Njohuri për derdhjen - Si të përdoret karburizatori në derdhje për të bërë derdhje të mira?

01. Si të klasifikohen rikariburizuesit

Karburatorët mund të ndahen përafërsisht në katër lloje sipas lëndës së parë të tyre.

1. Grafit artificial

Lënda e parë kryesore për prodhimin e grafitit artificial është koksi i naftës së kalcinuar me cilësi të lartë në formë pluhuri, në të cilin shtohet asfalti si lidhës dhe shtohet një sasi e vogël e materialeve të tjera ndihmëse. Pasi lëndët e para të ndryshme përzihen së bashku, ato shtypen dhe formohen, dhe më pas trajtohen në një atmosferë jo-oksiduese në 2500-3000 °C për t'i grafituar. Pas trajtimit në temperaturë të lartë, përmbajtja e hirit, squfurit dhe gazit zvogëlohet shumë.

Për shkak të çmimit të lartë të produkteve të grafitit artificial, shumica e rikarburatorëve të grafitit artificial që përdoren zakonisht në fonderi janë materiale të ricikluara siç janë ashklat, elektrodat e mbeturinave dhe blloqet e grafitit kur prodhohen elektroda grafiti për të ulur kostot e prodhimit.

Kur shkrihet hekuri i duktë, për ta bërë cilësinë metalurgjike të gizës të lartë, grafiti artificial duhet të jetë zgjedhja e parë për rikariburizuesin.

 

2. Koks nafte

Koksi i naftës është një rikariburizues i përdorur gjerësisht.

Koksi i naftës është një nënprodukt i përftuar nga rafinimi i naftës bruto. Mbetjet dhe katrani i naftës i përftuar nga distilimi nën presion normal ose nën presion të reduktuar të naftës bruto mund të përdoren si lëndë të para për prodhimin e koksit të naftës, dhe më pas koksi i naftës së gjelbër mund të përftohet pas koksit. Prodhimi i koksit të naftës së gjelbër është afërsisht më pak se 5% e sasisë së naftës së papërpunuar të përdorur. Prodhimi vjetor i koksit të naftës së papërpunuar në Shtetet e Bashkuara është rreth 30 milionë ton. Përmbajtja e papastërtive në koksin e naftës së gjelbër është e lartë, kështu që nuk mund të përdoret direkt si një rikariburizues dhe duhet të kalcinohet më parë.

Koksi i papërpunuar i naftës është i disponueshëm në formë sfungjeri, gjilpëre, grimcash dhe të lëngshme.

Koksi sfungjer i naftës përgatitet me metodën e koksit të vonuar. Për shkak të përmbajtjes së lartë të squfurit dhe metaleve, zakonisht përdoret si lëndë djegëse gjatë kalcinimit, dhe mund të përdoret gjithashtu si lëndë e parë për koksin e naftës së kalcinuar. Koksi sfungjer i kalcinuar përdoret kryesisht në industrinë e aluminit dhe si rikariburizues.

Koksi i naftës me gjilpërë përgatitet me metodën e koksit të vonuar me lëndë të para me përmbajtje të lartë të hidrokarbureve aromatike dhe përmbajtje të ulët të papastërtive. Ky koks ka një strukturë të ngjashme me gjilpërë që thyhet lehtë, ndonjëherë quhet koks grafiti, dhe përdoret kryesisht për të bërë elektroda grafiti pas kalcinimit.

Koksi granular i naftës është në formën e granulave të forta dhe prodhohet nga lëndë të para me përmbajtje të lartë squfuri dhe asfalteni me metodën e koksit të vonuar dhe përdoret kryesisht si lëndë djegëse.

Koksi i naftës së lëngëzuar merret me anë të koksit të vazhdueshëm në një shtrat të fluidizuar.

Kalcinimi i koksit të naftës bëhet për të hequr squfur, lagështi dhe substanca të paqëndrueshme. Kalcinimi i koksit të naftës së gjelbër në 1200-1350°C mund ta bëjë atë karbon në thelb të pastër.

Përdoruesi më i madh i koksit të kalcinuar të naftës është industria e aluminit, 70% e së cilës përdoret për të bërë anoda që zvogëlojnë boksitin. Rreth 6% e koksit të kalcinuar të naftës të prodhuar në Shtetet e Bashkuara përdoret për rikarburatorët e gizës.

