01. Cách phân loại thiết bị tái chế hòa khí
Bộ chế hòa khí có thể được chia thành bốn loại theo nguyên liệu thô của chúng.
1. Than chì nhân tạo
Nguyên liệu chính để sản xuất than chì nhân tạo là than cốc dầu mỏ nung chất lượng cao dạng bột, trong đó nhựa đường được thêm vào làm chất kết dính và một lượng nhỏ vật liệu phụ trợ khác được thêm vào. Sau khi các nguyên liệu thô khác nhau được trộn với nhau, chúng được ép và tạo hình, sau đó được xử lý trong môi trường không oxy hóa ở 2500-3000 ° C để biến chúng thành đồ họa. Sau khi xử lý ở nhiệt độ cao, hàm lượng tro, lưu huỳnh và khí giảm đi rất nhiều.
Do giá thành của các sản phẩm than chì nhân tạo cao nên hầu hết các chất tái chế than chì nhân tạo thường được sử dụng trong các xưởng đúc đều là vật liệu tái chế như chip, điện cực thải và khối than chì khi sản xuất điện cực than chì để giảm chi phí sản xuất.
Khi luyện gang dẻo, để nâng cao chất lượng luyện kim của gang, than chì nhân tạo phải là lựa chọn hàng đầu cho bộ chế hòa khí.
2. Than cốc dầu mỏ
Than cốc dầu mỏ là chất tái chế được sử dụng rộng rãi.
Than cốc dầu mỏ là sản phẩm phụ thu được từ quá trình tinh chế dầu thô. Dư lượng và hắc ín thu được bằng cách chưng cất dưới áp suất bình thường hoặc dưới áp suất giảm của dầu thô có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất than cốc dầu mỏ, và sau đó có thể thu được than cốc dầu mỏ xanh sau khi luyện cốc. Việc sản xuất than cốc dầu mỏ xanh chỉ chiếm khoảng dưới 5% lượng dầu thô được sử dụng. Sản lượng than cốc thô hàng năm ở Hoa Kỳ là khoảng 30 triệu tấn. Hàm lượng tạp chất trong than cốc dầu mỏ xanh cao nên không thể sử dụng trực tiếp làm chất tái chế cacbon mà phải nung trước.
Than cốc dầu mỏ thô có sẵn ở dạng giống như bọt biển, dạng kim, dạng hạt và dạng lỏng.
Than cốc dầu mỏ xốp được điều chế bằng phương pháp luyện cốc muộn. Do hàm lượng lưu huỳnh và kim loại cao nên nó thường được sử dụng làm nhiên liệu trong quá trình nung và cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô cho than cốc dầu mỏ đã nung. Than cốc xốp nung chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp nhôm và làm chất tái chế.
Than cốc dầu mỏ được điều chế bằng phương pháp luyện cốc muộn với nguyên liệu thô có hàm lượng hydrocarbon thơm cao và hàm lượng tạp chất thấp. Than cốc này có cấu trúc giống như kim dễ bị gãy, đôi khi được gọi là than cốc than chì, và chủ yếu được sử dụng để chế tạo điện cực than chì sau khi nung.
Than cốc dầu mỏ dạng hạt ở dạng hạt cứng và được làm từ nguyên liệu thô có hàm lượng lưu huỳnh và nhựa đường cao bằng phương pháp luyện cốc muộn và chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu.
Than cốc dầu mỏ hóa lỏng thu được bằng cách luyện cốc liên tục trong tầng sôi.
Quá trình nung than cốc dầu mỏ nhằm loại bỏ lưu huỳnh, độ ẩm và chất dễ bay hơi. Nung than cốc dầu mỏ xanh ở 1200-1350°C có thể tạo ra cacbon tinh khiết.
Ngành sử dụng than cốc dầu mỏ nung lớn nhất là ngành công nghiệp nhôm, 70% trong số đó được sử dụng để chế tạo cực dương khử bauxite. Khoảng 6% than cốc dầu mỏ nung được sản xuất tại Hoa Kỳ được sử dụng cho các bộ chế hòa khí bằng gang.
3. Than chì tự nhiên
Than chì tự nhiên có thể được chia thành hai loại: than chì vảy và than chì vi tinh thể.
Than chì vi tinh thể có hàm lượng tro cao và thường không được sử dụng làm chất tái chế cho gang.
Có nhiều loại than chì vảy: than chì vảy có hàm lượng carbon cao cần được chiết xuất bằng phương pháp hóa học, hoặc đun nóng đến nhiệt độ cao để phân hủy và làm bay hơi các oxit trong đó. Hàm lượng tro trong than chì cao nên không thích hợp dùng làm chất tái chế cacbon; than chì carbon trung bình chủ yếu được sử dụng làm chất tái chế, nhưng số lượng không nhiều.
4. Than cốc và than antraxit
Trong quá trình sản xuất thép lò hồ quang điện, than cốc hoặc than antraxit có thể được thêm vào làm chất tái chế khi sạc. Do hàm lượng tro và chất dễ bay hơi cao nên gang đúc trong lò cảm ứng hiếm khi được sử dụng làm chất tái chế.
Với việc không ngừng cải thiện các yêu cầu bảo vệ môi trường, người ta ngày càng chú ý nhiều hơn đến việc tiêu thụ tài nguyên, giá gang và than cốc tiếp tục tăng, dẫn đến chi phí đúc tăng. Ngày càng có nhiều xưởng đúc bắt đầu sử dụng lò điện để thay thế việc nấu chảy vòm truyền thống. Vào đầu năm 2011, xưởng sản xuất linh kiện vừa và nhỏ của nhà máy chúng tôi cũng áp dụng quy trình nấu chảy bằng lò điện để thay thế quy trình nấu chảy vòm truyền thống. Việc sử dụng một lượng lớn thép phế liệu trong lò luyện điện không chỉ có thể giảm chi phí mà còn cải thiện tính chất cơ học của vật đúc, mà loại bộ chế hòa khí được sử dụng và quá trình chế hòa khí đóng một vai trò quan trọng.
02. Cách sử dụng bộ chế hòa khí trong lò luyện cảm ứng
1 Các loại bộ chế hòa khí chính
Có nhiều vật liệu được sử dụng làm bộ chế hòa khí bằng gang, thường được sử dụng là than chì nhân tạo, than cốc dầu mỏ nung, than chì tự nhiên, than cốc, than antraxit và hỗn hợp làm từ các vật liệu đó.
(1) Than chì nhân tạo Trong số các loại tái chế hòa khí khác nhau được đề cập ở trên, chất lượng tốt nhất là than chì nhân tạo. Nguyên liệu chính để sản xuất than chì nhân tạo là than cốc dầu mỏ nung chất lượng cao dạng bột, trong đó nhựa đường được thêm vào làm chất kết dính và một lượng nhỏ vật liệu phụ trợ khác được thêm vào. Sau khi các nguyên liệu thô khác nhau được trộn với nhau, chúng được ép và tạo hình, sau đó được xử lý trong môi trường không oxy hóa ở 2500-3000 ° C để biến chúng thành than chì. Sau khi xử lý ở nhiệt độ cao, hàm lượng tro, lưu huỳnh và khí giảm đi rất nhiều. Nếu không có than cốc dầu mỏ được nung ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ nung không đủ thì chất lượng của bộ chế hòa khí sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Do đó, chất lượng của bộ chế hòa khí chủ yếu phụ thuộc vào mức độ than chì hóa. Một bộ chế hòa khí tốt có chứa than chì (phần khối lượng) Ở mức 95% đến 98%, hàm lượng lưu huỳnh là 0,02% đến 0,05% và hàm lượng nitơ là (100 đến 200) × 10-6.
(2) Than cốc dầu mỏ là chất tái chế được sử dụng rộng rãi. Than cốc dầu mỏ là sản phẩm phụ thu được từ quá trình lọc dầu thô. Phế liệu và hắc ín thu được từ quá trình chưng cất áp suất thường xuyên hoặc chưng cất chân không dầu thô có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất than cốc dầu mỏ. Sau khi luyện cốc, có thể thu được than cốc thô. Hàm lượng cao và không thể sử dụng trực tiếp làm chất tái chế mà phải được nung trước.
