Ձուլման գիտելիքներ. Ինչպե՞ս օգտագործել կարբյուրատորը ձուլման մեջ՝ լավ ձուլվածքներ ստանալու համար:

01. Ինչպես դասակարգել վերալիցքավորիչները

Կարբյուրատորները կարելի է մոտավորապես բաժանել չորս տեսակի՝ կախված դրանց հումքից։

1. Արհեստական ​​գրաֆիտ

Արհեստական ​​գրաֆիտի արտադրության հիմնական հումքը բարձրորակ փոշիացված կալցինացված նավթային կոքսն է, որին ասֆալտը ավելացվում է որպես կապակցանյութ, և ավելացվում են փոքր քանակությամբ այլ օժանդակ նյութեր: Տարբեր հումքները խառնելուց հետո դրանք սեղմվում և ձևավորվում են, ապա մշակվում են ոչ օքսիդացնող մթնոլորտում՝ 2500-3000°C ջերմաստիճանում՝ գրաֆիտացնելու համար: Բարձր ջերմաստիճանային մշակումից հետո մոխրի, ծծմբի և գազի պարունակությունը զգալիորեն նվազում է:

Արհեստական ​​գրաֆիտի արտադրանքի բարձր գնի պատճառով, ձուլարաններում սովորաբար օգտագործվող արհեստական ​​գրաֆիտի վերաածխաջրերի մեծ մասը վերամշակված նյութեր են, ինչպիսիք են չիպսերը, թափոնային էլեկտրոդները և գրաֆիտի բլոկները, երբ արտադրվում են գրաֆիտի էլեկտրոդներ՝ արտադրական ծախսերը կրճատելու համար։

Դյուրաթել երկաթ հալեցնելիս, թուջի մետաղագործական որակը բարձր դարձնելու համար, վերաածխաջրածնի համար առաջին ընտրությունը պետք է լինի արհեստական ​​գրաֆիտը։

2. Նավթային կոքս

Նավթային կոքսը լայնորեն օգտագործվող վերաածխաջրիչ է։

Նավթային կոքսը հում նավթի զտման արդյունքում ստացված ենթամթերք է: Հում նավթի նորմալ կամ նվազեցված ճնշման տակ թորման միջոցով ստացված մնացորդներն ու նավթային խեժերը կարող են օգտագործվել որպես նավթային կոքսի արտադրության հումք, իսկ կանաչ նավթային կոքսը կարող է ստացվել կոքսացումից հետո: Կանաչ նավթային կոքսի արտադրությունը կազմում է օգտագործվող հում նավթի քանակի մոտավորապես 5%-ից պակաս: ԱՄՆ-ում հում նավթային կոքսի տարեկան արտադրությունը կազմում է մոտ 30 միլիոն տոննա: Կանաչ նավթային կոքսի մեջ խառնուրդների պարունակությունը բարձր է, ուստի այն չի կարող անմիջապես օգտագործվել որպես վերաածխաջրացնող միջոց և պետք է նախ կալցինացվի:

Հում նավթային կոքսը հասանելի է սպունգանման, ասեղանման, հատիկավոր և հեղուկ ձևերով:

Սպունգային նավթային կոքսը պատրաստվում է ուշացած կոքսացման մեթոդով: Ծծմբի և մետաղի բարձր պարունակության շնորհիվ այն սովորաբար օգտագործվում է որպես վառելիք կալցինացման ընթացքում, ինչպես նաև կարող է օգտագործվել որպես հումք կալցինացված նավթային կոքսի համար: Կալցինացված սպունգային կոքսը հիմնականում օգտագործվում է ալյումինի արդյունաբերության մեջ և որպես վերաածխաջրացնող:

Ասեղային նավթային կոքսը պատրաստվում է ուշացված կոքսացման մեթոդով՝ օգտագործելով արոմատիկ ածխաջրածինների բարձր և խառնուրդների ցածր պարունակությամբ հումք։ Այս կոքսն ունի հեշտությամբ կոտրվող ասեղանման կառուցվածք, որը երբեմն անվանում են գրաֆիտային կոքս, և հիմնականում օգտագործվում է կալցինացումից հետո գրաֆիտային էլեկտրոդներ պատրաստելու համար։

