خصوصیات و اقدامات پیشگیری از بارش منافذ در چدن خاکستری

1. ویژگی های بارش منافذ در چدن خاکستری

تخلخل بارش در قطعات چدن خاکستری یک نقص ریخته گری رایج و خاص است. این امر عمدتاً در اثر کاهش شدید حلالیت گازها (عمدتا هیدروژن و نیتروژن) در آهن مذاب در طی فرآیند خنک کننده و جامد سازی ایجاد می شود ، که نمی تواند به طور کامل آزاد شود و به شکل حباب ها رسوب کرده و در داخل ریخته گری باقی بماند. ویژگی های اصلی منافذ رسوب به شرح زیر است:

الف ویژگی های مکان: بیشتر در نقاط داغ ، بخش های ضخیم و بزرگ یا مناطق اصلی جامد شدن نهایی ریخته گری ها رخ می دهد: این مناطق دارای سرعت جامد آهسته هستند و زمان کافی بیشتری را برای تکامل گاز ، تجمع و رشد فراهم می کنند. اغلب در داخل ریخته گری (به دور از سطح): اگرچه گاهی اوقات به سطح نزدیک است ، اما معمولاً در قسمت داخلی یا مرکزی ضخامت دیواره ریخته گری قرار دارد ، بر خلاف منافذ زیر جلدی که از نزدیک به پوست چسبیده اند. معمولاً از سیستم دروازه بان و Risers دور بمانید: از آنجا که منطقه Riser Giting بعداً جامد می شود و فشار کمتری دارد ، گاز به احتمال زیاد مهاجرت کرده و به این مناطق فرار می کند. منافذ بارش به احتمال زیاد در گره های داغ جدا شده به دور از این "کانال های اگزوز" شکل می گیرد.

ب. ویژگی های شکل و اندازه: شکل: سوراخ های کوچک که عمدتا دایره ای ، بیضوی یا اشک آور هستند. اگر حباب های متعدد در جلوی جامد جمع شوند و در امتداد دندریت ها رشد کنند ، ممکن است کرم هایی مانند ، tadpole مانند ، یا اشکال نامنظم توزیع شده در امتداد مرزهای دانه تشکیل شود. اندازه: معمولاً نسبتاً كوچك ، با قطر قطر در حدود 0.5 میلی متر تا 3 میلی متر. اما همچنین ممکن است بزرگتر باشد ، به خصوص در بخش های ضخیم و بزرگ. دیوار داخلی: صاف ، تمیز و براق (مانند آینه) ، که یکی از معمولی ترین ویژگی های منافذ رسوب شده است. از آنجا که حباب ها در داخل آهن مذاب تشکیل می شوند ، دیواره های آنها بدون اکسیداسیون یا آلودگی با فلز مایع تماس می گیرند.

ج. ویژگی های توزیع: توزیع خوشه ای جدا شده یا کوچک: می تواند به صورت جداگانه ظاهر شود ، اما به طور معمول ، چندین یا بیشتر روزنه جمع می شوند تا خوشه های کوچک محلی تشکیل دهند. آنها معمولاً پراکنده یا به طور مساوی توزیع نمی شوند (این موردی است که میزان گاز محلول بسیار زیاد است). پراکنده اما نسبتاً متمرکز در محل: در یک سطح مقطع ضخیم و بزرگ یا منطقه داغ ، ممکن است چندین نقطه منافذ بنزین پراکنده وجود داشته باشد.

د. ویژگی های متمایز از منافذ دیگر: تمایز از منافذ تهاجمی: منافذ تهاجمی معمولاً بزرگتر و نامنظم تر هستند ، با دیواره های داخلی خشن و اکسیده شده ، و ممکن است حاوی سرباره باشد (زیرا گاز از منابع خارجی مانند رطوبت ماسه ای ، تجزیه رنگ و غیره ناشی می شود و تهاجم گاز ممکن است سرباره را به همراه داشته باشد). منافذ تهاجمی اغلب در سطح فوقانی ریخته گری ها یا در نزدیکی سطح حفره قالب/هسته شن قرار می گیرند. تفاوت از منافذ زیر جلدی: منافذ زیر جلدی در زیر سطح ریخته گری (1-3 میلی متر) قرار دارند و به صورت سوزن یا کشیده هستند ، که گاهی اوقات فقط پس از پردازش یا تمیز کردن کشف می شوند. تشکیل منافذ زیر جلدی اغلب مربوط به واکنشهای شیمیایی روی سطح آهن مذاب (مانند Feo+C -> Fe+Co) است و ممکن است اکسیداسیون نیز روی دیواره داخلی رخ دهد. تفاوت از منافذ واکنشی: منافذ واکنشی (مانند منافذ CO تولید شده توسط واکنشهای اکسیژن کربن) معمولاً دارای یک رنگ اکسیده شده (آبی یا تاریک) بر روی دیواره داخلی ، با شکل نامنظم تر هستند و اغلب با سرباره یا اجزاء همراه هستند.

ه. خصوصیات مرتبط با دلایل شکل گیری: ارتباط نزدیکی با محتوای اصلی گاز آهن مذاب: آهن مذاب با هیدروژن بالا و محتوای نیتروژن زیاد به احتمال زیاد باعث ایجاد منافذ بارش می شود. ارتباط نزدیکی با سرعت جامد سازی: مناطق خنک کننده ضخیم تر و کندتر خطرات بالاتری دارند. مربوط به تصفیه آهن مذاب: استفاده از مواد کوره مرطوب ، فاسد شده و روغنی ، تلقیح کننده های مرطوب/کروی ، همزن بیش از حد و دمای بیش از حد گرمای بیش از حد آهن مذاب (افزایش مکش) همه می توانند تمایل به منافذ بارش را افزایش دهند. خلاصه نقاط شناسایی کلید: محل: ضخامت ریخته گری ، مقطع بزرگ ، نقطه داغ و هسته. شکل: عمدتا گرد/بیضی/اشک آور شکل یا کرم به شکل. دیوار داخلی: صاف ، تمیز و براق (مهمترین ویژگی!). اندازه: کوچک و متوسط ، معمولاً کمتر از 3 میلی متر. توزیع: خوشه های جدا شده یا کوچک ، در مناطق محلی متمرکز شده اند. شناسایی این ویژگی ها برای تعیین دقیق نوع تخلخل ، ردیابی علت اصلی نقص (مانند مواد اولیه ، فرآیندهای ذوب ، درمان های تلقیح ، ریختن درجه حرارت ، طرح های ریخته گری) بسیار مهم است و اقدامات پیشگیرانه مؤثر را انجام می دهد. اندازه گیری میزان گاز (به ویژه محتوای هیدروژن) آهن مذاب معمولاً یک مرحله تأیید کلیدی در هنگام مشکوک بودن این یک منافذ است.

گاز از منافذ رسوب در چدن خاکستری از کجا آمده است؟ گاز موجود در منافذ چدن خاکستری عمدتا از گاز حل شده در آهن مذاب در طی فرآیند ذوب و ریختن است. این گازها به دلیل کاهش شدید حلالیت در هنگام خنک کننده و جامد سازی آهن مذاب رسوب می کنند. مکانیسم تولید و انحلال آن شامل فرآیندهای پیچیده فیزیکی و شیمیایی است که گازهای اصلی هیدروژن (H ₂) و نیتروژن (N ₂) هستند و مقدار کمی احتمالاً شامل مونوکسید کربن (CO) است.

منابع اصلی و فرآیندهای انحلال این گازها به شرح زیر است:

الف منبع و مکانیسم تولید گاز اصلی

الف 1. هیدروژن (H ₂) - منبع اصلی گازهای تکامل یافته: رطوبت و روغن در مواد کوره: مواد کوره مرطوب (آهن خوک ، ضایعات ضایعات ، مواد بازیافت شده) ، زنگ زدگی (Fe ₂ O ∝ ∝ · · · ₂ O) ، روغن یا ماده ارگانیک (مانند روغن برش ، پلاستیک) Decompose AT AT DEDORATURES: 2H → O → O → O → O → O → O → O → O → O → o . جو کوره: جو حاوی H ₂ O ناشی از احتراق سوخت (مانند گاز طبیعی ، گاز کک). جذب رطوبت تلقیح کننده ها/مواد افزودنی: تلقیح یا آلیاژ مانند فروسیلیکون و فرومنگان رطوبت را از هوا جذب می کند. مکانیسم انحلال: آهن می تواند گاز هیدروژن را هنگامی که در حالت مایع با درجه حرارت بالا قرار دارد حل کند. در دماهای بالا ، حلالیت نسبتاً زیاد است (تا 5-7 ppm در 1500 ℃) ، اما در حین جامد شدن ، حلالیت به شدت به حدود 1/3 ~ 1/2 کاهش می یابد (تقریباً در حالت جامد نامحلول)

الف 2. نیتروژن (N ₂) - یک منبع مهم ، به ویژه در مواد کوره نیتروژن بالا. منبع: آلیاژهای حاوی نیتروژن/مواد کوره: فولاد قراضه (مخصوصاً فولاد آلیاژی) ، آهن خوک حاوی نیتروژن ، نیتروژن موجود در کارگور کننده ها. نیتروژن موجود در گاز کوره: حدود 78 ٪ هوا N ₂ است که در صورت قرار گرفتن در معرض هوا در هوا یا در کوره های قوس الکتریکی یا کوره های القایی در معرض استنشاق قرار می گیرد. تجزیه ماسه/پوشش رزین: رزین فران و داروهای پخت و پز آمین برای تولید گازهای حاوی نیتروژن (مانند NH3) HCN）。 مکانیسم انحلال: حلالیت نیتروژن در آهن مذاب نیز با دما افزایش می یابد ، اما تحت تأثیر ترکیب آهن مذاب (کربن و سیلیکون کاهش حلالیت نیتروژن) قرار می گیرد. حلالیت به طور قابل توجهی در حین استحکام کاهش می یابد (حلالیت جامد بسیار کم است).

الف 3. مونوکسید کربن (CO) - منبع ثانویه اما احتمالاً درگیر: کربن (C) در آهن مذاب با اکسیژن محلول (O) یا اکسیدها (مانند FEO) واکنش نشان می دهد: (توجه: حباب های CO معمولاً به جای منافذ بارش غیرعادی ، منافذ واکنشی تشکیل می دهند ، اما ممکن است در شرایط خاص همزیستی شوند).

3. چگونه می توان از وقوع نقص منافذ گاز جلوگیری و کنترل کرد: استراتژی پیشگیری: قطع منبع گاز+ترویج فرار

الف مواد کوره و محیط ذوب را به شدت کنترل کنید: مواد کوره خشک ، بدون زنگ زدگی و بدون لکه روغن است. ملاقه و ابزارها را کاملاً خشک کنید (> 800 ℃). از گرمای بیش از حد (> 1500 ℃) و عایق طولانی خودداری کنید.

ب. بهینه سازی درمان ذوب آهن: تلقیح/آلیاژ قبل از پخته شده (300 3 200). برای اگزوز از ماسه رزین نیتروژن کم یا شن و ماسه قالب گیری تقویت شده استفاده کنید.

ج. طراحی فرآیند اگزوز: نصب آهن سرد برای تسریع در استحکام در مناطق ضخیم و بزرگ. برای تسهیل مهاجرت بنزین به سمت بالابر ، کانال آسانسور و اگزوز را طراحی کنید.

د. در صورت لزوم ، درمان degassing را انجام دهید: برای رانندگی هیدروژن ، گاز بی اثر (مانند AR) را معرفی کنید ، یا ماده مخفی (مانند آلیاژ زمین نادر) را اضافه کنید.

خلاصه: گاز که منافذ در چدن خاکستری را رسوب می کند ، در اصل H ₂ و N ₂ در طی فرآیند ذوب آهن مذاب حل می شود ، که از مواد کوره حاوی مرطوب/نیتروژن ، گاز کوره و عملکرد نادرست ناشی می شود. در حین استحکام ، اشباع فوق اشباع به دلیل کاهش ناگهانی حلالیت رسوب می کند و در نهایت توسط دندریت ها اسیر می شود تا منافذ دایره ای صاف روی دیواره داخلی تشکیل شود. کنترل انحلال گاز منبع و بهینه سازی فرایند جامد سازی کلید اصلی درمان مشکل است.