01. Bagaimana mengklasifikasikan rekarburizer
Karburator secara garis besar dapat dibagi menjadi empat jenis berdasarkan bahan bakunya.
1. Grafit buatan
Bahan baku utama untuk pembuatan grafit buatan adalah kokas minyak bumi berkualitas tinggi yang dikalsinasi dalam bentuk bubuk, yang di dalamnya ditambahkan aspal sebagai pengikat, dan sejumlah kecil bahan pembantu lainnya. Setelah berbagai bahan baku dicampur, bahan-bahan tersebut ditekan dan dibentuk, lalu diolah dalam atmosfer non-oksidasi pada suhu 2500-3000 ° C untuk membuatnya menjadi grafit. Setelah pengolahan suhu tinggi, kandungan abu, sulfur, dan gas berkurang drastis.
Karena tingginya harga produk grafit buatan, sebagian besar rekarburizer grafit buatan yang umum digunakan di pabrik pengecoran adalah bahan daur ulang seperti serpihan, elektroda limbah, dan blok grafit saat memproduksi elektroda grafit untuk mengurangi biaya produksi.
Saat melebur besi ulet, agar kualitas metalurgi besi cor menjadi tinggi, grafit buatan harus menjadi pilihan pertama untuk rekarburizer.
2. Kokas minyak bumi
Kokas minyak bumi merupakan bahan pembuat karburator yang banyak digunakan.
Kokas petroleum merupakan produk sampingan yang diperoleh dari penyulingan minyak mentah. Residu dan endapan petroleum yang diperoleh melalui penyulingan minyak mentah pada tekanan normal atau tekanan rendah dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan kokas petroleum, dan kemudian kokas petroleum hijau dapat diperoleh setelah proses kokas. Produksi kokas petroleum hijau kurang lebih 5% dari jumlah minyak mentah yang digunakan. Produksi tahunan kokas petroleum mentah di Amerika Serikat sekitar 30 juta ton. Kandungan pengotor dalam kokas petroleum hijau tinggi, sehingga tidak dapat langsung digunakan sebagai rekarburizer, dan harus dikalsinasi terlebih dahulu.
Kokas minyak bumi mentah tersedia dalam bentuk seperti spons, seperti jarum, granular dan cair.
Kokas minyak bumi spons dibuat dengan metode kokas tunda. Karena kandungan sulfur dan logamnya yang tinggi, kokas ini biasanya digunakan sebagai bahan bakar selama kalsinasi, dan juga dapat digunakan sebagai bahan baku kokas minyak bumi yang dikalsinasi. Kokas spons yang dikalsinasi terutama digunakan dalam industri aluminium dan sebagai bahan karburator.
Kokas petroleum jarum dibuat dengan metode kokas tunda menggunakan bahan baku dengan kandungan hidrokarbon aromatik yang tinggi dan kandungan pengotor yang rendah. Kokas ini memiliki struktur seperti jarum yang mudah retak, terkadang disebut kokas grafit, dan terutama digunakan untuk membuat elektroda grafit setelah kalsinasi.
Kokas minyak bumi granular berbentuk butiran keras dan dibuat dari bahan baku berkadar sulfur dan aspalten tinggi melalui metode kokas tunda, dan utamanya digunakan sebagai bahan bakar.
Kokas minyak bumi yang terfluidisasi diperoleh melalui proses kokas kontinyu dalam lapisan terfluidisasi.
Kalsinasi kokas minyak bumi dilakukan untuk menghilangkan sulfur, air, dan zat volatil. Kalsinasi kokas minyak bumi hijau pada suhu 1200-1350°C dapat menghasilkan karbon murni.
Pengguna kokas petroleum kalsinasi terbesar adalah industri aluminium, 70% di antaranya digunakan untuk membuat anoda yang mereduksi bauksit. Sekitar 6% kokas petroleum kalsinasi yang diproduksi di Amerika Serikat digunakan untuk rekarburizer besi cor.
3. Grafit alami
Grafit alam dapat dibagi menjadi dua jenis: grafit serpihan dan grafit mikrokristalin.
Grafit mikrokristalin memiliki kadar abu yang tinggi dan umumnya tidak digunakan sebagai karburator untuk besi cor.
Ada banyak jenis grafit serpihan: grafit serpihan karbon tinggi perlu diekstraksi dengan metode kimia, atau dipanaskan hingga suhu tinggi untuk menguraikan dan menguapkan oksida di dalamnya. Kandungan abu dalam grafit tinggi, sehingga tidak cocok untuk digunakan sebagai rekarburizer; grafit karbon sedang terutama digunakan sebagai rekarburizer, tetapi jumlahnya tidak banyak.
