१. रिकार्ब्युरायझर्सचे वर्गीकरण कसे करावे
कार्ब्युरायझर्सना त्यांच्या कच्च्या मालाच्या आधारावर ढोबळमानाने चार प्रकारांमध्ये विभागता येते.
१. कृत्रिम ग्रॅफाइट
कृत्रिम ग्रॅफाइटच्या निर्मितीसाठी मुख्य कच्चा माल म्हणजे उच्च-गुणवत्तेच्या भाजलेल्या पेट्रोलियम कोकची पावडर, ज्यामध्ये बंधक म्हणून डांबर आणि अल्प प्रमाणात इतर सहायक पदार्थ मिसळले जातात. विविध कच्चा माल एकत्र मिसळल्यानंतर, त्यांना दाबून आकार दिला जातो आणि नंतर २५००-३०००°C तापमानात ऑक्सिजनविरहित वातावरणात त्यावर प्रक्रिया करून त्याचे ग्रॅफाइटीकरण केले जाते. उच्च तापमान प्रक्रियेनंतर, राख, गंधक आणि वायूचे प्रमाण मोठ्या प्रमाणात कमी होते.
कृत्रिम ग्रॅफाइट उत्पादनांच्या उच्च किमतीमुळे, उत्पादन खर्च कमी करण्यासाठी फाउंड्रीमध्ये सामान्यतः वापरले जाणारे बहुतेक कृत्रिम ग्रॅफाइट रिकार्बरायझर हे ग्रॅफाइट इलेक्ट्रोड तयार करताना चिप्स, टाकाऊ इलेक्ट्रोड आणि ग्रॅफाइट ब्लॉक्स यांसारख्या पुनर्वापर केलेल्या सामग्रीपासून बनवलेले असतात.
तन्य लोखंडाचे प्रगलन करताना, ओतीव लोखंडाची धातुशास्त्रीय गुणवत्ता उच्च करण्यासाठी, पुनःकार्बनीकरण करणाऱ्या पदार्थासाठी कृत्रिम ग्रॅफाइटला प्रथम पसंती दिली पाहिजे.
२. पेट्रोलियम कोक
पेट्रोलियम कोक हा मोठ्या प्रमाणावर वापरला जाणारा पुनर्कार्बनीकरण करणारा पदार्थ आहे.
पेट्रोलियम कोक हे कच्चे तेल शुद्ध केल्यावर मिळणारे एक उप-उत्पादन आहे. कच्च्या तेलाचे सामान्य दाबाखाली किंवा कमी दाबाखाली ऊर्ध्वपातन करून मिळवलेले अवशेष आणि पेट्रोलियम पिच यांचा उपयोग पेट्रोलियम कोकच्या निर्मितीसाठी कच्चा माल म्हणून केला जाऊ शकतो, आणि त्यानंतर कोकिंग प्रक्रियेनंतर ग्रीन पेट्रोलियम कोक मिळवता येतो. ग्रीन पेट्रोलियम कोकचे उत्पादन हे वापरल्या जाणाऱ्या कच्च्या तेलाच्या प्रमाणाच्या अंदाजे ५% पेक्षा कमी असते. अमेरिकेत कच्च्या पेट्रोलियम कोकचे वार्षिक उत्पादन सुमारे ३० दशलक्ष टन आहे. ग्रीन पेट्रोलियम कोकमध्ये अशुद्धतेचे प्रमाण जास्त असते, त्यामुळे त्याचा थेट रिकार्ब्युरायझर म्हणून वापर करता येत नाही आणि प्रथम त्यावर कॅल्सीनेशन प्रक्रिया करणे आवश्यक असते.
कच्चा पेट्रोलियम कोक स्पंजसारख्या, सुईसारख्या, दाणेदार आणि द्रव स्वरूपात उपलब्ध असतो.
स्पंज पेट्रोलियम कोक विलंबित कोकिंग पद्धतीने तयार केला जातो. त्यातील उच्च गंधक आणि धातूंच्या प्रमाणामुळे, तो सामान्यतः कॅल्सीनेशन दरम्यान इंधन म्हणून वापरला जातो आणि कॅल्साईन्ड पेट्रोलियम कोकसाठी कच्चा माल म्हणूनही वापरला जाऊ शकतो. कॅल्साईन्ड स्पंज कोकचा वापर प्रामुख्याने ॲल्युमिनियम उद्योगात आणि रिकार्बरायझर म्हणून केला जातो.
उच्च प्रमाणात सुगंधी हायड्रोकार्बन्स आणि कमी प्रमाणात अशुद्धी असलेल्या कच्च्या मालापासून, विलंबित कोकिंग पद्धतीने नीडल पेट्रोलियम कोक तयार केला जातो. या कोकची रचना सुईसारखी असून तो सहजपणे तुटतो. याला कधीकधी ग्रॅफाइट कोक असेही म्हटले जाते आणि कॅल्सिनेशननंतर याचा उपयोग प्रामुख्याने ग्रॅफाइट इलेक्ट्रोड बनवण्यासाठी केला जातो.
दाणेदार पेट्रोलियम कोक हा कठीण कणांच्या स्वरूपात असतो आणि तो उच्च प्रमाणात गंधक व अस्फाल्टेन असलेल्या कच्च्या मालापासून विलंबित कोकिंग पद्धतीने बनवला जातो व प्रामुख्याने इंधन म्हणून वापरला जातो.
फ्लुइडाइज्ड बेडमध्ये सतत कोकिंग करून फ्लुइडाइज्ड पेट्रोलियम कोक मिळवला जातो.
पेट्रोलियम कोकचे कॅल्सिनेशन हे त्यातील गंधक, ओलावा आणि बाष्पशील पदार्थ काढून टाकण्यासाठी केले जाते. १२००-१३५०°C तापमानावर ग्रीन पेट्रोलियम कोकचे कॅल्सिनेशन केल्यास त्यापासून बऱ्यापैकी शुद्ध कार्बन बनवता येतो.
भाजलेल्या पेट्रोलियम कोकचा सर्वात मोठा वापरकर्ता ॲल्युमिनियम उद्योग आहे, ज्यापैकी ७०% बॉक्साईटचे क्षपण करणाऱ्या ॲनोड्स बनवण्यासाठी वापरला जातो. अमेरिकेत उत्पादित होणाऱ्या भाजलेल्या पेट्रोलियम कोकपैकी सुमारे ६% कास्ट आयर्न रिकार्ब्युरायझर्ससाठी वापरला जातो.
३. नैसर्गिक ग्रॅफाइट
नैसर्गिक ग्रॅफाइटचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते: फ्लेक ग्रॅफाइट आणि मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रॅफाइट.
मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रॅफाइटमध्ये राखेचे प्रमाण जास्त असते आणि सामान्यतः कास्ट आयर्नसाठी रिकार्बरायझर म्हणून त्याचा वापर केला जात नाही.
फ्लेक ग्रॅफाइटचे अनेक प्रकार आहेत: उच्च कार्बन फ्लेक ग्रॅफाइट रासायनिक पद्धतींनी काढावे लागते, किंवा त्यातील ऑक्साईड्सचे विघटन आणि बाष्पीभवन करण्यासाठी उच्च तापमानावर गरम करावे लागते. ग्रॅफाइटमध्ये राखेचे प्रमाण जास्त असते, त्यामुळे ते रिकार्ब्युरायझर म्हणून वापरण्यास योग्य नाही; मध्यम कार्बन ग्रॅफाइट प्रामुख्याने रिकार्ब्युरायझर म्हणून वापरले जाते, परंतु त्याचे प्रमाण फारसे नसते.
४. कार्बन कोक आणि अँथ्रासाइट
इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस स्टील बनवण्याच्या प्रक्रियेत, लोडिंग करताना कोक किंवा अँथ्रासाइट रिकार्ब्युरायझर म्हणून टाकता येते. उच्च राख आणि बाष्पशील घटकांमुळे, इंडक्शन फर्नेसमध्ये कास्ट आयर्न वितळवताना ते रिकार्ब्युरायझर म्हणून क्वचितच वापरले जाते.