3. Grafit natyral

Grafiti natyror mund të ndahet në dy lloje: grafit me luspa dhe grafit mikrokristalin.

Grafiti mikrokristalin ka një përmbajtje të lartë hiri dhe në përgjithësi nuk përdoret si rikariburizues për gizën.

Ekzistojnë shumë lloje të grafitit me fije karboni: grafiti me fije karboni të lartë duhet të nxirret me metoda kimike ose të nxehet në temperaturë të lartë për të dekompozuar dhe avulluar oksidet në të. Përmbajtja e hirit në grafit është e lartë, kështu që nuk është i përshtatshëm për t'u përdorur si rikariburizues; grafiti me karbon të mesëm përdoret kryesisht si rikariburizues, por sasia nuk është e madhe.

4. Kola dhe Antracit

Në procesin e prodhimit të çelikut me furra me hark elektrik, koksi ose antraciti mund të shtohen si rikariburizues gjatë karikimit. Për shkak të përmbajtjes së lartë të hirit dhe avullueshmërisë, shkrirja e gizës në furrat me induksion përdoret rrallë si rikariburizues.

Me përmirësimin e vazhdueshëm të kërkesave për mbrojtjen e mjedisit, i kushtohet gjithnjë e më shumë vëmendje konsumit të burimeve, dhe çmimet e hekurit të derdhur dhe koksit vazhdojnë të rriten, duke rezultuar në një rritje të kostos së derdhjeve. Gjithnjë e më shumë fonderi po fillojnë të përdorin furra elektrike për të zëvendësuar shkrirjen tradicionale të kupolës. Në fillim të vitit 2011, punishtja e pjesëve të vogla dhe të mesme të fabrikës sonë gjithashtu miratoi procesin e shkrirjes së furrës elektrike për të zëvendësuar procesin tradicional të shkrirjes së kupolës. Përdorimi i një sasie të madhe çeliku skrap në shkrirjen e furrës elektrike jo vetëm që mund të ulë kostot, por edhe të përmirësojë vetitë mekanike të derdhjeve, por lloji i rikariburizuesit të përdorur dhe procesi i karburizimit luajnë një rol kyç.

02. Si të përdoret rikarburizuesi në shkrirjen e furrës me induksion

1 Llojet kryesore të rikariburizuesve

Ka shumë materiale që përdoren si rikariburizues të hekurit të derdhur, të cilat përdoren zakonisht si grafit artificial, koks nafte i kalcinuar, grafit natyral, koks, antracit dhe përzierje të bëra nga materiale të tilla.

(1) Grafiti artificial Ndërmjet rikariburizuesve të ndryshëm të përmendur më sipër, cilësia më e mirë është grafiti artificial. Lënda e parë kryesore për prodhimin e grafitit artificial është koksi i naftës i kalcinuar me cilësi të lartë në pluhur, në të cilin shtohet asfalti si lidhës dhe shtohet një sasi e vogël e materialeve të tjera ndihmëse. Pasi lëndët e para të ndryshme të jenë përzier së bashku, ato shtypen dhe formohen, dhe më pas trajtohen në një atmosferë jo-oksiduese në 2500-3000 °C për t'i grafituar. Pas trajtimit në temperaturë të lartë, përmbajtja e hirit, squfurit dhe gazit zvogëlohet shumë. Nëse nuk ka koks nafte të kalcinuar në temperaturë të lartë ose me temperaturë të pamjaftueshme kalcinimi, cilësia e rikariburizuesit do të ndikohet seriozisht. Prandaj, cilësia e rikariburizuesit varet kryesisht nga shkalla e grafitimit. Një rikariburizues i mirë përmban karbon grafitik (fraksioni masiv). Në 95% deri në 98%, përmbajtja e squfurit është 0.02% deri në 0.05% dhe përmbajtja e azotit është (100 deri në 200) × 10-6.

