استنادًا إلى ثلاثين عامًا من إنتاج القبة وما يقرب من عشر سنوات من ممارسة إنتاج الأفران الكهربائية ، تلخص هذه الورقة بشكل شامل الخبرة العملية والدروس المتراكمة.
تتميز عملية ذوبان الحديد الزهر في فرن كهربائي بزيادة درجة التبريد الفائق للسبائك وزيادة درجة الحرارة الفائقة بعد إعادة صهر الحديد المصهور ، مما يؤدي إلى مشاكل جديدة في مراقبة جودة الحديد الزهر.
المعدن الساخن للفرن بعد إعادة الصهر ، يحتوي على نسبة أقل من الشوائب في القبة ، مما يعني درجة نقاء أعلى ، في افتقاره إلى التبلور غير المتجانس للنواة في عملية التصلب ، والتصلب مع التقلبات المكونة وتركيز الصعود والهبوط إلى الأضعف ، مما يزيد من درجة التبريد الفائق (هنا يشير إلى ما يسمى بدرجة التبريد الفائق من نفس التركيب في تخثر سبائك الحديد والكربون من درجة الحرارة الفعلية جنبًا إلى جنب مع النظام المستقر في ذلك الجزء من درجة حرارة التبلور) ، وإمكانية السبيكة التصلب جنبًا إلى جنب مع قسم استقرار الواجهة ، هو نتاج التبلور لمحتوى Fe3C (سمنتيت) زيادة ، في حين أن الحديد المنصهر القبة بسبب احتوائه على لب أكثر متجانسة ، إلى جانب الاستقرار أثناء التصلب هو اتجاه في تطور كبير ، في Fe -مخطط طور سبيكة C ، الفريت والجرافيت هي نتاج تبلور مستقر.
خصائص صهر الفرن الكهربائي للحديد الزهر ، المتطلبات في اختيار تكوين عمال مسابك الحديد الزهر ، نسبة العبء ، جرعة خردة الفولاذ ، عملية التلقيح ، زيادة نزع الكربون ، إزالة الكبريت ، عملية التكوير ، عملية الدهن بالحقن ، التحكم في درجة الحرارة ، عملية الصب ، و عشرة جوانب من المشاكل تحتاج إلى تجديد الفكرة ، واتخاذ الوسائل العملية لضمان جودة المنتج وتحسينها.
نسبة عبء الحديد الزهر للفرن الكهربائي وحديد الزهر الصناعي
في صناعة الصب ، غالبًا ما يقال أن تركيبة مواد الصب تحدد هيكل وخصائص الهيكل ؛ هذه الجملة ليست شاملة. في ممارسة الإنتاج لدينا ، وجدنا أن العديد من الحديد الزهر ، في نفس التركيب ، تختلف الخصائص الميكانيكية تمامًا. لا ترتبط جودة الحديد المصهور فقط بتكوينه ، ولكن لها أيضًا علاقة وثيقة مع نسبة العبء (جرعة الحديد الخام ، جرعة الخردة ، جرعة الإرجاع ، جرعة السبيكة) ، الصهر ودرجة حرارة الفرن ، عملية التلقيح ، إلخ. يسمى الحديد الزهر الصناعي يشير إلى مادة الحديد الزهر المصنوعة بطريقة الكربنة واستخدام أكثر من 50٪ من الفولاذ الخردة في المزيج. بسبب درجة حرارة الانصهار العالية ، فهي مناسبة فقط للصهر في الفرن الكهربائي. في الوقت الحاضر ، يتكون الحديد الزهر الصناعي بشكل أساسي من الحديد الرمادي الصناعي وحديد الدكتايل.
من خلال الكثير من الممارسة ، بالنسبة لـ HT250 و HT300 وغيرها من الحديد الزهر الرمادي عالي القوة ، تؤثر قوة الخردة والحديد الزهر على الهيكل.
1. مكونات المحرمات
(1) مع الجمع بين نسبة عالية من الصلب الخردة (خاصة لوحة السفينة) ونسبة عالية من الشحن المرتجع (مصب الصاعد ، صب النفايات ، خردة الحديد) ، يجب ألا تتجاوز الكمية المضافة من خردة الحديد الرمادي الصناعي 50٪ ؛
(2) خلط نسبة عالية من خردة الصلب (خاصة لوحة السفن) مع الحديد الخام مع نسبة عالية من الكبريت والفوسفور ؛
(3) أكثر من 40٪ من رسوم الإرجاع (الناهض ، مصبوبات النفايات ، برادة الحديد).
