Ferrosilicon öntés: minőségek, oltás és öntödei szerepek

Két jelentés a ferroszilícium öntés kifejezés mögött

Az öntödei és kohászati ​​szaknyelvben a "ferroszilícium öntvény" két különböző értelemben használatos, és ezek összekeverése hibás vásárlási döntésekhez vezet. Az első maga a ferroszilícium öntése: a víz alatti-ívkemencéből kicsapolt olvadt FeSi-t sekély homokágyakba, öntöttvas formákba vagy öntőkorongokba öntik, majd lehűtik, megtörik, összezúzzák és a későbbi felhasználók által vásárolt csomókra, szemcsékre és porokra szitálják. A második, józan ész a ferroszilícium adalékanyagként történő alkalmazása vas- és acél alkatrészek öntése során, ahol deoxidálószerként, ötvözőszerként, oltóanyagként és csomósító hordozóként működik.

Mindkét érzékszerve számít a vevőnek, mert az anyagtól elvárt tulajdonságok eltérőek. A zúzásra szánt öntött FeSi tömbnek mentesnek kell lennie a túlzott belső porozitástól és zsugorodási üregektől, hogy tisztán törjön, alacsony finomszemcse-százalék mellett, míg a gömbgrafitos vasöntödébe szállított oltóanyag minőségét szigorúan ellenőrizni kell az alumínium, a kalcium és a ritka{1}}földfém tartalommal, és előre láthatóan szűk méretsávra kell szitálni, hogy az edényben előre láthatóan oldódjon. Ez az útmutató mindkét helyzetet szabályozó minőségeket, kohászati ​​szerepköröket, méretezési szabályokat és átvételi ellenőrzéseket tárgyalja, a kereskedelmi szerződésekben ténylegesen alkalmazott specifikációk felhasználásával.

Az öntödei ferroszilícium minőségei és tipikus kémiai összetétele

A ferroszilícium fajták névleges szilíciumtartalmukról kapták a nevüket. A nemzetközi termékcsalád a magas-szilíciumtartalmú FeSi75-től egészen a FeSi65-ig és az alacsonyabb-szilíciumtartalmú FeSi45-ig terjed, amelyet főleg az acélgyártási körben használnak, valamint speciális oltóanyag- és göbölő-családokat, amelyek szabályozott alumíniumot, kalciumot, báriumot, stronciumot vagy magnéziumot tartalmaznak. Az alapminőség-család és a hozzá tartozó szilícium-tartományok a GB/T 2272 ferroszilícium specifikációt követik (FeSi75, FeSi72, FeSi65), a megfelelő kémiai meghatározási módszereket a GB/T 4333 sorozatban publikálják. A tétel mintavétele az ISO 3713 vagy a GB/T 4010 szerint történik, így az elemzési tanúsítványt egy meghatározott mintavételi tervhez lehet kötni, nem pedig egyetlen mintához.

Az alábbi táblázat összefoglalja az öntési munkák során használt főbb minőségek tipikus kereskedelmi maximumait. Az értékek kereskedelmi tartományként vannak megadva a megfelelő fokozatcsaládhoz; egy egyedi szerződésben mindig fel kell tüntetni a garantált határértékeket, amelyeket a leszállított tétel kémiai elemzésével ellenőriznek.

Fokozat	Tipikus Si tartomány	Al max	C max	S max	P max	Főszereplő szerep
FeSi75 (normál)	74.0-80.0%	1.5-2.0%	0.20%	0.02%	0.04%	Acél deoxidáció, ötvözés, általános oltás
FeSi75 (alacsony-Al-tartalmú oltóanyag)	74.0-80.0%	0.5-1.0%	0.20%	0.02%	0.04%	A gömbgrafitos vas kanállal és be{0}}inokulálásával
FeSi72	70.0-75.0%	2.0%	0.20%	0.02%	0.04%	Szén és gyengén{0}}ötvözött acél deoxidációja
FeSi65	63.0-68.0%	2.5%	0.20%	0.02%	0.04%	Öntöttvas ötvözése, általános öntödei kiegészítések
FeSi45	43.0-47.0%	3.0%	0.20%	0.02%	0.04%	Az acél deoxidációja, ahol nem szükséges az erős Si{0}}felvétel