4. Kokas dan Antrasit
Dalam proses pembuatan baja dengan tanur busur listrik, kokas atau antrasit dapat ditambahkan sebagai rekarburizer saat pengisian. Karena kandungan abu dan volatilnya yang tinggi, besi cor peleburan tanur induksi jarang digunakan sebagai rekarburizer.
Dengan peningkatan persyaratan perlindungan lingkungan yang berkelanjutan, semakin banyak perhatian diberikan pada konsumsi sumber daya, dan harga besi kasar dan kokas terus meningkat, yang mengakibatkan peningkatan biaya pengecoran. Semakin banyak pabrik pengecoran mulai menggunakan tungku listrik untuk menggantikan peleburan kubah tradisional. Pada awal tahun 2011, bengkel suku cadang kecil dan menengah pabrik kami juga mengadopsi proses peleburan tungku listrik untuk menggantikan proses peleburan kubah tradisional. Penggunaan sejumlah besar baja bekas dalam peleburan tungku listrik tidak hanya dapat mengurangi biaya, tetapi juga meningkatkan sifat mekanis pengecoran, tetapi jenis rekarburizer yang digunakan dan proses karburisasi memainkan peran kunci.
02. Cara penggunaan rekarburizer pada peleburan tungku induksi
1 Jenis utama rekarburizer
Ada banyak material yang digunakan sebagai rekarburizer besi cor, yang umum digunakan adalah grafit buatan, kokas minyak bumi yang dikalsinasi, grafit alam, kokas, antrasit, dan campuran yang terbuat dari bahan-bahan tersebut.
(1) Grafit buatan Di antara berbagai rekarburizer yang disebutkan di atas, kualitas terbaik adalah grafit buatan. Bahan baku utama untuk pembuatan grafit buatan adalah kokas minyak bumi kalsinasi berkualitas tinggi bubuk, yang di dalamnya ditambahkan aspal sebagai pengikat, dan sejumlah kecil bahan pembantu lainnya ditambahkan. Setelah berbagai bahan baku dicampur bersama, mereka ditekan dan dibentuk, dan kemudian diolah dalam atmosfer non-oksidasi pada 2500-3000 °C untuk membuatnya menjadi grafit. Setelah perlakuan suhu tinggi, kandungan abu, sulfur dan gas sangat berkurang. Jika tidak ada kokas minyak bumi yang dikalsinasi pada suhu tinggi atau dengan suhu kalsinasi yang tidak memadai, kualitas rekarburizer akan terpengaruh secara serius. Oleh karena itu, kualitas rekarburizer terutama bergantung pada tingkat grafitasi. Rekarburizer yang baik mengandung karbon grafit (fraksi massa) sebesar 95% hingga 98%, kandungan sulfur sebesar 0,02% hingga 0,05%, dan kandungan nitrogen sebesar (100 hingga 200) × 10-6.
(2) Kokas minyak bumi merupakan bahan pengisi ulang yang banyak digunakan. Kokas minyak bumi merupakan produk sampingan yang diperoleh dari penyulingan minyak mentah. Residu dan endapan minyak bumi yang diperoleh dari penyulingan bertekanan biasa atau penyulingan vakum minyak mentah dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan kokas minyak bumi. Setelah proses kokas, kokas minyak bumi mentah dapat diperoleh. Kandungannya tinggi dan tidak dapat digunakan langsung sebagai bahan pengisi ulang, dan harus dikalsinasi terlebih dahulu.
(3) Grafit alami dapat dibagi menjadi dua jenis: grafit serpihan dan grafit mikrokristalin. Grafit mikrokristalin memiliki kadar abu yang tinggi dan umumnya tidak digunakan sebagai rekarburizer untuk besi cor. Ada banyak jenis grafit serpihan: grafit serpihan karbon tinggi perlu diekstraksi dengan metode kimia, atau dipanaskan hingga suhu tinggi untuk menguraikan dan menguapkan oksida di dalamnya. Kadar abu dalam grafit tinggi dan tidak boleh digunakan sebagai rekarburizer. Grafit karbon sedang terutama digunakan sebagai rekarburizer, tetapi jumlahnya tidak banyak.
(4) Kokas dan antrasit Dalam proses peleburan tungku induksi, kokas atau antrasit dapat ditambahkan sebagai rekarburizer saat pengisian. Karena kandungan abu dan volatilnya yang tinggi, besi cor peleburan tungku induksi jarang digunakan sebagai rekarburizer. , Harga rekarburizer ini rendah, dan termasuk rekarburizer kelas rendah.
