I. Come classificare i ricarburatori
I carburatori possono essere approssimativamente suddivisi in quattro tipologie in base alle loro materie prime.
1. Grafite artificiale
La principale materia prima per la produzione di grafite artificiale è il coke di petrolio calcinato di alta qualità in polvere, a cui viene aggiunto l'asfalto come legante e una piccola quantità di altri materiali ausiliari. Le varie materie prime, dopo essere state miscelate tra loro, vengono pressate e formate, quindi trattate in atmosfera non ossidante a 2500-3000°C per renderle grafitate. Dopo il trattamento ad alta temperatura, il contenuto di ceneri, zolfo e gas viene notevolmente ridotto.
A causa del prezzo elevato dei prodotti di grafite artificiale, la maggior parte dei ricarburatori di grafite artificiale comunemente utilizzati nelle fonderie sono materiali riciclati come trucioli, elettrodi di scarto e blocchi di grafite durante la produzione di elettrodi di grafite per ridurre i costi di produzione.
Quando si fonde la ghisa duttile, per rendere elevata la qualità metallurgica della ghisa, la grafite artificiale dovrebbe essere la prima scelta per il ricarburatore.
2. Coke di petrolio
Il coke di petrolio è un ricarburante ampiamente utilizzato.
Il coke di petrolio è un sottoprodotto ottenuto dalla raffinazione del petrolio greggio. I residui e le peci di petrolio ottenuti dalla distillazione a pressione normale o a pressione ridotta del petrolio greggio possono essere utilizzati come materie prime per la produzione di coke di petrolio, quindi dopo la cokefazione si può ottenere coke di petrolio verde. La produzione di coke di petrolio verde è circa inferiore al 5% della quantità di petrolio greggio utilizzato. La produzione annua di coke di petrolio grezzo negli Stati Uniti è di circa 30 milioni di tonnellate. Il contenuto di impurità nel coke di petrolio verde è elevato, quindi non può essere utilizzato direttamente come ricarburante e deve essere prima calcinato.
Il coke di petrolio grezzo è disponibile in forme spugnose, aghiformi, granulari e fluide.
Il coke di petrolio spugnoso viene preparato con il metodo della cokeria ritardata. A causa del suo elevato contenuto di zolfo e metalli, viene solitamente utilizzato come combustibile durante la calcinazione e può anche essere utilizzato come materia prima per il coke di petrolio calcinato. Il coke di spugna calcinato viene utilizzato principalmente nell'industria dell'alluminio e come ricarburante.
Il coke di petrolio ad aghi viene preparato mediante il metodo della cokeria ritardata con materie prime ad alto contenuto di idrocarburi aromatici e basso contenuto di impurità. Questo coke ha una struttura aghiforme facilmente fratturabile, a volte chiamata coke di grafite, e viene utilizzato principalmente per realizzare elettrodi di grafite dopo la calcinazione.
Il coke di petrolio granulare si presenta sotto forma di granuli duri ed è ottenuto da materie prime ad alto contenuto di zolfo e asfaltene mediante il metodo di coking ritardato e viene utilizzato principalmente come combustibile.
Il coke di petrolio fluidizzato si ottiene mediante cokefazione continua in letto fluidizzato.
La calcinazione del coke di petrolio serve a rimuovere zolfo, umidità e sostanze volatili. La calcinazione del coke di petrolio verde a 1200-1350°C può renderlo sostanzialmente carbonio puro.
Il maggiore utilizzatore di coke di petrolio calcinato è l’industria dell’alluminio, il 70% del quale viene utilizzato per produrre anodi che riducono la bauxite. Circa il 6% del coke di petrolio calcinato prodotto negli Stati Uniti viene utilizzato per i ricarburatori della ghisa.
3. Grafite naturale
La grafite naturale può essere divisa in due tipi: grafite lamellare e grafite microcristallina.
La grafite microcristallina ha un elevato contenuto di ceneri e generalmente non viene utilizzata come ricarburante per la ghisa.
Esistono molte varietà di grafite in scaglie: la grafite in scaglie ad alto contenuto di carbonio deve essere estratta con metodi chimici o riscaldata ad alta temperatura per decomporre e volatilizzare gli ossidi in essa contenuti. Il contenuto di ceneri nella grafite è elevato, quindi non è adatta ad essere utilizzata come ricarburante; La grafite a medio carbonio viene utilizzata principalmente come ricarburante, ma la quantità non è molto.
4. Coke di carbonio e antracite
Nel processo di produzione dell'acciaio con forno ad arco elettrico, è possibile aggiungere coke o antracite come ricarburante durante la carica. A causa del suo elevato contenuto di ceneri e volatili, la ghisa da fusione nei forni a induzione viene utilizzata raramente come ricarburante.
