01. Wéi een Rekarburiséierer klasséiert
Vergaser kënnen no hire Rohmaterialien ongeféier a véier Typen opgedeelt ginn.
1. Kënschtleche Grafit
Déi wichtegst Rohmaterial fir d'Produktioun vu kënschtleche Graphit ass pulveriséierten héichwäertege kalzinéierte Petroleumkoks, deem Asphalt als Bindemittel bäigefüügt gëtt, an eng kleng Quantitéit vun aneren Hëllefsmaterialien. Nodeems déi verschidde Rohmaterialien zesumme gemëscht sinn, gi se gepresst a geformt, an dann an enger net-oxidéierender Atmosphär bei 2500-3000 °C behandelt fir se graphitiséiert ze maachen. No der Héichtemperaturbehandlung gëtt den Äsch-, Schwefel- a Gasgehalt staark reduzéiert.
Wéinst dem héije Präis vun künstleche Graphitprodukter sinn déi meescht vun den künstleche Graphit-Rekarburisatoren, déi allgemeng a Gießereien benotzt ginn, recycléiert Materialien wéi Chips, Offallelektroden a Graphitblöcke bei der Fabrikatioun vu Graphitelektroden, fir d'Produktiounskäschten ze reduzéieren.
Beim Schmëlze vun duktileisen, fir déi metallurgesch Qualitéit vum Goss héich ze halen, sollt künstleche Graphit déi éischt Wiel fir de Rekarburisator sinn.
2. Petroleumkoks
Petroleumkoks ass e wäit verbreeten Rekarburisator.
Pëtrolskoks ass en Nieweprodukt, dat duerch d'Raffinéierung vu Réiueleg kritt gëtt. Iwwerreschter a Pëtrolspech, déi duerch Destillatioun ënner Normaldrock oder ënner reduzéiertem Drock vu Réiueleg kritt ginn, kënnen als Réistoffer fir d'Produktioun vu Pëtrolskoks benotzt ginn, an duerno kann no der Koksung grénge Pëtrolskoks gewonnen ginn. D'Produktioun vu grénge Pëtrolskoks ass ongeféier manner wéi 5% vun der Quantitéit u benotztem Réiueleg. Déi jäerlech Produktioun vu Réi-Pëtrolskoks an den USA ass ongeféier 30 Milliounen Tonnen. Den Unreinheetsgehalt am grénge Pëtrolskoks ass héich, sou datt en net direkt als Rekarburisator benotzt ka ginn a muss als éischt kalzinéiert ginn.
Réi Petroleumkoks ass a schwammähnlecher, nadelähnlecher, granularer a flësseger Form verfügbar.
Schwamm-Pëtrolskoks gëtt mat der Verspéidungsverkoksungsmethod hiergestallt. Wéinst sengem héije Schwefel- a Metallgehalt gëtt e meeschtens als Brennstoff beim Kalzinéieren benotzt, a kann och als Rohmaterial fir kalzinéierte Pëtrolskoks benotzt ginn. De kalzinéierte Schwammskoks gëtt haaptsächlech an der Aluminiumindustrie an als Rekarburisator benotzt.
Nadel-Pëtrolskoks gëtt duerch d'Verzögerungskoksmethod mat Rohmaterialien mat engem héijen Undeel un aromatesche Kuelewaasserstoffer an engem niddregen Undeel un Ongereinheeten hiergestallt. Dëse Koks huet eng liicht zerbriechend nadelfërmeg Struktur, heiansdo och Graphitkoks genannt, a gëtt haaptsächlech fir d'Produktioun vu Graphitelektroden no der Kalzinatioun benotzt.
Granuläre Petroleumkoks ass a Form vun haarde Granulaten a gëtt aus Rohmaterialien mat engem héije Schwefel- an Asphalten-Gehalt duerch d'Verzögerungskoksmethod hiergestallt a gëtt haaptsächlech als Brennstoff benotzt.
Fluidiséierte Petroleumkoks gëtt duerch kontinuéierlech Koksung an engem fluidiséierte Bett gewonnen.
D'Balzinatioun vu Petroleumkoks ass fir Schwefel, Fiichtegkeet a flüchteg Substanzen ze entfernen. D'Balzinatioun vu gréngem Petroleumkoks bei 1200-1350°C kann en zu wesentlech purem Kuelestoff maachen.
De gréisste Benotzer vu kalzinéiertem Pëtrolskoks ass d'Aluminiumindustrie, vun där 70% benotzt gi fir Anoden ze produzéieren, déi Bauxit reduzéieren. Ongeféier 6% vum kalzinéierte Pëtrolskoks, deen an den USA produzéiert gëtt, gi fir Goss-Rekarburisatoren benotzt.
3. Natierleche Grafit
Natierleche Graphit kann an zwou Zorten opgedeelt ginn: Flackegrafit a mikrokristalline Graphit.
Mikrokristalline Graphit huet en héijen Äschegehalt a gëtt normalerweis net als Rekarburisator fir Goss benotzt.
Et gëtt vill Varietéite vu Flackegrafit: Flackegrafit mat héijem Kuelestoffgehalt muss duerch chemesch Methoden extrahéiert oder op héich Temperatur erhëtzt ginn, fir d'Oxiden dran ze zersetzen an ze verflüchtegen. Den Äschegehalt am Graphit ass héich, dofir ass en net gëeegent fir als Rekarburisator ze benotzen; Graphit mat mëttlerer Kuelestoffgehalt gëtt haaptsächlech als Rekarburisator benotzt, awer d'Quantitéit ass net grouss.
4. Koks an Anthrazit
Am Prozess vun der Stolproduktioun an engem Elektrobueuewen kënnen Koks oder Anthrazit als Rekarburisator beim Oplueden bäigefüügt ginn. Wéinst sengem héijen Äschen- a flüchtege Gehalt gëtt Goss aus Induktiounsuewen-Schmelz selten als Rekarburisator benotzt.
Mat der kontinuéierlecher Verbesserung vun den Ëmweltschutzufuerderungen gëtt ëmmer méi Opmierksamkeet op de Ressourcenverbrauch geluecht, an d'Präisser fir Schwäineisen a Koks klammen weider, wat zu enger Erhéijung vun de Käschte fir Gossstécker féiert. Ëmmer méi Gießereien fänken un, elektresch Uewen ze benotzen, fir déi traditionell Kuppelschmelzung ze ersetzen. Ufank 2011 huet d'Kleng- a Mëtteldeelerwierkstatt vun eiser Fabréck och den elektreschen Uewenschmelzprozess adoptéiert, fir de traditionelle Kuppelschmelzprozess ze ersetzen. D'Benotzung vun enger grousser Quantitéit u Schrottstol beim elektreschen Uewenschmelzen kann net nëmmen d'Käschte reduzéieren, mä och d'mechanesch Eegeschafte vu Gossstécker verbesseren, mä d'Aart vum benotzten Neikarburiséierer an de Karburéierungsprozess spillen eng Schlësselroll.
02. Wéi een e Recarburizer beim Schmelzen an engem Induktiounsuewen benotzt
1 Déi Haaptzorte vu Rekarburiséierer
Et gi vill Materialien, déi als Goss-Rekarburisatoren benotzt ginn, dacks benotzt sinn künstlechen Graphit, kalzinéierte Petroleumkoks, natierleche Graphit, Koks, Anthrazit a Mëschunge aus sou Materialien.