Két tartalmi paraméter érdemel különös figyelmet a vásárlási szakaszban. Az alumíniumot szándékosan alacsonyan tartják az oltóanyagokban, mivel a gömbgrafitos vas olvadékban a túlzott Al-tartalom elősegíti a lyuk porozitását és salakképződést, ugyanakkor egyes FeSi-minőségeknél szándékosan magasabban tartják, mivel az alumínium grafitizáló elemként működik. A kalcium szintén megoszlik a családok között: a hagyományos FeSi körülbelül egy százalékot vagy kevesebbet tartalmaz, míg a kalcium-tartalmú oltóanyagok, például a Ca-Ba vagy a Ca-Sr FeSi hosszabb fakulásállóságra lettek tervezve. Amikor egy öntöde oltóanyagot határoz meg, a „FeSi75” önmagában hiányos leírás; az alumínium-, kalcium- és nyomelem-csomag, valamint a részecskeméret-sáv a teljesítményt meghatározó tulajdonságok.

Deoxidáció és salak olvadt acélban és vasban

A szilíciumnak nagy affinitása van az oxigénhez az acélgyártási hőmérsékleten, ezért ferroszilíciumot adnak hozzá, hogy elpusztítsa a maradék oxigént és a szilíciumot a hő specifikációjára emelje. A dezoxidációs gyakorlat általában az üst mélyén vagy ütögetésekor hozzáadott erős deoxidálószert egy későbbi finom hozzáadással kombinálja, így a reakciótermékeknek van idejük a salakba lebegni, ahelyett, hogy nem-fémes zárványként csapódnának be a megszilárdult öntvényben. Mivel a szilícium-oxigénreakció terméke a szilícium-dioxid, a túl késői vagy túl nehéz FeSi hozzáadása szilikátzárványokat hagyhat maga után; a gyakorlatban az adagolást úgy helyezik el, hogy az oxigén lecsökken, mielőtt a fém belép a formába, és az üstnek egy tartási idő áll rendelkezésre a flotációhoz.

A szilícium egyidejűleg befolyásolja a szén és az oxigén aktivitását is. Az alacsony-szilíciumtartalmú FeSi-t, például a FeSi45-öt néha előnyben részesítik, ha a hő már elegendő más forrásból származó szilíciumot tartalmaz, míg a FeSi75-öt olyan esetekben használják, ahol az olvadó töltés kevés a szilíciumhoz. Besorolástól függetlenül a gyakorlati átvételi pontok következetesek: hitelesített kémiai elemzés, amely Si, Al, C, S és P területére terjed ki; megadott méretű sáv; nedvesség---, rozsda--mentes felület; és egy tételazonosító, amely lehetővé teszi az öntöde számára, hogy reprodukálja a korábbi hőkezelés eredményét.

Oltás és csomózás a gömbgrafitos vasöntvényben

A képlékeny vagy gömbgrafit vas attól függ, hogy az olvadékhoz szabályozottan hozzáadják a magnéziumot, majd szilíciumban{0}}dús anyaggal oltják be. A magnéziumot általában magnézium-ferroszilícium ötvözetként, maghuzalként vagy magnézium-tartalmú mesterötvözetként vezetik be, és a göbölővel együtt érkező szilíciumot külön oltóanyag-adalékkal egészítik ki. Az oltás heterogén gócképződési helyeket biztosít, így a grafit csomókként nő, nem pelyhekként vagy degenerált formák hálójaként. Az ilyen öntvények mikroszerkezetének elfogadottságát általában a grafitforma-besorolások, például az ISO 945 és a vizsgálati gyakorlatok, mint például az ASTM A247 alapján ítélik meg, és magát az öntvényspecifikációt az ISO 1083 vagy az ASTM A536 szabvány szerint írják a mechanikai minőséghez.

