01. 가탄제의 분류방법
침탄제는 원료에 따라 크게 4가지 종류로 나눌 수 있습니다.
1. 인조흑연
인조흑연 제조의 주원료는 고품질의 소성석유코크스 분말이며, 여기에 아스팔트를 바인더로 첨가하고 기타 보조원료를 소량 첨가한다. 다양한 원료를 혼합한 후 압축성형한 후 비산화성 분위기에서 2500~3000℃에서 처리하여 흑연화시킨다. 고온 처리 후 재, 황 및 가스 함량이 크게 감소합니다.
인조흑연 제품의 가격이 높기 때문에 주조공장에서 흔히 사용되는 인조흑연 가탄재는 대부분 생산원가 절감을 위해 흑연전극 제조시 칩, 폐전극, 흑연블록 등 재활용 소재를 사용하고 있다.
연성철을 제련할 때 주철의 야금적 품질을 높이기 위해서는 인조 흑연을 재침탄제로 먼저 선택해야 합니다.
2. 석유코크스
석유 코크스는 널리 사용되는 가탄제입니다.
석유코크스는 원유를 정제하면서 나오는 부산물이다. 원유를 상압 또는 감압 증류하여 얻은 잔유물과 석유 피치를 석유 코크스 제조의 원료로 사용할 수 있으며, 코크스화 공정을 거쳐 생석유 코크스를 얻을 수 있다. 그린석유코크스의 생산량은 원유 사용량의 약 5% 미만이다. 미국의 연간 석유코크스 생산량은 약 3천만 톤이다. 생석유코크스는 불순물 함량이 높기 때문에 직접 환탄제로 사용할 수 없으며 먼저 하소해야 합니다.
원석유 코크스는 스펀지형, 바늘형, 과립형 및 액체 형태로 제공됩니다.
스펀지 석유 코크스는 지연 코킹법으로 제조됩니다. 황과 금속 함량이 높기 때문에 일반적으로 소성시 연료로 사용되며 소성 석유 코크스의 원료로도 사용할 수 있습니다. 소성된 스펀지 코크스는 주로 알루미늄 산업 및 가탄제로 사용됩니다.
침상석유코크스는 방향족 탄화수소 함량이 높고 불순물 함량이 낮은 원료를 사용하여 지연 코크스법으로 제조됩니다. 이 코크스는 쉽게 부서지는 바늘 모양의 구조를 갖고 있어 흑연코크스라고도 불리며 주로 하소 후 흑연 전극을 만드는데 사용된다.
입상석유코크스는 단단한 과립의 형태로 유황과 아스팔텐 함량이 높은 원료를 지연 코킹법으로 제조하여 주로 연료로 사용됩니다.
유동석유코크스는 유동층에서 연속적으로 코크스화하여 얻습니다.
석유코크스의 하소는 황, 수분, 휘발성 물질을 제거하는 것이다. 1200~1350°C에서 녹색 석유 코크스를 하소하면 실질적으로 순수한 탄소가 될 수 있습니다.
하소 석유 코크스의 가장 큰 사용자는 알루미늄 산업이며, 그 중 70%는 보크사이트를 감소시키는 양극을 만드는 데 사용됩니다. 미국에서 생산되는 소성 석유 코크스의 약 6%가 주철 재탄화 장치에 사용됩니다.
3. 천연 흑연
천연 흑연은 편상 흑연과 미결정 흑연의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
미결정 흑연은 회분 함량이 높기 때문에 일반적으로 주철의 가탄제로 사용되지 않습니다.
편상 흑연에는 다양한 종류가 있습니다. 고탄소 편상 흑연은 화학적 방법으로 추출하거나 고온으로 가열하여 그 안의 산화물을 분해 및 휘발시켜야 합니다. 흑연의 회분 함량이 높기 때문에 가탄제로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 중탄소 흑연은 주로 가탄제로 사용되지만 그 양은 많지 않습니다.
4. 콜라와 무연탄
전기로 제강 과정에서 장입 시 가탄제로 코크스나 무연탄을 첨가할 수 있습니다. 회분과 휘발성 함량이 높기 때문에 유도로 제련 주철은 가탄제로 거의 사용되지 않습니다.
환경 보호 요구 사항이 지속적으로 개선됨에 따라 자원 소비에 대한 관심이 점점 더 높아지고 있으며 선철 및 코크스 가격이 계속 상승하여 주조 비용이 증가하고 있습니다. 점점 더 많은 주조소에서 전통적인 용선로 용해를 대체하기 위해 전기로를 사용하기 시작했습니다. 2011년 초, 우리 공장의 중소 부품 작업장에서도 전통적인 큐폴라 용해 공정을 대체하기 위해 전기로 용해 공정을 채택했습니다. 전기로 제련에 다량의 고철을 사용하면 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 주조품의 기계적 성질도 향상시킬 수 있지만, 사용되는 환탄제의 종류와 침탄 공정이 중요한 역할을 합니다.
02. 유도로 제련시 가탄제 사용방법
1 가탄제의 주요 유형
주철 가탄제로 사용되는 재료는 다양하며 일반적으로 사용되는 것은 인조 흑연, 소성 석유 코크스, 천연 흑연, 코크스, 무연탄 및 이러한 재료로 만들어진 혼합물입니다.
(1) 인조흑연 위에서 언급한 다양한 가탄재 중 품질이 가장 좋은 것은 인조흑연이다. 인조흑연 제조의 주원료는 고품질의 소성석유코크스 분말이며, 여기에 아스팔트를 바인더로 첨가하고 기타 보조원료를 소량 첨가한다. 다양한 원료를 함께 혼합한 후 압축 성형한 후 비산화 분위기에서 2500~3000°C로 처리하여 흑연화합니다. 고온 처리 후 재, 황 및 가스 함량이 크게 감소합니다. 고온에서 소성된 석유 코크스가 없거나 소성 온도가 충분하지 않으면 가탄제의 품질에 심각한 영향을 미칩니다. 따라서 가탄제의 품질은 주로 흑연화 정도에 따라 달라집니다. 좋은 가탄재에는 흑연질탄소(질량분율)가 95%~98%, 황 함량이 0.02%~0.05%, 질소 함량이 (100~200)×10-6이다.
(2) 석유코크스는 널리 사용되는 가탄제이다. 석유코크스는 원유를 정제하면서 나오는 부산물이다. 원유를 일반 가압증류 또는 감압증류하여 얻은 잔유물과 석유 피치는 석유 코크스 제조의 원료로 사용할 수 있습니다. 코크스화 후에는 원료 석유 코크스를 얻을 수 있습니다. 함량이 높아 직접 가탄제로 사용할 수 없으며 먼저 하소해야 합니다.
(3) 천연 흑연은 편상 흑연과 미결정 흑연의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 미결정 흑연은 회분 함량이 높기 때문에 일반적으로 주철의 가탄제로 사용되지 않습니다. 편상 흑연에는 다양한 종류가 있습니다. 고탄소 편상 흑연은 화학적 방법으로 추출하거나 고온으로 가열하여 그 안에 있는 산화물을 분해하고 휘발시켜야 합니다. 흑연의 회분 함량은 높으므로 가탄제로 사용해서는 안 됩니다. 중탄소흑연은 주로 가탄제로 사용되나 그 양은 많지 않습니다.
(4) 코크스 및 무연탄 유도로 제련 과정에서 장입 시 가탄제로 코크스 또는 무연탄을 첨가할 수 있다. 회분과 휘발성 함량이 높기 때문에 유도로 제련 주철은 가탄제로 거의 사용되지 않습니다. , 이 가탄제의 가격은 저렴하며 저급 가탄제에 속합니다.