(1) Kënschtleche Graphit Ënnert de verschiddenen uewe genannten Rekarburiséierer ass déi bescht Qualitéit kënschtleche Graphit. Déi wichtegst Rohmaterial fir d'Produktioun vu kënschtleche Graphit ass pulveriséierten héichqualitative kalzinéierte Pëtrolskoks, zu deem Asphalt als Bindemittel bäigefüügt gëtt, an eng kleng Quantitéit vun aneren Hëllefsmaterialien bäigefüügt gëtt. Nodeems déi verschidde Rohmaterialien zesumme gemëscht sinn, gi se gepresst a geformt, an dann an enger net-oxidéierender Atmosphär bei 2500-3000 °C behandelt fir se graphitiséiert ze maachen. No der Héichtemperaturbehandlung ginn den Äschen-, Schwefel- a Gasgehalt staark reduzéiert. Wann et kee Pëtrolskoks gëtt, deen bei héijer Temperatur kalzinéiert gëtt oder mat enger onzureichender Kalzinatiounstemperatur, gëtt d'Qualitéit vum Rekarburiséierer eescht beaflosst. Dofir hänkt d'Qualitéit vum Rekarburiséierer haaptsächlech vum Grad vun der Graphitiséierung of. E gudde Recarburisateur enthält graphitescht Kuelestoff (Massenundeel). Bei 95% bis 98% ass de Schwefelgehalt 0,02% bis 0,05% an den Stickstoffgehalt (100 bis 200) × 10-6.
(2) Pëtrolskoks ass e wäit verbreeten Rekarburisator. Pëtrolskoks ass e Nieweprodukt, dat aus der Raffinéierung vu Réiueleg gewonnen gëtt. Iwwerreschter a Pëtrolspech, déi aus der normaler Drockdestillatioun oder der Vakuumdestillatioun vu Réiueleg gewonnen ginn, kënnen als Rohmaterial fir d'Produktioun vu Pëtrolskoks benotzt ginn. Nom Koksen kann Réi-Pëtrolskoks gewonnen ginn. Den Undeel ass héich a kann net direkt als Rekarburisator benotzt ginn a muss als éischt kalzinéiert ginn.
(3) Natierleche Graphit kann an zwou Zorten opgedeelt ginn: Flockegraphit a mikrokristalline Graphit. Mikrokristalline Graphit huet en héijen Äschegehalt a gëtt am Allgemengen net als Rekarburisator fir Goss benotzt. Et gëtt vill Varietéite vu Flockegraphit: Flockegraphit mat héijem Kuelestoffgehalt muss duerch chemesch Methoden extrahéiert oder op héich Temperatur erhëtzt ginn, fir d'Oxiden dran ze zersetzen an ze verflüchtegen. Den Äschegehalt am Graphit ass héich a sollt net als Rekarburisator benotzt ginn. Mëttelkuelestoffgraphit gëtt haaptsächlech als Rekarburisator benotzt, awer d'Quantitéit ass net grouss.
(4) Koks an Anthrazit Am Prozess vum Schmelzen an engem Induktiounsuewen kann Koks oder Anthrazit als Rekarburisator beim Oplueden bäigefüügt ginn. Wéinst sengem héijen Äschen- a flüchtege Gehalt gëtt Goss aus dem Induktiounsuewen-Schmelzen selten als Rekarburisator benotzt. De Präis vun dësem Rekarburisator ass niddreg an hie gehéiert zu de Rekarburisatoren vun nidderegem Qualitéit.
2. De Prinzip vun der Karburiséierung vu geschmoltenem Eisen
Beim Schmelzprozess vu syntheteschem Goss muss, wéinst der grousser Quantitéit u Schrott, déi derbäigesat gëtt, an dem niddrege C-Gehalt am geschmoltenen Eisen, e Karburisateur benotzt ginn, fir de Kuelestoffgehalt ze erhéijen. De Kuelestoff, deen a Form vun engem Element am Rekarburisateur existéiert, huet eng Schmelztemperatur vun 3727°C a kann net bei der Temperatur vum geschmoltenen Eisen geschmolt ginn. Dofir gëtt de Kuelestoff am Rekarburisateur haaptsächlech iwwer zwou Weeër: Opléisung an Diffusioun, am geschmoltenen Eisen opgeléist. Wann den Inhalt vum Graphitrekarburisateur am geschmoltenen Eisen 2,1% ass, kann de Graphit direkt am geschmoltenen Eisen opgeléist ginn. De Phänomen vun der direkter Léisung vun der net-Graphitkarburiséierung gëtt et am Fong net, awer mat der Zäit diffundéiert de Kuelestoff graduell a léist sech am geschmoltenen Eisen op. Fir d'Rekarburiséierung vu Goss, dat an engem Induktiounsuewen geschmolt gëtt, ass d'Rekarburiséierungsquote vun der kristalliner Graphitrekarburiséierung däitlech méi héich wéi déi vun net-Graphitrekarburisateuren.
Experimenter weisen datt d'Opléisung vu Kuelestoff a geschmoltenem Eisen duerch den Transfer vu Kuelestoffmasse an der flësseger Grenzschicht op der Uewerfläch vun de feste Partikelen kontrolléiert gëtt. Wann een d'Resultater mat Koks- a Kuelpartikelen mat de Resultater mat Graphit vergläicht, stellt een fest, datt d'Diffusiouns- an Opléisungsquote vu Graphitrekarburisatoren a geschmoltenem Eisen däitlech méi séier ass wéi déi vu Koks- a Kuelpartikelen. Déi deelweis opgeléist Koks- a Kuelpartikelprouwen goufen ënner engem Elektronemikroskop observéiert, an et gouf festgestallt, datt eng dënn, klebrig Äscheschicht op der Uewerfläch vun de Prouwen geformt gouf, wat den Haaptfaktor war, deen hir Diffusiouns- an Opléisungsleistung am geschmoltenem Eisen beaflosst huet.
3. Faktoren, déi den Effekt vun der Erhéijung vun der Kuelestoffemissioun beaflossen
(1) Afloss vun der Partikelgréisst vum Rekarburiséierer D'Absorptiounsquote vum Rekarburiséierer hänkt vum kombinéierten Effekt vun der Opléisungs- an Diffusiounsquote vum Rekarburiséierer an der Oxidatiounsverloschtquote of. Am Allgemengen sinn d'Partikelen vum Rekarburiséierer kleng, d'Opléisungsgeschwindegkeet ass séier an d'Verloschtgeschwindegkeet ass grouss; d'Rekarburiséiererpartikelen si grouss, d'Opléisungsgeschwindegkeet ass lues an d'Verloschtgeschwindegkeet ass kleng. D'Wiel vun der Partikelgréisst vum Rekarburiséierer hänkt vum Duerchmiesser a vun der Kapazitéit vum Uewen of. Am Allgemengen, wann den Duerchmiesser a vun der Kapazitéit vum Uewen grouss sinn, soll d'Partikelgréisst vum Rekarburiséierer méi grouss sinn; am Géigendeel, d'Partikelgréisst vum Rekarburiséierer soll méi kleng sinn.
(2) Afloss vun der Quantitéit vum bäigefügte Rekarburisator Ënner de Bedingunge vun enger bestëmmter Temperatur an der selwechter chemescher Zesummesetzung ass déi gesättigte Konzentratioun vu Kuelestoff am geschmoltenen Eisen sécher. Ënner engem bestëmmte Grad vun der Sättigung, wat méi Rekarburisator bäigefüügt gëtt, wat méi laang d'Zäit fir d'Opléisung an d'Diffusioun gebraucht gëtt, wat méi grouss de entspriechende Verloscht ass, an wat méi niddreg d'Absorptiounsquote ass.