(3) Than chì tự nhiên có thể được chia thành hai loại: than chì dạng vảy và than chì vi tinh thể. Than chì vi tinh thể có hàm lượng tro cao và thường không được sử dụng làm chất tái chế cho gang. Có nhiều loại than chì vảy: than chì vảy có hàm lượng carbon cao cần được chiết xuất bằng phương pháp hóa học, hoặc đun nóng đến nhiệt độ cao để phân hủy và làm bay hơi các oxit trong đó. Hàm lượng tro trong than chì cao và không nên sử dụng làm chất tái chế. Than chì carbon trung bình chủ yếu được sử dụng làm chất tái chế, nhưng số lượng không nhiều.
(4) Than cốc và than antraxit Trong quá trình nấu chảy lò cảm ứng, than cốc hoặc than antraxit có thể được thêm vào làm chất tái chế hòa khí khi sạc. Do hàm lượng tro và chất dễ bay hơi cao nên gang đúc trong lò cảm ứng hiếm khi được sử dụng làm chất tái chế. , Giá của bộ chế hòa khí này thấp, và nó thuộc về bộ chế hòa khí cấp thấp.
2. Nguyên lý cacbon hóa sắt nóng chảy
Trong quá trình nấu chảy gang tổng hợp, do lượng phế liệu được thêm vào lớn và hàm lượng C trong sắt nóng chảy thấp nên phải sử dụng bộ chế hòa khí để tăng lượng cacbon. Carbon tồn tại ở dạng nguyên tố trong bộ chế hòa khí có nhiệt độ nóng chảy là 3727°C và không thể nóng chảy ở nhiệt độ của sắt nóng chảy. Do đó, carbon trong bộ chế hòa khí chủ yếu được hòa tan trong sắt nóng chảy bằng hai cách hòa tan và khuếch tán. Khi hàm lượng chất tái chế than chì trong sắt nóng chảy là 2,1%, than chì có thể được hòa tan trực tiếp trong sắt nóng chảy. Hiện tượng cacbon hóa phi than chì trực tiếp về cơ bản không tồn tại, nhưng theo thời gian, carbon dần dần khuếch tán và hòa tan trong sắt nóng chảy. Đối với quá trình cacbon hóa lại gang được luyện bằng lò cảm ứng, tốc độ tái cacbon hóa của quá trình tái cacbon hóa bằng than chì tinh thể cao hơn đáng kể so với tốc độ tái chế hòa khí không phải than chì.
Các thí nghiệm cho thấy sự hòa tan cacbon trong sắt nóng chảy được kiểm soát bởi sự chuyển khối lượng cacbon trong lớp ranh giới chất lỏng trên bề mặt của các hạt rắn. So sánh kết quả thu được với các hạt than cốc và than với kết quả thu được với than chì, người ta thấy rằng tốc độ khuếch tán và hòa tan của các chất tái chế than chì trong sắt nóng chảy nhanh hơn đáng kể so với các hạt than cốc và than đá. Các mẫu than cốc và hạt than hòa tan một phần được quan sát bằng kính hiển vi điện tử và người ta thấy rằng một lớp tro dính mỏng được hình thành trên bề mặt mẫu, đây là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất khuếch tán và hòa tan của chúng trong sắt nóng chảy.
3. Các yếu tố ảnh hưởng tới tác động tăng carbon
(1) Ảnh hưởng của kích thước hạt của bộ chế hòa khí lại. Tốc độ hấp thụ của bộ chế hòa khí phụ thuộc vào tác động tổng hợp của tốc độ hòa tan và khuếch tán của bộ chế hòa khí và tốc độ mất oxy hóa. Nhìn chung, các hạt của bộ chế hòa khí nhỏ, tốc độ hòa tan nhanh và tốc độ mất mát lớn; các hạt chế hòa khí lớn, tốc độ hòa tan chậm và tốc độ mất nhỏ. Việc lựa chọn kích thước hạt của bộ chế hòa khí có liên quan đến đường kính và công suất của lò. Nói chung, khi đường kính và công suất của lò lớn thì kích thước hạt của bộ chế hòa khí phải lớn hơn; ngược lại, kích thước hạt của bộ chế hòa khí phải nhỏ hơn.