पर्यावरण संरक्षणाच्या आवश्यकतांमध्ये सतत सुधारणा होत असल्यामुळे, संसाधनांच्या वापराकडे अधिकाधिक लक्ष दिले जात आहे आणि पिग आयर्न व कोकच्या किमती सतत वाढत आहेत, ज्यामुळे कास्टिंगच्या खर्चात वाढ होत आहे. अधिकाधिक फाउंड्री पारंपरिक क्युपोला मेल्टिंगच्या जागी इलेक्ट्रिक फर्नेसचा वापर करू लागल्या आहेत. २०११ च्या सुरुवातीला, आमच्या कारखान्याच्या लहान आणि मध्यम भागांच्या कार्यशाळेने देखील पारंपरिक क्युपोला मेल्टिंग प्रक्रियेच्या जागी इलेक्ट्रिक फर्नेस मेल्टिंग प्रक्रिया अवलंबली. इलेक्ट्रिक फर्नेस मेल्टिंगमध्ये मोठ्या प्रमाणात स्क्रॅप स्टीलचा वापर केल्याने केवळ खर्चच कमी होत नाही, तर कास्टिंगचे यांत्रिक गुणधर्म देखील सुधारतात, परंतु यात वापरल्या जाणाऱ्या रिकार्ब्युरायझरचा प्रकार आणि कार्ब्युरायझिंग प्रक्रिया महत्त्वाची भूमिका बजावतात.
II. r कसे वापरावेecarburizइंडक्शन फर्नेस स्मेल्टिंगमध्ये
१. रिकार्ब्युरायझरचे मुख्य प्रकार
कास्ट आयर्न रिकार्बरायझर म्हणून अनेक सामग्री वापरल्या जातात, सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्यांमध्ये कृत्रिम ग्रॅफाइट, कॅल्साइन केलेला पेट्रोलियम कोक, नैसर्गिक ग्रॅफाइट, कोक, अँथ्रासाइट आणि अशा सामग्रींपासून बनवलेली मिश्रणे यांचा समावेश होतो.
(१) कृत्रिम ग्रॅफाइट: वर नमूद केलेल्या विविध रिकार्ब्युरायझर्सपैकी, कृत्रिम ग्रॅफाइट हा सर्वोत्तम दर्जाचा आहे. कृत्रिम ग्रॅफाइटच्या निर्मितीसाठी मुख्य कच्चा माल म्हणजे उच्च-गुणवत्तेच्या कॅल्साइन केलेल्या पेट्रोलियम कोकची पावडर, ज्यामध्ये बाईंडर म्हणून डांबर आणि अल्प प्रमाणात इतर सहायक पदार्थ मिसळले जातात. विविध कच्चा माल एकत्र मिसळल्यानंतर, त्यांना दाबून आकार दिला जातो आणि नंतर २५००-३०००°C तापमानावर ऑक्सिजनविरहित वातावरणात त्यावर प्रक्रिया करून त्याचे ग्रॅफायटीकरण केले जाते. उच्च तापमान प्रक्रियेनंतर, राख, गंधक आणि वायूचे प्रमाण मोठ्या प्रमाणात कमी होते. जर उच्च तापमानावर कॅल्साइन केलेला पेट्रोलियम कोक नसेल किंवा कॅल्साइन करण्याचे तापमान अपुरे असेल, तर रिकार्ब्युरायझरच्या गुणवत्तेवर गंभीर परिणाम होतो. त्यामुळे, रिकार्ब्युरायझरची गुणवत्ता प्रामुख्याने ग्रॅफायटीकरणाच्या प्रमाणावर अवलंबून असते. एका चांगल्या रिकार्बरायझरमध्ये 95% ते 98% ग्राफायटिक कार्बन (वस्तुमान अंश) असतो, सल्फरचे प्रमाण 0.02% ते 0.05% असते आणि नायट्रोजनचे प्रमाण (100 ते 200) × 10-6 असते.
