I. Рекарбюризаторларды қалай жіктеуге болады
Карбюраторларды шикізат түріне қарай төрт түрге бөлуге болады.
1. Жасанды графит
Жасанды графит өндірудің негізгі шикізаты - ұнтақталған жоғары сапалы кальциленген мұнай коксы, оған байланыстырушы зат ретінде асфальт қосылады және аз мөлшерде басқа да қосалқы материалдар қосылады. Әртүрлі шикізат араласқаннан кейін олар престеліп, қалыпқа келтіріледі, содан кейін графиттелу үшін 2500-3000°C температурада тотықпайтын атмосферада өңделеді. Жоғары температурада өңдеуден кейін күл, күкірт және газ мөлшері айтарлықтай азаяды.
Жасанды графит өнімдерінің бағасының жоғары болуына байланысты, құю зауыттарында жиі қолданылатын жасанды графит рекарбюризаторларының көпшілігі өндіріс шығындарын азайту үшін графит электродтарын өндіру кезінде чиптер, қалдық электродтар және графит блоктары сияқты қайта өңделген материалдар болып табылады.
Созылмалы шойынды балқыту кезінде шойынның металлургиялық сапасын жоғарылату үшін жасанды графит рекарбюризатор үшін бірінші таңдау болуы керек.
2. Мұнай коксы
Мұнай коксы - кеңінен қолданылатын рекарбюризатор.
Мұнай коксы - шикі мұнайды өңдеу арқылы алынатын қосалқы өнім. Қалыпты қысыммен немесе төмендетілген қысыммен айдау арқылы алынған қалдықтар мен мұнай шайырлары мұнай коксын өндіруге арналған шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін, содан кейін кокстеуден кейін жасыл мұнай коксын алуға болады. Жасыл мұнай коксын өндіру пайдаланылатын шикі мұнай көлемінің шамамен 5%-ынан азын құрайды. Америка Құрама Штаттарында шикі мұнай коксының жылдық өндірісі шамамен 30 миллион тоннаны құрайды. Жасыл мұнай коксындағы қоспа мөлшері жоғары, сондықтан оны тікелей рекарбюризатор ретінде пайдалануға болмайды және алдымен кальцилеу керек.
Шикі мұнай коксы губка тәрізді, ине тәрізді, түйіршікті және сұйық түрінде болады.
Губкалы мұнай коксы кешіктірілген кокстау әдісімен дайындалады. Күкірт пен металлдың көп мөлшеріне байланысты ол әдетте күйдіру кезінде отын ретінде қолданылады, сонымен қатар күйдірілген мұнай коксы үшін шикізат ретінде де пайдаланылуы мүмкін. Күйдірілген губкалы кокс негізінен алюминий өнеркәсібінде және рекарбюризатор ретінде қолданылады.
Инелік мұнай коксы хош иісті көмірсутектердің көп мөлшері және қоспалардың аз мөлшері бар шикізаттан кешіктірілген кокстеу әдісімен дайындалады. Бұл кокс оңай сынатын ине тәрізді құрылымға ие, кейде графит коксы деп аталады және негізінен күйдіруден кейін графит электродтарын жасау үшін қолданылады.
Түйіршікті мұнай коксы қатты түйіршіктер түрінде болады және құрамында күкірт пен асфальтен көп шикізаттан баяу кокстау әдісімен жасалады және негізінен отын ретінде қолданылады.
Сұйық мұнай коксы сұйық қабатта үздіксіз кокстау арқылы алынады.
Мұнай коксын күйдіру күкіртті, ылғалды және ұшпа заттарды кетіру үшін қолданылады. Жасыл мұнай коксын 1200-1350°C температурада күйдіру оны айтарлықтай таза көміртек етуі мүмкін.
Кальцийленген мұнай коксының ең ірі тұтынушысы - алюминий өнеркәсібі, оның 70%-ы бокситті тотықсыздандыратын анодтар жасау үшін қолданылады. Америка Құрама Штаттарында өндірілген кальцийленген мұнай коксының шамамен 6%-ы шойын рекарбюризаторлары үшін қолданылады.
3. Табиғи графит
Табиғи графитті екі түрге бөлуге болады: қабыршақты графит және микрокристалды графит.
Микрокристалды графиттің күлі жоғары және әдетте шойынға арналған рекарбюризатор ретінде пайдаланылмайды.
Қабыршақты графиттің көптеген түрлері бар: жоғары көміртекті қабыршақты графитті химиялық әдістермен алу немесе ондағы оксидтерді ыдырату және ұшып кету үшін жоғары температураға дейін қыздыру қажет. Графиттегі күл мөлшері жоғары, сондықтан оны рекарбюризатор ретінде пайдалануға жарамсыз; орташа көміртекті графит негізінен рекарбюризатор ретінде қолданылады, бірақ мөлшері көп емес.
4. Көміртек коксы және антрацит
Электр доғалы пеште болат балқыту процесінде зарядтау кезінде рекарбюризатор ретінде кокс немесе антрацит қосуға болады. Күлінің және ұшқыш құрамының жоғары болуына байланысты индукциялық пеште балқытылатын шойын рекарбюризатор ретінде сирек қолданылады.
Қоршаған ортаны қорғау талаптарының үздіксіз жақсаруымен ресурстарды тұтынуға көбірек көңіл бөлінуде, ал шойын мен кокстың бағасы өсе береді, бұл құймалардың құнының өсуіне әкеледі. Көптеген құю зауыттары дәстүрлі күмбез балқытуды ауыстыру үшін электр пештерін пайдалана бастады. 2011 жылдың басында біздің зауыттың шағын және орта бөлшектер цехы дәстүрлі күмбез балқыту процесін ауыстыру үшін электр пешін балқыту процесін қабылдады. Электр пешін балқытуда көп мөлшерде болат сынықтарын пайдалану шығындарды азайтып қана қоймай, құймалардың механикалық қасиеттерін де жақсарта алады, сонымен қатар қолданылатын рекарбюризатор түрі мен карбюрация процесі маңызды рөл атқарады.
II. r қалай қолданыладыэкарбуризиндукциялық пеште балқыту
1. Рекарбюризаторлардың негізгі түрлері
Шойын рекарбюризаторлары ретінде көптеген материалдар қолданылады, көбінесе жасанды графит, күйдірілген мұнай коксы, табиғи графит, кокс, антрацит және осындай материалдардан жасалған қоспалар қолданылады.
(1) Жасанды графит Жоғарыда аталған әртүрлі рекарбюризаторлардың ішінде ең жақсы сапасы жасанды графит болып табылады. Жасанды графит өндірісінің негізгі шикізаты - ұнтақталған жоғары сапалы кальциленген мұнай коксы, оған асфальт байланыстырушы ретінде қосылады және аз мөлшерде басқа қосалқы материалдар қосылады. Әртүрлі шикізат араластырылғаннан кейін, олар престеліп, пішінделеді, содан кейін оларды графиттеу үшін 2500-3000 °C температурада тотықпайтын атмосферада өңделеді. Жоғары температурада өңдеуден кейін күл, күкірт және газ мөлшері айтарлықтай азаяды. Егер жоғары температурада немесе жеткіліксіз кальцилеу температурасында кальциленген мұнай коксы болмаса, рекарбюризатордың сапасына айтарлықтай әсер етеді. Сондықтан, рекарбюризатордың сапасы негізінен графиттеу дәрежесіне байланысты. Жақсы рекарбюризатордың құрамында графит көміртегі (массалық үлес) бар. 95%-дан 98%-ға дейін күкірт мөлшері 0,02%-дан 0,05%-ға дейін, ал азот мөлшері (100-ден 200-ге дейін) × 10-6.
(2) Мұнай коксы - кеңінен қолданылатын рекарбюризатор. Мұнай коксы - шикі мұнайды өңдеуден алынатын қосымша өнім. Шикі мұнайды кәдімгі қысыммен айдау немесе вакуумдық айдау арқылы алынған қалдықтар мен мұнай шайырлары мұнай коксын өндіру үшін шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін. Кокстаудан кейін шикі мұнай коксын алуға болады. Құрамы жоғары және оны рекарбюризатор ретінде тікелей пайдалану мүмкін емес, сондықтан алдымен кальцинациялау керек.
(3) Табиғи графитті екі түрге бөлуге болады: қабыршақты графит және микрокристалды графит. Микрокристалды графиттің күлі көп және әдетте шойынға арналған рекарбюризатор ретінде пайдаланылмайды. Қабыршақты графиттің көптеген түрлері бар: жоғары көміртекті қабыршақты графитті химиялық әдістермен алу немесе ондағы оксидтерді ыдырату және ұшып кету үшін жоғары температураға дейін қыздыру қажет. Графиттегі күл мөлшері жоғары және оны рекарбюризатор ретінде пайдалануға болмайды. Орташа көміртекті графит негізінен рекарбюризатор ретінде қолданылады, бірақ мөлшері көп емес.
(4) Көміртек коксы және антрацит Индукциялық пеште балқыту процесінде зарядтау кезінде кокс немесе антрацитті рекарбюризатор ретінде қосуға болады. Күлінің көптігі мен ұшпа құрамына байланысты индукциялық пеште балқытылатын шойын рекарбюризатор ретінде сирек қолданылады. Бұл рекарбюризатордың бағасы төмен және ол төмен сұрыпты рекарбюризаторға жатады.
2. Балқытылған шойынды карбюризациялау принципі
Синтетикалық шойынды балқыту процесінде, қосылатын сынықтардың көп мөлшері және балқытылған шойындағы С мөлшерінің төмен болуына байланысты, көміртекті көбейту үшін карбюризаторды пайдалану қажет. Рекарбюризатордағы элемент түрінде болатын көміртектің балқу температурасы 3727°C және балқытылған шойынды температурада балқыту мүмкін емес. Сондықтан, рекарбюризатордағы көміртек негізінен балқытылған шойында еріту және диффузияның екі жолы арқылы ериді. Балқытылған шойындағы графит рекарбюризаторының мөлшері 2,1% болғанда, графитті балқытылған шойында тікелей ерітуге болады. Графитсіз көміртектенудің тікелей ерітінді құбылысы негізінен жоқ, бірақ уақыт өте келе көміртек біртіндеп диффузияланып, балқытылған шойында ериді. Индукциялық пешпен балқытылған шойынды қайта карбюризациялау үшін кристалды графит рекарбюризациясының қайта карбюризациялау жылдамдығы графитсіз рекарбюризаторларға қарағанда айтарлықтай жоғары.
Тәжірибелер балқытылған шойындағы көміртектің еруі қатты бөлшектердің бетіндегі сұйық шекаралық қабаттағы көміртек массасының ауысуымен басқарылатынын көрсетеді. Кокс және көмір бөлшектерімен алынған нәтижелерді графитпен алынған нәтижелермен салыстыра отырып, балқытылған шойындағы графит рекарбюризаторларының диффузия және еру жылдамдығы кокс және көмір бөлшектеріне қарағанда айтарлықтай жылдам екені анықталды. Жартылай еріген кокс және көмір бөлшектерінің үлгілері электронды микроскоп арқылы бақыланды және үлгілердің бетінде жұқа жабысқақ күл қабаты пайда болғаны анықталды, бұл олардың балқытылған шойындағы диффузия және еру өнімділігіне әсер ететін негізгі фактор болды.
3. Көміртегінің көбеюіне әсер ететін факторлар
(1) Рекарбюризатордың бөлшектер өлшемінің әсері Рекарбюризатордың сіңіру жылдамдығы рекарбюризатордың еру және диффузия жылдамдығының және тотығу жоғалту жылдамдығының біріккен әсеріне байланысты. Жалпы алғанда, рекарбюризатордың бөлшектері аз, еру жылдамдығы жылдам және жоғалту жылдамдығы үлкен; карбюризатордың бөлшектері үлкен, еру жылдамдығы баяу және жоғалту жылдамдығы аз. Рекарбюризатордың бөлшектер өлшемін таңдау пештің диаметрі мен сыйымдылығына байланысты. Жалпы алғанда, пештің диаметрі мен сыйымдылығы үлкен болған кезде, рекарбюризатордың бөлшектер өлшемі үлкенірек болуы керек; керісінше, рекарбюризатордың бөлшектер өлшемі кішірек болуы керек.
