Raffination im Induktionsschmelzofen: Die Anwendung des Aufkohlens ist entscheidend.
Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Umweltschutzanforderungen wird dem Ressourcenverbrauch immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt, und die steigenden Preise für Roheisen und Koks führen zu einem Anstieg der Gießkosten. Immer mehr Gießereien begannen, Elektroofenschmelzen als Ersatz zu verwenden die traditionelle Culotte-Verhüttung. Anfang 2010 hat auch die kleine und mittlere Teilewerkstatt der JAC Automobile Factory das Elektroofen-Schmelzverfahren anstelle des traditionellen Kuppelschmelzverfahrens übernommen. Es kann die Kosten senken und die mechanischen Eigenschaften von Gussteilen verbessern, aber die Art des Aufkohlungsmittels und des Aufkohlungsprozesses sind sehr wichtig.
1. Die wichtigsten Arten von Aufkohlungsmitteln
Es gibt viele Materialien, die zum Aufkohlen von Gusseisen verwendet werden, wie z. B. künstlicher Graphit, kalzinierter Petrolkoks, natürlicher Graphit, Koks, Anthrazit und gemischte Materialien aus solchen Materialien.
(1) Kunstgraphit Von allen oben genannten Aufkohlungsmitteln ist Kunstgraphit die beste Qualität. Der Hauptrohstoff für die Herstellung von künstlichem Graphit ist hochwertiger kalzinierter Petrolkoks in Pulverform, dem Asphalt als Bindemittel und eine geringe Menge anderer Hilfsstoffe zugesetzt werden. Nachdem alle Arten von Rohstoffen gut aufeinander abgestimmt sind, werden sie in Form gepresst und dann bei 2500 ~ 3000 ℃ in einer nicht oxidierenden Atmosphäre behandelt, um sie zu graphitisieren. Nach der Hochtemperaturbehandlung sind der Asche-, Schwefel- und Gasgehalt stark reduziert. Wenn kein Petrolkoks bei hohen Temperaturen oder bei unzureichender Temperatur kalziniert wurde, wird die Qualität des aufgekohlten Materials die Qualität des aufgekohlten Materials ernsthaft beeinträchtigen. Daher hängt die Qualität des aufgekohlten Materials hauptsächlich von seinem Graphitisierungsgrad ab. Eine gute Aufkohlung enthält 95 % ~ 98 % Graphitkohle (Massenanteil), 0.02 % ~ 0.05 % Schwefel und (100-200) × 10-6 Stickstoff.
(2) Petrolkoks ist derzeit ein weit verbreitetes Aufkohlungsmittel. Petrolkoks ist ein Nebenprodukt der Rohölraffination. Die durch Druckdestillation oder Vakuumdestillation von Rohöl gewonnenen Rückstände und Bitumen können als Rohstoffe zur Herstellung von Petrolkoks verwendet werden. Nach dem Verkoken kann roher Petrolkoks erhalten werden.
(3) Naturgraphit kann in Flockengraphit und mikrokristallinen Graphit unterteilt werden. Der Gehalt an mikrokristalliner Graphitasche ist hoch und wird im Allgemeinen nicht als Aufkohlung für Gusseisen verwendet. Es gibt viele Arten von Flockengraphit: Flockengraphit mit hohem Kohlenstoffgehalt muss durch ein chemisches Verfahren extrahiert oder auf eine hohe Temperatur erhitzt werden, um die Oxidzersetzung und Verflüchtigung zu bewirken. Diese Flockengraphitleistung ist nicht viel, der Preis ist hoch und wird im Allgemeinen nicht verwendet als aufgekohlt; Der Flockengraphit mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hat einen hohen Aschegehalt und sollte nicht aufgekohlt verwendet werden. Graphit mit mittlerem Kohlenstoffgehalt wird hauptsächlich als Aufkohlungsmittel verwendet, aber die Menge ist nicht groß.
(4) Beim Schmelzprozess von Koks und Anthrazit Induktionsschmelzofen, Koks oder Anthrazit kann beim Chargieren als Aufkohlungsmittel zugesetzt werden. Aufgrund seines hohen Gehalts an Asche und Verflüchtigung wird Gusseisen für Induktionsöfen selten als Aufkohlungsmittel verwendet, mit einem Kohlenstoffgehalt von 80% ~ 90%, einem Schwefelgehalt von über 0.5% und einem Stickstoffgehalt von (500 ~ 4000) × 10-6. Diese Art von Aufkohler hat einen niedrigen Preis und gehört zu einem minderwertigen Aufkohler.
2.Prinzip der Karbonisierung von flüssigem Eisen
Beim Schmelzprozess von synthetischem Gusseisen muss aufgrund der großen Menge an zugesetztem Stahlschrott und des geringen Gehalts an Eisenflüssigkeit C ein Aufkohler verwendet werden. Der in elementarer Form im Aufkohler vorhandene Kohlenstoff wird bei 3727 ℃ geschmolzen und kann nicht geschmolzen werden bei der Temperatur von geschmolzenem Eisen. Daher wird der Kohlenstoff im Aufkohler hauptsächlich durch Auflösung und Diffusion in geschmolzenem Eisen gelöst. Wenn der Gehalt des Graphitaufkohlungsmittels in der Eisenlösung 2.1 % beträgt, kann der Graphit direkt in einer Eisenlösung gelöst werden. Die direkte Auflösung von Nicht-Graphit-Aufkohlung existiert grundsätzlich nicht, aber im Laufe der Zeit wird Kohlenstoff allmählich diffundiert und in einer Eisenlösung gelöst. Die Aufkohlungsrate von durch Induktionsöfen unter Verwendung von kristallinem Graphit erschmolzenem Gusseisen ist deutlich höher als die des Nicht-Graphit-Aufkohlungsmittels.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Auflösung von Kohlenstoff in der Eisenschmelze durch den Kohlenstofftransfer in der flüssigen Grenzschicht auf der Oberfläche fester Partikel gesteuert wird. Die von Koks- und Kohlepartikeln erhaltenen Ergebnisse wurden mit denen von Graphit verglichen, und es wurde festgestellt, dass die Diffusionsauflösungsrate von Graphitaufkohlungsmittel in Eisenlösung signifikant schneller war als die von Koks- und Kohlepartikeln. Durch die Beobachtung von teilweise gelösten Koks- und Kohlepartikeln mit einem Elektronenmikroskop wird festgestellt, dass sich eine sehr dünne Schicht klebriger Asche auf der Oberfläche der Probe bildet, was der Hauptfaktor ist, der ihre Diffusionslöslichkeit in geschmolzenem Eisen beeinflusst.
3.Faktoren, die die Wirkung der Kohlenstofferhöhung beeinflussen
(1) Die Auswirkung der Größe des Aufkohlungsmittels auf die Absorptionsrate des Aufkohlungsmittels hängt von der Gesamtwirkung der Auflösungs- und Diffusionsgeschwindigkeit des Aufkohlungsmittels und der Oxidationsverlustrate ab. Im Allgemeinen sind die Aufkohlungspartikel klein, die Auflösungsrate ist schnell, die Verlustrate ist groß; Der Aufkohler hat eine große Partikelgröße, eine langsame Auflösungsrate und eine geringe Verlustrate. Die Wahl der Größe des Aufkohlers hängt vom Durchmesser und der Kapazität des Ofens ab. Im Allgemeinen sind der Durchmesser und die Kapazität des Ofens, die Größe des Aufkohlers größer; Im Gegenteil, die Größe des Karbonisierungsmittels sollte kleiner sein.
(2) Durch den Einfluss der zugegebenen Menge an Aufkohlungsmittel unter der Bedingung einer bestimmten Temperatur und der gleichen chemischen Zusammensetzung ist die Sättigungskonzentration von Kohlenstoff in der Eisenlösung sicher. Unter einem gewissen Sättigungsgrad gilt: Je mehr Aufkohler zugesetzt wird, desto länger dauert die Auflösung und Diffusion, desto größer sind die entsprechenden Verluste und desto geringer ist die Absorptionsrate.
(3) Die Wirkung der Temperatur auf die Absorptionsrate des Aufkohlers im Prinzip, je höher die Temperatur der Eisenflüssigkeit, desto vorteilhafter für die Absorption und Auflösung des Aufkohlers, im Gegenteil, der Aufkohler ist schwer aufzulösen, die Absorptionsrate des Aufkohlers abnimmt. Wenn jedoch die Temperatur der Eisenlösung zu hoch ist, erhöht sich die Verbrennungsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs, obwohl der Aufkohler leichter vollständig aufgelöst werden kann, was zu einer Abnahme des Kohlenstoffgehalts und der Gesamtabsorptionsrate des Aufkohlers führt. Die Absorptionseffizienz des Aufkohlungsmittels ist am besten, wenn die Temperatur der Eisenlösung 1460 ~ 1550 ℃ beträgt.
(4) Wirkung des Rührens der Eisenflüssigkeit auf die Absorptionsrate des Aufkohlungsmittels Rühren fördert die Auflösung und Diffusion von Kohlenstoff, wodurch vermieden wird, dass das Aufkohlungsmittel auf der Oberfläche der Eisenflüssigkeit schwimmt und verbrannt wird. Die Rührzeit ist lang und die Absorptionsrate ist hoch, bevor der Aufkohler vollständig aufgelöst ist. Das Rühren kann auch die Zeit des Kohlenstoffanstiegs und der Wärmeerhaltung verkürzen, den Produktionszyklus verkürzen und den Verbrennungsverlust von Legierungselementen in der Eisenlösung vermeiden. Aber die Rührzeit ist zu lang, hat nicht nur einen großen Einfluss auf die Lebensdauer des Ofens, und in der Lösung des Karbonisierungsmittels erhöht das Rühren den Kohlenstoffverlust in der Eisenlösung. Daher sollte die geeignete Rührzeit der Eisenlösung so sein, dass die vollständige Auflösung des Aufkohlungsmittels gewährleistet ist.
(5) Einfluss von Eisenverflüssigungskomponenten auf die Absorptionsrate des Aufkohlungsmittels Wenn der anfängliche Kohlenstoffgehalt in der Eisenlösung hoch ist, ist die Absorptionsrate des Aufkohlungsmittels unter einer bestimmten Auflösungsgrenze langsam, die Absorptionsmenge gering und der Verbrennungsverlust relativ groß, und die Absorptionsrate des Aufkohlungsmittels ist gering. Das Umgekehrte gilt, wenn der anfängliche Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Eisens niedrig ist. Außerdem behindern Silizium und Schwefel in der Eisenlösung die Aufnahme von Kohlenstoff und verringern die Aufnahmegeschwindigkeit des Aufkohlungsmittels. Mangan trägt zur Kohlenstoffabsorption bei und erhöht die Absorptionsrate des Aufkohlers. In Bezug auf den Einflussgrad ist Silizium der größte, Mangan der zweite, Kohlenstoff und Schwefel haben einen geringen Einfluss. Daher sollte im eigentlichen Produktionsprozess zuerst Mangan erhöht werden, dann Kohlenstoff, dann Silizium.
4. Auswirkungen verschiedener Aufkohlungsmittel auf die Eigenschaften von Gusseisen
(1) Zum Schmelzen werden zwei kernlose Induktionsöfen 5T verwendet, mit einer maximalen Leistung von 3000kW und einer Frequenz von 500Hz. Gemäß der täglichen Schlagliste der Werkstatt (Körperrückvergütung 50%, Roheisen 20%, Stahlschrott 30 %) werden ein Aufkohler vom Kalzinierungstyp mit niedrigem Stickstoffgehalt und ein Aufkohler vom Graphittyp verwendet, um einen Ofen mit flüssigem Eisen zu schmelzen, und eine Zylinderblock-Hauptlagerabdeckung wird jeweils gegossen, nachdem die chemische Zusammensetzung entsprechend den Verfahrensanforderungen eingestellt wurde.
Produktionsprozess: Der Aufkohler wird dem Elektroofen zum chargenweisen Schmelzen während des Beschickungsprozesses zugesetzt, 0.4 % des primären Impfmittels (Silica-Barium-Impfmittel) werden im geschmolzenen Eisenprozess zum Impfen und 0.1 % des sekundären Impfmittels ( Silica-Barium-Impfmittel) wird beim Gießen zugesetzt. Verwenden Sie die Stylinglinie DISA2013.
(2) Mechanische Eigenschaften Um die Auswirkungen von zwei unterschiedlichen Karbonisierungsmitteln auf die Eigenschaften von Gusseisen zu verifizieren und um den Einfluss der Zusammensetzung des geschmolzenen Eisens auf die Ergebnisse zu vermeiden, wurde die Zusammensetzung des geschmolzenen Eisens, das durch unterschiedliche Karbonisierungsmittel geschmolzen wurde, eingestellt im Grunde das gleiche. Um die Ergebnisse des Validierungstestprozesses vollständiger zu machen, werden zusätzlich zu den beiden Ofeneisengussstücken jeweils ein Satz von Teststangen Ø 30 mm jeweils 12 Stücke von jedem Ofeneisenflüssigkeitsguss zufällig ausgewählt Brinell-Härte der Ontologie (6 Stück/Karton, zwei Fälle).
In Bezug auf die Zusammensetzung ist fast die gleiche Situation, die Intensität der Verwendung von Graphit-Teststäben bei der Aufkohlungsherstellung war offensichtlich höher als bei der Verwendung von kalzinierten Aufkohlungsmitteln, die durch Gießen von Teststäben geschmolzen wurden, und die Gießverarbeitung von Graphit-Aufkohlungsmitteln in Bezug auf die Produktionsleistung ist der Verwendung von Kalzinierungen überlegen Aufkohler Produktion von Gussteilen (Härte ist zu hoch, die Gusskanten des Gussverfahrens werden Sprungphänomen).
(3) Graphitmikrostruktur
Zwei verschiedene Recarburizer Schmelzeisenguss durch Ø 30 mm Teststab der Graphitmorphologie, Vergleich, Sie können sehen, dass die Verwendung von Graphit-Recarburizer-Probe der Graphitmorphologie eine Art von Graphit, Graphit und Menge ist immer kleiner.
Aus den obigen Testergebnissen können die folgenden Schlussfolgerungen gezogen werden: Hochwertiger Graphitaufkohler kann nicht nur die mechanischen Eigenschaften des Gussstücks verbessern, die metallografische Struktur verbessern, sondern auch die Bearbeitungseigenschaften des Gussstücks verbessern.
5. Zusammenfassung
(1) Zu den Faktoren, die die Absorptionsrate des Aufkohlungsmittels beeinflussen, gehören die Größe des Aufkohlungsmittels, die Menge des zugesetzten Aufkohlungsmittels, die Temperatur des Aufkohlungsmittels, die Rührzeit der Eisenlösung und die chemische Zusammensetzung der Eisenlösung.
(2) Hochwertiger Graphitaufkohler kann nicht nur die mechanischen Eigenschaften des Gussstücks verbessern, die metallografische Struktur verbessern, sondern auch die Bearbeitungseigenschaften des Gussstücks verbessern. Daher wird empfohlen, einen hochwertigen Graphitaufkohler zu verwenden, wenn der Induktionsofen-Schmelzprozess Zylinderblock, Zylinderkopf und andere Schlüsselprodukte herstellt.