(2) पेट्रोलियम कोक हा एक मोठ्या प्रमाणावर वापरला जाणारा पुनर्कार्बनीकरण करणारा पदार्थ आहे. पेट्रोलियम कोक हे कच्चे तेल शुद्ध केल्यावर मिळणारे एक उप-उत्पादन आहे. कच्च्या तेलाच्या सामान्य दाब ऊर्ध्वपातन किंवा निर्वात ऊर्ध्वपातनातून मिळणारे अवशेष आणि पेट्रोलियम पिच यांचा वापर पेट्रोलियम कोकच्या निर्मितीसाठी कच्चा माल म्हणून केला जाऊ शकतो. कोकिंगनंतर, कच्चा पेट्रोलियम कोक मिळवता येतो. त्यातील घटकांचे प्रमाण जास्त असल्यामुळे त्याचा थेट पुनर्कार्बनीकरण करणारा पदार्थ म्हणून वापर करता येत नाही आणि प्रथम त्याला तापवणे आवश्यक असते.
(3) नैसर्गिक ग्रॅफाइटचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते: फ्लेक ग्रॅफाइट आणि मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रॅफाइट. मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रॅफाइटमध्ये राखेचे प्रमाण जास्त असते आणि सामान्यतः त्याचा वापर कास्ट आयर्नसाठी रिकार्बरायझर म्हणून केला जात नाही. फ्लेक ग्रॅफाइटचे अनेक प्रकार आहेत: उच्च कार्बन फ्लेक ग्रॅफाइट रासायनिक पद्धतींनी काढावे लागते, किंवा त्यातील ऑक्साईड्सचे विघटन आणि बाष्पीभवन करण्यासाठी त्याला उच्च तापमानावर गरम करावे लागते. ग्रॅफाइटमधील राखेचे प्रमाण जास्त असल्यामुळे त्याचा वापर रिकार्बरायझर म्हणून करू नये. मध्यम कार्बन ग्रॅफाइटचा वापर प्रामुख्याने रिकार्बरायझर म्हणून केला जातो, परंतु त्याचे प्रमाण फारसे नसते.
(4) कार्बन कोक आणि अँथ्रासाइट: इंडक्शन फर्नेसमध्ये धातू वितळवण्याच्या प्रक्रियेत, धातू भरताना कोक किंवा अँथ्रासाइट रिकार्ब्युरायझर म्हणून टाकता येते. त्यातील उच्च राख आणि बाष्पशील घटकांमुळे, इंडक्शन फर्नेसमध्ये कास्ट आयर्न वितळवताना रिकार्ब्युरायझर म्हणून याचा क्वचितच वापर केला जातो. या रिकार्ब्युरायझरची किंमत कमी असते आणि तो कमी दर्जाच्या रिकार्ब्युरायझरच्या श्रेणीत येतो.
२. वितळलेल्या लोखंडाच्या कार्बनीकरणाचे तत्व
सिंथेटिक कास्ट आयर्नच्या प्रगलन प्रक्रियेत, मोठ्या प्रमाणात स्क्रॅप टाकल्यामुळे आणि वितळलेल्या लोखंडात कार्बनचे प्रमाण कमी असल्यामुळे, कार्बन वाढवण्यासाठी कार्ब्युरायझरचा वापर करणे आवश्यक असते. रिकार्ब्युरायझरमध्ये मूलद्रव्याच्या स्वरूपात असलेल्या कार्बनचे वितळण तापमान ३७२७°C असते आणि तो वितळलेल्या लोखंडाच्या तापमानाला वितळू शकत नाही. त्यामुळे, रिकार्ब्युरायझरमधील कार्बन प्रामुख्याने विरघळणे आणि विसरण या दोन मार्गांनी वितळलेल्या लोखंडात विरघळतो. जेव्हा वितळलेल्या लोखंडात ग्रॅफाइट रिकार्ब्युरायझरचे प्रमाण २.१% असते, तेव्हा ग्रॅफाइट थेट वितळलेल्या लोखंडात विरघळू शकते. नॉन-ग्रॅफाइट कार्बनीकरणामध्ये थेट विरघळण्याची ही घटना मूलतः अस्तित्वात नसते, परंतु कालांतराने, कार्बन हळूहळू विसरित होऊन वितळलेल्या लोखंडात विरघळतो. इंडक्शन फर्नेसद्वारे प्रगलित केलेल्या कास्ट आयर्नच्या रिकार्ब्युरायझेशनसाठी, क्रिस्टलाइन ग्रॅफाइट रिकार्ब्युरायझेशनचा दर नॉन-ग्रॅफाइट रिकार्ब्युरायझरच्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या जास्त असतो.
प्रयोगांवरून असे दिसून येते की, वितळलेल्या लोखंडात कार्बनचे विरघळणे हे घन कणांच्या पृष्ठभागावरील द्रव सीमा थरातील कार्बनच्या वस्तुमान हस्तांतरणाद्वारे नियंत्रित होते. कोक आणि कोळशाच्या कणांपासून मिळालेल्या परिणामांची ग्रॅफाइटपासून मिळालेल्या परिणामांशी तुलना केल्यावर असे आढळले की, वितळलेल्या लोखंडात ग्रॅफाइट रिकार्ब्युरायझर्सचा प्रसार आणि विरघळण्याचा दर हा कोक आणि कोळशाच्या कणांपेक्षा लक्षणीयरीत्या जलद आहे. अंशतः विरघळलेल्या कोक आणि कोळशाच्या कणांच्या नमुन्यांचे इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपद्वारे निरीक्षण केले असता, असे आढळले की नमुन्यांच्या पृष्ठभागावर राखेचा एक पातळ चिकट थर तयार झाला होता, जो वितळलेल्या लोखंडातील त्यांच्या प्रसार आणि विरघळण्याच्या कामगिरीवर परिणाम करणारा मुख्य घटक होता.
३. कार्बन वाढीच्या परिणामावर परिणाम करणारे घटक
(१) रिकार्ब्युरायझरच्या कणांच्या आकाराचा प्रभाव: रिकार्ब्युरायझरचा शोषण दर हा त्याच्या विरघळण्याच्या आणि विसरणाच्या दराच्या एकत्रित परिणामावर आणि ऑक्सिडेशनमुळे होणाऱ्या क्षयाच्या दरावर अवलंबून असतो. सर्वसाधारणपणे, रिकार्ब्युरायझरचे कण लहान असल्यास, विरघळण्याचा वेग जास्त असतो आणि क्षयाचा वेग जास्त असतो; रिकार्ब्युरायझरचे कण मोठे असल्यास, विरघळण्याचा वेग कमी असतो आणि क्षयाचा वेग कमी असतो. रिकार्ब्युरायझरच्या कणांच्या आकाराची निवड ही भट्टीच्या व्यासाशी आणि क्षमतेशी संबंधित असते. सर्वसाधारणपणे, जेव्हा भट्टीचा व्यास आणि क्षमता जास्त असते, तेव्हा रिकार्ब्युरायझरच्या कणांचा आकार मोठा असावा; याउलट, रिकार्ब्युरायझरच्या कणांचा आकार लहान असावा.
(2) टाकलेल्या रिकार्ब्युरायझरच्या प्रमाणाचा प्रभाव: एका विशिष्ट तापमानात आणि समान रासायनिक रचनेच्या परिस्थितीत, वितळलेल्या लोखंडात कार्बनची संतृप्त सांद्रता निश्चित असते. एका विशिष्ट संतृप्ततेच्या पातळीवर, जितके जास्त रिकार्ब्युरायझर टाकले जाते, तितका विरघळण्यासाठी आणि विसरणासाठी लागणारा वेळ वाढतो, संबंधित नुकसान अधिक होते आणि शोषणाचा दर कमी होतो.
(3) रिकार्ब्युरायझरच्या शोषण दरावर तापमानाचा होणारा परिणाम. तत्त्वतः, वितळलेल्या लोखंडाचे तापमान जितके जास्त असेल, तितके ते रिकार्ब्युरायझरच्या शोषणासाठी आणि विरघळण्यासाठी अधिक अनुकूल असते. याउलट, रिकार्ब्युरायझर विरघळण्यास अडचण येते आणि त्याचा शोषण दर कमी होतो. तथापि, जेव्हा वितळलेल्या लोखंडाचे तापमान खूप जास्त असते, तेव्हा रिकार्ब्युरायझर पूर्णपणे विरघळण्याची शक्यता अधिक असली तरी, कार्बनच्या ज्वलन हानीचा दर वाढतो, ज्यामुळे अखेरीस कार्बनच्या प्रमाणात घट होते आणि रिकार्ब्युरायझरच्या एकूण शोषण दरातही घट होते. साधारणपणे, जेव्हा वितळलेल्या लोखंडाचे तापमान १४६० ते १५५० °C च्या दरम्यान असते, तेव्हा रिकार्ब्युरायझरची शोषण कार्यक्षमता सर्वोत्तम असते.
(४) वितळलेल्या लोखंडाला ढवळण्याचा रिकार्ब्युरायझरच्या शोषण दरावर होणारा परिणाम. ढवळणे हे कार्बनच्या विरघळण्यासाठी आणि प्रसारासाठी फायदेशीर आहे, आणि रिकार्ब्युरायझर वितळलेल्या लोखंडाच्या पृष्ठभागावर तरंगून जळणे टाळते. रिकार्ब्युरायझर पूर्णपणे विरघळण्यापूर्वी, ढवळण्याचा वेळ जास्त असल्यास शोषण दर जास्त असतो. ढवळण्यामुळे कार्बनीकरण होल्डिंग वेळ देखील कमी होऊ शकतो, उत्पादन चक्र लहान होते, आणि वितळलेल्या लोखंडातील मिश्रधातू घटक जळणे टाळता येते. तथापि, जर ढवळण्याचा वेळ खूप जास्त असेल, तर त्याचा केवळ भट्टीच्या सेवा आयुष्यावरच मोठा परिणाम होत नाही, तर रिकार्ब्युरायझर विरघळल्यानंतर वितळलेल्या लोखंडातील कार्बनचे नुकसान देखील वाढते. म्हणून, रिकार्ब्युरायझर पूर्णपणे विरघळेल याची खात्री करण्यासाठी वितळलेल्या लोखंडाला ढवळण्याचा योग्य वेळ निश्चित केला पाहिजे.
(5) वितळलेल्या लोखंडाच्या रासायनिक रचनेचा रिकार्ब्युरायझरच्या शोषण दरावर होणारा प्रभाव. जेव्हा वितळलेल्या लोखंडात सुरुवातीला कार्बनचे प्रमाण जास्त असते, तेव्हा एका विशिष्ट विद्राव्यता मर्यादेच्या आत, रिकार्ब्युरायझरचा शोषण दर मंद असतो, शोषणाचे प्रमाण कमी असते आणि ज्वलनामुळे होणारे नुकसान तुलनेने जास्त असते. रिकार्ब्युरायझरचा शोषण दर कमी असतो. जेव्हा वितळलेल्या लोखंडात सुरुवातीला कार्बनचे प्रमाण कमी असते, तेव्हा याच्या उलट परिस्थिती असते. याव्यतिरिक्त, वितळलेल्या लोखंडातील सिलिकॉन आणि सल्फर कार्बनच्या शोषणात अडथळा आणतात आणि रिकार्ब्युरायझरचा शोषण दर कमी करतात; तर मॅंगनीज कार्बन शोषण्यास मदत करते आणि रिकार्ब्युरायझरचा शोषण दर सुधारते. प्रभावाच्या तीव्रतेच्या बाबतीत, सिलिकॉनचा प्रभाव सर्वात जास्त असतो, त्यानंतर मॅंगनीजचा, आणि कार्बन व सल्फरचा प्रभाव कमी असतो. म्हणून, प्रत्यक्ष उत्पादन प्रक्रियेत, प्रथम मॅंगनीज, नंतर कार्बन आणि त्यानंतर सिलिकॉन टाकावे.
पोस्ट करण्याची वेळ: ०४-नोव्हेंबर-२०२२