01. Quomodo recarburatores classificare
Carburatores secundum materias primas in quattuor genera fere dividi possunt.
1. Graphite artificiale
Materia prima principalis ad graphitum artificialem fabricandum est pulvis cocae petrolei calcinatae altae qualitatis, cui bitumen additur ut glutinum, et parva quantitas aliarum materiarum auxiliarium adicitur. Postquam variae materiae primae mixtae sunt, premuntur et formantur, deinde in atmosphaera non oxidante ad 2500-3000°C tractantur ut graphitizentur. Post curationem altae temperaturae, cineris, sulphuris et gasis copia magnopere minuitur.
Ob pretium altum productorum graphiti artificialis, pleraque recarburatoria graphiti artificialis, quae in officinis fundendis vulgo adhibentur, ex materiis redivivis, ut fragmentis, electrodis superfluis, et laminis graphiti, utuntur, dum electroda graphiti fabricantur, ad sumptus productionis minuendos.
Cum ferrum ductile confunditur, ut qualitas metallurgica ferri fusi alta sit, graphitus artificialis prima electio pro recarburatore esse debet.
2. Coca petrolei
Coque petrolei est recarburator late adhibitus.
Coca petrolei est productum secundarium ex purificatione olei crudi obtentum. Residua et pices petrolei, quae per distillationem sub pressione normali vel sub pressione reducta olei crudi obtentae sunt, ut materiae primae ad fabricationem cocae petrolei adhiberi possunt, et deinde coca petrolei viridis post cocationem obtineri potest. Productio cocae petrolei viridis fere minus quam 5% quantitatis olei crudi adhibitae est. Productio annua cocae petrolei crudi in Civitatibus Foederatis Americae est circiter 30 miliones talentorum. Quantitas impuritatum in coca petrolei viridi alta est, ita non directe ut recarburator adhiberi potest, et primum calcinari debet.
Coque petrolei crudum praesto est in formis spongiosae, acicularis, granularis et fluidae.
Coca spongiosa petrolei per coquendi processum tardatum paratur. Ob magnum sulphuris et metalli contentum, plerumque ut combustibile in calcinatione adhibetur, et etiam ut materia prima ad cocam petrolei calcinatam adhiberi potest. Coca spongiosa calcinata praecipue in industria aluminii et ut recarburator adhibetur.
Coca petrolei acicularis per coquendi modum retardationis ex materiis crudis cum alto contento hydrocarbonum aromaticorum et humili contento impuritatum paratur. Haec coca structuram acicularem facile frangibilem habet, interdum coca graphita appellata, et praecipue ad electroda graphita post calcinationem fabricanda adhibetur.
Coque petrolei granulare in forma granulorum durorum est et ex materiis crudis cum alto contento sulphuris et asphalteni per methodum coquendi tardae fit, et praecipue ut combustibile adhibetur.
Coque petrolei fluidizatus per coctionem continuam in strato fluidificato obtinetur.
Calcinatio cocis petrolei est ad removendum sulfur, humiditatem, et volatilia. Calcinatio cocis petrolei viridis ad 1200-1350°C potest eam efficere ut carbo substantialiter purus fiat.
Maximus usus coci petrolii calcinati est industria aluminii, cuius 70% ad anodos fabricandos adhibetur qui bauxitam reducunt. Circa 6% coci petrolii calcinati in Civitatibus Foederatis producti ad recarburatores ferri fusi adhibetur.
3. Graphite naturalis
Graphitus naturalis in duas species dividi potest: graphitus lamellaris et graphitus microcrystallinus.
Graphitus microcrystallinus magnum cineris contentum habet et plerumque non adhibetur ut recarburator pro ferro fuso.
Multae varietates graphiti lamellaris sunt: graphitus lamellaris carbonis alti vel modis chemicis extrahi debet, vel ad altam temperaturam calefieri ut oxida in eo dissolvantur et volatilizentur. Graphiti cineris copia magna est, itaque non apta est ad usum recarburatoris; graphitus carbonis medii praecipue ad usum recarburatoris adhibetur, sed copia non magna est.