(2) Ảnh hưởng của lượng chất tái chế được thêm vào Trong các điều kiện nhiệt độ nhất định và cùng thành phần hóa học, nồng độ cacbon bão hòa trong sắt nóng chảy là nhất định. Ở một mức độ bão hòa nhất định, càng thêm nhiều bộ chế hòa khí thì thời gian hòa tan và khuếch tán càng dài, tổn thất tương ứng càng lớn và tốc độ hấp thụ càng thấp.
(3) Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ hấp thụ của bộ chế hòa khí Về nguyên tắc, nhiệt độ của sắt nóng chảy càng cao thì càng có lợi cho quá trình hấp thụ và hòa tan của bộ chế hòa khí. Ngược lại, bộ chế hòa khí khó hòa tan và tốc độ hấp thụ của bộ chế hòa khí giảm. Tuy nhiên, khi nhiệt độ của sắt nóng chảy quá cao, mặc dù chất tái chế có nhiều khả năng bị hòa tan hoàn toàn nhưng tốc độ đốt cháy của cacbon sẽ tăng lên, cuối cùng sẽ dẫn đến giảm hàm lượng cacbon và giảm tổng thể. tốc độ hấp thụ của bộ tái chế. Nói chung, khi nhiệt độ sắt nóng chảy nằm trong khoảng từ 1460 đến 1550 ° C, hiệu suất hấp thụ của bộ chế hòa khí là tốt nhất.
(4) Ảnh hưởng của việc khuấy sắt nóng chảy đến tốc độ hấp thụ của bộ chế hòa khí Khuấy có lợi cho sự hòa tan và khuếch tán của carbon, đồng thời tránh việc bộ chế hòa khí nổi trên bề mặt sắt nóng chảy và bị đốt cháy. Trước khi hòa tan hoàn toàn bộ chế hòa khí, thời gian khuấy kéo dài và tốc độ hấp thụ cao. Khuấy cũng có thể làm giảm thời gian giữ cacbon hóa, rút ngắn chu trình sản xuất và tránh đốt cháy các nguyên tố hợp kim trong sắt nóng chảy. Tuy nhiên, nếu thời gian khuấy quá dài không chỉ ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của lò mà còn làm trầm trọng thêm tình trạng mất cacbon trong sắt nóng chảy sau khi hòa tan bộ chế hòa khí lại. Vì vậy, thời gian khuấy thích hợp của sắt nóng chảy phải phù hợp để đảm bảo chất tái chế được hòa tan hoàn toàn.
(5) Ảnh hưởng của thành phần hóa học của sắt nóng chảy đến tốc độ hấp thụ của bộ chế hòa khí lại Khi hàm lượng carbon ban đầu trong sắt nóng chảy cao, dưới một giới hạn hòa tan nhất định, tốc độ hấp thụ của bộ chế hòa khí chậm, lượng hấp thụ nhỏ , và tổn thất cháy tương đối lớn. Tỷ lệ hấp thụ của bộ chế hòa khí thấp. Điều ngược lại là đúng khi hàm lượng cacbon ban đầu của sắt nóng chảy thấp. Ngoài ra, silicon và lưu huỳnh trong sắt nóng chảy cản trở quá trình hấp thụ carbon và làm giảm tốc độ hấp thụ của các bộ phận tái chế; trong khi mangan giúp hấp thụ carbon và cải thiện tốc độ hấp thụ của các bộ phận tái chế. Xét về mức độ ảnh hưởng thì silicon có ảnh hưởng lớn nhất, tiếp theo là mangan, carbon và lưu huỳnh ít ảnh hưởng hơn. Do đó, trong quá trình sản xuất thực tế, mangan phải được thêm vào trước, sau đó là carbon và sau đó là silicon.