Հատիկավոր նավթային կոքսը կարծր հատիկների տեսքով է և պատրաստվում է ծծմբի և ասֆալտենի բարձր պարունակությամբ հումքից՝ դանդաղացված կոքսացման մեթոդով, և հիմնականում օգտագործվում է որպես վառելիք։

Հեղուկացված նավթային կոքսը ստացվում է հեղուկացված շերտում անընդհատ կոքսացման միջոցով։

Նավթային կոքսի կալցինացումը նախատեսված է ծծումբը, խոնավությունը և ցնդող նյութերը հեռացնելու համար: Կանաչ նավթային կոքսի կալցինացումը 1200-1350°C ջերմաստիճանում կարող է այն դարձնել էապես մաքուր ածխածին:

Կալցինացված նավթային կոքսի ամենամեծ օգտագործողը ալյումինի արդյունաբերությունն է, որի 70%-ն օգտագործվում է բոքսիտը նվազեցնող անոդներ պատրաստելու համար: Միացյալ Նահանգներում արտադրվող կալցինացված նավթային կոքսի մոտ 6%-ն օգտագործվում է թուջե վերաածխաջրիչ սարքերի համար:

3. Բնական գրաֆիտ

Բնական գրաֆիտը կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ փաթիլային գրաֆիտ և միկրոբյուրեղային գրաֆիտ։

Միկրոբյուրեղային գրաֆիտը ունի բարձր մոխրի պարունակություն և, որպես կանոն, չի օգտագործվում որպես թուջի վերաածխաջրիչ։

Գոյություն ունեն թեփոտվող գրաֆիտի բազմաթիվ տեսակներ. բարձր ածխածնային թեփոտվող գրաֆիտը պետք է արդյունահանվի քիմիական մեթոդներով կամ տաքացվի մինչև բարձր ջերմաստիճան՝ դրա մեջ պարունակվող օքսիդները քայքայելու և գոլորշիացնելու համար: Գրաֆիտի մոխրի պարունակությունը բարձր է, ուստի այն հարմար չէ որպես վերաածխածնային գրաֆիտ օգտագործելու համար. միջին ածխածնային գրաֆիտը հիմնականում օգտագործվում է որպես վերաածխածնային գրաֆիտ, բայց քանակը մեծ չէ:

4. Կոկա-Կոլա և Անտրացիտ

Էլեկտրական աղեղային վառարանի պողպատաձուլման գործընթացում լիցքավորման ժամանակ որպես վերաածխանյութ կարող է ավելացվել կոքս կամ անտրացիտ: Բարձր մոխրի և ցնդող նյութերի պարունակության պատճառով ինդուկցիոն վառարանում հալեցման թուջը հազվադեպ է օգտագործվում որպես վերաածխանյութ:

Շրջակա միջավայրի պաշտպանության պահանջների շարունակական կատարելագործման հետ մեկտեղ, ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն է դարձվում ռեսուրսների սպառմանը, և չուգունի և կոքսի գները շարունակում են աճել, ինչը հանգեցնում է ձուլվածքների արժեքի աճի: Ավելի ու ավելի շատ ձուլարաններ սկսում են օգտագործել էլեկտրական վառարաններ՝ ավանդական գմբեթային հալեցմանը փոխարինելու համար: 2011 թվականի սկզբին մեր գործարանի փոքր և միջին մասերի արհեստանոցը նույնպես կիրառեց էլեկտրական վառարանային հալեցման գործընթացը՝ ավանդական գմբեթային հալեցման գործընթացը փոխարինելու համար: Էլեկտրական վառարանային հալեցման մեջ մեծ քանակությամբ պողպատի ջարդոնի օգտագործումը կարող է ոչ միայն նվազեցնել ծախսերը, այլև բարելավել ձուլվածքների մեխանիկական հատկությունները, բայց օգտագործվող վերաածխացնողի տեսակը և կարբուրացման գործընթացը կարևոր դեր են խաղում:

