Ferrosilīcija liešana: pakāpes, inokulācija un liešanas funkcijas

Divas nozīmes aiz termina ferosilīcija liešana

Liešanas un metalurģijas tirdzniecības valodā "ferosilīcija liešana" tiek izmantota divās atšķirīgās nozīmēs, un to sajaukšana noved pie nepareiziem pirkuma lēmumiem. Pirmā ir pati ferosilīcija liešana: izkausētais FeSi, kas iegūts no iegremdētas -loka krāsns, tiek ielejams seklās smilšu gultnēs, čuguna veidnēs vai liešanas riteņos, pēc tam atdzesē, salauž, sasmalcina un sijā gabalos, granulās un pulveros, ko pērk pakārtotie lietotāji. Otrs, veselīgākais saprāts, ir ferosilīcija kā piedevas izmantošana dzelzs un tērauda detaļu liešanas laikā, kur tas darbojas kā deoksidētājs, leģējošs līdzeklis, inokulants un mezglu veidotāja nesējs.

Pircējam ir svarīgas abas maņas, jo materiālam prasītās īpašības atšķiras. Lietam FeSi lietņam, kas paredzēts sasmalcināšanai, jābūt bez pārmērīgas iekšējās porainības un saraušanās dobumiem, lai tas tīri saplīst ar zemu smalko daļiņu procentuālo daudzumu, savukārt kaļamā čuguna lietuvei piegādātā inokulanti ir stingri jākontrolē attiecībā uz alumīnija, kalcija un retzemju saturu un jāizsijā līdz šaura izmēra joslai. Šajā rokasgrāmatā ir aplūkotas kategorijas, metalurģijas lomas, izmēru noteikšanas noteikumi un pieņemšanas pārbaudes, kas regulē abas situācijas, izmantojot specifikācijas, kas faktiski tiek piemērotas komerclīgumos.

Liešanas ferosilīcija pakāpes un tipiskais ķīmiskais sastāvs

Ferrosilīcija kategorijas ir nosauktas pēc to nominālā silīcija satura. Starptautiskā saime sastāv no augsta-silīcija FeSi75 līdz FeSi65 un zemāka-silīcija FeSi45, ko galvenokārt izmanto tērauda ražošanas ķēdē, kā arī specializētas inokulantu un mezgliņu grupas, kurās ir kontrolēts alumīnijs, kalcijs, bārijs, stroncijs vai magnijs. Pamatklases saime un tās silīcija diapazoni atbilst GB/T 2272 ferosilīcija specifikācijai (FeSi75, FeSi72, FeSi65), un atbilstošās ķīmiskās noteikšanas metodes ir publicētas GB/T 4333 sērijā. Partijas paraugu ņemšana tiek veikta saskaņā ar ISO 3713 vai GB/T 4010, lai analīzes sertifikātu varētu piesaistīt noteiktam paraugu ņemšanas plānam, nevis vienam paņemtam paraugam.

Tālāk esošajā tabulā ir apkopoti tipiski komerciālie maksimumi galvenajām liešanas darbos izmantotajām kategorijām. Vērtības ir norādītas kā komerciālie diapazoni atbilstošajai klašu saimei; konkrētajā līgumā vienmēr ir jānorāda garantētās robežas, kuras pārbaudīs ar piegādātās partijas ķīmisko analīzi.

Novērtējums	Tipisks Si diapazons	Al maks	C maks	S maks	P maks	Galvenā aktieru loma
FeSi75 (parasts)	74.0-80.0%	1.5-2.0%	0.20%	0.02%	0.04%	Tērauda deoksidācija, leģēšana, vispārējā inokulācija
FeSi75 (zema-Al inokulants)	74.0-80.0%	0.5-1.0%	0.20%	0.02%	0.04%	Kaļamā čuguna inokulācija ar kausu un{0}}plūsmā
FeSi72	70.0-75.0%	2.0%	0.20%	0.02%	0.04%	Oglekļa un zema{0}}leģētā tērauda deoksidācija
FeSi65	63.0-68.0%	2.5%	0.20%	0.02%	0.04%	Čuguna leģēšana, vispārliešanas piedevas
FeSi45	43.0-47.0%	3.0%	0.20%	0.02%	0.04%	Tērauda deoksidācija, kur nav vēlama spēcīga Si{0}}uzņemšana

Divi satura parametri ir pelnījuši īpašu uzmanību pirkšanas posmā. Alumīnija daudzums inokulantu kategorijās ir apzināti samazināts, jo pārmērīgs Al saturs kaļamā čuguna kausējumā veicina caurumu porainību un sārņu veidošanos, tomēr dažās FeSi kategorijās tas tiek apzināti saglabāts augstāks, jo alumīnijs darbojas kā grafitizējošs elements. Kalcijs ir arī sadalīts starp ģimenēm: parastais FeSi satur apmēram vienu procentu vai mazāk, savukārt kalciju saturošie inokulanti, piemēram, Ca-Ba vai Ca-Sr FeSi, ir izstrādāti, lai nodrošinātu ilgāku pretestību pret izbalēšanu. Ja lietuve norāda inokulantu, tikai "FeSi75" ir nepilnīgs apraksts; alumīnija, kalcija un mikroelementu pakete un daļiņu izmēra josla ir īpašības, kas nosaka veiktspēju.

Deoksidācijas un izdedžu prakse kausētā tēraudā un dzelzē

Silīcijam ir augsta afinitāte pret skābekli tērauda ražošanas temperatūrās, tāpēc ferosilīciju pievieno, lai iznīcinātu atlikušo skābekli un paaugstinātu silīciju līdz siltuma specifikācijai. Deoksidācijas praksē parasti tiek apvienots spēcīgs deoksidētājs, kas pievienots dziļi kausā vai piesitiena laikā, ar vēlāku smalku pievienošanu, lai reakcijas produktiem būtu laiks uzpeldēt sārņos, nevis tikt iesprostoti kā nemetāliski ieslēgumi sacietējušajā lējumā. Tā kā silīcija -skābekļa reakcijas produkts ir silīcija dioksīds, pārāk vēla vai pārāk smaga FeSi pievienošana var atstāt silikātu ieslēgumus; praksē pievienošana tiek novietota tā, lai skābeklis tiktu samazināts, pirms metāls nonāk veidnē, un kausam tiek dots flotācijas turēšanas laiks.

Silīcijs vienlaikus ietekmē arī oglekļa un skābekļa aktivitāti. Zema-silīcija FeSi, piemēram, FeSi45, dažkārt tiek dota priekšroka, ja siltumā jau ir pietiekami daudz silīcija no cita avota, savukārt FeSi75 izmanto, ja kušanas lādiņam ir maz silīcija. Neatkarīgi no pakāpes praktiskās pieņemšanas punkti ir konsekventi: sertificēta ķīmiskā analīze, kas aptver Si, Al, C, S un P; norādītā izmēra josla; bez mitruma-nerūsas-virsmas; un partijas identifikācija, kas ļauj lietuvei reproducēt iepriekšējā karstuma rezultātu.

Inokulācija un mezglu veidošana kaļamā čuguna liešanā

Kaļamā vai sfēriskā grafīta čuguns ir atkarīgs no kontrolētas magnija pievienošanas kausējumam, kam seko inokulācija ar materiālu, kas bagāts ar silīciju{0}}. Magnijs parasti tiek ievadīts kā magnija-ferosilīcija sakausējums, stieple ar serdi vai magnija-nesošais sakausējums, un silīcijs, kas tiek piegādāts kopā ar mezgliņu, tiek papildināts ar atsevišķu inokulantu. Inokulācija nodrošina neviendabīgas kodolu veidošanās vietas, lai grafīts augtu kā mezgliņi, nevis kā pārslas vai kā deģenerētu formu tīkls. Mikrostruktūras pieņemamība šādiem lējumiem parasti tiek vērtēta, pamatojoties uz grafīta formu klasifikāciju, piemēram, ISO 945, un pārbaudes praksi, piemēram, ASTM A247, un pati lējuma specifikācija ir rakstīta saskaņā ar ISO 1083 vai ASTM A536 mehāniskajai klasei.

Sēšanas līdzekļa darbība ar laiku izzūd, tāpēc pievienošana ir jāveic pietiekami vēlu, lai izdzīvotu, līdz veidne ir piepildīta, bet pietiekami agri, lai pilnībā izšķīdinātu. Inokulācija ar kausu, inokulācija uz-plūsmā ieliešanas laikā un inokulācija ar pelējumu ir trīs standarta pozīcijas, ko bieži izmanto kopā, un katrai no tām ir nepieciešams atšķirīgs daļiņu izmērs. Pulvera-izmēra inokulants tiek iemaisīts pelējuma smiltīs vai izmantots veidņu kārbās, granulas tiek izmantotas, lai pievienotu straumi, un kausa pievienošanai izmanto piecu līdz divdesmit milimetru gabaliņus. Tipiskās komerciālās devas inokulācijai ir aptuveni 0,1–0,5 procenti no apstrādātā metāla svara, bet smagākas piedevas tiek izmantotas plānām sekcijām un kausējumiem ar lielu tērauda lūžņu īpatsvaru, kas ir slikts kodols{9}}.

Graudu rafinēšanas un sacietēšanas kontrole

Ferosilīcija pievienošana pirms sacietēšanas maina gan kodolu blīvumu, gan sacietējošās ādas lokālos termiskos apstākļus. Smalkāka graudu struktūra parasti nodrošina labāku tecēšanas spēku, labāku izturību pret nogurumu un smalkāku ieslēgumu izkliedi, un čugunā silīcija pievienošana arī palīdz samazināt cieto, balto dzelzs karbīdu veidošanos plānās daļās. Ferrosilīcija piedevas palielina oglekļa ekvivalentu dzelžos, kas veicina grafīta veidošanos, bet pārpalikums ietekmē triecienu veiktspēju, veicinot grafīta flotāciju un rupjas struktūras. Tāpēc darba līdzsvars ir trāpīt pa silīcija mērķi lējuma sastāva logā, nevis pievienot FeSi, līdz kausējums "izskatās pareizi".

Tā kā silīcijs maina izkausētā metāla šķidrumu un plūstamību, tas ietekmē arī plānu sienu pildījumu un stāvvada izmērus, ko aprēķinās takelāžas inženieris. Lējumi parasti tiek izstrādāti un kausējums tiek norādīts kopā, un FeSi pakāpes vai pievienošanas punkta maiņa ir procesa maiņa, kas ir atkārtoti-jāapstiprina uz izkratīšanas stenda, pirms tā tiek ierakstīta maršruta kartītē.

Ferosilīcija izstrādājumu veidņu un liešanas prakse

Ferosilīcija liešanas ražotāja puse ievēro savus noteikumus. FeSi tiek izspiests temperatūrā, kas krietni pārsniedz sakausējuma kušanas diapazonu. FeSi75 saimei šķidrums ir no 1200 līdz 1250 grādiem pēc Celsija, un kausējums tiek karstāks, parasti diapazonā no 1300 līdz 1500 grādiem pēc Celsija, lai tas paliktu šķidrs, pildot veidnes vai liešanas gultas. Plāniem slāņiem sacietēšana notiek stundas daļā, iegūstot smalku un samērā viendabīgu struktūru; lēna dziļo lietņu dzesēšana rada rupjus graudus un saraušanās dobumus, kas lūšanas laikā pārvēršas smalkās daļiņās.

Pēc atdzesēšanas sakausējumu sasmalcina žokļu un ruļļu drupinātājos un izsijā. Standarta izmēra frakcijas, ko pārdod liešanas nozarē, ir no desmit līdz piecdesmit milimetriem un no piecdesmit līdz simts milimetriem krāsnīm un kausiem, trīs līdz desmit milimetri iekšdarbiem, un smalkākas granulētas vai slīpētas kategorijas veidnēs un pulverī. Ekrāna analīzi un pieļaujamo mazizmēra procentuālo daudzumu nosaka piemērojamās specifikācijas daļiņu izmēra prasības, no kurām GB/T 13247 ir atsauces dokuments, ko izmanto dzelzs sakausējuma sieta testēšanai. Iepakojuma prasības, tostarp tērauda mucu, lielo maisu un mitruma aizsardzība, atbilst GB/T 3650 ferosakausējuma iepakojumam.

Saņemšanas galā ir laba prakse pārbaudīt trīs lietas, pirms materiāls nonāk krāsnī: partijas sertifikāts attiecībā pret pasūtīto šķiru, izmēru sadalījums atbilstoši saskaņotajai joslai un, vai līgumā ir redzams - spīdīgs sudrabaini-pelēks lūzums bez redzamiem izdedžiem, bez pievienotām smiltīm un bez sarkanīgas rūsas ziedēšanas. Salauztas virsmas krāsa nav ķīmiska specifikācija, un vizuāla pārbaude nekad neaizstāj analītisko pārbaudi.

Izmēru noteikšana, pievienošanas likmes un praktiskā metalurģija pēc pielietojuma

Saistība starp daļiņu izmēru un šķīdināšanas uzvedību izskaidro lielāko daļu FeSi lietošanas praktisko noteikumu. Sīkas daļiņas ātri izšķīst, bet virspusē oksidējas un var tikt zaudētas sārņos; lieli kunkuļi izdzīvo izdedžu laikā, bet lēnām izšķīst plānās -profila lējumos. Tālāk esošajā tabulā ir sniegts tipisks komerciāls pārī lieluma frakcijas un nodevas. Pievienošanas ātrumi ir diapazoni, ko parasti izmanto komerciālajā lietuvju praksē, nevis fiksēti skaitļi, jo pareizā vērtība ir atkarīga no kausējuma bāzes sastāva, lādiņa maisījuma un liešanas sekcijas.

Lieluma frakcija	Tipisks pielietojums	Tipisks pievienošanas līmenis	Izvēles iemesls
50-100 mm	Krāsns lādiņš un kausa deoksidācija tērauda ražošanā	Aptuveni 2-5 kg uz tonnu metāla deoksidācijai, plus savākšana atbilstoši specifikācijai	Izdzīvo izdedžu slāni un izšķīst pieskaršanās laikā
10-50 mm	Kausu piedeva, vispārējā liešanas sakausēšana	Noteikts pēc silīcija siltuma specifikācijas	Labs līdzsvars starp šķīšanas ātrumu un zemiem apstrādes zudumiem
3-10 mm	In-plūsmā potēšana ieliešanas laikā	Apmēram 0,1-0,5 procenti no apstrādātā metāla svara	Ātra izšķīšana ar ierobežotu izbalēšanu, pirms veidne piepildās
0,2-3 mm granulas	Inokulācija-veidnē un veidnē{1}}	Uzklāts veidnes dobumā, devu nosaka formēšanas plāns	Izšķīst pelējuma plūsmā un vēlu veido kodolu
Pulveris zem 0,2 mm	Flux maisījumi, metināšanas palīgmateriāli, serdeņu stieples pildījums	Sajauc patērējamo preču ražotājs	Liels virsmas laukums ātrai reakcijai kontrolētā nesējā

Tērauda ražošanā FeSi vienlaikus veic divus darbus: tas nogalina siltumu un nogādā silīciju uz mērķi, tāpēc tā izmantošana ir saistīta ar liešanas veidu. Pelēkā un kaļamā čuguna lietuvēs šķirņu izvēlē dominē inokulācijas efekts. Metināšanas elektrodu un plūsmas ražošanā ferosilīciju izmanto kā deoksidētāju un loka stabilizatoru, kas aizsargā mangānu un oglekli no oksidēšanās metināšanas baseinā un samazina porainību. Magnija ražošanā ar Pidgeon procesu silīcijs ferosilīcijā darbojas kā kalcinēta dolomīta reducētājs; lādiņš tiek briketēts un reaģēts vakuumā, un šajā reakcijā patērētais silīcijs atstāj ķēdi kā dikalcija silikāts, nevis atgriežas kā metāls.

Ferosilīcijs parādās arī citu galveno sakausējumu ražošanā, kur tas tiek kausēts ar hroma, mangāna vai niķeļa nesējiem, lai izveidotu sarežģītus ferosakausējumus. Šeit FeSi ir silīcija avots, nevis apstrādes līdzeklis, un kontrolējošā īpašība ir trampu elementu neesamība, kas varētu iekļūt gatavajā sakausējumā.

Uzglabāšanas, apstrādes un drošības punkti, kas ietekmē kvalitāti

Ferrosilīcija tiek pārdota sausā veidā, un tam ir jāpaliek sausam. Saskare ar ūdeni parasti nesabojā sakausējumu, taču ūdens noslēgtā traukā vai saskarē ar tikko salauztām reaktīvajām šķirnēm var radīt ūdeņradi, un slapjš vai sarūsējis materiāls maina krāsns reģenerācijas aprēķinu un rada apstrādes risku pie uzlādes durvīm. Krājumi jāglabā zem pārsega uz nosusinātas grīdas oriģinālajos mucās vai lielajos maisos un jāsadala pēc kategorijas un partijas, lai sertifikāti būtu izsekojami.

Putekļi, kas rodas smalcināšanā un sijāšanā, ir elpošanas un, smalko frakciju gadījumā, sprādzienbīstamības apsvērumi; tiek piemērota vietējā nosūces ventilācija un parastais putekļu{0}}kontroles režīms dzelzs sakausējumu noliktavai. Ferosilīcijs ir smags un neregulārs, tāpēc maisu apstrāde, stropēšana un izvairīšanās no kāju slazdiem ir ikdienas manuālās apstrādes problēmas. Krāsns pusē ir jāizvairās no piedevām mitram vai stipri izsārņotam metālam, jo ​​smags, blīvs gabals, kas nomests dziļā izdedžu slānī, var nogrimt un vardarbīgi reaģēt. Standarta prakse ir pievienot caur tekni vai ar kontrolētu padevi vietā, kur sakausējumu pārņem šķidrs metāls, nevis peld uz izdedžiem.

FAQ

J: Kāds ir FeSi75 ferosilīcijā tipiskais silīcija saturs?
FeSi75 ir norādīts diapazonā no 74,0 līdz 80,0 procentiem silīcija, ar oglekli maksimāli 0,20 procentiem, sēru līdz aptuveni 0,02 procentiem un fosfora maksimumu aptuveni 0,04 procentiem saskaņā ar GB/T 2272 šķiru saimi, un alumīnija saturs svārstās no aptuveni 0,5 procentiem līdz 0,5 procentiem parastajā inokulantā.

J: Kādu ferosilīciju izmanto kaļamā čuguna inokulācijai?
Kausa pievienošanai parasti tiek izmantoti aptuveni 10 līdz 50 milimetru gabaliņi, in-plūsmā tiek izmantotas aptuveni 3 līdz 10 milimetrus lielas granulas, savukārt, inokulējot ar pelējumu vai pelējuma{6}}maisījumu, tiek izmantotas smalkākas granulas un pulveri; izmēram jābūt saskaņotam ar šķīšanas laiku, pirms veidne piepildās, jo inokulācijas efekts izzūd līdz ar turēšanas laiku.

J: Kāpēc alumīnija saturs tiek stingri kontrolēts inokulantu ferosilīcijā?
Alumīnijs ir grafitizējošs elements, un neliels daudzums ir izdevīgs, taču pārpalikums kaļamā čuguna kausējumā veicina porainību caurumos, sārņu un izdedžu uzkrāšanos-, tāpēc inokulanti saglabā alumīnija saturu aptuveni 0,5–1,0 procentos, bet dažas citas FeSi kategorijas apzināti satur vairāk.

J: Vai ferosilīcijs pats par sevi darbojas kā mezglu veidotājs?
Nē. Sferoidālajam grafītam ir nepieciešams magnijs vai līdzīgs mezglains elements, ko parasti piegādā kā magnija-ferosilīcija sakausējumu vai stiepli ar serdi; ferosilīcijs šajā ķēdē darbojas kā nesējs un kā silīcija avots, un atsevišķa inokulācija seko pēc mezgliņu apstrādes.

J: Kā tiek aprēķināts silīcija daudzums,{0}}kas tiek iegūts no ferosilīcija pievienošanas?
Reģenerācija ir atkarīga no pakāpes, pievienošanas metodes, izdedžu stāvokļa un oksidācijas zuduma, tāpēc lietuves strādā saskaņā ar -specifisku reģenerācijas faktoru, kas tiek pārbaudīts, analizējot kampaņas pirmo posmu; pēc tam pievienojums tiek noregulēts tā, lai tas nonāktu lējuma kategorijas silīcija lodziņā, kā apstiprinājuma pārbaudei izmantojot vītņotā metāla ķīmisko analīzi.

J: Kādam jābūt ferosilīcija liešanas pasūtījumam?
Pasūtījumā ir jānorāda klase un tā garantētā silīcija diapazons, alumīnija, oglekļa, sēra un fosfora maksimums, izmēra frakcija ar pieļaujamo procentuālo izmēru, iepakojuma formāts, paredzamā mitruma aizsardzība un paraugu ņemšanas un analīzes atsauce, kas izmantota partijas verifikācijai, piemēram, ISO 3713 vai GB/T 4010 līdz 3 GB3 sērijai ar analīzi.