2. 용철의 침탄원리
합성주철의 제련과정에서는 첨가되는 스크랩의 양이 많고 용선 중의 C 함량이 낮기 때문에 탄소를 증가시키기 위해 침탄기를 사용해야 한다. 가탄재에 원소형태로 존재하는 탄소의 녹는점은 3727℃로 용철온도에서는 녹지 않는다. 따라서 가탄제 내의 탄소는 주로 용해와 확산의 두 가지 방식으로 용선에 용해됩니다. 용선 중의 흑연 재탄화제 함량이 2.1%이면 흑연이 용선에 직접 용해될 수 있습니다. 비흑연탄화의 직접용해현상은 기본적으로 존재하지 않으나, 시간이 경과함에 따라 탄소가 용선에 점차 확산, 용해된다. 유도로에서 제련된 주철의 재탄화에 있어서 결정성 흑연 재탄화율은 비흑연 재탄화율에 비해 상당히 높습니다.
실험에 따르면 용선 내 탄소의 용해는 고체 입자 표면의 액체 경계층에서 탄소 질량 전달에 의해 제어됩니다. 코크스 및 석탄 입자로 얻은 결과와 흑연으로 얻은 결과를 비교하면 용선 내에서 흑연 가탄제의 확산 및 용해 속도가 코크스 및 석탄 입자보다 훨씬 빠른 것으로 나타났습니다. 부분적으로 용해된 코크스 및 석탄 입자 샘플을 전자현미경으로 관찰한 결과, 샘플 표면에 얇은 끈적끈적한 회분층이 형성되어 있는 것으로 나타났는데, 이는 용선 내에서의 확산 및 용해 성능에 영향을 미치는 주요 요인이었습니다.
3. 탄소증가 효과에 영향을 미치는 요인
(1) 가탄제 입자 크기의 영향 가탄제의 흡수율은 가탄제의 용해 및 확산 속도와 산화 손실 속도의 복합 효과에 따라 달라집니다. 일반적으로 가탄제의 입자는 작고 용해 속도는 빠르며 손실 속도는 큽니다. 침탄제 입자가 크고 용해 속도가 느리며 손실 속도가 작습니다. 가탄제의 입자 크기 선택은 로의 직경 및 용량과 관련됩니다. 일반적으로 로의 직경과 용량이 클 경우 가탄제의 입자 크기는 더 커야 합니다. 반대로, 가탄제의 입자 크기는 더 작아야 합니다.
(2) 가탄제 첨가량의 영향 특정 온도, 동일한 화학적 조성의 조건에서 용선 중의 탄소 포화 농도는 확실합니다. 어느 정도 포화 상태에서는 재탄화제를 많이 첨가할수록 용해 및 확산에 필요한 시간이 길어지고 해당 손실이 커지고 흡수율이 낮아집니다.
(3) 온도가 가탄제의 흡수율에 미치는 영향 원칙적으로 용선의 온도가 높을수록 가탄제의 흡수 및 용해에 도움이 됩니다. 반대로, 가탄제는 용해되기 어렵고, 가탄제 흡수율은 감소한다. 그러나 용선의 온도가 너무 높으면 재탄재가 완전히 용해될 가능성은 높아지지만 탄소의 연소감소율이 증가하게 되어 결국 탄소함량의 감소로 이어져 전체적인 탄소함량의 감소로 이어진다. 가탄제의 흡수율. 일반적으로 용선온도가 1460~1550℃ 사이일 때 재침탄제의 흡수효율이 가장 좋다.
(4) 용철 교반이 환탄제 흡수율에 미치는 영향 교반은 탄소의 용해 및 확산에 유리하며, 용철 표면에 재탄제가 부유하여 연소되는 것을 방지합니다. 가탄제가 완전히 용해되기 전까지 교반시간이 길고 흡수율이 높습니다. 교반은 또한 탄화 유지 시간을 줄이고, 생산 주기를 단축하며, 용선 내 합금 원소의 연소를 방지할 수 있습니다. 그러나 교반시간이 너무 길면 로의 수명에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라, 가탄제가 용해된 후 용철내의 탄소손실을 악화시킨다. 따라서, 가탄제가 완전히 용해될 수 있도록 용철의 적절한 교반시간이 적합해야 한다.
