कास्टिंग उत्पादन में कार्बन रेज़र का अनुप्रयोग

I. रीकार्बराइजर्स को कैसे वर्गीकृत किया जाए

कार्ब्युराइजर को उनके कच्चे माल के अनुसार मोटे तौर पर चार प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है।

1. कृत्रिम ग्रेफाइट

कृत्रिम ग्रेफाइट के निर्माण के लिए मुख्य कच्चा माल उच्च गुणवत्ता वाले कैल्सीनयुक्त पेट्रोलियम कोक का चूर्ण है, जिसमें डामर को बाइंडर के रूप में मिलाया जाता है, तथा अन्य सहायक सामग्रियों की थोड़ी मात्रा भी डाली जाती है। विभिन्न कच्चे मालों को एक साथ मिलाने के बाद, उन्हें दबाया जाता है और आकार दिया जाता है, तथा फिर उन्हें गैर-ऑक्सीकरण वातावरण में 2500-3000 डिग्री सेल्सियस पर उपचारित करके ग्रेफाइटीकृत किया जाता है। उच्च तापमान उपचार के बाद, राख, सल्फर और गैस की मात्रा बहुत कम हो जाती है।

कृत्रिम ग्रेफाइट उत्पादों की उच्च कीमत के कारण, ढलाईघरों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले अधिकांश कृत्रिम ग्रेफाइट रिकार्बराइजर, उत्पादन लागत को कम करने के लिए ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का निर्माण करते समय चिप्स, अपशिष्ट इलेक्ट्रोड और ग्रेफाइट ब्लॉक जैसे पुनर्नवीनीकरण सामग्री होते हैं।

नमनीय लोहे को गलाते समय, कच्चे लोहे की धातुकर्म गुणवत्ता को उच्च बनाने के लिए, कृत्रिम ग्रेफाइट को रीकार्बराइज़र के लिए पहली पसंद होना चाहिए।

2. पेट्रोलियम कोक

पेट्रोलियम कोक एक व्यापक रूप से प्रयुक्त रिकार्बराइजर है।

पेट्रोलियम कोक कच्चे तेल को परिष्कृत करके प्राप्त किया जाने वाला एक उप-उत्पाद है। कच्चे तेल के सामान्य दबाव या कम दबाव में आसवन द्वारा प्राप्त अवशेषों और पेट्रोलियम पिचों का उपयोग पेट्रोलियम कोक के निर्माण के लिए कच्चे माल के रूप में किया जा सकता है, और फिर कोकिंग के बाद ग्रीन पेट्रोलियम कोक प्राप्त किया जा सकता है। ग्रीन पेट्रोलियम कोक का उत्पादन उपयोग किए जाने वाले कच्चे तेल की मात्रा का लगभग 5% से भी कम है। संयुक्त राज्य अमेरिका में कच्चे पेट्रोलियम कोक का वार्षिक उत्पादन लगभग 30 मिलियन टन है। ग्रीन पेट्रोलियम कोक में अशुद्धता की मात्रा अधिक होती है, इसलिए इसे सीधे रीकार्बराइज़र के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है, और पहले इसे शांत करना होगा।

कच्चा पेट्रोलियम कोक स्पंज-जैसे, सुई-जैसे, दानेदार और तरल रूपों में उपलब्ध है।

स्पंज पेट्रोलियम कोक विलंबित कोकिंग विधि द्वारा तैयार किया जाता है। इसकी उच्च सल्फर और धातु सामग्री के कारण, इसे आमतौर पर कैल्सीनेशन के दौरान ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है, और इसे कैल्सीनयुक्त पेट्रोलियम कोक के लिए कच्चे माल के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। कैल्सीनयुक्त स्पंज कोक का उपयोग मुख्य रूप से एल्यूमीनियम उद्योग में और रीकार्बराइज़र के रूप में किया जाता है।

सुई पेट्रोलियम कोक को सुगंधित हाइड्रोकार्बन की उच्च मात्रा और अशुद्धियों की कम मात्रा वाले कच्चे माल के साथ विलंबित कोकिंग विधि द्वारा तैयार किया जाता है। इस कोक में आसानी से टूटने वाली सुई जैसी संरचना होती है, जिसे कभी-कभी ग्रेफाइट कोक कहा जाता है, और इसका उपयोग मुख्य रूप से कैल्सीनेशन के बाद ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड बनाने के लिए किया जाता है।

दानेदार पेट्रोलियम कोक कठोर कणों के रूप में होता है और इसे विलंबित कोकिंग विधि द्वारा सल्फर और डामरीन की उच्च मात्रा वाले कच्चे माल से बनाया जाता है, और इसका उपयोग मुख्य रूप से ईंधन के रूप में किया जाता है।

द्रवीकृत पेट्रोलियम कोक द्रवीकृत बिस्तर में निरंतर कोकिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है।

पेट्रोलियम कोक का कैल्सीनेशन सल्फर, नमी और वाष्पशील पदार्थों को हटाने के लिए किया जाता है। 1200-1350 डिग्री सेल्सियस पर ग्रीन पेट्रोलियम कोक का कैल्सीनेशन इसे काफी हद तक शुद्ध कार्बन बना सकता है।

कैल्सिनेटेड पेट्रोलियम कोक का सबसे बड़ा उपयोगकर्ता एल्युमिनियम उद्योग है, जिसका 70% हिस्सा बॉक्साइट को कम करने वाले एनोड बनाने में इस्तेमाल किया जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में उत्पादित कैल्सिनेटेड पेट्रोलियम कोक का लगभग 6% कच्चा लोहा रीकार्बराइज़र के लिए उपयोग किया जाता है।

3. प्राकृतिक ग्रेफाइट

प्राकृतिक ग्रेफाइट को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: फ्लेक ग्रेफाइट और माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट।

माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट में राख की मात्रा अधिक होती है और इसका उपयोग आमतौर पर कच्चे लोहे के लिए रिकार्बराइजर के रूप में नहीं किया जाता है।

फ्लेक ग्रेफाइट की कई किस्में हैं: उच्च कार्बन फ्लेक ग्रेफाइट को रासायनिक तरीकों से निकालने की आवश्यकता होती है, या इसमें मौजूद ऑक्साइड को विघटित करने और वाष्पीकृत करने के लिए उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। ग्रेफाइट में राख की मात्रा अधिक होती है, इसलिए इसे रीकार्बराइज़र के रूप में उपयोग करने के लिए उपयुक्त नहीं है; मध्यम कार्बन ग्रेफाइट का उपयोग मुख्य रूप से रीकार्बराइज़र के रूप में किया जाता है, लेकिन इसकी मात्रा अधिक नहीं होती है।

 

4. कार्बन कोक और एन्थ्रेसाइट

इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस स्टीलमेकिंग की प्रक्रिया में, कोक या एन्थ्रेसाइट को चार्ज करते समय रीकार्बराइज़र के रूप में जोड़ा जा सकता है। इसकी उच्च राख और वाष्पशील सामग्री के कारण, इंडक्शन फर्नेस गलाने वाले कच्चे लोहे को रीकार्बराइज़र के रूप में शायद ही कभी इस्तेमाल किया जाता है।

पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं के निरंतर सुधार के साथ, संसाधन उपभोग पर अधिक से अधिक ध्यान दिया जाता है, और पिग आयरन और कोक की कीमतें बढ़ती रहती हैं, जिसके परिणामस्वरूप कास्टिंग की लागत में वृद्धि होती है। अधिक से अधिक फाउंड्री पारंपरिक कपोला पिघलने की प्रक्रिया को बदलने के लिए इलेक्ट्रिक भट्टियों का उपयोग करना शुरू कर रहे हैं। 2011 की शुरुआत में, हमारे कारखाने के छोटे और मध्यम भागों की कार्यशाला ने पारंपरिक कपोला पिघलने की प्रक्रिया को बदलने के लिए इलेक्ट्रिक भट्टी पिघलने की प्रक्रिया को भी अपनाया। इलेक्ट्रिक फर्नेस स्मेल्टिंग में बड़ी मात्रा में स्क्रैप स्टील का उपयोग न केवल लागत को कम कर सकता है, बल्कि कास्टिंग के यांत्रिक गुणों में भी सुधार कर सकता है, लेकिन इस्तेमाल किए जाने वाले रीकार्बराइज़र का प्रकार और कार्बराइजिंग प्रक्रिया एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

II.आर का उपयोग कैसे करेंईकार्बुरिज़प्रेरण भट्ठी प्रगलन में एर

1. रीकार्बराइजर के मुख्य प्रकार

कच्चे लोहे के रिकार्बराइजर के रूप में कई सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, जिनमें सामान्यतः कृत्रिम ग्रेफाइट, कैल्सीनयुक्त पेट्रोलियम कोक, प्राकृतिक ग्रेफाइट, कोक, एन्थ्रेसाइट और ऐसी सामग्रियों से बने मिश्रण का उपयोग किया जाता है।

(1) कृत्रिम ग्रेफाइट ऊपर वर्णित विभिन्न रीकार्बराइजरों में, सबसे अच्छी गुणवत्ता कृत्रिम ग्रेफाइट है। कृत्रिम ग्रेफाइट के निर्माण के लिए मुख्य कच्चा माल पाउडर उच्च गुणवत्ता वाले कैलक्लाइंड पेट्रोलियम कोक है, जिसमें डामर को बांधने की मशीन के रूप में जोड़ा जाता है, और थोड़ी मात्रा में अन्य सहायक सामग्री डाली जाती है। विभिन्न कच्चे मालों को एक साथ मिलाने के बाद, उन्हें दबाया जाता है और बनाया जाता है, और फिर उन्हें ग्रेफाइट बनाने के लिए 2500-3000 डिग्री सेल्सियस पर गैर-ऑक्सीकरण वातावरण में इलाज किया जाता है। उच्च तापमान उपचार के बाद, राख, सल्फर और गैस की मात्रा बहुत कम हो जाती है। यदि उच्च तापमान पर या अपर्याप्त कैल्सीनेशन तापमान के साथ पेट्रोलियम कोक को शांत नहीं किया जाता है, तो रीकार्बराइज़र की गुणवत्ता गंभीर रूप से प्रभावित होगी। इसलिए, रीकार्बराइज़र की गुणवत्ता मुख्य रूप से ग्रेफाइटाइजेशन की डिग्री पर निर्भर करती है। एक अच्छे रीकार्बराइजर में ग्रेफाइटिक कार्बन (द्रव्यमान अंश) 95% से 98% होता है, सल्फर सामग्री 0.02% से 0.05% होती है, और नाइट्रोजन सामग्री (100 से 200) × 10-6 होती है।

(2) पेट्रोलियम कोक एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला रीकार्बराइज़र है। पेट्रोलियम कोक कच्चे तेल को परिष्कृत करने से प्राप्त एक उप-उत्पाद है। कच्चे तेल के नियमित दबाव आसवन या वैक्यूम आसवन से प्राप्त अवशेषों और पेट्रोलियम पिचों का उपयोग पेट्रोलियम कोक के निर्माण के लिए कच्चे माल के रूप में किया जा सकता है। कोकिंग के बाद, कच्चा पेट्रोलियम कोक प्राप्त किया जा सकता है। सामग्री अधिक है और इसे सीधे रीकार्बराइज़र के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है, और पहले इसे शांत करना होगा।

 

(3) प्राकृतिक ग्रेफाइट को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: फ्लेक ग्रेफाइट और माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट। माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट में राख की मात्रा अधिक होती है और आमतौर पर इसे कच्चा लोहा बनाने के लिए रीकार्बराइज़र के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है। फ्लेक ग्रेफाइट की कई किस्में हैं: उच्च कार्बन फ्लेक ग्रेफाइट को रासायनिक तरीकों से निकालने की आवश्यकता होती है, या इसमें मौजूद ऑक्साइड को विघटित करने और वाष्पीकृत करने के लिए उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। ग्रेफाइट में राख की मात्रा अधिक होती है और इसे रीकार्बराइज़र के रूप में उपयोग नहीं किया जाना चाहिए। मध्यम कार्बन ग्रेफाइट का उपयोग मुख्य रूप से रीकार्बराइज़र के रूप में किया जाता है, लेकिन इसकी मात्रा बहुत अधिक नहीं होती है।

(4) कार्बन कोक और एन्थ्रेसाइट इंडक्शन फर्नेस गलाने की प्रक्रिया में, कोक या एन्थ्रेसाइट को चार्ज करते समय रीकार्बराइज़र के रूप में जोड़ा जा सकता है। इसकी उच्च राख और वाष्पशील सामग्री के कारण, इंडक्शन फर्नेस गलाने वाले कच्चा लोहा को शायद ही कभी रीकार्बराइज़र के रूप में उपयोग किया जाता है। , इस रीकार्बराइज़र की कीमत कम है, और यह निम्न-श्रेणी के रीकार्बराइज़र से संबंधित है।

 

2. पिघले हुए लोहे के कार्बराइजेशन का सिद्धांत

सिंथेटिक कच्चे लोहे की गलाने की प्रक्रिया में, बड़ी मात्रा में स्क्रैप और पिघले हुए लोहे में कम सी सामग्री के कारण, कार्बन को बढ़ाने के लिए कार्बराइज़र का उपयोग किया जाना चाहिए। रीकार्बराइज़र में तत्व के रूप में मौजूद कार्बन का पिघलने का तापमान 3727 डिग्री सेल्सियस होता है और इसे पिघले हुए लोहे के तापमान पर पिघलाया नहीं जा सकता है। इसलिए, रीकार्बराइज़र में कार्बन मुख्य रूप से दो तरीकों से पिघले हुए लोहे में घुल जाता है - विघटन और प्रसार। जब पिघले हुए लोहे में ग्रेफाइट रीकार्बराइज़र की सामग्री 2.1% होती है, तो ग्रेफाइट को सीधे पिघले हुए लोहे में घोला जा सकता है। गैर-ग्रेफाइट कार्बनीकरण की प्रत्यक्ष समाधान घटना मूल रूप से मौजूद नहीं है, लेकिन समय बीतने के साथ, कार्बन धीरे-धीरे पिघले हुए लोहे में फैल जाता है और घुल जाता है। प्रेरण भट्टी द्वारा गलाए गए कच्चे लोहे के रीकार्बराइजेशन के लिए, क्रिस्टलीय ग्रेफाइट रीकार्बराइजेशन की रीकार्बराइजेशन दर गैर-ग्रेफाइट रीकार्बराइजर की तुलना में काफी अधिक है।

प्रयोगों से पता चलता है कि पिघले हुए लोहे में कार्बन का विघटन ठोस कणों की सतह पर तरल सीमा परत में कार्बन द्रव्यमान स्थानांतरण द्वारा नियंत्रित होता है। कोक और कोयले के कणों से प्राप्त परिणामों की तुलना ग्रेफाइट से प्राप्त परिणामों से करने पर, यह पाया गया कि पिघले हुए लोहे में ग्रेफाइट रीकार्बराइज़र की प्रसार और विघटन दर कोक और कोयले के कणों की तुलना में काफी तेज है। आंशिक रूप से घुले हुए कोक और कोयले के कण के नमूनों को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप द्वारा देखा गया, और पाया गया कि नमूनों की सतह पर एक पतली चिपचिपी राख की परत बन गई थी, जो पिघले हुए लोहे में उनके प्रसार और विघटन प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला मुख्य कारक था।

3. कार्बन वृद्धि के प्रभाव को प्रभावित करने वाले कारक

(1) रीकार्बराइजर के कण आकार का प्रभाव रीकार्बराइजर की अवशोषण दर रीकार्बराइजर के विघटन और प्रसार दर और ऑक्सीकरण हानि की दर के संयुक्त प्रभाव पर निर्भर करती है। आम तौर पर, रीकार्बराइजर के कण छोटे होते हैं, विघटन की गति तेज होती है, और हानि की गति बड़ी होती है; कार्बराइजर के कण बड़े होते हैं, विघटन की गति धीमी होती है, और हानि की गति छोटी होती है। रीकार्बराइजर के कण आकार का चुनाव भट्ठी के व्यास और क्षमता से संबंधित है। आम तौर पर, जब भट्ठी का व्यास और क्षमता बड़ी होती है, तो रीकार्बराइजर का कण आकार बड़ा होना चाहिए; इसके विपरीत, रीकार्बराइजर का कण आकार छोटा होना चाहिए।

(2) मिलाए गए रीकार्बराइज़र की मात्रा का प्रभाव एक निश्चित तापमान और समान रासायनिक संरचना की स्थितियों में, पिघले हुए लोहे में कार्बन की संतृप्त सांद्रता निश्चित होती है। संतृप्ति की एक निश्चित डिग्री के तहत, जितना अधिक रीकार्बराइज़र मिलाया जाता है, विघटन और प्रसार के लिए उतना ही अधिक समय लगता है, संबंधित नुकसान उतना ही अधिक होता है, और अवशोषण दर कम होती है।

(3) रीकार्बराइज़र की अवशोषण दर पर तापमान का प्रभाव सिद्धांत रूप में, पिघले हुए लोहे का तापमान जितना अधिक होगा, रीकार्बराइज़र के अवशोषण और विघटन के लिए उतना ही अनुकूल होगा। इसके विपरीत, रीकार्बराइज़र को भंग करना मुश्किल है, और रीकार्बराइज़र अवशोषण दर कम हो जाती है। हालाँकि, जब पिघले हुए लोहे का तापमान बहुत अधिक होता है, हालाँकि रीकार्बराइज़र के पूरी तरह से घुलने की संभावना अधिक होती है, कार्बन की जलने की हानि दर बढ़ जाएगी, जो अंततः कार्बन सामग्री में कमी और रीकार्बराइज़र की समग्र अवशोषण दर में कमी लाएगी। आम तौर पर, जब पिघले हुए लोहे का तापमान 1460 और 1550 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है, तो रीकार्बराइज़र की अवशोषण दक्षता सबसे अच्छी होती है।

(4) रीकार्बराइजर की अवशोषण दर पर पिघले हुए लोहे को हिलाने का प्रभाव हिलाना कार्बन के विघटन और प्रसार के लिए फायदेमंद है, और पिघले हुए लोहे की सतह पर रीकार्बराइजर को तैरने और जलने से बचाता है। रीकार्बराइजर के पूरी तरह से घुलने से पहले, हिलाने का समय लंबा होता है और अवशोषण दर अधिक होती है। हिलाने से कार्बनीकरण धारण समय भी कम हो सकता है, उत्पादन चक्र छोटा हो सकता है, और पिघले हुए लोहे में मिश्र धातु तत्वों के जलने से बचा जा सकता है। हालांकि, अगर हिलाने का समय बहुत लंबा है, तो इसका न केवल भट्ठी के सेवा जीवन पर बहुत प्रभाव पड़ता है, बल्कि रीकार्बराइजर के घुलने के बाद पिघले हुए लोहे में कार्बन के नुकसान को भी बढ़ाता है। इसलिए, पिघले हुए लोहे का उचित हिलाने का समय यह सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त होना चाहिए कि रीकार्बराइजर पूरी तरह से घुल गया है।

(5) पिघले हुए लोहे की रासायनिक संरचना का रीकार्बराइज़र की अवशोषण दर पर प्रभाव जब पिघले हुए लोहे में प्रारंभिक कार्बन सामग्री अधिक होती है, एक निश्चित घुलनशीलता सीमा के तहत, रीकार्बराइज़र की अवशोषण दर धीमी होती है, अवशोषण की मात्रा छोटी होती है, और जलने का नुकसान अपेक्षाकृत बड़ा होता है। रीकार्बराइज़र अवशोषण दर कम है। जब पिघले हुए लोहे की प्रारंभिक कार्बन सामग्री कम होती है तो विपरीत सच होता है। इसके अलावा, पिघले हुए लोहे में सिलिकॉन और सल्फर कार्बन के अवशोषण में बाधा डालते हैं और रीकार्बराइज़र की अवशोषण दर को कम करते हैं; जबकि मैंगनीज कार्बन को अवशोषित करने और रीकार्बराइज़र की अवशोषण दर में सुधार करने में मदद करता है। प्रभाव की डिग्री के संदर्भ में, सिलिकॉन सबसे बड़ा है, उसके बाद मैंगनीज है, और कार्बन और सल्फर का प्रभाव कम है