01. Nola sailkatu birkarburatzaileak
Karburagailuak lau motatan bana daitezke, gutxi gorabehera, lehengaien arabera.
1. Grafito artifiziala
Grafito artifiziala fabrikatzeko lehengai nagusia kalitate handiko petrolio-koke kalsinatu hautsa da, eta bertan asfaltoa gehitzen da aglutinatzaile gisa, eta beste material laguntzaile kantitate txiki bat gehitzen zaio. Hainbat lehengai nahastu ondoren, prentsatu eta eratzen dira, eta ondoren 2500-3000 °C-tan oxidatzen ez den atmosferan tratatzen dira grafitizatzeko. Tenperatura altuko tratamenduaren ondoren, errauts, sufre eta gas edukia asko murrizten da.
Grafito artifizialeko produktuen prezio altua dela eta, galdaketa-lantegietan erabiltzen diren grafito artifizialeko birkarburatzaile gehienak birziklatutako materialak dira, hala nola txirbilak, hondakin-elektrodoak eta grafito-blokeak, grafito-elektrodoak fabrikatzerakoan, ekoizpen-kostuak murrizteko.
Burdinurtu harikorra urtzean, burdinurtuaren kalitate metalurgikoa altua izan dadin, grafito artifiziala izan behar da birkarburatzailearentzat lehen aukera.
2. Petrolio-kokea
Petrolio-kokea birkarburatzaile erabiliena da.
Petrolio-kokea petrolio gordina fintzean lortutako azpiproduktu bat da. Presio normalean edo presio murriztuan petrolio gordinaren destilazio bidez lortutako hondakinak eta petrolio-brea petrolio-kokea fabrikatzeko lehengai gisa erabil daitezke, eta gero petrolio-koke berdea kokeatu ondoren lor daiteke. Petrolio-koke berdearen ekoizpena erabilitako petrolio gordinaren % 5 baino gutxiago da gutxi gorabehera. Estatu Batuetako petrolio-koke gordinaren urteko ekoizpena 30 milioi tona ingurukoa da. Petrolio-koke berdearen ezpurutasun-edukia handia da, beraz, ezin da zuzenean birkarburatzaile gisa erabili, eta lehenik kalsinatu egin behar da.
Petrolio-koke gordina belaki itxurako, orratz itxurako, pikortsu eta fluido moduan dago eskuragarri.
Belaunki-koke petrolioa koke atzeratuaren metodoaren bidez prestatzen da. Sufre eta metal eduki handia duenez, normalean erregai gisa erabiltzen da kalsinazioan, eta kalsinatutako petrolio-kokearen lehengai gisa ere erabil daiteke. Belaunki-koke kalsinatua batez ere aluminioaren industrian eta birkarburatzaile gisa erabiltzen da.
Orratz-koke petrolioa koke atzeratuaren metodoaren bidez prestatzen da, hidrokarburo aromatiko asko eta ezpurutasun gutxi dituzten lehengaiekin. Koke honek erraz hausten den orratz-itxurako egitura du, batzuetan grafito-koke deitzen zaio, eta batez ere grafito-elektrodoak egiteko erabiltzen da kalsinazioaren ondoren.
Petrolio-koke pikortsua granulu gogorren moduan dago eta sufre eta asfalteno eduki handia duten lehengaietatik egiten da, koke atzeratuaren metodoaren bidez, eta batez ere erregai gisa erabiltzen da.
Petrolio-koke fluidizatua ohe fluidizatu batean etengabeko kokeatzearen bidez lortzen da.
Petrolio-kokearen kalsinazioa sufrea, hezetasuna eta lurrunkorrak kentzeko da. Petrolio-koke berdea 1200-1350 °C-tan kalsinatzeak karbono ia puru bihur dezake.
Kaltzinatutako petrolio-kokearen erabiltzaile handiena aluminioaren industria da, eta horren % 70 bauxita murrizten duten anodoak egiteko erabiltzen da. Estatu Batuetan ekoizten den kaltzinatutako petrolio-kokearen % 6 inguru burdinurtuzko birkarburagailuetarako erabiltzen da.
3. Grafito naturala
Grafito naturala bi motatan bana daiteke: grafito malutaduna eta grafito mikrokristalinoa.
Grafito mikrokristalinoak errauts-eduki handia du eta, oro har, ez da burdinurtuzko birkarburatzaile gisa erabiltzen.
Grafito maluta mota asko daude: karbono handiko grafito maluta metodo kimikoen bidez erauzi behar da, edo tenperatura altuan berotu, bertan dauden oxidoak deskonposatu eta lurruntzeko. Grafitoaren errauts edukia handia da, beraz, ez da egokia birkarburatzaile gisa erabiltzeko; karbono ertaineko grafitoa batez ere birkarburatzaile gisa erabiltzen da, baina kantitatea ez da handia.
4. Kokea eta Antrazita
Arku elektrikoko labeko altzairugintza prozesuan, kokea edo antrazita gehi daitezke birkarburatzaile gisa kargatzean. Errauts eta lurrunkor eduki handia duelako, indukzio-labeko burdinurtua gutxitan erabiltzen da birkarburatzaile gisa.
Ingurumen-babeserako eskakizunen etengabeko hobekuntzarekin, gero eta arreta handiagoa jartzen zaio baliabideen kontsumoari, eta burdinurtu eta kokearen prezioak igotzen jarraitzen dute, eta horrek galdaketa-piezen kostua handitzen du. Gero eta galdaketa-lantegi gehiagok labe elektrikoak erabiltzen hasi dira kubilote-urtze tradizionala ordezkatzeko. 2011. urtearen hasieran, gure fabrikako piezen tailerrak ere labe elektrikoko urtze-prozesua hartu zuen kubilote-urtze tradizionala ordezkatzeko. Altzairu txatar kopuru handia erabiltzeak labe elektrikoko urtzean ez ditu kostuak murriztu bakarrik, baita galdaketa-piezen propietate mekanikoak hobetu ere, baina erabilitako birkarburatzaile motak eta karburazio-prozesuak funtsezko zeregina dute.
02. Nola erabili birkarburatzailea indukzio-labeen urtzean
1 Birkarburatzaile mota nagusiak
Burdinurtuzko birkarburatzaile gisa erabiltzen diren material asko daude, normalean grafito artifiziala, petrolio-koke kalsinatua, grafito naturala, kokea, antrazita eta material horien nahasketak dira.
(1) Grafito artifiziala Goian aipatutako birkarburatzaileen artean, kalitate oneneko grafito artifiziala da. Grafito artifiziala fabrikatzeko lehengai nagusia kalitate handiko petrolio-koke kalsinatua da, eta bertan asfaltoa gehitzen da aglutinatzaile gisa, eta beste material laguntzaile kopuru txiki bat gehitzen zaio. Lehengai desberdinak nahastu ondoren, prentsatu eta eratzen dira, eta ondoren 2500-3000 °C-tan oxidatzen ez den atmosferan tratatzen dira grafitizatu daitezen. Tenperatura altuko tratamenduaren ondoren, errauts, sufre eta gas edukia asko murrizten da. Tenperatura altuan edo kalsinazio-tenperatura nahikorik ez dagoen petrolio-kokerik kalsinatzen ez bada, birkarburatzailearen kalitatea larriki kaltetuko da. Beraz, birkarburatzailearen kalitatea batez ere grafitizazio-mailaren araberakoa da. Birkarburatzaile on batek karbono grafitiko (masa-frakzioa) dauka. % 95etik % 98ra, sufre edukia % 0,02tik % 0,05era da, eta nitrogeno edukia (100etik 200ra) × 10-6.
(2) Petrolio-kokea birkarburatzaile asko erabiltzen den metodo bat da. Petrolio-kokea petrolio gordina fintzetik lortutako azpiproduktua da. Petrolio gordinaren presio-destilazio arruntetik edo huts-destilaziotik lortutako hondakinak eta petrolio-brea petrolio-kokea fabrikatzeko lehengai gisa erabil daitezke. Kokea egin ondoren, petrolio-koke gordina lor daiteke. Edukia handia da eta ezin da zuzenean birkarburatzaile gisa erabili, eta lehenik kalsinatu egin behar da.
(3) Grafito naturala bi motatan bana daiteke: grafito malutatua eta grafito mikrokristalinoa. Grafito mikrokristalinoak errauts-eduki handia du eta, oro har, ez da burdinurtuzko birkarburatzaile gisa erabiltzen. Grafito maluta mota asko daude: karbono handiko grafito malutatua metodo kimikoen bidez erauzi behar da, edo tenperatura altuan berotu behar da bertan dauden oxidoak deskonposatu eta lurruntzeko. Grafitoaren errauts-edukia handia da eta ez da birkarburatzaile gisa erabili behar. Karbono ertaineko grafitoa batez ere birkarburatzaile gisa erabiltzen da, baina kantitatea ez da handia.
(4) Kokea eta antrazita Indukzio-labearen urtze-prozesuan, kokea edo antrazita gehi daitezke birkarburatzaile gisa kargatzean. Errauts eta lurrunkor eduki handia duelako, indukzio-labearen urtze-burdinurtua gutxitan erabiltzen da birkarburatzaile gisa. , Birkarburatzaile honen prezioa baxua da, eta kalitate baxuko birkarburatzaileen artean dago.
2. Burdin urtuaren karburazioaren printzipioa
Burdinurtu sintetikoaren urtze-prozesuan, gehitzen den txatar kopuru handia eta burdin urtuan C edukia baxua denez, karburatzaile bat erabili behar da karbonoa handitzeko. Birkarburatzailean elementu moduan dagoen karbonoak 3727 °C-ko urtze-tenperatura du eta ezin da burdin urtuaren tenperaturan urtu. Beraz, birkarburatzailean dagoen karbonoa batez ere burdin urtuan disolbatzen da bi moduren bidez: disoluzio eta difusio bidez. Burdin urtuan grafito-karburatzailearen edukia % 2,1 denean, grafitoa zuzenean disolba daiteke burdin urtuan. Grafito gabeko karbonizazioaren zuzeneko disoluzio fenomenoa ez da existitzen funtsean, baina denborarekin, karbonoa pixkanaka barreiatu eta disolbatu egiten da burdin urtuan. Indukzio-labe bidez urtutako burdinurtuaren birkarburizaziorako, grafito kristalinoaren birkarburizazio-tasa nabarmen handiagoa da grafito gabeko birkarburatzaileena baino.
Esperimentuek erakusten dute burdin urtuan karbonoaren disoluzioa partikula solidoen gainazaleko likido-muga-geruzan karbono-masaren transferentziak kontrolatzen duela. Koke eta ikatz partikulekin lortutako emaitzak grafitoarekin lortutako emaitzekin alderatuta, ikusi da grafito birkarburizatzaileen difusio eta disoluzio-tasa burdin urtuan koke eta ikatz partikulena baino nabarmen azkarragoa dela. Partzialki disolbatutako koke eta ikatz partikula laginak mikroskopio elektroniko bidez behatu ziren, eta ikusi zen errauts geruza itsaskor mehe bat eratzen zela laginen gainazalean, eta hori izan zen burdin urtuan duten difusio eta disoluzio errendimenduan eragina zuen faktore nagusia.
3. Karbonoaren igoeraren eragina eragiten duten faktoreak
(1) Birkarburatzailearen partikula-tamainaren eragina Birkarburatzailearen xurgapen-tasa birkarburatzailearen disoluzio- eta difusio-tasaren eta oxidazio-galera-tasaren efektu konbinatuaren araberakoa da. Oro har, birkarburatzailearen partikulak txikiak dira, disoluzio-abiadura azkarra da eta galera-abiadura handia da; karburatzailearen partikulak handiak dira, disoluzio-abiadura motela da eta galera-abiadura txikia da. Birkarburatzailearen partikula-tamainaren aukera labearen diametroarekin eta edukierarekin lotuta dago. Oro har, labearen diametroa eta edukiera handiak direnean, birkarburatzailearen partikula-tamaina handiagoa izan behar da; aitzitik, birkarburatzailearen partikula-tamaina txikiagoa izan behar da.
(2) Gehitutako birkarburatzaile kantitatearen eragina Tenperatura jakin batean eta konposizio kimiko berarekin, burdin urtuan karbonoaren kontzentrazio saturatua zehaztuta dago. Saturazio maila jakin batean, zenbat eta birkarburatzaile gehiago gehitu, orduan eta denbora gehiago behar da disoluzio eta difusiorako, orduan eta galera handiagoa eta xurgapen-tasa txikiagoa.
(3) Tenperaturaren eragina birkarburatzailearen xurgapen-tasan Printzipioz, zenbat eta handiagoa izan burdin urtuaren tenperatura, orduan eta egokiagoa izango da birkarburatzailearen xurgapena eta disoluzioa. Aitzitik, birkarburatzailea zaila da disolbatzen, eta birkarburatzailearen xurgapen-tasa gutxitzen da. Hala ere, burdin urtuaren tenperatura altuegia denean, birkarburatzailea guztiz disolbatzeko aukera gehiago izan arren, karbonoaren errekuntza-galera-tasa handituko da, eta horrek azkenean karbono-edukia gutxitzea eta birkarburatzailearen xurgapen-tasa orokorra gutxitzea ekarriko du. Oro har, burdin urtuaren tenperatura 1460 eta 1550 °C artean dagoenean, birkarburatzailearen xurgapen-eraginkortasuna da onena.
(4) Burdin urtuaren nahasketaren eragina birkarburatzailearen xurgapen-tasan Nahasketa onuragarria da karbonoaren disoluzio eta difusiorako, eta birkarburatzailea burdin urtuaren gainazalean flotatzea eta erretzea saihesten du. Birkarburatzailea guztiz disolbatu aurretik, nahasketa-denbora luzea da eta xurgapen-tasa altua. Nahasketak karbonizazio-atxikipen-denbora murriztu dezake, ekoizpen-zikloa laburtu eta burdin urtuan aleazio-elementuak erretzea saihestu. Hala ere, nahasketa-denbora luzeegia bada, ez du labearen zerbitzu-bizitzan eragin handia bakarrik, baita birkarburatzailea disolbatu ondoren burdin urtuan karbonoaren galera areagotzen ere. Beraz, burdin urtuaren nahasketa-denbora egokia izan behar da birkarburatzailea guztiz disolbatuta dagoela ziurtatzeko.
(5) Burdin urtuaren konposizio kimikoaren eragina birkarburatzailearen xurgapen-tasan Burdin urtuaren hasierako karbono-edukia altua denean, disolbagarritasun-muga jakin baten azpian, birkarburatzailearen xurgapen-tasa motela da, xurgapen-kopurua txikia da eta errekuntza-galera nahiko handia da. Birkarburatzailearen xurgapen-tasa baxua da. Alderantziz gertatzen da burdin urtuaren hasierako karbono-edukia baxua denean. Gainera, burdin urtuaren silizioak eta sufreak karbonoaren xurgapena oztopatzen dute eta birkarburatzaileen xurgapen-tasa murrizten dute; manganesoak, berriz, karbonoa xurgatzen eta birkarburatzaileen xurgapen-tasa hobetzen laguntzen du. Eragin-mailari dagokionez, silizioa da handiena, ondoren manganesoa, eta karbonoak eta sufreak eragin txikiagoa dute. Beraz, benetako ekoizpen-prozesuan, manganesoa gehitu behar da lehenik, gero karbonoa eta gero silizioa.
4. Birkarburatzaile ezberdinek burdinurtuaren propietateetan duten eragina
(1) Proba-baldintzak Bi 5t-ko maiztasun ertaineko nukleorik gabeko indukzio-labe erabili ziren urtzeko, gehienez 3000 kW-ko potentziarekin eta 500Hz-ko maiztasunarekin. Tailerreko eguneroko lote-zerrendaren arabera (% 50 itzulera-materiala, % 20 arrabioa, % 30 txatarra), erabili nitrogeno gutxiko birkarburatzaile kalsinatu bat eta grafito motako birkarburatzaile bat burdin urtuaren labe bat urtzeko, hurrenez hurren, prozesuaren eskakizunen arabera Konposizio kimikoa doitu ondoren, zilindro-errodamendu nagusiaren tapa urtu zen, hurrenez hurren.
Ekoizpen prozesua: Birkarburatzailea labe elektrikora gehitzen da multzoka urtzeko elikatze prozesuan, % 0,4ko lehen mailako inokulatzailea (silizio bario inokulatzailea) gehitzen da txorrotatze prozesuan, eta % 0,1eko bigarren mailako fluxuko inokulatzailea (silizio bario inokulatzailea). Erabili DISA2013 estilo-lerroa.
(2) Ezaugarri mekanikoak Bi birkarburatzaile ezberdinek burdinurtuaren propietateetan duten eragina egiaztatzeko, eta burdin urtuaren konposizioak emaitzetan duen eragina saihesteko, birkarburatzaile ezberdinek urtutako burdin urtuaren konposizioa funtsean berdina izateko egokitu zen. Emaitzak zehatzago egiaztatzeko, proba-prozesuan, burdin urtuaren bi labeetan Ø30 mm-ko bi proba-barra multzo isuriz gain, burdin urtu bakoitzean botatako 12 pieza ere ausaz hautatu ziren Brinell gogortasun-probak egiteko (6 pieza/kutxa, bi kutxa probatuz).
Ia konposizio berdinaren kasuan, grafito motako birkarburatzailea erabiliz ekoitzitako proba-barren erresistentzia nabarmen handiagoa da kaltzinatutako birkarburatzailea erabiliz galdatutako proba-barrena baino, eta grafito motako birkarburatzaileak ekoitzitako galdaketa-piezen prozesatze-errendimendua nabarmen hobea da grafito motako birkarburatzailea erabiliz ekoitzitakoa baino. Kaltzinatutako birkarburatzaileek ekoitzitako galdaketak (galdaketa-piezen gogortasuna altuegia denean, galdaketa-piezen ertzean jauzi-labana fenomenoa agertuko da prozesatzean).
(3) Grafito motako birkarburatzailea erabiliz lortutako laginen grafito formak A motako grafitoak dira guztiak, eta grafito kopurua handiagoa eta tamaina txikiagoa da.
Goiko proben emaitzetatik ondorio hauek ateratzen dira: kalitate handiko grafito motako birkarburatzaileak ez ditu soilik galdaketa-piezen propietate mekanikoak hobetzen, egitura metalografikoa hobetzen, baita galdaketa-piezen prozesatzeko errendimendua ere hobetzen.
03. Epilogoa
(1) Birkarburatzailearen xurgapen-tasan eragina duten faktoreak hauek dira: birkarburatzailearen partikula-tamaina, gehitutako birkarburatzailearen kantitatea, birkarburizazio-tenperatura, burdin urtuaren nahasteko denbora eta burdin urtuaren konposizio kimikoa.
(2) Kalitate handiko grafito motako birkarburatzaileak ez ditu soilik galdaketa-piezen propietate mekanikoak hobetzen, egitura metalografikoa hobetzen, baita galdaketa-piezen prozesatzeko errendimendua ere hobetzen. Beraz, indukzio-labearen urtze-prozesuan zilindro-blokeak eta zilindro-buruak bezalako produktu gakoak ekoiztean, kalitate handiko grafito motako birkarburatzaileak erabiltzea gomendatzen da.
Argitaratze data: 2022ko azaroaren 8a