4. Ảnh hưởng của các loại bộ chế hòa khí khác nhau đến tính chất của gang
(1) Điều kiện thử nghiệm Hai lò cảm ứng không lõi tần số trung gian 5t được sử dụng để nấu chảy, với công suất tối đa 3000kW và tần số 500Hz. Theo danh sách trộn hàng ngày của xưởng (50% nguyên liệu hoàn trả, 20% gang, 30% phế liệu), sử dụng bộ chế hòa khí tái chế có hàm lượng nitơ thấp và bộ chế hòa khí loại than chì để nấu chảy lò luyện sắt nóng chảy tương ứng, theo yêu cầu quy trình Sau khi điều chỉnh thành phần hóa học, đúc nắp ổ trục chính của xi lanh tương ứng.
Quy trình sản xuất: Chất tái chế được thêm vào lò điện theo mẻ trong quá trình cấp liệu để nấu chảy, chế phẩm sơ cấp 0,4% (chế phẩm silicon bari) được thêm vào trong quy trình khai thác và chế phẩm dòng chảy thứ cấp 0,1% (Chế phẩm silicon bari). Sử dụng dòng tạo kiểu DISA2013.
(2) Tính chất cơ học Để xác minh ảnh hưởng của hai bộ chế hòa khí khác nhau đến các tính chất của gang và để tránh ảnh hưởng của thành phần sắt nóng chảy đến kết quả, thành phần sắt nóng chảy được luyện bởi các bộ chế hòa khí khác nhau về cơ bản là giống nhau . Để kiểm chứng đầy đủ hơn kết quả, trong quá trình thử nghiệm, ngoài hai bộ thanh thử nghiệm Ø30mm được đổ vào hai lò nung sắt nóng chảy, 12 miếng đúc đúc trong mỗi sắt nóng chảy cũng được chọn ngẫu nhiên để kiểm tra độ cứng Brinell. (6 cái/hộp, kiểm tra hai hộp).
Trong trường hợp có thành phần gần như giống nhau, độ bền của các thanh thử được tạo ra bằng cách sử dụng bộ chế hòa khí lại loại than chì cao hơn đáng kể so với các thanh thử được đúc bằng cách sử dụng bộ chế hòa khí lại kiểu nung và hiệu suất xử lý của các vật đúc được tạo ra bởi bộ chế hòa khí lại loại than chì rõ ràng là tốt hơn so với bộ chế hòa khí được sản xuất bằng cách sử dụng bộ chế hòa khí lại loại than chì. Vật đúc được sản xuất bằng máy tái cacbon hóa nung (khi độ cứng của vật đúc quá cao, mép vật đúc sẽ xuất hiện hiện tượng dao nhảy trong quá trình gia công).
(3) Các dạng than chì của các mẫu sử dụng bộ chế hòa khí loại than chì đều là than chì loại A, số lượng than chì lớn hơn và kích thước nhỏ hơn.
Các kết luận sau đây được rút ra từ các kết quả thử nghiệm trên: bộ chế hòa khí lại loại than chì chất lượng cao không chỉ có thể cải thiện tính chất cơ học của vật đúc, cải thiện cấu trúc kim loại mà còn cải thiện hiệu suất xử lý của vật đúc.
03. Lời kết
(1) Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ hấp thụ của bộ chế hòa khí là kích thước hạt của bộ chế hòa khí, lượng bộ chế hòa khí được thêm vào, nhiệt độ tái chế, thời gian khuấy của sắt nóng chảy và thành phần hóa học của sắt nóng chảy.
(2) Bộ chế hòa khí lại loại than chì chất lượng cao không chỉ có thể cải thiện tính chất cơ học của vật đúc, cải thiện cấu trúc kim loại mà còn cải thiện hiệu suất xử lý của vật đúc. Vì vậy, khi sản xuất các sản phẩm chủ chốt như khối xi lanh và đầu xi lanh trong quá trình nung chảy lò cảm ứng, nên sử dụng bộ chế hòa khí loại than chì chất lượng cao.
Thời gian đăng: Nov-08-2022