01. Рекарбюризаторлорду кантип классификациялоо керек
Карбюраторлорду чийки затына жараша болжол менен төрт түргө бөлүүгө болот.
1. Жасалма графит
Жасалма графит өндүрүү үчүн негизги чийки зат - бул порошок түрүндөгү жогорку сапаттагы кальцийленген мунай коксу, ага асфальт байланыштыруучу зат катары кошулат жана бир аз өлчөмдө башка кошумча материалдар кошулат. Ар кандай чийки заттар аралаштырылгандан кийин, алар пресстелип, формага келтирилет, андан кийин графиттештирүү үчүн 2500-3000°C температурадагы кычкылдандырбаган атмосферада иштетилет. Жогорку температурада иштетүүдөн кийин күлдүн, күкүрттүн жана газдын курамы бир топ азаят.
Жасалма графит продукцияларынын баасынын жогору болушунан улам, куюу заводдорунда кеңири колдонулган жасалма графит рекарбюризаторлорунун көпчүлүгү өндүрүш чыгымдарын азайтуу үчүн графит электроддорун өндүрүүдө чиптер, калдык электроддор жана графит блоктору сыяктуу кайра иштетилген материалдар болуп саналат.
Ийилчээк чоюнду эритүү учурунда, чоюндун металлургиялык сапатын жогорулатуу үчүн, жасалма графит рекарбюризатор үчүн биринчи тандоо болушу керек.
2. Мунай коксу
Мунай коксу кеңири колдонулган рекарбюризатор болуп саналат.
Мунай коксу – чийки мунайды кайра иштетүү жолу менен алынган кошумча продукт. Чийки мунайды кадимки басым астында же төмөндөтүлгөн басым астында дистилляциялоо жолу менен алынган калдыктар жана мунай чайырлары мунай коксун өндүрүү үчүн чийки зат катары колдонулушу мүмкүн, андан кийин кокстоодон кийин жашыл мунай коксун алууга болот. Жашыл мунай коксун өндүрүү колдонулган чийки мунайдын көлөмүнүн болжол менен 5% дан азын түзөт. АКШда чийки мунай коксунун жылдык өндүрүшү болжол менен 30 миллион тоннаны түзөт. Жашыл мунай коксунун курамындагы кошулмалардын курамы жогору, ошондуктан аны түздөн-түз рекарбюризатор катары колдонууга болбойт жана алгач кальцийлөө керек.
Чийки мунай коксу губка сымал, ийне сымал, гранул жана суюк түрүндө болот.
Губка мунай коксу кечиктирилген кокстоо ыкмасы менен даярдалат. Курамында күкүрт жана металл көп болгондуктан, ал көбүнчө күйүү учурунда отун катары колдонулат жана ошондой эле күйүүчү мунай коксу үчүн чийки зат катары колдонулушу мүмкүн. Күйүүчү губка коксу негизинен алюминий өнөр жайында жана рекарбюризатор катары колдонулат.
Ийнелүү мунай коксу ароматтык углеводороддордун курамы жогору жана кошулмалардын курамы аз чийки заттан кечиктирилген кокстоо ыкмасы менен даярдалат. Бул кокс оңой сынуучу ийне сымал түзүлүшкө ээ, кээде графит коксу деп аталат жана негизинен күйдүрүүдөн кийин графит электроддорун жасоо үчүн колдонулат.
Гранулдуу мунай коксу катуу гранулдар түрүндө болот жана курамында күкүрт жана асфальтен көп болгон чийки заттан кечиктирилген кокстоо ыкмасы менен жасалат жана негизинен отун катары колдонулат.
Суюк абалдагы мунай коксу суюк абалдагы катмарда үзгүлтүксүз кокстоо жолу менен алынат.
Мунай коксун күйдүрүү күкүрттү, нымдуулукту жана учуучу заттарды кетирүү үчүн жүргүзүлөт. Жашыл мунай коксун 1200-1350°C температурада күйдүрүү аны дээрлик таза көмүртекке айландырат.
Кальцийленген мунай коксунун эң ири колдонуучусу алюминий өнөр жайы болуп саналат, анын 70% бокситти калыбына келтирүүчү аноддорду жасоодо колдонулат. АКШда өндүрүлгөн кальцийленген мунай коксунун болжол менен 6% чоюн рекарбюризаторлор үчүн колдонулат.
3. Табигый графит
Табигый графит эки түргө бөлүнөт: кабырчыктуу графит жана микрокристаллдык графит.
Микрокристаллдык графиттин күлү көп жана ал, адатта, чоюнду кайра карбюризатор катары колдонулбайт.
Кабырчыктуу графиттин көптөгөн түрлөрү бар: жогорку көмүртектүү кабырчыктуу графит химиялык ыкмалар менен бөлүнүп алынышы керек же андагы оксиддерди ажыратып, учуп кетүү үчүн жогорку температурага чейин ысытылат. Графиттеги күлдүн курамы жогору, ошондуктан аны рекарбюризатор катары колдонууга болбойт; орточо көмүртектүү графит негизинен рекарбюризатор катары колдонулат, бирок анын көлөмү анчалык деле көп эмес.
4. Кока-Кола жана Антрацит
Электр жаа мешинде болот эритүү процессинде, заряддоодо рекарбюризатор катары кокс же антрацит кошулушу мүмкүн. Анын күлү жана учуучу курамы жогору болгондуктан, индукциялык меште эритүүчү чоюн рекарбюризатор катары сейрек колдонулат.
Айлана-чөйрөнү коргоо талаптарынын тынымсыз жакшырып жаткандыгына байланыштуу, ресурстарды керектөөгө көбүрөөк көңүл бурулуп, чоюн менен кокстун баасы жогорулап, куюулардын баасы жогорулап баратат. Куюу заводдору салттуу купол эритүүнүн ордуна электр мештерин колдоно башташты. 2011-жылдын башында биздин заводдун чакан жана орто тетиктер цехи да салттуу купол эритүү процессин алмаштыруу үчүн электр мештерин эритүү процессин кабыл алды. Электр мештерин эритүүдө көп өлчөмдөгү болот сыныктарын колдонуу чыгымдарды азайтып гана тим болбостон, куюулардын механикалык касиеттерин да жакшырта алат, бирок колдонулган рекарбюризатордун түрү жана карбюрациялоо процесси негизги ролду ойнойт.
02. Индукциялык меште эритүү үчүн рекарбюризаторду кантип колдонуу керек
1 Рекарбюризаторлордун негизги түрлөрү
Чоюн рекарбюризаторлору катары көптөгөн материалдар колдонулат, көбүнчө жасалма графит, кальцийленген мунай коксу, табигый графит, кокс, антрацит жана ушул сыяктуу материалдардан жасалган аралашмалар колдонулат.
(1) Жасалма графит Жогоруда айтылган ар кандай рекарбюризаторлордун ичинен эң жогорку сапаттагысы жасалма графит болуп саналат. Жасалма графит өндүрүү үчүн негизги чийки зат - бул порошок түрүндөгү жогорку сапаттагы кальцинделген мунай коксу, ага асфальт байланыштыруучу зат катары кошулат жана башка бир аз өлчөмдөгү кошумча материалдар кошулат. Ар кандай чийки заттар аралаштырылгандан кийин, алар пресстелип, формага келтирилет, андан кийин графиттештирүү үчүн 2500-3000 °C температурадагы кычкылданбаган атмосферада иштетилет. Жогорку температурада иштетүүдөн кийин күл, күкүрт жана газдын курамы бир топ азаят. Эгерде жогорку температурада же жетишсиз кальцинация температурасында кальцинделген мунай коксу жок болсо, рекарбюризатордун сапатына олуттуу таасир этет. Ошондуктан, рекарбюризатордун сапаты негизинен графиттештирүү даражасына көз каранды. Жакшы рекарбюризатор графит көмүртекти (массалык үлүшү) камтыйт. 95% дан 98% га чейин күкүрттүн курамы 0,02% дан 0,05% га чейин, ал эми азоттун курамы (100дөн 200гө чейин) × 10-6.
(2) Мунай коксу кеңири колдонулган рекарбюризатор. Мунай коксу чийки мунайды кайра иштетүүдөн алынган кошумча продукт. Чийки мунайды кадимки басым менен дистилляциялоодон же вакуумдук дистилляциялоодон алынган калдыктар жана мунай чайырлары мунай коксун өндүрүү үчүн чийки зат катары колдонулушу мүмкүн. Кокстоодон кийин чийки мунай коксун алууга болот. Анын курамы жогору жана аны рекарбюризатор катары түздөн-түз колдонууга болбойт, андыктан алгач кальцийлөө керек.
(3) Табигый графит эки түргө бөлүнөт: кабырчыктуу графит жана микрокристаллдык графит. Микрокристаллдык графиттин күлү көп жана ал, адатта, чоюнду кайра карбюризатор катары колдонулбайт. Кабырчыктуу графиттин көптөгөн түрлөрү бар: жогорку көмүртектүү кабырчыктуу графит химиялык ыкмалар менен бөлүнүп алынышы керек же андагы оксиддерди ажыратып, учуп кетүү үчүн жогорку температурага чейин ысытылат. Графиттеги күлдүн курамы жогору жана аны кайра карбюризатор катары колдонууга болбойт. Орто көмүртектүү графит негизинен кайра карбюризатор катары колдонулат, бирок анын көлөмү анчалык деле көп эмес.
(4) Кока-кола жана антрацит Индукциялык меш эритүү процессинде, заряддоодо кокс же антрацит рекарбюризатор катары кошулушу мүмкүн. Анын күлү жана учуучу курамы жогору болгондуктан, индукциялык меш эритүү үчүн чоюн сейрек рекарбюризатор катары колдонулат. Бул рекарбюризатордун баасы төмөн жана ал төмөнкү сорттогу рекарбюризаторго кирет.
2. Эритилген темирди карбюризациялоо принциби
Синтетикалык чоюнду эритүү процессинде, кошулган сыныктардын көптүгүнөн жана эриген чоюндагы С курамынын төмөндүгүнөн улам, көмүртекти көбөйтүү үчүн карбюризаторду колдонуу керек. Рекарбюризатордо элемент түрүндө болгон көмүртектин эрүү температурасы 3727°C жана эриген чоюндун температурасында эрибейт. Ошондуктан, рекарбюризатордогу көмүртек негизинен эриген чоюнда эки жол менен эрийт: эрүү жана диффузия. Эриген чоюндагы графит рекарбюризаторунун курамы 2,1% болгондо, графит түздөн-түз эриген чоюнда эрийт. Графитсиз көмүртектештирүүнүн түз эрүү кубулушу негизинен жок, бирок убакыттын өтүшү менен көмүртек акырындык менен диффузияланып, эрийт. Индукциялык меш менен эритилген чоюнду рекарбюрлештирүү үчүн, кристаллдык графит рекарбюрлештирүүнүн рекарбюрлештирүү ылдамдыгы графитсиз рекарбюризаторлордукуна караганда бир топ жогору.
Эксперименттер көрсөткөндөй, эриген темирдеги көмүртектин эриши катуу бөлүкчөлөрдүн бетиндеги суюк чек ара катмарындагы көмүртек массасынын алмашуусу менен башкарылат. Кокс жана көмүр бөлүкчөлөрү менен алынган жыйынтыктарды графит менен алынган жыйынтыктар менен салыштырганда, эриген темирдеги графит рекарбюризаторлорунун диффузия жана эрүү ылдамдыгы кокс жана көмүр бөлүкчөлөрүнө караганда бир топ тез экени аныкталды. Жарым-жартылай эриген кокс жана көмүр бөлүкчөлөрүнүн үлгүлөрү электрондук микроскоп менен байкалып, үлгүлөрдүн бетинде жука жабышкак күл катмары пайда болгону аныкталды, бул алардын эриген темирдеги диффузия жана эрүү жөндөмүнө таасир этүүчү негизги фактор болгон.
3. Көмүртектин көбөйүшүнүн таасирине таасир этүүчү факторлор
(1) Рекарбюризатордун бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнүн таасири Рекарбюризатордун сиңирүү ылдамдыгы рекарбюризатордун эрүү жана диффузия ылдамдыгынын жана кычкылдануу жоготуу ылдамдыгынын айкалышкан таасирине көз каранды. Жалпысынан алганда, рекарбюризатордун бөлүкчөлөрү кичинекей, эрүү ылдамдыгы тез жана жоготуу ылдамдыгы чоң; карбюризатордун бөлүкчөлөрү чоң, эрүү ылдамдыгы жай жана жоготуу ылдамдыгы аз. Рекарбюризатордун бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүн тандоо мештин диаметрине жана кубаттуулугуна байланыштуу. Жалпысынан алганда, мештин диаметри жана кубаттуулугу чоң болгондо, рекарбюризатордун бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү чоңураак болушу керек; тескерисинче, рекарбюризатордун бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү кичине болушу керек.
(2) Кошулган рекарбюризатордун көлөмүнүн таасири Белгилүү бир температура жана бирдей химиялык курам шарттарында, эриген темирдеги көмүртектин каныккан концентрациясы сөзсүз болот. Белгилүү бир деңгээлде каныкканда, рекарбюризатор канчалык көп кошулса, эрүү жана диффузия үчүн ошончолук көп убакыт талап кылынат, тиешелүү жоготуу ошончолук көп болот жана сиңирүү ылдамдыгы төмөн болот.
(3) Температуранын рекарбюризатордун сиңүү ылдамдыгына тийгизген таасири Негизинен, эриген темирдин температурасы канчалык жогору болсо, рекарбюризатордун сиңүүсүнө жана эрүүсүнө ошончолук ыңгайлуу. Тескерисинче, рекарбюризаторду эритүү кыйын, ал эми рекарбюризатордун сиңүү ылдамдыгы төмөндөйт. Бирок, эриген темирдин температурасы өтө жогору болгондо, рекарбюризатордун толугу менен эрүү ыктымалдыгы жогору болгону менен, көмүртектин күйүү жоготуу ылдамдыгы жогорулайт, бул акыры көмүртектин курамынын азайышына жана рекарбюризатордун жалпы сиңүү ылдамдыгынын төмөндөшүнө алып келет. Жалпысынан алганда, эриген темирдин температурасы 1460 жана 1550 °C ортосунда болгондо, рекарбюризатордун сиңүү натыйжалуулугу эң жакшы болот.
(4) Эриген темирди аралаштыруунун рекарбюризатордун сиңирүү ылдамдыгына тийгизген таасири Аралаштыруу көмүртектин эришине жана диффузиясына пайдалуу жана рекарбюризатордун эриген темирдин бетинде калкып, күйүп кетишине жол бербейт. Рекарбюризатор толугу менен эригенге чейин аралаштыруу убактысы узак жана сиңирүү ылдамдыгы жогору болот. Аралаштыруу көмүртектештирүүнү кармоо убактысын кыскартып, өндүрүш циклин кыскартып, эриген темирдеги легирлөөчү элементтердин күйүп кетишине жол бербейт. Бирок, аралаштыруу убактысы өтө узун болсо, ал мештин иштөө мөөнөтүнө чоң таасир этип гана тим болбостон, рекарбюризатор эригенден кийин эриген темирдеги көмүртектин жоголушун күчөтөт. Ошондуктан, рекарбюризатордун толугу менен эришин камсыз кылуу үчүн эриген темирди аралаштыруунун ылайыктуу убактысы ылайыктуу болушу керек.
(5) Эриген темирдин химиялык курамынын рекарбюризатордун сиңүү ылдамдыгына тийгизген таасири Эриген темирдеги баштапкы көмүртектин курамы жогору болгондо, белгилүү бир эригичтик чегинде, рекарбюризатордун сиңүү ылдамдыгы жай, сиңүү көлөмү аз жана күйүү жоготуулары салыштырмалуу чоң болот. Рекарбюризатордун сиңүү ылдамдыгы төмөн. Эриген темирдин баштапкы көмүртектин курамы төмөн болгондо, тескерисинче болот. Мындан тышкары, эриген темирдеги кремний жана күкүрт көмүртектин сиңүүсүнө тоскоол болуп, рекарбюризаторлордун сиңүү ылдамдыгын төмөндөтөт; ал эми марганец көмүртекти сиңирүүгө жана рекарбюризаторлордун сиңүү ылдамдыгын жакшыртууга жардам берет. Таасир этүү даражасы боюнча кремний эң чоң, андан кийин марганец, ал эми көмүртек менен күкүрттүн таасири азыраак. Ошондуктан, өндүрүш процессинде алгач марганец, андан кийин көмүртек, андан кийин кремний кошулушу керек.
4. Чоюндун касиеттерине ар кандай рекарбюризаторлордун таасири
(1) Сыноо шарттары Эритүү үчүн эки 5t аралык жыштыктагы өзөксүз индукциялык меш колдонулган, алардын максималдуу кубаттуулугу 3000 кВт жана жыштыгы 500 Гц. Цехтин күнүмдүк партия тизмесине ылайык (50% кайтарым материал, 20% чоюн, 30% металл сыныктары), процесстин талаптарына ылайык, эриген темирди эритүү үчүн аз азоттуу кальцийленген рекарбюризаторду жана графит тибиндеги рекарбюризаторду колдонуңуз. Химиялык курамын тууралагандан кийин, цилиндрдин негизги подшипник капкагын куюңуз.
Өндүрүш процесси: Рекарбюризатор эритүү үчүн берүү процессинде электр мешине партиялар менен кошулат, 0,4% баштапкы инокулянт (кремний барий инокулянты) бөлүкчөлөө процессинде жана 0,1% экинчилик агым инокулянты (кремний барий инокулянты) кошулат. DISA2013 стилдөө линиясын колдонуңуз.
(2) Механикалык касиеттер Чоюндун касиеттерине эки башка рекарбюризатордун таасирин текшерүү жана эритилген темирдин курамынын натыйжаларга тийгизген таасирин болтурбоо үчүн, ар кандай рекарбюризаторлор менен эритилген эритилген темирдин курамы негизинен бирдей болушу үчүн туураланган. Жыйынтыктарды толугураак текшерүү үчүн, сыноо процессинде, эритилген темирдин эки мешине эки комплект Ø30 мм сыноо тилкелери куюлгандан тышкары, ар бир эритилген темирге куюлган 12 даана куюу да Бринеллдин катуулук сыноосу үчүн кокустук түрдө тандалып алынган (6 даана/куту, эки куту сыноо).
Дээрлик бирдей курамдагы учурда, графит тибиндеги рекарбюризаторду колдонуу менен алынган сыноо тилкелеринин бекемдиги кальцийленген типтеги рекарбюризаторду колдонуу менен куюлган сыноо тилкелерине караганда бир топ жогору жана графит тибиндеги рекарбюризатор менен алынган куюулардын иштетүү көрсөткүчтөрү графит тибиндеги рекарбюризаторду колдонуу менен алынганга караганда алда канча жакшы. Кальцийленген рекарбюризаторлор менен алынган куюулар (куюулардын катуулугу өтө жогору болгондо, иштетүү учурунда куюулардын чети секирүүчү бычак көрүнүшү пайда болот).
(3) Графит тибиндеги рекарбюризаторду колдонгон үлгүлөрдүн графит формалары баары А тибиндеги графит болуп саналат жана графиттин саны чоңураак жана өлчөмү кичине.
Жогорудагы сыноолордун жыйынтыктарынан төмөнкүдөй тыянактар чыгарылат: жогорку сапаттагы графит тибиндеги рекарбюризатор куюулардын механикалык касиеттерин жакшыртып, металлографиялык түзүлүшүн жакшыртып гана тим болбостон, куюулардын иштетүү көрсөткүчтөрүн да жакшырта алат.
03. Эпилог
(1) Рекарбюризатордун сиңирүү ылдамдыгына таасир этүүчү факторлор - бул рекарбюризатордун бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү, кошулган рекарбюризатордун көлөмү, рекарбюризация температурасы, эриген темирди аралаштыруу убактысы жана эриген темирдин химиялык курамы.
(2) Жогорку сапаттагы графит тибиндеги рекарбюризатор куюулардын механикалык касиеттерин жакшыртып, металлографиялык түзүлүшүн жакшыртып гана тим болбостон, куюулардын иштетүү көрсөткүчтөрүн да жакшырта алат. Ошондуктан, индукциялык меш эритүү процессинде цилиндр блоктору жана цилиндр баштары сыяктуу негизги продукцияларды өндүрүүдө жогорку сапаттагы графит тибиндеги рекарбюризаторлорду колдонуу сунушталат.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 8-ноябры