2. مزيج محسن من المكونات (٪)
تشكل خردة الحديد الخام تهمة العودة
نسبة A403030
نسبة B304030
نسبة C204040
نسبة D205030
3. محتوى الكبريت المنغنيز
يمكن أن يصل محتوى المنجنيز إلى 1.0-1.2٪ عند الحاجة إلى زيادة الصلابة ، ولكن الزيادة المقابلة في محتوى الكبريت غير مطلوبة (يتم تحليل محتوى الكبريت في الحديد الرمادي بشكل منفصل).
شركة من أجل توفير التكاليف ، خردة متعددة الأغراض ، في شهرين إنتاج تجريبي من الحديد الزهر الصناعي العالي ، كانت جرعة خردة الصلب 60 ٪ ، كان هناك وقت في إعادة الخردة إلى عبء إضافي وكميات صغيرة من برادة الحديد الأصلية الجودة جيدة ، ولكن بعد فترة من الزمن ، تم العثور على تجويف انكماش حجم الصب الأبيض ، ومسامية الانكماش والبقع الصلبة ، وثابت أكثر وأكثر خطورة.
سبب هذا العيب: تم الحكم بشكل مبدئي على أن المحتوى العالي من MnS في الحديد المصهور يتسبب في تجويف الانكماش الدقيق ومسامية الصب ، وتتكون البقعة البيضاء الصلبة من إثراء MnS وهذا يرجع إلى الدرجة العالية من مكونات الحديد الرمادي HT300 محتوى المنغنيز أعلى (1٪) ، مقترنًا بخردة فولاذية عالية المنغنيز نفسها أيضًا (16 فولاذ منجنيز يحتوي على Mn في 1.6٪) في الألواح الخشبية ، وخردة الفولاذ في S و S في الحديد المعاد تدويره (الحديد) و يصل تفاعل المنغنيز لـ MnS في تراكم شحنة الفرن إلى درجة معينة ، وسيولد الكثير جدًا ، لإنتاج العيوب المذكورة أعلاه.
من أجل تقليل محتوى MnS في الحديد المنصهر ، يتم تعديله بشكل عام عن طريق إضافة كمية معينة من الحديد الخام الجديد عالي الجودة (منخفض S ومنخفض Mn). بالإضافة إلى ذلك ، فإن تحسين تأثير التلقيح يمكن أن يجعل MnS مكررًا ويقلل من آثاره الضارة.
عندما تكون كمية نفايات الصلب كبيرة جدًا ، لأن نقطة انصهار نفايات الصلب تبلغ حوالي 1530 درجة ، ونقطة انصهار الحديد الزهر والشحنة المرتجعة تبلغ حوالي 1230 درجة فقط ، فإن المزيد من نفايات الصلب يزيد من استهلاك الطاقة ، ويزيد من ميل التبريد الفائق الحديد المصهور ، يمتص أيضًا الكثير من النيتروجين ، بشكل عام ، عملية الحديد الزهر الصناعي ليست مناسبة للحديد الزهر الرمادي ، ولكنها أكثر ملاءمة لحديد الدكتايل
ثانياً ، حول مشكلة الحديد الزهر الرمادي في الفرن
كما ذكرنا سابقاً ، بالمقارنة مع عملية صهر القبة للحديد الزهر بواسطة فرن الحث بالتردد المتوسط ، بالإضافة إلى مزايا درجة حرارة الانصهار العالية ، هناك العديد من العيوب ، خاصة في ثلاثة جوانب: أولاً ، ميل الحديد المنصهر إلى التبريد الفائق نسبيًا كبير ، والذي يمكن أن ينتج بسهولة الجرافيت من النوع D و E مما يؤثر على الخواص الميكانيكية للمادة ؛ والثاني هو أن الحديد المنصهر نقي وأن نواة التبلور غير المتجانسة قليلة ، مما يؤدي إلى ضعف تأثير التلقيح. في ظل نفس حالة التركيب ، تكون قوة الصب منخفضة والحديد صلب. ثالثًا ، يكون ميل الانكماش أكبر ، عندما يكون محتوى المنجنيز أعلى في الحديد الزهر الرمادي عالي الجودة ، يكون من السهل حدوث تجويف الانكماش الدقيق والمسامية.
التدابير لمعالجة المشاكل المذكورة أعلاه هي كما يلي:
1. قم بإضافة وقت الاحتفاظ بدرجة حرارة عالية في مرحلة الانصهار المتأخرة لجعل حبيبات الحديد المنصهر لجميع أنواع الشحنة موحدة قدر الإمكان ، وخاصة الجرافيت المكرر ؛
2. زيادة اللب الخارجي بشكل مناسب (مثل الكبريتيد) ، وتعزيز تأثير التلقيح ، وتعزيز تكوين الجرافيت من النوع A ؛
3. التحكم في محتوى الكبريت والمنغنيز ونسبة الحديد الزهر الرمادي عالي الجودة ، والتحكم في نسبة إعادة الشحن لتحقيق التركيب المناسب.
تختلف هذه التدابير في صب المنتجات ذات الهياكل المختلفة ، والتي يجب إتقانها في الممارسة العملية.
في أحد الأيام في شركة معينة ، تم صهر 6 فرن من الحديد المصهور HT300 في فرن كهربائي ، وتم صب الصمام الهيدروليكي G03 و G02 ومنتجات أخرى. بعد تشريح الأنسجة الداخلية ، تم العثور على مساحات كبيرة من ثقوب الانكماش الدقيق ، وتخفيف الانكماش ، والتشقق الانكماشى ، وتم التخلص من إجمالي 830 قطعة (انظر الصورة المرفقة). تم الكشف عن صلابة برينل HBS241 ، المكونات الكيميائية C3.27 ، Si1.78 ، Mn0.83 ، S0.087 ، P0.04. بيرليت 98٪ ، جرافيت على شكل E حتى 80٪ (النوع أ 20٪) ، طول الجرافيت 5 درجات. وفقا لتحليل أبحاث الموظفين ذات الصلة ، ينبغي أن تكون مادة الحديد المنصهر مشكلة.
يبدو أن نتائج تحليل التركيب الكيميائي طبيعية لمسبوكات HT300 رقيقة الجدران بشكل عام ، ومع ذلك ، هناك مشاكل مع مصبوبات الصمامات الهيدروليكية (ذات الجدران السميكة) سبب هذا العيب: تم الحكم بشكل أولي على محتوى MnS في الحديد المنصهر مرتفع للغاية ، مما يتسبب في ثقب الانكماش الجزئي ، ومسامية الانكماش ، وتصدع الانكماش في الصب ، أي أن محتوى S و Mn في الحديد المنصهر يتجاوز النطاق المناسب للصب (هناك اختلافات في مكونات المسبوكات المختلفة).
بسبب إضافة كمية معينة من عامل زيادة S في الصهر ، يتراكم محتوى S و Mn في الحديد المنصهر إلى حد معين ، مما يؤدي إلى أن محتوى S في الحديد المنصهر يتجاوز متطلبات التصلب الطبيعي وتبلور الصب نفسه ، مما تسبب في مثل هذه العيوب. الإجراءات المضادة: توقف عن إضافة عامل زيادة S ، واضبط محتوى المنغنيز ، وتأكد من المحتوى الطبيعي لخمسة عناصر من الحديد الرمادي HT300 ، وقم بإزالة جميع العيوب بعد التعديل.
زيادة عامل S من خلال الانضمام إلى رماد أفران الحديد المصهور لتشكيل كمية معينة من MnS ، باعتبارها النواة غير المتجانسة ، مما يحسن من تأثير التلقيح ، وهو ما يعتبر صحيحًا من الناحية النظرية ، ولكن معظم المؤلفات في السنوات الأخيرة ، كان الفرن الكهربائي مرتفعًا يجب التحكم في درجة محتوى الحديد الرمادي S بنسبة 0.05 0.10 ٪ أكثر ملاءمة ، ومع ذلك ، فقد أثبتت العديد من مصانع الممارسة أنه عندما يكون محتوى Mn حوالي 1 ٪ ، إذا كان محتوى S المصبوب أكثر من 0.05 ٪ من تحليل التركيب ، فإن عيوب تجويف الانكماش ، يبدأ الصب عندما يحدث تقلص حجم المحتوى S أكثر من 0.07٪ ، كيف نفسر هذه الظاهرة؟
يوجد نوعان من الحديد الزهر الرمادي ، وهو نوع من المواد البسيطة ، والآخر عبارة عن مزيج من MnS ، ويلعب الحديد الرمادي دورًا أساسيًا في البلورات ويجمع بشكل أساسي حالة MnS ، ونحن الآن نختبر طريقة (كلا التحليل الكيميائي والتحليل الطيفي) ، يمكن فقط تحليل الصب والحديد المنصهر في الحالة الأولية S ، و S في حالة الجمع بين مقايسة (MnS). عندما يتجاوز محتوى العنصر S 0.05٪ ، يكون محتوى S في الحالة المدمجة مرتفعًا نسبيًا. في هذا الوقت يكون محتوى الحديد المنصهر كما يلي:
MnO + FeS = MnS + FeO ، FeO + C = Fe + CO ، أو 2FeO + C = 2Fe + CO2
في هذا الوقت ، سيرسب الحديد المنصهر في عملية التصلب ثاني أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكربون وينتج جزءًا من مسحوق MnS البني ، مما يؤدي إلى انكماش غاز تفاعل خبث الحديد. طالما تم استيفاء شروط معينة ، فإن هذا الانكماش الغازي لا يحدث فقط في المعدن الساخن للفرن الكهربائي ولكن أيضًا في المعدن الساخن للقبة. في الواقع ، في عملية الذوبان ، قمنا بإضافة بعض الكبريت ، والذي يأتي من:
1. بواسطة نظام الصب للفرن العائد ، محتوى الكبريت والفوسفور في نظام الصب أعلى بكثير من محتوى الصب ؛
2 ، الكبريت في الحديد الخام ، محتوى الحديد الخام والكبريت العام ليس مرتفعًا ، ونشتري الحديد الخام العادي يحمل درجات مختلفة من الخبث (القمامة) ، لن نختبر ، لكن هذه القمامة تحتوي على نسبة عالية من الكبريت الفوسفور ، سيتم إحضارها في الفرن
3 ، خردة الفولاذ والحديد الخام وعبء آخر من الصدأ ، محتوى أكسيد الحديد أعلى ، في الحديد المنصهر سيزيد من امتصاص الكبريت. في ظل هذه الظروف ، إذا أضفنا كبريتيد الحديد لزيادة S ، فسيكون ذلك كثيرًا. في الإنتاج الفعلي للحديد الزهر الرمادي عالي الجودة ، من المناسب التحكم في عنصر S في الحديد المصهور بين 0.03-0.05٪.
ثالثا. تربية وتعديل الحديد الرمادي عالي الجودة في فرن كهربائي
حول الدرجة العالية لتقنية الحديد الرمادي (HT300 ، على سبيل المثال) ، كانت كمية التلقيح التقليدية بالحديد 0.3 0.4٪ من (إنتاج القبة بشكل رئيسي) ، في السنوات الأخيرة ، مع انتشار الفرن الكهربائي ، تزداد كمية التلقيح تدريجياً ، أحدث المعلومات التوصية 0.5 0.6٪ ، من خلال ممارسة طويلة المدى ، واختيار كمية التلقيح حوالي 0.8٪ ، واكتساب قوة صلابة وقابلية للتشغيل الآلي ، بعد معالجة العيوب الداخلية للمسبوكات يتم تقليلها بشكل كبير.
شركة تصنع درجة عالية من صمام الملف اللولبي ، المتطلبات الفنية لصلابة الصب أكبر من HB200 ، القوة أكبر من 300 ن / كانت ، سمك الجدار الرئيسي للمنتج أكثر من 50 مم ، من خلال العديد من التجارب ، في نفس وقت الزيادة كمية التلقيح ، خذ التلقيح الثاني ، للقضاء على عيب الجدار السميك الذي يجلب التنظيم بشكل كبير ، ويحسن كثافة الصب ، ويضمن جودة المنتج.
