kalcinering, och kan även användas som råmaterial för kalcinerad petroleumkoks. Kalcinerad svampkoks används huvudsakligen inom aluminiumindustrin och som återkolningsmedel.
Nålpetroleumkoks framställs med fördröjd koksningsmetod med råmaterial med hög halt aromatiska kolväten och låg halt föroreningar. Denna koks har en lättbrottbar nålliknande struktur, ibland kallad grafitkoks, och används huvudsakligen för att tillverka grafitelektroder efter kalcinering.
Granulär petroleumkoks föreligger i form av hårda granuler och tillverkas av råmaterial med högt innehåll av svavel och asfalten genom fördröjd koksningsmetod och används huvudsakligen som bränsle.
Fluidiserad petroleumkoks erhålls genom kontinuerlig koksning i en fluidiserad bädd.
Kalcinering av petroleumkoks syftar till att avlägsna svavel, fukt och flyktiga ämnen. Kalcinering av grön petroleumkoks vid 1200-1350 °C kan göra det till i huvudsak rent kol.
Den största användaren av kalcinerad petroleumkoks är aluminiumindustrin, varav 70 % används för att tillverka anoder som reducerar bauxit. Cirka 6 % av den kalcinerade petroleumkoksen som produceras i USA används för gjutjärnsomkolningsanläggningar.
3. Naturlig grafit
Naturlig grafit kan delas in i två typer: flinggrafit och mikrokristallin grafit.
Mikrokristallin grafit har en hög askhalt och används i allmänhet inte som återkolningsmedel för gjutjärn.
Det finns många varianter av flinggrafit: högkolhaltig flinggrafit behöver extraheras med kemiska metoder eller värmas upp till hög temperatur för att sönderdela och förånga oxiderna i den. Askhalten i grafit är hög, så den är inte lämplig att använda som återkolningsmedel; medelkolhaltig grafit används huvudsakligen som återkolningsmedel, men mängden är inte stor.
4. Kolkoks och antracit
I processen för ståltillverkning i elektriska ljusbågsugnar kan koks eller antracit tillsättas som återkolningsmedel vid laddning. På grund av dess höga askhalt och flyktiga ämnen används gjutjärn för smältning av induktionsugnar sällan som återkolningsmedel.
I takt med att miljöskyddskraven ständigt förbättras ägnas alltmer uppmärksamhet åt resursförbrukning, och priserna på tackjärn och koks fortsätter att stiga, vilket resulterar i en ökning av kostnaden för gjutgods. Fler och fler gjuterier börjar använda elektriska ugnar för att ersätta traditionell kupolsmältning. I början av 2011 införde även vår fabriks små och medelstora verkstad för små delar elektrisk ugnssmältning för att ersätta den traditionella kupolsmältningsprocessen. Användningen av en stor mängd skrotstål vid elektrisk ugnssmältning kan inte bara minska kostnaderna utan också förbättra gjutgodsens mekaniska egenskaper, men typen av återkolningsanordning som används och uppkolningsprocessen spelar en nyckelroll.
II. Hur man använder recarburizer i induktionsugnssmältning
1. De viktigaste typerna av återkolningsaggregat
Det finns många material som används som gjutjärnsomkolningsaggregat, vanligtvis används artificiell grafit, kalcinerad petroleumkoks, naturlig grafit, koks, antracit och blandningar gjorda av sådana material.
(1) Konstgjord grafit Bland de olika återkolningsmaskiner som nämns ovan är den konstgjorda grafiten den bästa kvaliteten. Det huvudsakliga råmaterialet för tillverkning av konstgjord grafit är pulveriserad högkvalitativ kalcinerad petroleumkoks, där asfalt tillsätts som bindemedel och en liten mängd andra hjälpämnen tillsätts. Efter att de olika råmaterialen har blandats pressas och formas de och behandlas sedan i en icke-oxiderande atmosfär vid 2500-3000 °C för att göra dem grafitiserade. Efter högtemperaturbehandling minskar ask-, svavel- och gashalten kraftigt. Om det inte finns någon petroleumkoks som kalcineras vid hög temperatur eller vid otillräcklig kalcineringstemperatur kommer återkolningsmaskinens kvalitet att påverkas allvarligt. Därför beror återkolningsmaskinens kvalitet huvudsakligen på grafitiseringsgraden. En bra återkolningsanordning innehåller grafitiskt kol (massfraktion). Vid 95 % till 98 % är svavelhalten 0,02 % till 0,05 % och kvävehalten är (100 till 200) × 10⁻⁶.
(2) Petroleumkoks är en allmänt använd återkolningsanordning. Petroleumkoks är en biprodukt som erhålls vid raffinering av råolja. Rester och petroleumbeck som erhålls vid vanlig tryckdestillation eller vakuumdestillation av råolja kan användas som råmaterial för tillverkning av petroleumkoks. Efter koksning kan rå petroleumkoks erhållas. Halten är hög och kan inte användas direkt som återkolningsanordning, utan måste först kalcineras.
(3) Naturlig grafit kan delas in i två typer: flinggrafit och mikrokristallin grafit. Mikrokristallin grafit har en hög askhalt och används i allmänhet inte som återkolningsmedel för gjutjärn. Det finns många varianter av flinggrafit: högkolhaltig flinggrafit behöver extraheras med kemiska metoder eller värmas upp till hög temperatur för att sönderdelas och förångas oxiderna i den. Askhalten i grafit är hög och bör inte användas som återkolningsmedel. Medelkolhaltig grafit används huvudsakligen som återkolningsmedel, men mängden är inte stor.