(2) Қосылған рекарбюризатор мөлшерінің әсері Белгілі бір температура мен бірдей химиялық құрам жағдайында балқытылған темірдегі көміртектің қаныққан концентрациясы сөзсіз. Белгілі бір қанығу дәрежесінде рекарбюризатор неғұрлым көп қосылса, еру және диффузия үшін қажетті уақыт соғұрлым ұзақ болады, сәйкес шығын соғұрлым көп болады және сіңіру жылдамдығы төмен болады.
(3) Температураның рекарбюризатордың сіңіру жылдамдығына әсері Негізінде, балқытылған темірдің температурасы неғұрлым жоғары болса, рекарбюризатордың сіңірілуі мен еруіне соғұрлым қолайлы болады. Керісінше, рекарбюризаторды еріту қиын, ал рекарбюризатордың сіңіру жылдамдығы төмендейді. Дегенмен, балқытылған темірдің температурасы тым жоғары болған кезде, рекарбюризатордың толық еруі ықтималдығы жоғары болғанымен, көміртектің жану шығыны артады, бұл ақырында көміртек құрамының төмендеуіне және рекарбюризатордың жалпы сіңіру жылдамдығының төмендеуіне әкеледі. Әдетте, балқытылған темірдің температурасы 1460 және 1550 °C аралығында болғанда, рекарбюризатордың сіңіру тиімділігі ең жақсы болады.
(4) Балқытылған шойынның араластыруының рекарбюризатордың сіңіру жылдамдығына әсері Араластыру көміртектің еруі мен диффузиясына пайдалы және рекарбюризатордың балқытылған шойын бетінде қалқып, жанып кетуіне жол бермейді. Рекарбюризатор толығымен ерігенге дейін араластыру уақыты ұзақ және сіңіру жылдамдығы жоғары болады. Араластыру сонымен қатар көміртектенуді ұстап тұру уақытын қысқартып, өндіріс циклін қысқартып, балқытылған шойындағы легирлеуші элементтердің жануын болдырмайды. Дегенмен, араластыру уақыты тым ұзақ болса, бұл пештің қызмет ету мерзіміне үлкен әсер етіп қана қоймай, сонымен қатар рекарбюризатор ерігеннен кейін балқытылған шойындағы көміртектің жоғалуын күшейтеді. Сондықтан, рекарбюризатордың толығымен еруін қамтамасыз ету үшін балқытылған шойынды араластырудың тиісті уақыты қолайлы болуы керек.
(5) Балқытылған темірдің химиялық құрамының рекарбюризатордың сіңіру жылдамдығына әсері Балқытылған темірдегі бастапқы көміртегі мөлшері жоғары болған кезде, белгілі бір ерігіштік шегінде рекарбюризатордың сіңіру жылдамдығы баяу, сіңіру мөлшері аз және жану шығыны салыстырмалы түрде үлкен болады. Рекарбюризатордың сіңіру жылдамдығы төмен. Балқытылған темірдің бастапқы көміртегі мөлшері төмен болған кезде керісінше болады. Сонымен қатар, балқытылған темірдегі кремний мен күкірт көміртектің сіңірілуіне кедергі келтіреді және рекарбюризаторлардың сіңіру жылдамдығын төмендетеді; ал марганец көміртекті сіңіруге және рекарбюризаторлардың сіңіру жылдамдығын жақсартуға көмектеседі. Әсер ету дәрежесі бойынша кремний ең үлкен, одан кейін марганец, ал көміртек пен күкірттің әсері аз. Сондықтан, нақты өндіріс процесінде алдымен марганец, содан кейін көміртек, содан кейін кремний қосылуы керек.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 4 қараша