(5) 용철의 화학적 조성이 환탄제의 흡수율에 미치는 영향 용철의 초기 탄소 함량이 높을 때, 특정 용해도 한계 하에서는 재탄제의 흡수 속도가 느리고 흡수량이 적습니다. , 연소 손실은 상대적으로 큽니다. 가탄제 흡수율이 낮습니다. 용철의 초기 탄소 함량이 낮을 때는 그 반대이다. 또한, 용선 중의 규소와 황은 탄소의 흡수를 방해하여 가탄제의 흡수율을 감소시키며; 망간은 탄소를 흡수하고 가탄제의 흡수율을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 영향 정도는 규소가 가장 크고 망간이 그 뒤를 따르며, 탄소와 황은 영향력이 적다. 따라서 실제 생산과정에서는 망간을 먼저 첨가하고 탄소, 실리콘 순으로 첨가해야 한다.
4. 주철의 특성에 대한 다양한 재탄화제의 영향
(1) 시험 조건 용융에는 2개의 5t 중간주파 코어리스 유도로가 사용되었으며, 최대 출력은 3000kW, 주파수는 500Hz였다. 작업장의 일일 배치 목록(반환 재료 50%, 선철 20%, 스크랩 30%)에 따라 저질소 소성 재탄화제와 흑연형 재탄화제를 사용하여 각각 용선로를 제련합니다. 공정 요구 사항 화학 성분을 조정한 후 실린더 메인 베어링 캡을 각각 주조합니다.
생산 공정: 제련을 위한 공급 과정에서 전기로에 가탄제를 배치로 투입하고, 태핑 공정에서 1차 접종제(실리콘바륨 접종제) 0.4%를 첨가하고, 2차 유동 접종제(실리콘바륨 접종제) 0.1%를 첨가한다. DISA2013 스타일링 라인을 사용하세요.
(2) 기계적 성질 서로 다른 두 가지 재침재가 주철의 특성에 미치는 영향을 검증하고, 용선 조성이 결과에 미치는 영향을 피하기 위해 서로 다른 재침재로 용련된 용선 조성이 기본적으로 동일하도록 조정하였다. . 결과를 보다 완벽하게 검증하기 위해 테스트 과정에서 두 세트의 Ø30mm 테스트 바를 두 개의 용철로에 붓고 각 용철에 주조된 12개의 주조물도 브리넬 경도 테스트를 위해 무작위로 선택했습니다. (6개 조각/상자, 2개의 상자 테스트).
거의 동일한 조성의 경우 흑연계 가탄제를 사용하여 제조한 시험봉의 강도가 소성형 가탄제를 사용하여 주조한 시험봉의 강도보다 월등히 높으며, 흑연형 가탄제는 흑연형 가탄제를 사용하여 생산된 것보다 분명히 더 좋습니다. 하소된 재탄화제로 생산된 주물(주물의 경도가 너무 높으면 가공 중에 주물의 가장자리에 점핑 나이프 현상이 나타납니다).
(3) 흑연형 가탄제를 사용한 시료의 흑연 형태는 모두 A형 흑연으로 흑연의 개수가 많고 크기가 작다.
위의 테스트 결과에서 다음과 같은 결론을 도출할 수 있습니다. 고품질 흑연형 재탄화제는 주물의 기계적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 금속 조직을 개선할 뿐만 아니라 주물의 가공 성능도 향상시킬 수 있습니다.
03. 에필로그
(1) 가탄제의 흡수율에 영향을 미치는 요인으로는 가탄제의 입자크기, 가탄제 첨가량, 가탄온도, 용선의 교반시간, 용선의 화학적 조성 등이 있다.
(2) 고품질 흑연형 가탄제는 주물의 기계적 성질을 향상시킬 뿐만 아니라 금속 조직을 개선할 뿐만 아니라 주물의 가공 성능도 향상시킵니다. 따라서 유도로 용해공정에서 실린더블록, 실린더헤드 등 핵심제품을 생산할 때에는 고품질의 흑연계 가탄제의 사용을 권장한다.
게시 시간: 2022년 11월 8일