(2) Koksi i naftës është një rikariburizues i përdorur gjerësisht. Koksi i naftës është një nënprodukt i përftuar nga rafinimi i naftës bruto. Mbetjet dhe katrani i naftës i përftuar nga distilimi i rregullt nën presion ose distilimi në vakum i naftës bruto mund të përdoren si lëndë të para për prodhimin e koksit të naftës. Pas koksit, mund të përftohet koksi i papërpunuar i naftës. Përmbajtja është e lartë dhe nuk mund të përdoret direkt si rikariburizues, dhe duhet të kalcinohet më parë.

(3) Grafiti natyror mund të ndahet në dy lloje: grafit me fije dhe grafit mikrokristalin. Grafiti mikrokristalin ka një përmbajtje të lartë hiri dhe në përgjithësi nuk përdoret si rikariburizues për gizën. Ekzistojnë shumë lloje të grafitit me fije: grafiti me fije karboni të lartë duhet të nxirret me metoda kimike ose të nxehet në temperaturë të lartë për të dekompozuar dhe avulluar oksidet në të. Përmbajtja e hirit në grafit është e lartë dhe nuk duhet të përdoret si rikariburizues. Grafiti me karbon të mesëm përdoret kryesisht si rikariburizues, por sasia nuk është e madhe.

(4) Koksi dhe antraciti Në procesin e shkrirjes në furrën e induksionit, koksi ose antraciti mund të shtohen si rikariburizues gjatë karikimit. Për shkak të përmbajtjes së lartë të hirit dhe lëndëve të paqëndrueshme, giza e shkrirjes në furrën e induksionit përdoret rrallë si rikariburizues. Çmimi i këtij rikariburizuesi është i ulët dhe i përket kategorisë së rikariburizuesve me cilësi të ulët.

2. Parimi i karbonizimit të hekurit të shkrirë

Në procesin e shkrirjes së gizës sintetike, për shkak të sasisë së madhe të skrapit të shtuar dhe përmbajtjes së ulët të C në hekurin e shkrirë, duhet të përdoret një karburator për të rritur karbonin. Karboni që ekziston në formën e elementit në rikariburator ka një temperaturë shkrirjeje prej 3727°C dhe nuk mund të shkrihet në temperaturën e hekurit të shkrirë. Prandaj, karboni në rikariburator tretet kryesisht në hekurin e shkrirë me anë të dy mënyrave të tretjes dhe difuzionit. Kur përmbajtja e rikariburatorit të grafitit në hekurin e shkrirë është 2.1%, grafiti mund të tretet direkt në hekurin e shkrirë. Fenomeni i tretësirës direkte të karbonizimit jo-grafit në thelb nuk ekziston, por me kalimin e kohës, karboni shpërndahet gradualisht dhe tretet në hekurin e shkrirë. Për rikariburizimin e gizës së shkrirë nga furra me induksion, shkalla e rikariburizimit të grafitit kristalor është dukshëm më e lartë se ajo e rikariburatorëve jo-grafit.

Eksperimentet tregojnë se tretja e karbonit në hekurin e shkrirë kontrollohet nga transferimi i masës së karbonit në shtresën kufitare të lëngshme në sipërfaqen e grimcave të ngurta. Duke krahasuar rezultatet e marra me grimcat e koksit dhe qymyrit me rezultatet e marra me grafit, është zbuluar se shkalla e difuzionit dhe tretjes së rikariburizuesve të grafitit në hekurin e shkrirë është dukshëm më e shpejtë se ajo e grimcave të koksit dhe qymyrit. Mostrat e grimcave të koksit dhe qymyrit të tretura pjesërisht u vëzhguan me mikroskop elektronik dhe u zbulua se një shtresë e hollë ngjitëse e hirit ishte formuar në sipërfaqen e mostrave, e cila ishte faktori kryesor që ndikonte në performancën e tyre të difuzionit dhe tretjes në hekurin e shkrirë.