(4) Kolkoks och antracit Vid smältning i induktionsugn kan koks eller antracit tillsättas som återkolningsmedel vid påfyllning. På grund av dess höga askhalt och flyktiga innehåll används gjutjärn för smältning i induktionsugn sällan som återkolningsmedel. Priset på denna återkolningsmedel är lågt och den tillhör låggradiga återkolningsmedel.
2. Principen för karburisering av smält järn
Vid smältning av syntetiskt gjutjärn, på grund av den stora mängden tillsatt skrot och den låga kolhalten i det smälta järnet, måste en karburator användas för att öka kolhalten. Kolet som finns i form av ett element i återkolningsanordningen har en smälttemperatur på 3727°C och kan inte smältas vid temperaturen hos det smälta järnet. Därför löses kolet i återkolningsanordningen huvudsakligen upp i det smälta järnet på två sätt: upplösning och diffusion. När innehållet av grafitåterkolningsanordning i smält järn är 2,1 % kan grafit lösas upp direkt i det smälta järnet. Direktlösningsfenomenet med icke-grafitkarbonisering existerar i princip inte, men med tiden diffunderar och löses kol gradvis upp i det smälta järnet. Vid återkolning av gjutjärn som smälts med induktionsugn är återkolningshastigheten för kristallin grafitåterkolning betydligt högre än för icke-grafitåterkolningsanordningar.
Experiment visar att upplösningen av kol i smält järn styrs av kolmassaöverföringen i det flytande gränsskiktet på ytan av de fasta partiklarna. Jämförelse av resultaten som erhållits med koks- och kolpartiklar med resultaten som erhållits med grafit visar att diffusions- och upplösningshastigheten för grafitåterkolningsaggregat i smält järn är betydligt snabbare än för koks- och kolpartiklar. De delvis upplösta koks- och kolpartikelproverna observerades med elektronmikroskop, och det visade sig att ett tunt klibbigt asklager bildades på provernas yta, vilket var den viktigaste faktorn som påverkade deras diffusions- och upplösningsprestanda i smält järn.
3. Faktorer som påverkar effekten av koldioxidökningen
(1) Inverkan av återkolningsaggregatets partikelstorlek Återkolningsaggregatets absorptionshastighet beror på den kombinerade effekten av återkolningsaggregatets upplösnings- och diffusionshastighet och oxidationsförlusthastigheten. I allmänhet är återkolningsaggregatets partiklar små, upplösningshastigheten är snabb och förlusthastigheten är stor; återkolningsaggregatets partiklar är stora, upplösningshastigheten är långsam och förlusthastigheten är liten. Valet av återkolningsaggregatets partikelstorlek är relaterat till ugnens diameter och kapacitet. I allmänhet, när ugnens diameter och kapacitet är stor, bör återkolningsaggregatets partikelstorlek vara större; tvärtom bör återkolningsaggregatets partikelstorlek vara mindre.
(2) Inverkan av mängden tillsatt återkolningsmedel Under förhållanden med en viss temperatur och samma kemiska sammansättning är den mättade koncentrationen av kol i det smälta järnet säkerställd. Under en viss mättnadsgrad gäller att ju mer återkolningsmedel som tillsätts, desto längre tid krävs för upplösning och diffusion, desto större blir motsvarande förlust och desto lägre absorptionshastighet.
(3) Temperaturens inverkan på återkolningsaggregatets absorptionshastighet I princip gäller att ju högre temperatur det smälta järnet har, desto mer gynnsam är absorptionen och upplösningen av återkolningsaggregatet. Å andra sidan är återkolningsaggregatet svårare att lösa upp, och absorptionshastigheten minskar. Men när temperaturen på det smälta järnet är för hög, och även om återkolningsaggregatet sannolikt löses helt upp, ökar förbränningsförlusten av kol, vilket så småningom leder till en minskning av kolhalten och en minskning av återkolningsaggregatets totala absorptionshastighet. Generellt sett är återkolningsaggregatets absorptionseffektivitet bäst när temperaturen på det smälta järnet är mellan 1460 och 1550 °C.
(4) Inverkan av omrörning av smält järn på absorptionshastigheten hos återkolningsanordningen Omrörning är fördelaktig för upplösning och diffusion av kol, och förhindrar att återkolningsanordningen flyter på ytan av det smälta järnet och förbränns. Innan återkolningsanordningen är helt upplöst är omrörningstiden lång och absorptionshastigheten hög. Omrörning kan också minska förkolningstiden, förkorta produktionscykeln och undvika förbränning av legeringsämnen i det smälta järnet. Men om omrörningstiden är för lång har det inte bara en stor inverkan på ugnens livslängd, utan förvärrar också förlusten av kol i det smälta järnet efter att återkolningsanordningen är upplöst. Därför bör lämplig omrörningstid för smält järn vara lämplig för att säkerställa att återkolningsanordningen är helt upplöst.
(5) Inverkan av den kemiska sammansättningen av smält järn på absorptionshastigheten hos återkolningsaggregatet När den initiala kolhalten i det smälta järnet är hög, under en viss löslighetsgräns, är absorptionshastigheten hos återkolningsaggregatet långsam, absorptionsmängden liten och förbränningsförlusten relativt stor. Återkolningsaggregatets absorptionshastighet är låg. Det motsatta gäller när den initiala kolhalten i det smälta järnet är låg. Dessutom hindrar kisel och svavel i smält järn absorptionen av kol och minskar absorptionshastigheten hos återkolningsaggregaten; medan mangan hjälper till att absorbera kol och förbättrar absorptionshastigheten hos återkolningsaggregaten. När det gäller graden av påverkan är kisel störst, följt av mangan, och kol och svavel har mindre inflytande. Därför bör mangan tillsättas först i den faktiska produktionsprocessen, sedan kol och sedan kisel.
Publiceringstid: 4 november 2022