2. Prinsip karburisasi besi cair
Dalam proses peleburan besi cor sintetis, karena jumlah besar skrap yang ditambahkan dan kandungan C yang rendah dalam besi cair, karburator harus digunakan untuk meningkatkan karbon. Karbon yang ada dalam bentuk elemen dalam rekarburator memiliki suhu leleh 3727°C dan tidak dapat dicairkan pada suhu besi cair. Oleh karena itu, karbon dalam rekarburator terutama dilarutkan dalam besi cair dengan dua cara pelarutan dan difusi. Ketika kandungan rekarburator grafit dalam besi cair adalah 2,1%, grafit dapat langsung dilarutkan dalam besi cair. Fenomena larutan langsung karbonisasi non-grafit pada dasarnya tidak ada, tetapi seiring berjalannya waktu, karbon secara bertahap berdifusi dan larut dalam besi cair. Untuk rekarburisasi besi cor yang dilebur dengan tungku induksi, laju rekarburisasi rekarburisasi grafit kristal secara signifikan lebih tinggi daripada rekarburator non-grafit.
Percobaan menunjukkan bahwa pelarutan karbon dalam besi cair dikontrol oleh perpindahan massa karbon dalam lapisan batas cair pada permukaan partikel padat. Dengan membandingkan hasil yang diperoleh dengan partikel kokas dan batu bara dengan hasil yang diperoleh dengan grafit, ditemukan bahwa laju difusi dan pelarutan rekarburizer grafit dalam besi cair secara signifikan lebih cepat daripada partikel kokas dan batu bara. Sampel partikel kokas dan batu bara yang terlarut sebagian diamati dengan mikroskop elektron, dan ditemukan bahwa lapisan abu lengket tipis terbentuk pada permukaan sampel, yang merupakan faktor utama yang memengaruhi kinerja difusi dan pelarutannya dalam besi cair.
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi dampak peningkatan karbon
(1) Pengaruh ukuran partikel rekarburizer Laju penyerapan rekarburizer bergantung pada efek gabungan laju pelarutan dan difusi rekarburizer dan laju kehilangan oksidasi. Secara umum, partikel rekarburizer berukuran kecil, kecepatan pelarutan cepat, dan kecepatan kehilangan besar; partikel karburizer berukuran besar, kecepatan pelarutan lambat, dan kecepatan kehilangan kecil. Pilihan ukuran partikel rekarburizer terkait dengan diameter dan kapasitas tungku. Secara umum, ketika diameter dan kapasitas tungku besar, ukuran partikel rekarburizer harus lebih besar; sebaliknya, ukuran partikel rekarburizer harus lebih kecil.
(2) Pengaruh jumlah rekarburizer yang ditambahkan Pada kondisi suhu tertentu dan komposisi kimia yang sama, konsentrasi karbon jenuh dalam besi cair dapat dipastikan. Pada tingkat kejenuhan tertentu, semakin banyak rekarburizer yang ditambahkan, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk pelarutan dan difusi, semakin besar kehilangan yang sesuai, dan semakin rendah tingkat penyerapan.
(3) Pengaruh suhu terhadap laju penyerapan rekarburizer Pada prinsipnya, semakin tinggi suhu besi cair, semakin kondusif untuk penyerapan dan pembubaran rekarburizer. Sebaliknya, rekarburizer sulit larut, dan laju penyerapan rekarburizer menurun. Namun, ketika suhu besi cair terlalu tinggi, meskipun rekarburizer lebih mungkin larut sepenuhnya, laju kehilangan pembakaran karbon akan meningkat, yang pada akhirnya akan menyebabkan penurunan kandungan karbon dan penurunan laju penyerapan rekarburizer secara keseluruhan. Secara umum, ketika suhu besi cair antara 1460 dan 1550 °C, efisiensi penyerapan rekarburizer adalah yang terbaik.
(4) Pengaruh pengadukan besi cair pada laju penyerapan rekarburizer Pengadukan bermanfaat untuk pembubaran dan difusi karbon, dan menghindari rekarburizer mengapung di permukaan besi cair dan terbakar. Sebelum rekarburizer benar-benar larut, waktu pengadukan lama dan laju penyerapan tinggi. Pengadukan juga dapat mengurangi waktu penahanan karbonisasi, memperpendek siklus produksi, dan menghindari pembakaran elemen paduan dalam besi cair. Namun, jika waktu pengadukan terlalu lama, itu tidak hanya memiliki pengaruh besar pada masa pakai tungku, tetapi juga memperburuk hilangnya karbon dalam besi cair setelah rekarburizer dilarutkan. Oleh karena itu, waktu pengadukan besi cair yang tepat harus sesuai untuk memastikan bahwa rekarburizer larut sepenuhnya.