3. Faktorët që ndikojnë në efektin e rritjes së karbonit

(1) Ndikimi i madhësisë së grimcave të rikariburizuesit Shkalla e thithjes së rikariburizuesit varet nga efekti i kombinuar i shkallës së tretjes dhe difuzionit të rikariburizuesit dhe shkallës së humbjes nga oksidimi. Në përgjithësi, grimcat e rikariburizuesit janë të vogla, shpejtësia e tretjes është e shpejtë dhe shpejtësia e humbjes është e madhe; grimcat e rikariburizuesit janë të mëdha, shpejtësia e tretjes është e ngadaltë dhe shpejtësia e humbjes është e vogël. Zgjedhja e madhësisë së grimcave të rikariburizuesit lidhet me diametrin dhe kapacitetin e furrës. Në përgjithësi, kur diametri dhe kapaciteti i furrës janë të mëdha, madhësia e grimcave të rikariburizuesit duhet të jetë më e madhe; përkundrazi, madhësia e grimcave të rikariburizuesit duhet të jetë më e vogël.

(2) Ndikimi i sasisë së rikariburizuesit të shtuar Në kushtet e një temperature të caktuar dhe të njëjtës përbërje kimike, përqendrimi i ngopur i karbonit në hekurin e shkrirë është i sigurt. Nën një shkallë të caktuar ngopjes, sa më shumë rikariburizues të shtohet, aq më e gjatë është koha e nevojshme për tretje dhe difuzion, aq më e madhe është humbja përkatëse dhe aq më e ulët është shkalla e absorbimit.

(3) Efekti i temperaturës në shkallën e absorbimit të rikariburizuesit Në parim, sa më e lartë të jetë temperatura e hekurit të shkrirë, aq më e favorshme është absorbimi dhe tretja e rikariburizuesit. Përkundrazi, rikariburizuesi është i vështirë për t'u tretur dhe shkalla e absorbimit të rikariburizuesit zvogëlohet. Megjithatë, kur temperatura e hekurit të shkrirë është shumë e lartë, megjithëse rikariburizuesi ka më shumë gjasa të tretet plotësisht, shkalla e humbjes së karbonit nga djegia do të rritet, gjë që përfundimisht do të çojë në një ulje të përmbajtjes së karbonit dhe një ulje të shkallës së përgjithshme të absorbimit të rikariburizuesit. Në përgjithësi, kur temperatura e hekurit të shkrirë është midis 1460 dhe 1550 °C, efikasiteti i absorbimit të rikariburizuesit është më i miri.

(4) Ndikimi i përzierjes së hekurit të shkrirë në shkallën e thithjes së rikariburizuesit. Përzierja është e dobishme për tretjen dhe përhapjen e karbonit, dhe shmang që rikariburizuesi të notojë në sipërfaqen e hekurit të shkrirë dhe të digjet. Përpara se rikariburizuesi të tretet plotësisht, koha e përzierjes është e gjatë dhe shkalla e thithjes është e lartë. Përzierja gjithashtu mund të zvogëlojë kohën e mbajtjes së karbonizimit, të shkurtojë ciklin e prodhimit dhe të shmangë djegien e elementëve aliazh në hekurin e shkrirë. Megjithatë, nëse koha e përzierjes është shumë e gjatë, ajo jo vetëm që ka një ndikim të madh në jetëgjatësinë e furrës, por gjithashtu përkeqëson humbjen e karbonit në hekurin e shkrirë pasi rikariburizuesi të jetë tretur. Prandaj, koha e duhur e përzierjes së hekurit të shkrirë duhet të jetë e përshtatshme për të siguruar që rikariburizuesi të tretet plotësisht.

(5) Ndikimi i përbërjes kimike të hekurit të shkrirë në shkallën e absorbimit të rikariburizuesit Kur përmbajtja fillestare e karbonit në hekurin e shkrirë është e lartë, nën një kufi të caktuar tretshmërie, shkalla e absorbimit të rikariburizuesit është e ngadaltë, sasia e absorbimit është e vogël dhe humbja e djegies është relativisht e madhe. Shkalla e absorbimit të rikariburizuesit është e ulët. E kundërta është e vërtetë kur përmbajtja fillestare e karbonit të hekurit të shkrirë është e ulët. Përveç kësaj, silici dhe squfuri në hekurin e shkrirë pengojnë absorbimin e karbonit dhe zvogëlojnë shkallën e absorbimit të rikariburizuesve; ndërsa mangani ndihmon në absorbimin e karbonit dhe përmirësimin e shkallës së absorbimit të rikariburizuesve. Sa i përket shkallës së ndikimit, silici është më i madhi, i ndjekur nga mangani, dhe karboni dhe squfuri kanë më pak ndikim. Prandaj, në procesin aktual të prodhimit, mangani duhet të shtohet i pari, pastaj karboni dhe më pas silici.