بالنسبة لتلقيح التدفق الثانوي للحديد المصهور ، فإن إضافة 0.2-0.7 مم من عامل التلقيح المنتظم قبل الصب أكثر ملاءمة للقطع السميكة ، لكنه يزيد من أداء الانكماش للحديد المنصهر عند استخدامه للقطع الصغيرة.
كانت هناك فترة أظهر فيها سطح بعض منتجات شركة معينة صلابة عالية من بقعة بيضاء مشرقة بعد المعالجة ، وانزلقت الأداة. بعد التحليل ، اتضح أن جزء عامل التزاوج كان كبيرًا جدًا ، وهو ما لم يكن مناسبًا لسعة الحديد المصهور. نتيجة لذلك ، فشل عامل التزاوج الداخلي في الذوبان تمامًا عند سكب الحديد المنصهر ، وتم إثراء الكمية المحلية من السيليكون في الصب لتشكيل مرحلة التصلب. يحدث نفس الخلل عندما يتم تحضين الحديد المنصهر عند درجة حرارة منخفضة مع التدفق الثانوي.
هي شركة متخصصة في إنتاج مصنع الأجزاء الهيدروليكية من الحديد الرمادي HT300 ، صب جسم مضخة KP ، سماكة جدار الصب حوالي 30 مم ، وفقًا لتجربة مكونات تكوين HT300 ، المكونات المعدنية الساخنة: C3.0-3.1٪ ، Si1.7. 1.8-0.95٪ ، Mn1.05-0.05٪ ، P0.04٪ ، S300٪ ، صب تشريح الجسم يصل إلى XNUMX ن / كان ، ولكن بالقرب من البوابة للعديد من المنتجات ، الانكماش والانكماش ، بغض النظر عن نظام البوابة تعديل ، ليس له تأثير ،
لا توجد طريقة سوى زيادة مكافئ الكربون وتقليل القوة ، وضبطه على C3.2-3.3٪ و Si1.8-2.0٪ ، وستختفي العيوب. ومع ذلك ، بعد اختبار الضغط ، ستنتج معظم المنتجات تسربًا تمددًا ، كما أن قوة الشد للاختبار السائب غير مؤهلة أيضًا ، مما يؤدي إلى عودة المصنع الرئيسي للمحرك. يرتبط مع وجود مجموعة مماثلة من جسم المضخة من قبل ، نظرًا للاستماع إلى نصائح الآخرين ، S مع البيريت ، الحديد المنصهر المحتوي على S ، عندما يكون أكثر من 0.07٪ ، يتراكم الانكماش المصبوب لمساحة كبيرة ، كمية كبيرة من النفايات ، في من أجل التعامل مع هذه الدفعة من الخردة ، وفقًا لمبدأ إزالة الكبريت من الأرض النادرة ، عند الانضمام إلى هذا النوع من النفايات ، فإن التلقيح في عملية إضافة كمية صغيرة من الحديدوزيليكون المغنيسيوم الأرضي النادر (حوالي 0.2 ٪) ، يقلل بشكل فعال من محتوى الكبريت ، يحل مشكلة تجويف الانكماش.
في ضوء الانكماش والتصدع لمضخة KP في ذلك الوقت ، على الرغم من أن الحديد المنصهر الأصلي لا يحتوي على نسبة عالية من الكبريت ، تمت أيضًا تجربة كمية صغيرة من مادة الحديدوزيليكون المغنيسيوم الأرضية النادرة (حوالي 0.2 ٪) أثناء التلقيح ، وكانت النتيجة المثالية هي تم الحصول عليها أيضًا ، وتم حل مشكلة الانكماش تمامًا. تحليل آلية إنتاج مصيدة من الحديد الزهر ، وخاصة الغازات الموجودة في الحديد المصهور (بما في ذلك الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين وما إلى ذلك) لهذه الغازات في ترسيب التخثر المتأخر ، ولا يمكن إضافة الحديد المنصهر والعيوب و الحديدوزيليكون المغنيسيوم الأرضي النادر ، كنوع من لقاح الحديد الرمادي (هو أيضًا نوع من عامل النواة) ، هو إزالة جيدة للغاز ، يتم تقليل محتوى الهواء الساخن إلى حد كبير ، ويتم التخلص من العيوب.