02. Ինչպես օգտագործել վերաածխաջրացնողը ինդուկցիոն վառարանի հալեցման մեջ

1 Վերալիցքավորիչների հիմնական տեսակները

Որպես թուջե վերաածխաջրեր օգտագործվում են բազմաթիվ նյութեր, որոնցից ամենատարածվածն են արհեստական ​​գրաֆիտը, կալցինացված նավթային կոքսը, բնական գրաֆիտը, կոքսը, անտրացիտը և նման նյութերից պատրաստված խառնուրդները։

(1) Արհեստական ​​գրաֆիտ Վերը նշված տարբեր վերաածխացնողներից լավագույն որակը արհեստական ​​գրաֆիտն է: Արհեստական ​​գրաֆիտի արտադրության հիմնական հումքը բարձրորակ փոշիացված կալցինացված նավթային կոքսն է, որին ասֆալտը ավելացվում է որպես կապակցանյութ, և ավելացվում են փոքր քանակությամբ այլ օժանդակ նյութեր: Տարբեր հումքները խառնելուց հետո դրանք սեղմվում և ձևավորվում են, ապա մշակվում են ոչ օքսիդացնող մթնոլորտում՝ 2500-3000 °C ջերմաստիճանում՝ դրանք գրաֆիտացնելու համար: Բարձր ջերմաստիճանային մշակումից հետո մոխրի, ծծմբի և գազի պարունակությունը զգալիորեն նվազում է: Եթե բարձր ջերմաստիճանում կամ անբավարար կալցինացման ջերմաստիճանում նավթային կոքս չի կալցվում, վերաածխացնողի որակը լրջորեն կտուժի: Հետևաբար, վերաածխացնողի որակը հիմնականում կախված է գրաֆիտացման աստիճանից: Լավ վերաածխացնողը պարունակում է գրաֆիտային ածխածին (զանգվածային մասնաբաժին): 95%-ից մինչև 98% ծծմբի պարունակությունը կազմում է 0.02%-ից մինչև 0.05%, իսկ ազոտի պարունակությունը՝ (100-ից մինչև 200) × 10-6:

(2) Նավթային կոքսը լայնորեն օգտագործվող վերաածխացնող միջոց է: Նավթային կոքսը հում նավթի մաքրման արդյունքում ստացված ենթամթերք է: Հում նավթի կանոնավոր ճնշման տակ կամ վակուումային թորումից ստացված մնացորդներն ու նավթային խեժերը կարող են օգտագործվել որպես նավթային կոքսի արտադրության հումք: Կոքսացումից հետո կարելի է ստանալ հում նավթային կոքս: Պարունակությունը բարձր է և չի կարող ուղղակիորեն օգտագործվել որպես վերաածխացնող միջոց, և նախ պետք է կալցինացվի:

(3) Բնական գրաֆիտը կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ թեփոտվող գրաֆիտ և միկրոբյուրեղային գրաֆիտ։ Միկրոբյուրեղային գրաֆիտն ունի բարձր մոխրի պարունակություն և, որպես կանոն, չի օգտագործվում որպես թուջի վերակենդանացնող։ Գոյություն ունեն թեփոտվող գրաֆիտի բազմաթիվ տեսակներ. բարձր ածխածնային թեփոտվող գրաֆիտը պետք է արդյունահանվի քիմիական մեթոդներով կամ տաքացվի մինչև բարձր ջերմաստիճան՝ դրա մեջ պարունակվող օքսիդները քայքայելու և գոլորշիացնելու համար։ Գրաֆիտի մոխրի պարունակությունը բարձր է և չպետք է օգտագործվի որպես վերակենդանացնող։ Միջին ածխածնային գրաֆիտը հիմնականում օգտագործվում է որպես վերակենդանացնող, բայց քանակը մեծ չէ։

(4) Կոկա-կոլ և անթրացիտ։ Ինդուկցիոն վառարանում հալեցման գործընթացում լիցքավորման ժամանակ որպես վերաածխաջրիչ կարող է ավելացվել կոկ կամ անթրացիտ։ Բարձր մոխրի և ցնդող նյութերի պարունակության պատճառով ինդուկցիոն վառարանում հալեցման համար նախատեսված թուջը հազվադեպ է օգտագործվում որպես վերաածխաջրիչ։ Այս վերաածխաջրիչի գինը ցածր է, և այն դասվում է ցածրորակ վերաածխաջրիչների շարքին։

2. Հալված երկաթի ածխացման սկզբունքը

Սինթետիկ թուջի հալեցման գործընթացում, ավելացված ջարդոնի մեծ քանակի և հալված երկաթում C-ի ցածր պարունակության պատճառով, ածխածնի պարունակությունը մեծացնելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել կարբյուրատոր։ Վերաածխացուցիչում տարրի տեսքով առկա ածխածինը ունի 3727°C հալման ջերմաստիճան և չի կարող հալվել հալված երկաթի ջերմաստիճանում։ Հետևաբար, վերաածխացուցիչում ածխածինը հիմնականում լուծվում է հալված երկաթի մեջ՝ լուծելու և դիֆուզիայի երկու եղանակով։ Երբ գրաֆիտային վերաածխացուցիչի պարունակությունը հալված երկաթի մեջ կազմում է 2.1%, գրաֆիտը կարող է անմիջապես լուծվել հալված երկաթի մեջ։ Ոչ գրաֆիտային կարբոնացման ուղղակի լուծման երևույթը հիմնականում գոյություն չունի, բայց ժամանակի ընթացքում ածխածինը աստիճանաբար դիֆուզվում և լուծվում է հալված երկաթի մեջ։ Ինդուկցիոն վառարանով հալված թուջի վերաածխացման համար բյուրեղային գրաֆիտային վերաածխացման վերաածխացման արագությունը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան ոչ գրաֆիտային վերաածխացուցիչներինը։

Փորձերը ցույց են տալիս, որ հալված երկաթում ածխածնի լուծարումը կարգավորվում է պինդ մասնիկների մակերևույթին հեղուկ սահմանային շերտում ածխածնի զանգվածի փոխանցմամբ: Համեմատելով կոքսի և ածխի մասնիկների հետ ստացված արդյունքները գրաֆիտով ստացված արդյունքների հետ, պարզվել է, որ գրաֆիտի վերաածխանյութերի դիֆուզիայի և լուծարման արագությունը հալված երկաթում զգալիորեն ավելի արագ է, քան կոքսի և ածխի մասնիկներինը: Մասամբ լուծված կոքսի և ածխի մասնիկների նմուշները դիտարկվել են էլեկտրոնային մանրադիտակով, և պարզվել է, որ նմուշների մակերեսին ձևավորվել է բարակ կպչուն մոխրի շերտ, որը հալված երկաթում դրանց դիֆուզիայի և լուծարման արդյունավետության վրա ազդող հիմնական գործոնն էր:

3. Ածխածնի աճի ազդեցությանը ազդող գործոններ

(1) Վերաածխածնի մասնիկի չափի ազդեցությունը Վերաածխածնի կլանման արագությունը կախված է վերաածխածնի լուծարման և դիֆուզիայի արագության, ինչպես նաև օքսիդացման կորստի արագության համակցված ազդեցությունից: Ընդհանուր առմամբ, վերաածխածնի մասնիկները փոքր են, լուծարման արագությունը՝ արագ, և կորստի արագությունը՝ մեծ. վերաածխածնի մասնիկները մեծ են, լուծարման արագությունը՝ դանդաղ, և կորստի արագությունը՝ փոքր: Վերաածխածնի մասնիկի չափի ընտրությունը կապված է վառարանի տրամագծի և հզորության հետ: Ընդհանուր առմամբ, երբ վառարանի տրամագիծը և հզորությունը մեծ են, վերաածխածնի մասնիկի չափը պետք է լինի ավելի մեծ. ընդհակառակը, վերաածխածնի մասնիկի չափը պետք է լինի ավելի փոքր:

(2) Ավելացված վերաածխաջրածնի քանակի ազդեցությունը։ Որոշակի ջերմաստիճանի և նույն քիմիական կազմի պայմաններում հալված երկաթում ածխածնի հագեցած կոնցենտրացիան որոշակի է։ Հագեցման որոշակի աստիճանի դեպքում, որքան շատ վերաածխաջրածնի քանակ է ավելացվում, այնքան երկար է լուծարման և դիֆուզիայի համար անհրաժեշտ ժամանակը, այնքան մեծ է համապատասխան կորուստը և այնքան ցածր է կլանման արագությունը։