4. Efekti i rikariburizuesve të ndryshëm në vetitë e gizës

(1) Kushtet e provës Për shkrirjen u përdorën dy furra induksioni pa bërthamë me frekuencë të ndërmjetme 5t, me një fuqi maksimale prej 3000kW dhe një frekuencë prej 500Hz. Sipas listës ditore të dozimit të punishtes (50% material i kthyer, 20% hekur i derdhur, 30% skrap), përdorni një rikariburizues të kalcinuar me azot të ulët dhe një rikariburizues të tipit grafit për të shkrirë një furrë hekuri të shkrirë përkatësisht, sipas kërkesave të procesit. Pas rregullimit të përbërjes kimike, derdhni përkatësisht një kapak kushinete kryesore të cilindrit.

Procesi i prodhimit: Rikarburizuesi shtohet në furrën elektrike në grupe gjatë procesit të furnizimit për shkrirje, 0.4% inokulant primar (inokulant silici-barium) shtohet në procesin e spërkatjes dhe 0.1% inokulant rrjedhjeje sekondare (inokulant silici-barium). Përdorni linjën e stilimit DISA2013.

(2) Vetitë mekanike Për të verifikuar efektin e dy rikariburizuesve të ndryshëm në vetitë e gizës dhe për të shmangur ndikimin e përbërjes së hekurit të shkrirë në rezultate, përbërja e hekurit të shkrirë e shkrirë nga rikariburizues të ndryshëm u rregullua që të ishte në thelb e njëjtë. Për të verifikuar më plotësisht rezultatet, në procesin e testimit, përveç dy seteve të shufrave të provës Ø30 mm që u derdhën në dy furrat e hekurit të shkrirë, 12 copë derdhje të derdhura në secilin hekur të shkrirë u zgjodhën gjithashtu rastësisht për testimin e fortësisë Brinell (6 copë/kuti, duke testuar dy kuti).

Në rastin e pothuajse të njëjtës përbërje, fortësia e shufrave të provës të prodhuara duke përdorur rikarburizuesin e tipit grafit është dukshëm më e lartë se ajo e shufrave të provës të derdhura duke përdorur rikarburizuesin e tipit të kalcinuar, dhe performanca e përpunimit të derdhjeve të prodhuara nga rikarburizuesi i tipit grafit është padyshim më e mirë se ajo e prodhuar duke përdorur rikarburizuesin e tipit grafit. Derdhjet e prodhuara nga rikarburizuesit e kalcinuar (kur fortësia e derdhjeve është shumë e lartë, skaji i derdhjeve do të shfaqet si fenomeni i thikës kërcyese gjatë përpunimit).

(3) Format e grafitit të mostrave që përdorin rikariburizuesin e tipit grafit janë të gjitha grafit i tipit A, dhe numri i grafitit është më i madh dhe madhësia është më e vogël.

Nga rezultatet e testeve të mësipërme nxirren përfundimet e mëposhtme: një rikarburator i tipit grafit me cilësi të lartë jo vetëm që mund të përmirësojë vetitë mekanike të derdhjeve, të përmirësojë strukturën metalografike, por edhe të përmirësojë performancën e përpunimit të derdhjeve.

03. Epilog

(1) Faktorët që ndikojnë në shkallën e përthithjes së rikarburizuesit janë madhësia e grimcave të rikarburizuesit, sasia e rikarburizuesit të shtuar, temperatura e rikarburizimit, koha e përzierjes së hekurit të shkrirë dhe përbërja kimike e hekurit të shkrirë.

(2) Rikarburizuesi i tipit grafit me cilësi të lartë jo vetëm që mund të përmirësojë vetitë mekanike të derdhjeve, të përmirësojë strukturën metalografike, por edhe të përmirësojë performancën e përpunimit të derdhjeve. Prandaj, kur prodhohen produkte kyçe si blloqe cilindrash dhe koka cilindrash në procesin e shkrirjes së furrës me induksion, rekomandohet përdorimi i rikarburizuesve të tipit grafit me cilësi të lartë.


Koha e postimit: 08 nëntor 2022