4. Coca-Cola et Anthracitas
In processu chalybis faciendi in fornace arcus electrici, coca vel anthracitum addi potest ut recarburator dum impletur. Propter magnum cinerem et contentum volatile, ferrum fusum in fornace inductionis fusum raro ut recarburator adhibetur.
Cum continua emendatione postulatorum tutelae ambitus, magis magisque attentio consumptioni opum tribuitur, et pretia ferri porcini et carbonis carbonis perpetuo crescunt, quod efficit ut sumptus fusorum augeatur. Plures ac plures officinae funditoriae furnos electricos adhibere incipiunt ad fusionem cupolae traditionalem substituendam. Initio anni 2011, officina partium parvarum et mediarum fabricae nostrae etiam processum fusionis furno electrico adhibuit ad processum fusionis cupolae traditionalem substituendum. Usus magnae quantitatis chalybis vetusti in fusione furno electrico non solum sumptus minuere potest, sed etiam proprietates mechanicas fusorum emendare, sed genus recarburatoris adhibitum et processus carburationis partes magnas agunt.
02. Quomodo recarburatorem in fusione fornacis inductionis adhibere
1 Genera principalia recarburatorum
Multae materiae ad recarburatores ferri fusi adhibentur; vulgo graphitus artificialis, coque petrolii calcinatum, graphitus naturalis, coque, anthracitus, et mixturae ex talibus materiis factae.
(1) Graphite artificiale Inter varia recarburatoria supra memorata, optima qualitas est graphite artificiale. Materia prima principalis ad fabricationem graphiti artificialis est pulvis cocae petrolei calcinatae altae qualitatis, cui bitumen additur ut ligans, et parva quantitas aliarum materiarum auxiliarium additur. Postquam variae materiae primae mixtae sunt, premuntur et formantur, deinde in atmosphaera non oxidante ad 2500-3000°C tractantur ut graphitizentur. Post curationem altae temperaturae, cinis, sulphur et gasis contenta magnopere reducuntur. Si nulla coca petrolei calcinata est alta temperatura vel cum temperatura calcinationis insufficienti, qualitas recarburatoris graviter afficietur. Ergo, qualitas recarburatoris maxime pendet a gradu graphitizationis. Bonus recarburator continet carbonem graphiticum (fractionem massae). Ad 95% ad 98%, contentum sulphuris est 0.02% ad 0.05%, et contentum nitrogenii est (100 ad 200) × 10-6.
(2) Coca petrolei est recarburator late adhibitus. Coca petrolei est productum secundarium ex purificatione olei crudi obtentum. Residua et pices petrolei ex distillatione sub pressione communi vel distillatione in vacuo olei crudi obtentae ut materiae primae ad fabricationem cocae petrolei adhiberi possunt. Post coctionem, coca petrolei cruda obtineri potest. Alta est eius copia et directe ut recarburator adhiberi non potest, et primum calcinari debet.
(3) Graphite naturalis in duo genera dividi potest: graphite lamellare et graphite microcrystallinum. Graphite microcrystallinum magnum cineris contentum habet et plerumque non adhibetur ut recarburator pro ferro fuso. Multae varietates graphite lamellare sunt: graphite lamellare carbonis alti extrahi debet modis chemicis, vel ad altam temperaturam calefieri ut oxida in eo decomponantur et volatilizentur. Magnum cineris contentum in graphite est et non debet adhiberi ut recarburator. Graphite carbonis medii praecipue ut recarburator adhibetur, sed quantitas non est magna.
(4) Coca-Cola et anthracitus In processu fusionis in fornace inductionis, coca-Cola vel anthracitus addi potest ut recarburator dum impletur. Propter magnum cinerem et contentum volatile, ferrum fusum in fornace inductionis liquefaciens raro ut recarburator adhibetur. Pretium huius recarburatoris humile est, et ad recarburatores inferioris gradus pertinet.
2. Principium carburizationis ferri fusi
In processu fusionis ferri synthetici, propter magnam copiam fragmentorum additorum et parvum contentum C in ferro fuso, carburator adhibendus est ad carbonium augendum. Carbo qui in forma elementi in recarburatore existit temperaturam fusionis 3727°C habet et non potest liquefieri ad temperaturam ferri fusi. Ergo, carbo in recarburatore praecipue dissolvitur in ferro fuso per duas vias dissolutionis et diffusionis. Cum contentum recarburatoris graphiti in ferro fuso est 2.1%, graphitus directe dissolvi potest in ferro fuso. Phaenomenon solutionis directae carbonisationis non-graphiti fundamentaliter non existit, sed, tempore procedente, carbo gradatim diffunditur et dissolvitur in ferro fuso. Pro recarburisatione ferri fusi per furnum inductionis fusi, celeritas recarburisationis recarburisationis graphiti crystallini significanter altior est quam ea recarburatorum non-graphiticorum.
Experimenta ostendunt dissolutionem carbonii in ferro fuso regi translatione massae carbonii in strato limite liquido in superficie particularum solidarum. Comparatis resultatibus cum particulis coci et carbonis cum resultatibus cum graphito obtentis, inventum est diffusionem et dissolutionem recarburatorum graphiti in ferro fuso significanter celeriorem esse quam eam particularum coci et carbonis. Exempla particularum coci et carbonis partim dissolutarum microscopio electronico observata sunt, et inventum est tenuem stratum cineris viscosum in superficie exemplorum formatum esse, quod erat factor principalis qui eorum diffusionem et dissolutionem in ferro fuso afficiebat.
3. Factores effectum incrementi carbonis afficientes
(1) Influentia magnitudinis particularum recarburatoris Ratio absorptionis recarburatoris ab effectu coniuncto rationis dissolutionis et diffusionis recarburatoris et rationis amissionis oxidationis pendet. In genere, particulae recarburatoris parvae sunt, celeritas dissolutionis magna est, et celeritas amissionis magna est; particulae carburatoris magnae sunt, celeritas dissolutionis tarda est, et celeritas amissionis parva est. Electio magnitudinis particularum recarburatoris ad diametrum et capacitatem fornacis refertur. In genere, cum diameter et capacitas fornacis magnae sunt, magnitudo particularum recarburatoris maior esse debet; contra, magnitudo particularum recarburatoris minor esse debet.
(2) Influentia quantitatis recarburatoris additi Sub condicionibus temperaturae certae et compositionis chemicae eandem, concentratio saturata carbonii in ferro fuso certa est. Sub certo gradu saturationis, quo plus recarburatoris additur, quo longius tempus ad dissolutionem et diffusionem requiritur, eo maior iactura correspondens, et eo minor ratio absorptionis.
(3) Effectus temperaturae in ratem absorptionis recarburatoris In principio, quo altior temperatura ferri fusi, eo magis favet absorptioni et dissolutioni recarburatoris. Contra, recarburatorium difficile dissolvitur, et ratem absorptionis recarburatoris decrescit. Attamen, cum temperatura ferri fusi nimis alta est, quamvis recarburatorium magis probabile sit plene dissolvi, ratem amissionis carbonis per combustionem augebitur, quod tandem ad decrementum contenti carbonis et decrementum ratem absorptionis totius recarburatoris ducet. Generaliter, cum temperatura ferri fusi inter 1460 et 1550°C est, efficacia absorptionis recarburatoris optima est.
(4) Influentia agitationis ferri fusi in ratem absorptionis recarburatoris Agitatio dissolutioni et diffusioni carbonis prodest, et vitat ne recarburator in superficie ferri fusi fluitet et comburatur. Antequam recarburator plene dissolvatur, tempus agitationis longum est et ratem absorptionis altam. Agitatio etiam tempus retentionis carbonisationis reducere, cyclum productionis abbreviare, et combustionem elementorum mixturae in ferro fuso vitare potest. Attamen, si tempus agitationis nimis longum est, non solum magnum momentum in vita utili fornacis habet, sed etiam iacturam carbonis in ferro fuso postquam recarburator dissolutus est aggravat. Ergo, tempus agitationis aptum ferri fusi aptum esse debet ut recarburator plene dissolvatur.
(5) Influentia compositionis chemicae ferri fusi in ratem absorptionis recarburatoris Cum initiale carbonis contentum in ferro fuso magnum est, sub certo limite solubilitatis, ratem absorptionis recarburatoris tardam, quantitatem absorptionis parvam, et iacturam combustionis relative magnam. Ratio absorptionis recarburatoris humilis est. Contrarium verum est cum initiale carbonis contentum ferri fusi humile est. Praeterea, silicium et sulfur in ferro fuso absorptionem carbonis impediunt et ratem absorptionis recarburatoris minuunt; dum manganesum adiuvat ad carbonium absorbendum et ratem absorptionis recarburatoris emendandam. Quod ad gradum influentiae attinet, silicium maximum est, deinde manganesum, et carbonium et sulfur minorem vim habent. Ergo, in ipso processu productionis, manganesum primum addendum est, deinde carbonium, deinde silicium.
4. Effectus variorum recarburatorum in proprietates ferri fusi.
(1) Conditiones probationis Duae fornaces inductionis sine nucleo frequentiae mediae 5t ad liquefactionem adhibitae sunt, maxima potentia 3000kW et frequentia 500Hz. Secundum indicem diurnum copiarum officinae (50% materiae reditus, 20% ferrum porcinum, 30% ferrum vetus), recarburatorem calcinatum nitrogenio humili et recarburatorem graphitatum ad liquefactionem fornacis ferri fusi respective adhibentur, secundum requisita processus. Post compositionem chemicam adaptatam, operculum principale cylindri respective funde.
Processus productionis: Recarburator in furnum electricum per vices additur dum ad fusionem alimentationem adhibetur, 0.4% inoculans primarius (inoculans silicii barii) in processu percolationis additur, et 0.1% inoculans secundarius fluxus (inoculans silicii barii). Linea stylorum DISA2013 utenda est.
(2) Proprietates mechanicae Ut effectus duorum recarburatorum diversorum in proprietates ferri fusi comprobaretur, et ut influxus compositionis ferri fusi in eventus vitaretur, compositio ferri fusi a recarburatoribus diversis fusa ut fere eadem esset accommodata est. Ut eventus plenius comprobarentur, in processu probationis, praeter duas series virgarum probationis Ø30mm in duas fornaces ferri fusi fussas, duodecim partes fusarum in utroque ferro fuso fusae etiam temere selectae sunt ad probationem duritiae Brinell (6 partes/capsa, duas capsas probantes).
In compositione fere eadem, robur virgarum probatoriarum per recarburatorem graphitiformem productorum significanter maius est quam robur virgarum probatoriarum per recarburatorem calcinatum fusarum, et efficacia processus partium fusarum per recarburatorem graphitiformem productorum manifeste melior est quam ea quae per recarburatorem graphitiformem producta est. Fusiones per recarburatores calcinatos productae (cum duritia fusionum nimis alta est, margo fusionum phaenomenon cultri salientis apparebit durante processu).
(3) Formae graphitae exemplorum recarburatore graphitae generis utentibus omnes graphitae generis A sunt, et numerus graphitae maior est et magnitudo minor.
Ex praedictis experimentis hae conclusiones ducuntur: recarburator generis graphiti altae qualitatis non solum proprietates mechanicas fusionum emendare, structuram metallographicam augere, sed etiam efficaciam processus fusionum augere potest.
03. Epilogus
(1) Factores qui ratem absorptionis recarburatoris afficiunt sunt magnitudo particularum recarburatoris, quantitas recarburatoris addita, temperatura recarburizationis, tempus agitationis ferri fusi et compositio chemica ferri fusi.
(2) Recarburator graphitae generis altae qualitatis non solum proprietates mechanicas partium fusarum emendare, structuram metallographicam augere, sed etiam efficaciam processus partium fusarum augere potest. Quapropter, cum res praecipuae, ut cylindrorum bloccorum et capita cylindrorum in processu fusionis in fornace inductionis, producuntur, commendatur ut recarburatores graphitae generis altae qualitatis adhibeantur.
Tempus publicationis: VIII Novembris MMXXII