(3) Den Afloss vun der Temperatur op d'Absorptiounsquote vum Rekarburisateur Prinzipiell ass et sou, datt wat méi héich d'Temperatur vum geschmoltenen Eisen ass, wat méi gëeegent ass fir d'Absorptioun an d'Opléisung vum Rekarburisateur. Am Géigendeel, de Rekarburisateur léist sech schwéier op, an d'Absorptiounsquote vum Rekarburisateur hëlt of. Wann d'Temperatur vum geschmoltenen Eisen awer ze héich ass, obwuel de Rekarburisateur méi wahrscheinlech komplett opgeléist ass, wäert de Verbrennungsverloscht vu Kuelestoff eropgoen, wat schlussendlech zu enger Ofsenkung vum Kuelestoffgehalt an enger Ofsenkung vun der Gesamtabsorptiounsquote vum Rekarburisateur féiert. Am Allgemengen, wann d'Temperatur vum geschmoltenen Eisen tëscht 1460 an 1550 °C läit, ass d'Absorptiounseffizienz vum Rekarburisateur am beschten.
(4) Afloss vum Réieren vum geschmoltenen Eisen op d'Absorptiounsquote vum Rekarburisateur Réieren ass gutt fir d'Opléisung an d'Diffusioun vu Kuelestoff a verhënnert, datt de Rekarburisateur op der Uewerfläch vum geschmoltenen Eisen schwëmmt a verbrennt. Ier de Rekarburisateur komplett opgeléist ass, ass d'Réierzäit laang an d'Absorptiounsquote héich. Réieren kann och d'Haltzäit vun der Karboniséierung reduzéieren, de Produktiounszyklus verkierzen an d'Verbrenne vu Legierungselementer am geschmoltenen Eisen vermeiden. Wann d'Réierzäit awer ze laang ass, huet dat net nëmmen e groussen Afloss op d'Liewensdauer vum Uewen, mee verschäerft och de Verloscht vu Kuelestoff am geschmoltenen Eisen nodeems de Rekarburisateur opgeléist ass. Dofir sollt déi entspriechend Réierzäit vum geschmoltenen Eisen gëeegent sinn, fir sécherzestellen, datt de Rekarburisateur komplett opgeléist ass.
(5) Afloss vun der chemescher Zesummesetzung vum geschmoltenen Eisen op d'Absorptiounsquote vum Rekarburisateur Wann den initialen Kuelestoffgehalt am geschmoltenen Eisen héich ass, ënner enger bestëmmter Löslechkeetsgrenz, ass d'Absorptiounsquote vum Rekarburisateur lues, d'Absorptiounsquantitéit kleng an de Verbrennungsverloscht relativ grouss. D'Absorptiounsquote vum Rekarburisateur ass niddreg. De Géigendeel ass wouer, wann den initialen Kuelestoffgehalt vum geschmoltenen Eisen niddreg ass. Zousätzlech hemmen Silizium a Schwefel am geschmoltenen Eisen d'Absorptioun vu Kuelestoff a reduzéieren d'Absorptiounsquote vu Rekarburisateuren; während Mangan hëlleft Kuelestoff opzehuelen an d'Absorptiounsquote vu Rekarburisateuren ze verbesseren. Wat de Grad vum Afloss ugeet, ass Silizium am gréissten, gefollegt vu Mangan, a Kuelestoff a Schwefel hunn manner Afloss. Dofir soll am eigentleche Produktiounsprozess als éischt Mangan, dann Kuelestoff an dann Silizium bäigefüügt ginn.
4. Den Afloss vun ënnerschiddleche Rekarburisatoren op d'Eegeschafte vu Goss
(1) Testbedingungen Zwee 5t Kärlos-Induktiounsuewen mat mëttlerer Frequenz goufen fir d'Schmelz benotzt, mat enger maximaler Leeschtung vun 3000 kW an enger Frequenz vu 500 Hz. Geméiss der deeglecher Chargelëscht vum Atelier (50% Réckmaterial, 20% Schwäineisen, 30% Schrott), ginn e Stéckstoffarme kalzinéierte Rekarburiséierer an e Graphit-Typ Rekarburiséierer benotzt fir en Uewen aus geschmolltem Eisen ze schmëlzen, jee no de Prozessufuerderungen. Nodeems d'chemesch Zesummesetzung ugepasst gouf, gëtt jeeweileg eng Zylinderhaaptlagerkapp gegoss.
Produktiounsprozess: De Recarburisator gëtt a Stécker während dem Zufuhrprozess fir d'Schmëlzung an den Elektrouewen bäigefüügt, 0,4% primären Impfstoff (Siliziumbarium-Impfstoff) ginn am Oftappingsprozess bäigefüügt, an 0,1% sekundären Impfstoff (Siliziumbarium-Impfstoff). Benotzt d'DISA2013 Stylinglinn.
(2) Mechanesch Eegeschaften Fir den Effekt vun zwou verschiddene Rekarburisatoren op d'Eegeschafte vum Goss ze verifizéieren an den Afloss vun der Zesummesetzung vum geschmoltenen Eisen op d'Resultater ze vermeiden, gouf d'Zesummesetzung vum geschmoltenen Eisen, déi vu verschiddene Rekarburisatoren geschmolt gouf, sou ugepasst, datt se grondsätzlech d'selwecht ass. Fir d'Resultater méi komplett ze verifizéieren, goufen am Testprozess, zousätzlech zu zwou Sätz vun Ø30mm Teststäbchen an déi zwou Uewen mat geschmoltenem Eisen gegoss, och 12 Stéck Gossstécker, déi aus all geschmoltenem Eisen gegoss goufen, zoufälleg fir d'Brinell-Härtheetstest ausgewielt (6 Stéck/Këscht, zwou Këschten testen).
Am Fall vun bal der selwechter Zesummesetzung ass d'Festigkeit vun den Teststäbchen, déi mat dem Graphitrekarburiséierer hiergestallt goufen, däitlech méi héich wéi déi vun den Teststäbchen, déi mat dem kalzinéierte Rekarburiséierer gegoss goufen, an d'Veraarbechtungsleistung vun de Gossstäbchen, déi mat dem Graphitrekarburiséierer hiergestallt goufen, ass offensichtlech besser wéi déi, déi mat dem Graphitrekarburiséierer hiergestallt goufen. Gossstäbchen, déi mat kalzinéierte Rekarburiséierer hiergestallt ginn (wann d'Häert vun de Gossstäbchen ze héich ass, erschéngt um Rand vun de Gossstäbchen während der Veraarbechtung e Sprongmesser-Phänomen).
(3) D'Grafitforme vun de Prouwe mat dem Graphit-Typ-Rekarburiséierer sinn all A-Typ-Grafit, an d'Zuel vu Graphiten ass méi grouss an d'Gréisst ass méi kleng.
Aus den uewe genannten Testergebnisse ginn déi folgend Conclusiounen gezunn: E qualitativ héichwäertege Graphit-Rekarburiséierer kann net nëmmen d'mechanesch Eegeschafte vu Gossstoffer verbesseren, mä och d'metallographesch Struktur verbesseren, mä och d'Veraarbechtungsleistung vu Gossstoffer verbesseren.
03. Epilog
(1) D'Faktoren, déi d'Absorptiounsquote vum Rekarburisator beaflossen, sinn d'Partikelgréisst vum Rekarburisator, d'Quantitéit vum bäigefüügte Rekarburisator, d'Rekarburiséierungstemperatur, d'Rührzäit vum geschmoltenen Eisen an déi chemesch Zesummesetzung vum geschmoltenen Eisen.
(2) E qualitativ héichwäertege Graphitrekarburiséierer kann net nëmmen d'mechanesch Eegeschafte vu Gossstécker verbesseren, mä och d'metallographesch Struktur verbesseren, mä och d'Veraarbechtungsleistung vu Gossstécker. Dofir ass et recommandéiert, bei der Produktioun vu Schlësselprodukter wéi Zylinderblöcke a Zylinderkäpp am Schmelzprozess vun engem Induktiounsuewen, qualitativ héichwäerteg Graphitrekarburiséierer ze benotzen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08. November 2022