Az oltóanyag teljesítménye idővel romlik, ezért az adagolásnak elég későn kell megtörténnie ahhoz, hogy túlélje a forma feltöltődését, de elég korán ahhoz, hogy teljesen feloldódjon. Az üstben történő oltás, a be-áramban történő oltás öntés közben és a penészes beoltás a három szabványos helyzet, amelyeket gyakran együtt alkalmaznak, és mindegyikhez más-más részecskeméret szükséges. A por-méretű oltóanyagot penészhomokba keverik, vagy in-formadobozokhoz használják, a granulátumokat az in-patakba töltik, az 5-20 milliméteres csomókat pedig az üstökhöz. A tipikus kereskedelmi adagok az oltáshoz a kezelt fém tömegének 0,1–0,5 százalékát teszik ki, a vékony szelvényekhez és a nagy mennyiségű acélhulladékot tartalmazó olvadékokhoz pedig nehezebb adalékokat használnak, amelyek gócképződési -szegény töltést jelentenek.

Szemcsefinomítás és megszilárdulás szabályozása

A ferroszilícium hozzáadása a megszilárdulás előtt megváltoztatja mind a gócképződés sűrűségét, mind a megszilárduló bőr helyi hőviszonyait. A finomabb szemcsés szerkezet általában jobb folyáshatárt, jobb fáradásállóságot és a zárványok finomabb diszperzióját eredményezi, az öntöttvasban a szilícium-adalék a kemény, fehér vaskarbidok vékony metszetekben történő képződésének csökkentését is szolgálja. A ferroszilícium adalékok növelik a vasak szénegyenértékét, ami elősegíti a grafitképződést, de a felesleg ellenkező hatást gyakorol az ütési teljesítményre, mivel elősegíti a grafit flotációját és a durva szerkezeteket. A munkamérleg tehát az, hogy egy szilícium célpontot találjunk el az öntési minőség összetételi ablakán belül, ahelyett, hogy FeSi-t adjunk hozzá, amíg az olvadék „jól nem látszik”.

Mivel a szilícium megváltoztatja az olvadt fém folyadékát és folyékonyságát, a vékony falak kitöltésére és a felszállócső méretére is hatással van, amelyet egy kötélzetmérnök számít ki. Az öntvényeket általában úgy tervezik, és az olvadékot együtt határozzák meg, és a FeSi minőségének vagy hozzáadási pontjának megváltoztatása a folyamat változása, amelyet újra- kell érvényesíteni a rázópadon, mielőtt az útvonalkártyára írná.

Öntőforma és öntési gyakorlat ferroszilícium termékekhez

A ferroszilícium öntés gyártói oldala saját szabályait követi. A FeSi-t jóval az ötvözet olvadási tartománya feletti hőmérsékleten csapolják. A FeSi75 család esetében a likvidusz 1200-1250 Celsius-fok tartományba esik, és az olvadékot melegebbre, jellemzően 1300-1500 Celsius-fokos sávba csapolják, így a formák töltése vagy az öntőágyak töltése közben folyékony marad. A megszilárdulás vékony rétegeknél egy óra töredéke alatt megy végbe, finom és ésszerűen egységes szerkezetet adva; a mély tuskók lassú lehűtése durva szemcséket és zsugorodási üregeket hoz létre, amelyek a törés során finomszemcsékké alakulnak.

Lehűlés után az ötvözetet pofás és hengeres zúzógépben aprítják és szitázzák. Az öntőiparban értékesített szabványos méretű frakciók 10-50 milliméter és ötven-száz milliméter kemencében és üstben való kiegészítésnél, 3-10 milliméteres áramlási munkáknál, és finomabb granulált vagy őrölt minőségek az in-formákban és porokban történő alkalmazásokhoz. A szitaelemzést és az alulméret megengedett százalékát a vonatkozó specifikáció részecskeméret-követelményei szabályozzák, amelyek közül a GB/T 13247 referenciadokumentum a vasötvözet-szita teszteléséhez. A csomagolási követelmények, beleértve az acéldobok, nagy zsákok használatát és a nedvesség elleni védelmet, a GB/T 3650 szabványt követik a vasötvözet csomagolására vonatkozóan.

A fogadó oldalon célszerű három dolgot ellenőrizni, mielőtt az anyag a kemencébe kerül: a tételtanúsítványt a megrendelt minőséghez, a méreteloszlást a megállapodás szerinti sávhoz, és a szerződéshez képest - fényes ezüst-szürke törés megjelenését látható salak, homok és vöröses rozsdavirágzás nélkül. A törött felület színe nem kémiai specifikáció, és a vizuális ellenőrzés soha nem helyettesíti az analitikai ellenőrzést.

Méretezés, ráadás mértéke és gyakorlati kohászat alkalmazás szerint

A részecskeméret és az oldódási viselkedés közötti kapcsolat megmagyarázza a FeSi használatának gyakorlati szabályait. A kis részecskék gyorsan oldódnak, de a felületen oxidálódnak, és elveszhetnek a salakban; nagy csomók túlélik a salakon való utazást, de lassan feloldódnak a vékony{1}}szelvényű öntvényekben. Az alábbi táblázat bemutatja a mérettört és a terhelés tipikus kereskedelmi párosítását. Az adagolási arányok a kereskedelmi öntödei gyakorlatban általánosan használt tartományok, nem pedig rögzített értékek, mivel a helyes érték az olvadék alapösszetételétől, a töltetkeveréktől és az öntési szakasztól függ.

Méretfrakció	Tipikus alkalmazás	Tipikus kiegészítési szint	A választás oka
50-100 mm	Kemencetöltet és üst deoxidáció az acélgyártásban	Körülbelül 2-5 kg/tonna fém deoxidációhoz, plusz a specifikáció szerinti felszedés	Túléli a salakréteget és csapolás közben feloldódik
10-50 mm	Merőkanál kiegészítések, általános öntödei ötvözés	A hő szilícium specifikációja határozza meg	Jó egyensúly az oldódási sebesség és az alacsony kezelési veszteség között
3-10 mm	In-inokuláció öntés közben	A kezelt fém tömegének körülbelül 0,1-0,5 százaléka	Gyors oldódás korlátozott fakulással, mielőtt a forma megtelne
0,2-3 mm-es granulátum	In-penész és penész-keverékes oltás	A formaüregben alkalmazva, az adagolást a formázási terv határozza meg	A penészáramban feloldódik és későn magképződik
0,2 mm alatti por	Folyasztószerkeverékek, hegesztési fogyóanyagok, huzaltöltés	A fogyóeszköz-gyártó keverte	Nagy felület a gyors reakcióért egy ellenőrzött hordozóban

Az acélgyártásban a FeSi egyszerre két feladatot lát el: megöli a hőt és a szilíciumot juttatja el a célponthoz, így felhasználása az öntvény minőségétől függ. A szürke- és gömbgrafitos öntödékben a minőségválasztást az oltóhatás uralja. A hegesztőelektródák és folyasztószerek gyártásában a ferroszilíciumot deoxidálószerként és ívstabilizátorként használják, amely megvédi a mangánt és a szenet az oxidációtól a hegesztőmedencében, és csökkenti a porozitást. A Pidgeon eljárással történő magnézium-előállítás során a ferroszilíciumban lévő szilícium redukálószerként működik a kalcinált dolomitban; a töltetet brikettizálják és vákuumban reagáltatják, és a reakció során elfogyasztott szilícium dikalcium-szilikátként távozik a körből, nem pedig fémként.

A ferroszilícium más mesterötvözetek gyártásában is megjelenik, ahol króm-, mangán- vagy nikkelhordozókkal megolvasztják, hogy összetett ferroötvözetek készüljenek. Itt a FeSi inkább szilíciumforrás, semmint kezelőszer, és az irányító tulajdonság az, hogy hiányoznak a tramp elemek, amelyek bejutnának a kész ötvözetbe.

A minőséget befolyásoló tárolási, kezelési és biztonsági pontok

A ferroszilíciumot szárazon árusítják, és száraznak kell maradnia. A vízzel való érintkezés általában nem támadja meg az ötvözetet, de a lezárt tartályban lévő víz vagy a frissen törött reaktív minőségekkel érintkezve hidrogén keletkezhet, és a nedves vagy rozsdás anyag megváltoztatja a kemence visszanyerési számítását, és kezelési kockázatot jelent a töltőajtónál. A készletet lefedve, víztelenített padlón, az eredeti hordókban vagy nagy zsákokban kell tárolni, osztályonként és tételenként elkülönítve, hogy a tanúsítványok nyomon követhetők maradjanak.

A zúzásból és szitálásból származó por légúti, finom frakciók esetében pedig robbanékonysági szempont; helyi elszívó szellőztetés és a vasötvözet raktárra vonatkozó normál por-ellenőrzési rendszer érvényes. A ferroszilícium nehéz és szabálytalan, ezért a táska kezelése, a hevederezés és a lábcsapdák elkerülése a rutin kézi-kezelési problémák. A kemence felőli oldalon kerülni kell a nedves vagy erősen salakos fém hozzáadását, mert a mély salakrétegbe ejtett nehéz, sűrű csomó megsüllyedhet és heves reakcióba léphet. A szokásos gyakorlat az, hogy egy csúszdán keresztül vagy szabályozott betáplálással olyan helyen adagolják, ahol az ötvözetet folyékony fém nyeli el, nem pedig a salakon lebeg.

GYIK

K: Mi a FeSi75 ferroszilícium tipikus szilíciumtartalma?
A FeSi75 a 74,0-80,0 százalékos szilícium tartományban van megadva, a széntartalom legfeljebb 0,20 százalék, a kén legfeljebb körülbelül 0,02 százalék, a foszfor pedig legfeljebb körülbelül 0,04 százalék a GB/T 2272 minőségcsaládban, az alumínium körülbelül 0,5 százaléktól a normál inoculant osztályú 0 százalékig terjed.

K: Milyen ferroszilíciumot használnak a gömbgrafitos vas üstös oltásához?
A merőkanál-adalékok általában nagyjából 10-50 milliméteres csomókat használnak, az in-áramban végzett oltás körülbelül 3-10 milliméteres szemcséket használ, az in-penészes-beoltás pedig finomabb szemcséket és port használ; a méretet a forma betöltése előtti oldódási időhöz kell igazítani, mert az oltóhatás a tartási idővel elhalványul.

K: Miért szabályozzák olyan szigorúan az alumíniumtartalmat az oltóanyag minőségű ferroszilíciumban?
Az alumínium grafitizáló elem, és kis mennyisége előnyös, de a gömbgrafitos vas olvadékban lévő felesleg elősegíti a lyuk porozitását, salak és salakképződést-, így az oltóanyag-minőségek nagyjából 0,5–1,0 százalékon tartják az alumíniumot, míg néhány más FeSi-minőség szándékosan többet hordoz.

K: A ferroszilícium önmagában is működik csomósítóként?
Nem. A gömbgrafithoz magnéziumra vagy egy hasonló csomósító elemre van szükség, amelyet általában magnézium-ferroszilícium ötvözetként vagy maghuzalként szállítanak; a ferroszilícium ebben az áramkörben hordozóként és szilíciumforrásként működik, és külön inokuláció követi a csomósító kezelést.

K: Hogyan számítják ki a ferroszilícium hozzáadott szilíciumot-?
A visszanyerés a minőségtől, a hozzáadási módszertől, a salak állapotától és az oxidációs veszteségtől függ, ezért az öntödék egy útvonal-{0}}specifikus visszanyerési tényező alapján dolgoznak, amelyet a kampány első hőjének elemzésével ellenőriznek; az adagolást ezután úgy állítják be, hogy elérje az öntvényminőségű szilícium ablakot, és a megfúrt fém kémiai elemzése a megerősítő ellenőrzés.

K: Mit kell feltüntetni az öntödei ferroszilícium beszerzési megrendelésében?
A megrendelésben fel kell tüntetni a minőséget és a garantált szilícium tartományt, az alumínium-, szén-, kén- és foszformaximumokat, a méretfrakciót a megengedett méret alatti százalékos értékkel, a csomagolási formátumot, a várható nedvességvédelmet, valamint a tétel ellenőrzéséhez használt mintavételi és elemzési referenciát, mint például az ISO 3713 vagy GB/T 4010-től a 43-ig terjedő GB/T 4010-től a 43-ig terjedő mintavételezési sorozatig/T.