Con il continuo miglioramento dei requisiti di protezione ambientale, viene prestata sempre più attenzione al consumo di risorse e i prezzi della ghisa e del coke continuano ad aumentare, con conseguente aumento del costo dei pezzi fusi. Sempre più fonderie stanno iniziando ad utilizzare forni elettrici per sostituire la tradizionale fusione a cubilotto. All'inizio del 2011, anche la piccola e media officina di componentistica della nostra fabbrica ha adottato il processo di fusione con forno elettrico in sostituzione del tradizionale processo di fusione a cubilotto. L'utilizzo di una grande quantità di rottami di acciaio nella fusione in forno elettrico può non solo ridurre i costi, ma anche migliorare le proprietà meccaniche dei getti, ma il tipo di ricarburatore utilizzato e il processo di cementazione svolgono un ruolo chiave.
II.Come usare recarburizer nella fusione in forni a induzione
1. Le principali tipologie di ricarburatori
Esistono molti materiali utilizzati come ricarburatori per la ghisa, comunemente usati sono la grafite artificiale, il coke di petrolio calcinato, la grafite naturale, il coke, l'antracite e le miscele costituite da tali materiali.
(1) Grafite artificiale Tra i vari ricarburanti sopra citati, la migliore qualità è la grafite artificiale. La principale materia prima per la produzione di grafite artificiale è il coke di petrolio calcinato di alta qualità in polvere, a cui viene aggiunto l'asfalto come legante e una piccola quantità di altri materiali ausiliari. Le varie materie prime, dopo essere state miscelate tra loro, vengono pressate e formate, quindi trattate in atmosfera non ossidante a 2500-3000 °C per renderle grafitate. Dopo il trattamento ad alta temperatura, il contenuto di ceneri, zolfo e gas viene notevolmente ridotto. Se non è presente coke di petrolio calcinato ad alta temperatura o con una temperatura di calcinazione insufficiente, la qualità del ricarburatore sarà seriamente compromessa. Pertanto la qualità del ricarburatore dipende principalmente dal grado di grafitizzazione. Un buon ricarburatore contiene carbonio grafitico (frazione di massa) dal 95% al 98%, il contenuto di zolfo è compreso tra 0,02% e 0,05% e il contenuto di azoto è (100-200) × 10-6.
(2) Il coke di petrolio è un ricarburante ampiamente utilizzato. Il coke di petrolio è un sottoprodotto ottenuto dalla raffinazione del petrolio greggio. I residui e le peci di petrolio ottenuti dalla normale distillazione sotto pressione o dalla distillazione sotto vuoto del petrolio greggio possono essere utilizzati come materie prime per la produzione di coke di petrolio. Dopo la cokefazione si può ottenere coke di petrolio grezzo. Il contenuto è elevato e non può essere utilizzato direttamente come ricarburante e deve essere prima calcinato.
(3) La grafite naturale può essere divisa in due tipi: grafite lamellare e grafite microcristallina. La grafite microcristallina ha un elevato contenuto di ceneri e generalmente non viene utilizzata come ricarburante per la ghisa. Esistono molte varietà di grafite in scaglie: la grafite in scaglie ad alto contenuto di carbonio deve essere estratta con metodi chimici o riscaldata ad alta temperatura per decomporre e volatilizzare gli ossidi in essa contenuti. Il contenuto di ceneri nella grafite è elevato e non deve essere utilizzato come ricarburante. La grafite di carbonio medio viene utilizzata principalmente come ricarburante, ma la quantità non è molto.
(4) Coke di carbonio e antracite Nel processo di fusione nel forno a induzione, coke o antracite possono essere aggiunti come ricarburante durante la carica. A causa del suo elevato contenuto di ceneri e volatili, la ghisa da fusione nei forni a induzione viene utilizzata raramente come ricarburante. , Il prezzo di questo ricarburatore è basso e appartiene al ricarburatore di bassa qualità.
2. Il principio della carburazione del ferro fuso
Nel processo di fusione della ghisa sintetica, a causa della grande quantità di rottami aggiunti e del basso contenuto di C nella ghisa fusa, è necessario utilizzare un carburatore per aumentare il carbonio. Il carbonio che esiste come elemento nel ricarburatore ha una temperatura di fusione di 3727°C e non può essere fuso alla temperatura del ferro fuso. Pertanto, il carbonio nel ricarburatore viene disciolto principalmente nel ferro fuso mediante due modi di dissoluzione e diffusione. Quando il contenuto di ricarburante di grafite nel ferro fuso è del 2,1%, la grafite può essere sciolta direttamente nel ferro fuso. Il fenomeno della soluzione diretta della carbonizzazione non grafitica sostanzialmente non esiste, ma con il passare del tempo il carbonio si diffonde gradualmente e si dissolve nel ferro fuso. Per la ricarburazione della ghisa fusa mediante forno ad induzione, il tasso di ricarburazione della ricarburazione della grafite cristallina è significativamente superiore a quello dei ricarburatori non di grafite.
Gli esperimenti mostrano che la dissoluzione del carbonio nel ferro fuso è controllata dal trasferimento della massa di carbonio nello strato limite liquido sulla superficie delle particelle solide. Confrontando i risultati ottenuti con le particelle di coke e carbone con i risultati ottenuti con la grafite, si riscontra che la velocità di diffusione e dissoluzione dei ricarburatori di grafite nel ferro fuso è significativamente più veloce di quella delle particelle di coke e carbone. I campioni di particelle di coke e carbone parzialmente disciolti sono stati osservati al microscopio elettronico e si è scoperto che sulla superficie dei campioni si era formato un sottile strato di cenere appiccicoso, che era il principale fattore che influenzava le loro prestazioni di diffusione e dissoluzione nel ferro fuso.
3. Fattori che influenzano l'effetto dell'aumento del carbonio
(1) Influenza della dimensione delle particelle del ricarburante Il tasso di assorbimento del ricarburante dipende dall'effetto combinato della velocità di dissoluzione e diffusione del ricarburante e dal tasso di perdita per ossidazione. In generale, le particelle del ricarburatore sono piccole, la velocità di dissoluzione è elevata e la velocità di perdita è elevata; le particelle del carburatore sono grandi, la velocità di dissoluzione è lenta e la velocità di perdita è ridotta. La scelta della granulometria del ricarburatore è legata al diametro e alla capacità del forno. In generale, quando il diametro e la capacità del forno sono grandi, la dimensione delle particelle del ricarburatore dovrebbe essere maggiore; al contrario, la dimensione delle particelle del ricarburante dovrebbe essere inferiore.
(2) Influenza della quantità di ricarburante aggiunto Nelle condizioni di una certa temperatura e della stessa composizione chimica, la concentrazione satura di carbonio nel ferro fuso è certa. Sotto un certo grado di saturazione, maggiore è la quantità di ricarburante aggiunta, maggiore è il tempo richiesto per la dissoluzione e la diffusione, maggiore è la perdita corrispondente e minore è il tasso di assorbimento.
(3) L'effetto della temperatura sul tasso di assorbimento del ricarburante In linea di principio, maggiore è la temperatura del ferro fuso, più favorevole è l'assorbimento e la dissoluzione del ricarburante. Al contrario, il ricarburante è difficile da sciogliere e la velocità di assorbimento del ricarburante diminuisce. Tuttavia, quando la temperatura del ferro fuso è troppo alta, anche se è più probabile che il ricarburante si dissolva completamente, il tasso di perdita di carbonio per combustione aumenterà, il che alla fine porterà ad una diminuzione del contenuto di carbonio e ad una diminuzione della quantità complessiva di carbonio. tasso di assorbimento del ricarburatore. In genere, quando la temperatura del ferro fuso è compresa tra 1460 e 1550 °C, l'efficienza di assorbimento del ricarburatore è la migliore.
(4) Influenza dell'agitazione del ferro fuso sulla velocità di assorbimento del ricarburante L'agitazione è benefica per la dissoluzione e la diffusione del carbonio ed evita che il ricarburatore galleggi sulla superficie del ferro fuso e venga bruciato. Prima che il ricarburante sia completamente disciolto, il tempo di agitazione è lungo e il tasso di assorbimento è elevato. L'agitazione può anche ridurre il tempo di mantenimento della carbonizzazione, abbreviare il ciclo di produzione ed evitare la combustione degli elementi leganti nel ferro fuso. Tuttavia, se il tempo di agitazione è troppo lungo, non solo ha una grande influenza sulla durata del forno, ma aggrava anche la perdita di carbonio nel ferro fuso dopo la dissoluzione del ricarburante. Pertanto, il tempo di agitazione appropriato del ferro fuso dovrebbe essere adeguato per garantire che il ricarburante sia completamente disciolto.
(5) Influenza della composizione chimica del ferro fuso sul tasso di assorbimento del ricarburatore Quando il contenuto iniziale di carbonio nel ferro fuso è elevato, sotto un certo limite di solubilità, il tasso di assorbimento del ricarburatore è lento, la quantità di assorbimento è piccola e la perdita di combustione è relativamente grande. Il tasso di assorbimento del ricarburante è basso. È vero il contrario quando il contenuto iniziale di carbonio del ferro fuso è basso. Inoltre, il silicio e lo zolfo presenti nel ferro fuso ostacolano l'assorbimento del carbonio e riducono la velocità di assorbimento dei ricarburanti; mentre il manganese aiuta ad assorbire il carbonio e a migliorare la velocità di assorbimento dei ricarburanti. In termini di grado di influenza, il silicio è il più grande, seguito dal manganese, mentre il carbonio e lo zolfo hanno un'influenza minore. Pertanto, nel processo di produzione vero e proprio, è necessario aggiungere prima il manganese, poi il carbonio e infine il silicio.
Orario di pubblicazione: 04-nov-2022