(3) Ջերմաստիճանի ազդեցությունը վերաածխածնի կլանման արագության վրա։ Սկզբունքորեն, որքան բարձր է հալված երկաթի ջերմաստիճանը, այնքան ավելի է նպաստում վերաածխածնի կլանմանը և լուծարմանը։ Ընդհակառակը, վերաածխածնը դժվար է լուծվում, և վերաածխածնի կլանման արագությունը նվազում է։ Սակայն, երբ հալված երկաթի ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է, չնայած վերաածխածնի լրիվ լուծարման հավանականությունն ավելի մեծ է, ածխածնի այրման կորստի արագությունը կաճի, ինչը, ի վերջո, կհանգեցնի ածխածնի պարունակության նվազմանը և վերաածխածնի ընդհանուր կլանման արագության նվազմանը։ Ընդհանուր առմամբ, երբ հալված երկաթի ջերմաստիճանը 1460-ից 1550 °C է, վերաածխածնի կլանման արդյունավետությունը լավագույնն է։

(4) Հալված երկաթի խառնման ազդեցությունը վերաածխածնի կլանման արագության վրա։ Խառնումը օգտակար է ածխածնի լուծարման և դիֆուզիայի համար և կանխում է վերաածխածնի հալված երկաթի մակերեսին լողալը և այրումը։ Մինչև վերաածխածնի լրիվ լուծարումը, խառնման ժամանակը երկար է, իսկ կլանման արագությունը՝ բարձր։ Խառնումը կարող է նաև կրճատել ածխացման պահպանման ժամանակը, կրճատել արտադրական ցիկլը և կանխել հալված երկաթի մեջ համաձուլվածքային տարրերի այրումը։ Սակայն, եթե խառնման ժամանակը չափազանց երկար է, այն ոչ միայն մեծ ազդեցություն ունի վառարանի ծառայության ժամկետի վրա, այլև սրում է հալված երկաթի մեջ ածխածնի կորուստը վերաածխածնի լուծարումից հետո։ Հետևաբար, հալված երկաթի համապատասխան խառնման ժամանակը պետք է հարմար լինի վերաածխածնի լրիվ լուծարումն ապահովելու համար։

(5) Հալված երկաթի քիմիական կազմի ազդեցությունը վերակենդանացնողի կլանման արագության վրա Երբ հալված երկաթում սկզբնական ածխածնի պարունակությունը բարձր է, որոշակի լուծելիության սահմանի տակ, վերակենդանացնողի կլանման արագությունը դանդաղ է, կլանման քանակը՝ փոքր, իսկ այրման կորուստը՝ համեմատաբար մեծ։ Վերակենդանացնողի կլանման արագությունը ցածր է։ Հակառակը ճիշտ է, երբ հալված երկաթի սկզբնական ածխածնի պարունակությունը ցածր է։ Բացի այդ, հալված երկաթի մեջ պարունակվող սիլիցիումը և ծծումբը խոչընդոտում են ածխածնի կլանմանը և նվազեցնում վերակենդանացնողի կլանման արագությունը, մինչդեռ մանգանը նպաստում է ածխածնի կլանմանը և բարելավում վերակենդանացնողի կլանման արագությունը։ Ազդեցության աստիճանի առումով, սիլիցիումն ամենամեծն է, որին հաջորդում է մանգանը, իսկ ածխածինն ու ծծումբն ունեն ավելի քիչ ազդեցություն։ Հետևաբար, իրական արտադրության գործընթացում նախ պետք է ավելացնել մանգանը, ապա ածխածինը, ապա սիլիցիումը։

4. Տարբեր վերալիցքավորիչների ազդեցությունը թուջի հատկությունների վրա

(1) Փորձարկման պայմաններ Հալման համար օգտագործվել են երկու 5t միջանկյալ հաճախականության անմիջուկ ինդուկցիոն վառարաններ՝ 3000 կՎտ առավելագույն հզորությամբ և 500 Հց հաճախականությամբ: Արտադրամասի օրական խմբաքանակների ցանկի համաձայն (50% վերադարձված նյութ, 20% թուջ, 30% ջարդոն), հալված երկաթի վառարանը հալեցնելու համար օգտագործեք համապատասխանաբար ցածր ազոտի պարունակությամբ կալցինացված վերաածխացնող և գրաֆիտային տիպի վերաածխացնող՝ գործընթացի պահանջներին համապատասխան: Քիմիական կազմը կարգավորելուց հետո համապատասխանաբար ձուլեք գլանի գլխավոր կրողի գլխարկը:

Արտադրական գործընթաց. Վերաածխաջրացնողը էլեկտրական վառարանին ավելացվում է խմբաքանակներով՝ հալեցման համար սնուցման գործընթացում, 0.4% առաջնային պատվաստանյութ (սիլիցիում-բարիումային պատվաստանյութ) ավելացվում է թակման գործընթացում և 0.1% երկրորդային հոսքի պատվաստանյութ (սիլիցիում-բարիումային պատվաստանյութ): Օգտագործեք DISA2013 ոճավորման գիծը:

(2) Մեխանիկական հատկություններ Երկու տարբեր վերաածխեցնող սարքերի ազդեցությունը թուջի հատկությունների վրա ստուգելու և հալված երկաթի կազմի արդյունքների վրա ազդեցությունից խուսափելու համար, տարբեր վերաածխեցնող սարքերի կողմից հալված հալված երկաթի կազմը ճշգրտվել է գրեթե նույնը լինելու համար: Արդյունքներն ավելի լիարժեք ստուգելու համար, փորձարկման գործընթացում, բացի Ø30 մմ փորձարկման ձողերի երկու հավաքածուներից, որոնք լցվել են հալված երկաթի երկու վառարաններում, Բրինելի կարծրության փորձարկման համար պատահականորեն ընտրվել են նաև յուրաքանչյուր հալված երկաթի մեջ ձուլված ձուլվածքի 12 կտոր (6 կտոր/տուփ, փորձարկվում է երկու տուփ):

Գրեթե նույն կազմի դեպքում, գրաֆիտային տիպի վերաածխեցնողով ձուլված փորձարկման ձողերի ամրությունը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան կալցինացված տիպի վերաածխեցնողով ձուլված փորձարկման ձողերինը, և գրաֆիտային տիպի վերաածխեցնողով արտադրված ձուլվածքների մշակման կատարողականությունը ակնհայտորեն ավելի լավ է, քան գրաֆիտային տիպի վերաածխեցնողով արտադրվածը: Կալցինացված վերաածխեցնողով արտադրված ձուլվածքներ (երբ ձուլվածքների կարծրությունը չափազանց բարձր է, մշակման ընթացքում ձուլվածքների եզրին կհայտնվի ցատկող դանակի երևույթ):

(3) Գրաֆիտային տիպի վերաածխաջրացնողով նմուշների գրաֆիտային ձևերը բոլորը A-տիպի գրաֆիտ են, և գրաֆիտի քանակը մեծ է, իսկ չափը՝ փոքր։

Վերոնշյալ փորձարկման արդյունքներից արվում են հետևյալ եզրակացությունները. բարձրորակ գրաֆիտային տիպի վերաածխաջրիչը կարող է ոչ միայն բարելավել ձուլվածքների մեխանիկական հատկությունները, բարելավել մետաղագրական կառուցվածքը, այլև բարելավել ձուլվածքների մշակման կատարողականը:

03. Վերջաբան

(1) Վերաածխածնի կլանման արագության վրա ազդող գործոններն են վերաածխածնի մասնիկների չափը, ավելացված վերաածխածնի քանակը, վերաածխացման ջերմաստիճանը, հալված երկաթի խառնման ժամանակը և հալված երկաթի քիմիական կազմը։

(2) Բարձրորակ գրաֆիտային տիպի վերաածխեցուցիչը կարող է ոչ միայն բարելավել ձուլվածքների մեխանիկական հատկությունները, բարելավել մետաղագրական կառուցվածքը, այլև բարելավել ձուլվածքների մշակման կատարողականը: Հետևաբար, ինդուկցիոն վառարանի հալման գործընթացում գլանային բլոկների և գլանային գլուխների նման հիմնական արտադրանք արտադրելիս խորհուրդ է տրվում օգտագործել բարձրորակ գրաֆիտային տիպի վերաածխեցուցիչներ: