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2000年以来の誘導加熱

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誘導炉で鋳鉄を溶解する際の問題点は何ですか?

キュポラ製作XNUMX年、電気炉製作XNUMX年近くの実績をもとに、これまでの経験と教訓を総合的にまとめた論文です。

電気炉での鋳鉄溶解のプロセス特性は、合金の過冷却度が高くなり、溶鉄再溶解後に過熱温度が高くなり、鋳鉄の品質管理に新たな問題を引き起こします。

再溶解後の炉溶銑は、キューポラ中の不純物含有量が少なく、純度が高く、凝固過程でのコアの不均一な結晶化がなく、組成の変動と起伏の集中を伴う凝固が弱くなり、過冷却度を上昇させるもの(ここでは、鉄-炭素合金の凝固における同じ組成のいわゆる過冷却度を、結晶化温度の一部である安定したシステムとともに実際の温度よりも高くすることを指します)、合金化の可能性凝固界面安定​​部とともに、Fe3C(セメンタイト)含有量が増加した結晶生成物である一方、キューポラ溶鉄はより不均一なコアを含むため、凝固中の安定性とともに、凝固中の安定性が大きく発達する傾向にある. -C 合金状態図、フェライトとグラファイトは、安定した結晶化の生成物です。

鋳鉄の電気炉製錬特性、鋳鉄鋳造作業者の組成選択要件、負荷率、スクラップ鋼材投入量、接種プロセス、増炭脱炭、脱硫、球状化プロセス、注入バーナキュラライズプロセス、温度制御、注湯プロセス、および問題のXNUMXの側面は、アイデアを更新し、製品の品質を確保および改善するための実用的な手段を講じる必要があります。

電炉鋳鉄の負担率と人造鋳鉄

鋳造業界では、鋳造材料の組成が構造と構造の特性を決定するとよく言われます。 この文は包括的ではありません。 私たちの生産現場では、同じ組成の多くの鋳鉄の機械的特性がまったく異なることがわかりました。 溶銑の品質は、その組成だけでなく、装入率(銑鉄投入量、スクラップ投入量、戻り投入量、合金投入量)、溶解および炉内温度、接種プロセスなどと密接な関係があります。合成鋳鉄とは、浸炭法で作られ、スクラップ鋼を 50% 以上使用する鋳鉄材料を指します。 溶融温度が高いため、電気炉での製錬にのみ適しています。 現在、合成鋳鉄は主に合成ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄で構成されています。

多くの練習を通して、HT250、HT300、およびその他の高強度ねずみ鋳鉄では、スクラップ強度と鋳鉄が構造に影響を与えます。

1.禁忌の食材

(1) 高比率のスクラップ鋼 (特に船のプレート) と高比率の返還料金 (注入ライザー、廃鋳物、鉄スクラップ) の組み合わせでは、合成ねずみ鉄スクラップの追加量は 50% を超えてはならない。

(2) 高比率のスクラップ鋼 (特に船のプレート) を高硫黄と高リンの銑鉄と混合する。

(3)返却料金(押湯、廃鋳物、鉄くず)の40%以上。

2. 成分の最適な配合 (%)

銑鉄スクラップ返還料金を構成する

A403030の比率

B304030の比率

C204040の比率

D205030の比率

3. マンガン硫黄分

硬度を上げる必要がある場合、マンガンの含有量は 1.0 ~ 1.2% に達することがありますが、対応する硫黄含有量の増加は必要ありません (ねずみ鋳鉄の硫黄含有量は別途分析されます)。

ある会社では、コスト削減のため、多目的スクラップ、合成高鋳鉄を 60 か月間試作し、スクラップ鋼材の使用量は XNUMX% でした。品質は良好ですが、しばらくすると、白い鋳造体積の収縮空洞、収縮孔、およびハードスポットが見つかり、一定でますます深刻になります。

この欠陥の原因:溶銑中の MnS 含有量が高いことが鋳物の微小引け巣やポロシティの原因であり、MnS の濃化により白いハード スポットが形成されると予備的に判断されます。ねずみ鋳鉄 HT300 成分 Mn 含有量が高く (1%)、高マンガン鋼スクラップ自体 (Mn を 16% 含む 1.6 マンガン鋼) と組み合わせて厚板に、S と S にスクラップ鋼を再生鉄 (鉄) と炉装入物の蓄積におけるMnSのマンガン反応がある程度に達すると、過剰に生成され、上記の欠陥が生成されます。

溶銑中のMnS含有量を低減するために、一般的には良質な新銑(低S、低Mn)を一定量添加して調整します。 さらに、接種効果を改善することで、MnS を精製し、その悪影響を減らすことができます。

廃鋼の量が多すぎると、廃鋼の融点は約 1530 度であり、鋳鉄と戻りチャージの融点は約 1230 度にすぎないため、廃鋼が増えると消費電力が増加し、過冷却傾向が増加します。溶鉄も大量の窒素を吸着します。一般的に言えば、合成鋳鉄プロセスはねずみ鋳鉄には適していませんが、ダクタイル鋳鉄には適しています

第二に、炉ねずみ鋳鉄・硫黄問題について

上記のように、中周波誘導炉による鋳鉄のキューポラ製錬プロセスと比較して、高い溶融温度の利点に加えて、主にXNUMXつの側面で多くの欠点があります。材料の機械的特性に影響を与えるDおよびEタイプのグラファイトを簡単に生成できます。 XNUMXつ目は、溶鉄が純粋で、不均一な結晶化コアが少ないため、接種効果が低下することです。 同じ組成条件では鋳造強度が低く、鉄は硬い。 第三に、高級ねずみ鋳鉄のマンガン含有量が高いと、収縮傾向が大きくなり、微小な引け巣や気孔が発生しやすくなります。

上記の問題を解決するための対策は次のとおりです。

1. 後期溶解段階に高温保持時間を追加して、あらゆる種類の装入物の溶鉄粒子、特に精製グラファイトを可能な限り均一にします。

2. 異種コア(硫化物など)を適切に増やし、接種効果を高め、A 型グラファイトの形成を促進します。

3. 硫黄とマンガンの含有量と高級なねずみ鋳鉄の比率を制御し、適切な組成を達成するために戻りチャージの比率を制御します。

これらの対策は、構造が異なる鋳造製品では異なるため、実際に習得する必要があります。

ある日、6炉灰鉄HT300溶銑を電気炉で製錬し、油圧バルブG03、G02などの製品を鋳造した。 内部組織を解剖したところ、微小な収縮穴、収縮緩み、収縮割れが広範囲に見られ、合計830個がすべて廃棄されました(添付写真参照)。 ブリネル硬度 HBS241、化学成分 C3.27、Si1.78、Mn0.83、S0.087、P0.04 が検出されました。 パーライト98%、E字グラファイト最大80%(タイプA20%)、グラファイト長さ5グレード。 関連する担当者の調査分析によると、溶鉄材料に問題があったはずです。

HT300の薄肉鋳物の化学組成分析結果は概ね正常のように見えますが、油圧バルブ鋳物(肉厚が厚いもの)では問題があります。溶銑が高すぎて、鋳物の微細引け穴、引け巣、引け割れの原因となる、つまり、溶銑中のSとMnの含有量が鋳造に適した範囲を超えています(差があります)。異なる鋳物の部品)。

製錬時に一定量のS増加剤を添加することにより、溶鉄中のSおよびMnの含有量がある程度蓄積し、溶鉄中のS含有量が通常の凝固および結晶化の要件を超えることにつながります。鋳物自体に欠陥があり、このような欠陥を引き起こします。 対策:S増量剤の添加を中止し、Mn量を調整し、HT300ねずみ鋳鉄のXNUMX元素の含有量を正常に保ち、調整後の欠陥をすべて排除する。

溶銑炉灰に結合して一定量の MnS を形成することにより増加した S 剤は、異種コアとして、接種の効果を向上させます。これは理論から正しいですが、近年の文献のほとんどは、電気炉高ねずみ鋳鉄の S 含有量の等級は 0.05 0.10% より適切に制御する必要がありますが、実際の多くの工場では、Mn 含有量が約 1% の場合、鋳物の S 含有量が組成分析の 0.05% を超えると、引け巣欠陥が発生することが証明されています。 、S含有量が0.07%を超えると体積収縮が発生すると鋳造が始まりますが、この現象はどのように説明できますか?

S ねずみ鋳鉄には 0.05 つの形態があり、単体の一種であり、もう XNUMX つは MnS の組み合わせであり、ねずみ鋳鉄は結晶の中心的役割を果たし、主に MnS の状態を組み合わせたものであり、現在試験方法 (化学分析ともおよびスペクトル分析)、元素状態 S の鋳物および溶鉄のみを分析でき、S は結合状態 (MnS) アッセイにあります。 元素Sの含有量が0.05%を超えると、結合状態でのSの含有量が相対的に高くなる。 このときの溶鉄の含有量は次のとおりです。

MnO+FeS=MnS+FeO、FeO+C=Fe+CO、または 2FeO+C=2Fe+CO2

このとき、凝固過程の溶鉄は CO または CO2 を析出し、褐色の MnS 粉末の一部を生成し、鉄滓反応ガス収縮を形成します。 このようなガス収縮は、一定の条件を満たす限り、電気炉の溶銑だけでなくキュポラの溶銑でも起こります。 実際、溶融プロセスでは、以下に由来する硫黄を追加しました。

1.戻し炉の注入システムによってもたらされた、注入システムの硫黄とリンの含有量は、鋳造のそれよりもはるかに高くなっています。

2、銑鉄の硫黄、一般的な銑鉄-硫黄含有量は高くなく、通常の銑鉄を購入すると、さまざまな程度のスラグ(廃物)が運ばれます。テストはしませんが、この廃物には硫黄リンが多く含まれています。炉に;

3、鉄くずと銑鉄とさびの別の負担、酸化鉄の含有量が高く、溶鉄への硫黄の吸収が増加します。 そんな中で、硫化鉄を添加してSを増やすと多すぎます。 高級ねずみ鋳鉄の実際の生産では、溶銑中の元素 S を 0.03 ~ 0.05% に制御するのが適切です。

Ⅲ. 電気炉での高級ねずみ鋳鉄の育成と改質

高級ねずみ鋳鉄(例えばHT300)技術については、伝統的な鉄接種量は0.3~0.4%(主にキューポラ生産)ですが、近年、電気炉の普及に伴い、接種量が徐々に増加し、最新の情報推奨値 0.5 0.6%、長期の実践を通じて、自分で選択する接種量は約 0.8% であり、強度と硬度と機械加工性が向上し、処理後の鋳物の内部欠陥が大幅に減少します。

鋳造硬度HB200以上、強度300N以上、本製品の主肉厚50mm以上、多くの実験を経て、技術要求の高い電磁弁を製造している会社です。接種量は、二次接種を行い、厚肉の欠点を解消し、かさばる組織をもたらし、鋳造密度を向上させ、製品の品質を保証します。

溶銑の0.2次フラックス接種については、注湯前に0.7~XNUMXmmの均一接種剤を添加すると厚肉片に適していますが、小片に使用すると溶銑の収縮性能が向上します。

某社の一部製品で、加工後の表面に硬度の高い白い輝点が現れ、工具が滑る時期がありました。 分析の結果、近親交配剤の塊が大きすぎて、溶鉄の容量に適していないことが判明しました。 その結果、溶鉄を注いだときに同系交配剤が完全に溶けず、鋳物の局所的な量のシリコンが濃縮されて硬化相が形成されました。 溶銑が二次流れで低温でインキュベートされる場合にも、同様の欠陥が発生します。

HT300 ねずみ鋳鉄油圧部品工場の生産を専門とする会社で、KP ポンプ ボディを鋳造し、肉厚約 30 mm を鋳造し、HT300 組成成分、溶銑成分: C3.0-3.1%、Si1.7 の経験に基づいています。 1.8 ~ 0.95%、Mn1.05 ~ 0.05%、P0.04%、S300%、鋳造体の解剖学的構造 引張り最大 XNUMX n/でしたが、ゲート システムに関係なく、複数の製品のゲート付近では収縮と収縮亀裂調整、効果なし、

やむを得ず炭素当量を上げて強度を下げ、C3.2~3.3%、Si1.8~2.0%に調整すれば欠陥は無くなる。 しかし、圧力試験の後、ほとんどの製品は膨張漏れを生じ、バルク試験の引張強度も不適格であり、メインエンジン工場のバルク返品につながります。 以前、似たようなポンプ本体のグループを持っていたことに伴い、他の方のアドバイスを聞いたところ、Sが黄鉄鉱で、Sを含む溶鉄が0.07%を超えると、鋳造収縮面積が大きく、大量のゴミが溜まり、このバッチのスクラップを処理するために、希土類脱硫の原理に従って、この種の廃棄物を結合するときに、少量の希土類マグネシウム フェロシリコン (約 0.2%) を添加する過程で接種し、効果的に硫黄含有量は、引け巣の問題を解決します。

当時の KP ポンプの収縮と亀裂を考慮して、元の溶鉄には高硫黄が含まれていませんが、接種時に少量の希土類マグネシウム フェロシリコン (約 0.2%) も試行され、理想的な結果が得られました。も得られ、収縮の問題は完全に解決されました。 鋳鉄がトラップを生成するメカニズムの分析、主に溶銑内のガス (酸素、窒素、水素などを含む) の凝固後期におけるこれらのガスの析出、溶銑が追加できない、欠陥、および希土類マグネシウムフェロシリコンは、一種のねずみ鉄の接種剤(一種の核剤でもあります)として、ガスの良好な除去であり、熱風含有量が大幅に減少し、欠陥が排除されます。

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