O lectură obligatorie pentru începătorii de turnare: Cum să controlați în mod sigur și eficient conținutul de carbon și siliciu în timpul topirii fontei?

Partea I: Siguranța este primordială

Orice operațiune care implică metal topit prezintă riscuri extrem de mari. Ca a Turnare Fonta începător, trebuie să plasezi siguranta mai presus de orice altceva și să adere cu strictețe la următoarele standarde operaționale:

1. Implementarea strictă a echipamentului individual de protecție (EIP)

• Protecție completă a corpului: Trebuie să purtați conform standardelor costume ignifuge/haine de lucru din piele pentru a proteja împotriva căldurii radiante și pentru a preveni stropirea metalului topit.
• Protecția ochilor și a feței: Poarta specializata scuturi integrale (cu filtre colorate pentru a proteja împotriva luminii intense și radiațiilor infraroșii) și siguranta glasses .
• Protecția mâinilor: Utilizați mănuși cu mâner lung, rezistente la căldură .
• Protecția picioarelor: Purtați siguranta boots (trebuie să fie proiectate pentru a fi rezistente la impact, la perforare și pentru a împiedica curgerea metalului topit).
• Utilizarea instrumentului: Asigurați-vă că toate uneltele care vin în contact cu metalul topit sunt cu mâner lung și au fost confirmate uscate și preîncălzite înainte de utilizare.

2. Prevenirea pericolelor explozive

• Dezumidificare strictă: Aceasta este cea mai critică măsură de siguranță. Dacă metalul topit intră în contact cu orice umiditate (chiar și în urme în unelte, materiale de încărcare sau aliaje), acesta va genera imediat un volum mare de abur, provocând o intensitate violentă. explozie de abur care stropește metal topit peste tot.
• Încărcare Preîncălzire: Înainte de a adăuga în cuptor orice resturi de resturi, resturi de oțel sau chiar aditivi de aliere (cum ar fi ferosiliciu, carburatoare), acestea trebuie copt bine și preîncălzit to drive off adsorbed surface and internal moisture. Preheating temperatures should ensure complete drying, e.g., reaching $\ge 200^{\circ}C$.

3. Gaze toxice și controlul mediului

• Ventilatie: O cantitate mare de fum va fi generată în timpul topirii, în special carbon monoxide ($\text{CO}$) de oxidare și ardere pe suprafața topiturii. Atelierul de topire trebuie să aibă ventilație locală de evacuare foarte eficientă și o bună ventilație generală a magazinului.
• Monitorizarea aerului: It is recommended to be equipped with $\text{CO}$ monitors to ensure the air quality in the working area meets safety standards.

Partea a II-a: Controlul eficient al conținutului de carbon și siliciu

Proprietățile fontei sunt determinate în primul rând de conținutul de carbon ($%C$) și conținutul de siliciu ($%Si$), care guvernează împreună comportamentul de solidificare și microstructura finală. Acest lucru este adesea evaluat folosind Echivalent carbon (CE) :

$$CE = %C \frac{%Si %P}{3}$$

1. Controlul și ajustarea conținutului de carbon ($%C$) (Carburizare)

Carbonul este elementul de bază pentru formarea grafitului și determinarea fluidității fontei. Atunci când carbonul se pierde în timpul topirii sau este insuficient în sarcină, a carburator trebuie adăugată.

• Alegerea carburatorului: Puritatea și dimensiunea particulelor carburatorului afectează direct viteza de dizolvare a acestuia și eficienta de carburare (procentul de carbon adăugat absorbit de fierul topit).
  • Grafit de înaltă puritate/grafit artificial: Puritate ridicată, carbon fix $>98%$, cea mai mare rată de absorbție (de obicei $>90%$), potrivit pentru topituri cu cerințe ridicate sau topire în cuptor cu inducție.
  • Cocs de petrol: Cost-eficient, carbon fix între $90%-95%$, un carburator folosit în mod obișnuit.
• Metoda optimă de adăugare: Eficiența carburării este strâns legată de poziția și momentul adăugării.
  • Supliment de încărcare medie (cuptor electric): Acesta este cel mai recomandat metoda. Amestecați carburatorul cu o parte din încărcătură (cum ar fi resturi de deșeuri sau resturi de oțel) și plasați-l în partea mijlocie și inferioară a bazinului de topire. În timpul topirii, carburatorul are un timp de contact mai lung în zona supraîncălzită pentru a se dizolva, obținând rate de absorbție mai mari.
  • Adăugarea suprafeței înainte de atingere: Potrivit pentru ajustări minore. The zgura trebuie degresată temeinic mai întâi, apoi carburatorul este presărat uniform pe suprafață, folosind agitare electromagnetică (în cuptoarele cu inducție) sau agitarea manuală pentru a favoriza dizolvarea. Această metodă este relativ mai puțin eficientă, dar mai ușor de utilizat.

2. Controlul și ajustarea conținutului de siliciu ($%Si$) (siliconizare)

Siliciul este puternic promotor de grafitizare , crucial pentru prevenirea formării fontei albe.

• Sursa principală de siliciu: Ferrosilicon ($\text{FeSi}$) . $\text{FeSi}75$ (containing approx. $75%$ silicon) is commonly used.
  • Metoda de adăugare: De obicei adăugat la metal lichid chiar înainte de atingere . Pentru a asigura omogenitatea, trebuie adăugată după degresarea zgurii și menținută pentru un timp suficient de înmuiere (aproximativ 5-10 minute) pentru a permite topirea și amestecarea completă.
  • Importanța preîncălzirii: Bucățile de ferrosiliciu trebuie preîncălzite pentru a preveni exploziile de abur din cauza umezelii.
• Aditiv combinat carbon-siliciu: Silicon Carbide ($\text{SiC}$) este un excelent aditiv compozit.
  • Principiu: $\text{SiC}$ does not melt in the iron melt but dissociates via the reaction $\text{SiC} \rightarrow [\text{Si}] [\text{C}]$, releasing both silicon and carbon into the iron.
  • Avantaje: Crește simultan $%C$ și $%Si$ și are excelent pre-inoculare efecte, contribuind la formarea grafitului fin. De obicei se adaugă la taxa as a supplement or alternative to $\text{FeSi}$ and carburizers.

3. Evitarea și compensarea pierderilor de oxidare

În timpul procesului de topire, în special în etapele ulterioare de topire și supraîncălzire, carbonul și siliciul se pot pierde din cauza reacției cu atmosfera sau a oxizilor din zgură:

• Reacții de ardere:
  • $2[\text{C}] \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO} \uparrow$
  • $[\text{Si}] \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2$ (enters the slag)
• Contramăsuri:
  • Controlul zgurii: în timp util removal of slag containing high iron oxide ($\text{FeO}$) . $\text{FeO}$ in the slag will continuously oxidize the $\text{C}$ and $\text{Si}$ in the molten iron.
  • Compensație: La determinarea compoziției finale, un anumit indemnizație de ardere ar trebui luată în considerare, ceea ce înseamnă că cantitatea adăugată ar trebui să depășească puțin valoarea țintă pentru a compensa pierderile normale în timpul topirii.

Partea a III-a: Comparația materialelor comune de control cu carbon și siliciu

Pentru a vă ajuta să faceți o alegere în cunoștință de cauză, tabelul de mai jos enumeră materialele comune de ajustare din carbon și siliciu și caracteristicile lor cheie: