Pooride sademete omadused ja ennetusmeetmed halli malmist

1. Pooride sademete omadused halli malmist

Sademete poorsus hallide malmist osades on tavaline ja spetsiifiline valamise defekt. Selle põhjuseks on peamiselt gaaside (peamiselt vesiniku ja lämmastiku) lahustuvuse järsk langus sulanud raua jahutamis- ja tahkestamisprotsessi ajal, mida ei saa täielikult vabaneda ja sadestada mullide kujul ja jäävad valamiseks. Sadestatud pooride peamised omadused on järgmised:

a. Asukohaomadused: enamasti esinevad kuumades kohtades, paksudes ja suurtes sektsioonides või valandite lõpliku tahkumise põhipiirkonnad: nendel aladel on aeglane tahkestusmäär, mis tagab gaasi evolutsiooni, akumuleerumise ja kasvu jaoks piisavalt aega. Sageli valamise sees (pinnalt eemal): kuigi mõnikord asub see pinna lähedal, asub see tavaliselt valamise seina paksuse sise- või keskpinnal, erinevalt nahaalustest pooridest, mis kleepuvad täpselt nahale. Tavaliselt hoiduge väravasüsteemist ja püstikest: kuna värava püstiku ala tahkestub hiljem ja sellel on madalam rõhk, rändab gaas tõenäolisemalt nendesse piirkondadesse. Sademete poorid moodustuvad tõenäolisemalt nendest "heitgaaside kanalitest" kaugel eraldatud kuumadel sõlmedel.

b. Kuju ja suuruse omadused: kuju: väikesed augud, mis on enamasti ümmargused, elliptilised või pisarakujulised. Kui tahkestumise esiküljele kogunevad mitu mulli ja kasvavad mööda dendriite, võivad need moodustada ka ussi, nagu näiteks teraviljapiire jagunenud ebaregulaarsed kujundid. Suurus: tavaliselt suhteliselt väike, läbimõõdu vahemikus umbes 0,5–3 mm. Kuid see võib olla ka suurem, eriti paksude ja suurte sektsioonide korral. Sisesein: sile, puhas ja läikiv (nagu peegel), mis on sadestunud pooride üks tüüpilisemaid omadusi. Kuna sula raua sees moodustuvad mullid, puutuvad nende seinad otsesesse vedeliku metalliga kontakti ilma oksüdeerumise või saastumiseta.

c. Jaotusomadused: eraldatud või väikese rühmitatud jaotus: võib esineda individuaalselt, kuid sagedamini kogunevad mitmed või enamad stomata kohalikud väikesed klastrid. Tavaliselt ei hajutata ega jaotata ühtlaselt (mis on nii, kui lahustunud gaasisisaldus on äärmiselt kõrge). Hajutatud, kuid suhteliselt kontsentreeritud asukohas: paksu ja suure ristlõike või kuuma koha piires võib olla mitu hajutatud gaasi pooride punkti.

d. Teiste pooride eristatavad tunnused: Eristamine invasiivsetest pooridest: Invasiivsed poorid on tavaliselt suuremad ja ebaregulaarsemad, karedate ja oksüdeerunud siseseintega ning võib sisaldada räbu (kuna gaas pärineb välistest allikatest, nagu liiva niiskus, värvilahendus jne, ja gaasi sissetung võib kanda räbu). Invasiivsed poorid asuvad sageli valamiste ülemisel pinnal või hallituse õõnsuse/liiva südamiku pinna lähedal. Erinevus subkutaansetest pooridest: subkutaansed poorid asuvad valamise pinna all (1-3 mm) ja on nõelakujulised või piklikud, mõnikord avastatakse ainult pärast töötlemist või puhastamist. Subkutaansete pooride moodustumine on sageli seotud keemiliste reaktsioonidega sula raua pinnal (näiteks FeO+C -> Fe+CO) ja oksüdeerumine võib tekkida ka siseseinal. Erinevus reaktiivsetest pooridest: reaktiivsed poorid (näiteks süsinik hapnikureaktsioonide toodetud CO -poorid) on siseseinal tavaliselt oksüdeeritud värv (sinine või tume), millel on ebaregulaarsem kuju, ja sageli kaasnevad nendega räbu või lisatud.

e. Moodustuse põhjuste omadused: Sulatatud raua algse gaasisisaldusega tihedalt seotud omadused: Sularaud suure vesiniku ja lämmastikusisaldusega põhjustab tõenäolisemalt sademete poore. Tahkumiskiirusega tihedalt seotud: paksematel ja aeglasematel jahutuspiirkondadel on kõrgemad riskid. Sulatatud raua töötlemisega seotud: niiskete, korrodeerunud ja õliste ahjumaterjalide, niiskete inokulantide/sferoidisarjade, liigse segamise ja sulate temperatuuride kõrge ülekuumenemistemperatuuri kasutamine (suurenev imemine) võib suurendada sademete pooride kalduvust. Võtme identifitseerimispunktide kokkuvõte: Asukoht: valamise paksus, suur ristlõige, kuum koht ja südamik. Kuju: peamiselt ümmarguse/ovaalse/pisarakujulise või ussi kujuga. Sisesein: sile, puhas ja läikiv (kõige olulisem omadus!). Suurus: väike kuni keskmine, tavaliselt alla 3 mm. Jaotus: eraldatud või väikesed klastrid, mis on koondunud kohalike piirkondadesse. Nende tunnuste tuvastamine on ülioluline poorsuse tüübi täpseks määramiseks, defektide algpõhjuse jälgimiseks (näiteks toorained, sulamisprotsessid, inokulatsiooniprotseduurid, temperatuuride valamine, valamise kujundus) ja tõhusate ennetavate meetmete väljatöötamine. Sularaua gaasisisalduse (eriti vesinikusisalduse) mõõtmine on tavaliselt võtmekontrolli samm kahtlustamisel, et see on pooride moodustumine.

Kust pärineb halli malmist sadeivate pooride gaas? Halli malmi pooride gaas pärineb peamiselt sula- ja valamisprotsessi ajal sulatatud rauaga lahustunud gaasist. Need gaasid sadestuvad lahustuvuse järsu languse tõttu sula raua jahutamise ja tahkumisega. Selle genereerimis- ja lahustumismehhanism hõlmab keerulisi füüsikalisi ja keemilisi protsesse, tuumagaasid on vesinik (h ₂) ja lämmastik (n ₂) ning väike kogus, mis võib olla seotud vingugaasiga (CO).

Nende gaaside peamised allikad ja lahustumisprotsessid on järgmised:

a. Tuumagaasi allikas ja genereerimise mehhanism

a. 1. vesinik (H ₂) - peamine arenenud gaaside allikas: niiskus ja õli ahjumaterjalides: niiske ahjumaterjalid (maatraud, vanaraua, ringlussevõetud materjalid), rooste (Fe ₂ o ∝ · nh ₂ o), õli või orgaaniline aine (nagu õli lõikamine) lagunemine, kõrgetel temperatuuridel: 2h ₂ 2h ₂ ₂ ₂ ode MC+(N/2) H ₂ Veeaur sulamiskeskkonnas: niiskus niisketes sulatusahjudes, lahtist kuivatatud lahtedes, tööriistades või kattetes. Ahju atmosfäär: atmosfäär, mis sisaldab H ₂ o, mis on genereeritud kütuse põlemisel (näiteks maagaas, koksi ahjugaas). Inokulantide/lisandite niiskuse imendumine: inokulandid või sulamid nagu ferrosilicon ja ferromangaanlased neelavad õhust niiskust. Lahustumismehhanism: raud võib vesinikgaasi lahustada, kui see on kõrge temperatuuriga vedelas. Kõrgetel temperatuuridel on lahustuvus suhteliselt kõrge (kuni 5–7 ppm temperatuuril 1500 ℃), kuid tahkestamise ajal langeb lahustuvus järsult umbes 1/3 ~ 1/2 (tahkes olekus peaaegu lahustumatu)

a. 2. lämmastik (n ₂) - oluline allikas, eriti kõrge lämmastiku ahjumaterjalides. Allikas: Lämmastikku sisaldavad sulamid/ahjumaterjalid: vanaraua (eriti sulamratas), lämmastikku sisaldav mass, lämmastik karburiis. Lämmastik ahjugaasis: umbes 78% õhust on n ₂, mis hingatakse sisse, kui sula rauda puutub õhuga kokku või segatakse elektriliste kaarega ahjudes või induktsiooniahjudes. Vaigu liiv/katte lagunemine: furani vaigu ja amiini kõvenemisained lagunevad lämmastikku sisaldavate gaaside (näiteks NH3) HCN）。 Lahustusmehhanismi: lämmastiku lahustuvus sula rauaga suureneb ka temperatuuriga, kuid see mõjutab sula raua koostist (süsinik ja räni redutseerimist). Lahustuvus väheneb tahkumise ajal märkimisväärselt (tahke lahustuvus on äärmiselt madal).

a. 3. süsinikmonooksiid (CO) - sekundaarne, kuid võib -olla seotud allikas: süsinik (C) sulanud rauaga reageerib lahustunud hapniku (O) või oksiididega (näiteks FEO): (Märkus: CO -mullid moodustavad tavaliselt reaktiivseid pooride, mitte ebatüüpilisi sademeid, kuid võivad eksisteerida konkreetsetes tingimustes).

3. Kuidas takistada ja kontrollida gaasi pooride defektide esinemist: ennetamise strateegia: gaasiallika katkestamine+põgenemise soodustamine

a. Rangelt kontrollige ahjumaterjali ja sulatuskeskkonda: ahjumaterjal on kuiv, roostevaba ja õliplekkideta. Kuivatage redel ja tööriistad täielikult (> 800 ℃). Vältige liigset ülekuumenemist (> 1500 ℃) ja pikaajalist isolatsiooni.

b. Optimeerige sula rauaravi: inokulant/sulam eelnevalt küpsetatud (200 ~ 300 ℃). Kasutage heitgaaside jaoks madala lämmastikuvaiku liiva või tugevdatud vormimisliiva.

c. Protsessi disainilahendusega heitgaasid: paigaldage külma rauda, et kiirendada tahkumist paksudes ja suurtes kohtades. Kujundage püstiku ja väljalaskekanal mõistlikult, et hõlbustada gaasi rännet püstiku poole.

d. Vajadusel tehke degaseeriv töötlemine: sisestage vesiniku juhtimiseks inertgaas (näiteks AR) või lisage degaseeriv aine (näiteks haruldaste muade sulam).

Kokkuvõte: halli malmist poorid sadestav gaas on sisuliselt H ₂ ja N ₂ lahutatud sula raua sulamisprotsessis, mis pärineb niisketest/lämmastikku sisaldavatest ahjumaterjalidest, ahjugaasist ja ebaõigest tööst. Tahkumise ajal sadestub üleküllastumine lahustuvuse järsu languse tõttu ja see jäädvustab dendriidid lõpuks, et moodustada siseseinal siledad ümmargused poorid. Probleemi ravimise võti on allikagaasi lahustumise ja tahkestamisprotsessi optimeerimine.