(5) Pengaruh komposisi kimia besi cair terhadap laju penyerapan rekarburizer Ketika kandungan karbon awal dalam besi cair tinggi, di bawah batas kelarutan tertentu, laju penyerapan rekarburizer lambat, jumlah penyerapan kecil, dan kehilangan pembakaran relatif besar. Laju penyerapan rekarburizer rendah. Sebaliknya berlaku ketika kandungan karbon awal besi cair rendah. Selain itu, silikon dan sulfur dalam besi cair menghambat penyerapan karbon dan mengurangi laju penyerapan rekarburizer; sementara mangan membantu menyerap karbon dan meningkatkan laju penyerapan rekarburizer. Dalam hal tingkat pengaruh, silikon adalah yang terbesar, diikuti oleh mangan, dan karbon dan sulfur memiliki pengaruh yang lebih kecil. Oleh karena itu, dalam proses produksi yang sebenarnya, mangan harus ditambahkan terlebih dahulu, kemudian karbon, dan kemudian silikon.
4. Pengaruh jenis rekarburizer terhadap sifat besi cor
(1) Kondisi pengujian Dua tungku induksi tanpa inti frekuensi menengah 5t digunakan untuk peleburan, dengan daya maksimum 3000 kW dan frekuensi 500 Hz. Menurut daftar batching harian bengkel (50% material kembalian, 20% besi kasar, 30% skrap), gunakan rekarburizer kalsinasi nitrogen rendah dan rekarburizer tipe grafit untuk melebur tungku besi cair masing-masing, sesuai dengan persyaratan proses Setelah menyesuaikan komposisi kimia, cetak tutup bantalan utama silinder masing-masing.
Proses produksi: Rekarburizer ditambahkan ke tungku listrik secara bertahap selama proses pengumpanan untuk peleburan, 0,4% inokulan primer (inokulan barium silikon) ditambahkan dalam proses penyadapan, dan 0,1% inokulan aliran sekunder (inokulan barium silikon). Gunakan lini penataan DISA2013.
(2) Sifat mekanis Untuk memverifikasi pengaruh dua rekarburizer berbeda terhadap sifat besi cor, dan untuk menghindari pengaruh komposisi besi cair terhadap hasil, komposisi besi cair yang dilebur oleh rekarburizer berbeda disesuaikan agar pada dasarnya sama. Untuk memverifikasi hasil secara lebih lengkap, dalam proses pengujian, selain dua set batang uji Ø30mm dituang ke dalam dua tungku besi cair, 12 buah coran yang dicor di setiap besi cair juga dipilih secara acak untuk pengujian kekerasan Brinell (6 buah/kotak, menguji dua kotak).
Dalam hal komposisi yang hampir sama, kekuatan batang uji yang diproduksi dengan menggunakan rekarburizer tipe grafit secara signifikan lebih tinggi daripada batang uji yang dicetak dengan menggunakan rekarburizer tipe kalsinasi, dan kinerja pemrosesan pengecoran yang diproduksi oleh rekarburizer tipe grafit jelas lebih baik daripada yang diproduksi dengan menggunakan rekarburizer tipe grafit. Pengecoran yang diproduksi oleh rekarburizer kalsinasi (ketika kekerasan pengecoran terlalu tinggi, tepi pengecoran akan muncul fenomena pisau loncat selama pemrosesan).
(3) Bentuk grafit sampel yang menggunakan rekarburizer tipe grafit semuanya adalah grafit tipe A, jumlah grafitnya lebih banyak dan ukurannya lebih kecil.
Kesimpulan berikut diambil dari hasil pengujian di atas: rekarburizer tipe grafit berkualitas tinggi tidak hanya dapat meningkatkan sifat mekanis coran, memperbaiki struktur metalografi, tetapi juga meningkatkan kinerja pemrosesan coran.
03. Epilog
(1) Faktor-faktor yang mempengaruhi laju penyerapan rekarburizer adalah ukuran partikel rekarburizer, jumlah rekarburizer yang ditambahkan, suhu rekarburisasi, waktu pengadukan besi cair dan komposisi kimia besi cair.
(2) Rekarburizer tipe grafit berkualitas tinggi tidak hanya dapat meningkatkan sifat mekanis coran, memperbaiki struktur metalografi, tetapi juga meningkatkan kinerja pemrosesan coran. Oleh karena itu, saat memproduksi produk utama seperti blok silinder dan kepala silinder dalam proses peleburan tungku induksi, disarankan untuk menggunakan rekarburizer tipe grafit berkualitas tinggi.
Waktu posting: 08-Nov-2022