کوره های ذوب الکتریکی - به ویژه کوره های القایی فرکانس متوسط- به ریخته گری ها کنترل عالی بر دمای ذوب می دهد, ترکیب بار, و انعطاف پذیری تولید. اما خود کوره تنها بخشی از آن است ریخته گری سیستم.
مشکل در آماده سازی مسئول, شیمی مذاب, کنترل سکته مغزی, آستر کوره, تلقیح, کروی شدن, یا تمرین ریختن در نهایت می تواند به عنوان یک نقص ریخته گری نشان داده شود, مشکل ماشینکاری, ریزساختار ناپایدار, یا هزینه تولید بیش از حد.
از دیدگاه یک مهندس ریخته گری, بسیاری از "عیوب ریخته گری" در واقع ایجاد می شوند قبل از اینکه فلز به قالب برسد.
این به ویژه در هنگام تولید صادق است آهن, آهن, و سایر ریخته گری های آهنی در سیستم های ذوب الکتریکی.
موارد زیر 15 مسائل رایج ترین کوره و مشکلات مربوط به مذاب را پوشش می دهد, همراه با اقدامات اصلاحی عملی.
1. از دست دادن بیش از حد عنصر سوختگی
در ذوب کوره الکتریکی, بیش از حد از دست دادن سوختگی عنصر یکی از آن مشکلاتی است که در ابتدا کوچک به نظر می رسد اما در نهایت در تجزیه و تحلیل شیمیایی خود را نشان می دهد, ساختار, و خواص مکانیکی ریخته گری.
عناصری مانند وت, منگنه, و کر در طول ذوب مستعد اکسیداسیون هستند, و بازیابی واقعی می تواند به طور قابل توجهی با شرایط شارژ و عملکرد کوره متفاوت باشد.
در برخی از عملیات ریخته گری, تلفات چند درصدی ممکن است مشاهده شود, اما مقدار دقیق فرآیند است- و وابسته به آلیاژ است و باید از داده های واقعی کوره به جای اینکه به عنوان یک قانون ثابت در نظر گرفته شود، ایجاد شود.
پس از سالها در اطراف کوره های القایی, من متوجه شده ام که سوختن بیش از حد معمولاً از یک اشتباه دراماتیک ناشی نمی شود.
بیشتر اوقات, ذوب به سادگی خرج می کند زمان بیش از حد گرم و در معرض, در حالی که عمل شارژ و سرباره به خوبی کنترل نمی شود.
چرا از دست دادن بیش از حد سوختگی رخ می دهد؟?
اولین مقصر معمولا زمان ذوب طولانی. هر چه فلز بیشتر در دمای بالا باقی بماند, فرصت بیشتری برای اکسیداسیون و از دست دادن عنصر وجود دارد.
این زمانی بدتر می شود که کوره بار پل زدن یا "آویزان" ایجاد کند, زیرا قسمت پایینی حمام بیش از حد گرم می شود در حالی که منتظر فرو ریختن شارژ باقی مانده است.
شرایط اتهام نیز مهم است. خیس, زنگ زده, به شدت اکسید شده, بسیار نازک, یا ضایعات بد آماده شده نسبت به جرم خود سطح در معرض بسیار بیشتری دارد و می تواند اکسیداسیون و تشکیل سرباره را افزایش دهد..
قطعات بزرگ مشکل دیگری ایجاد می کنند: آنها ذوب را کند می کنند و مدت زمان کار کوره را قبل از اینکه حمام کاملاً مذاب شود افزایش می دهند.
مدیریت سرباره به همان اندازه مهم است. یک لایه سرباره به درستی کنترل شده می تواند قرار گرفتن مستقیم فلز مذاب در جو را کاهش دهد.
اگر اجازه داده شود سرباره بیش از حد انباشته شود, هر چند, همچنین می تواند فلزات و عناصر آلیاژی با ارزش را به دام بیندازد.
نکته صرفاً داشتن سرباره بیشتر نیست, اما برای حفظ شرایط سرباره مناسب در مرحله ذوب مناسب.
چگونه اتلاف سوختگی عناصر را کاهش دهیم
موثرترین راه حل این است که کل چرخه ذوب را کنترل کنید, با شارژ شروع می شود.
مواد شارژ باید تمیز باشند, خشک, و اندازه مناسب. از مقادیر زیاد ضایعات بسیار نازک خودداری کنید, مواد به شدت زنگ زده, یا اشکال نامناسبی که احتمالاً در داخل کوره پل می شوند.
شارژ باید به طور تدریجی و پیوسته ذوب شود نه اینکه یک لایه معلق در بالای حمام گرم شده تشکیل دهد..
قانون دوم این است به همان اندازه کارآمد که عملی باشد ذوب شود. پس از ذوب شدن مواد, از نگهداری غیر ضروری در دمای بالا باید اجتناب شود.
بارگذاری خوب کوره, عملکرد الکتریکی پایدار, و تغذیه به موقع شارژ باقی مانده همگی به کوتاه شدن چرخه ذوب کمک می کند.
تمرین سرباره نیز مهم است. سرباره باید در طول ذوب مدیریت شود نه اینکه اجازه داده شود به صورت کنترل نشده تجمع پیدا کند.
جایی که مناسب است, حفظ پوشش سرباره کنترل شده در مراحل بعدی ذوب می تواند به محدود کردن قرار گرفتن در معرض مستقیم فلز کمک کند.
برای تراشه های ماشینکاری یا برگرداندن خوب که باید بازیافت شوند, شارژ به دلیل نسبت سطح به حجم زیاد آنها نیاز به توجه بیشتری دارد.
تمیز, تراشه های خشک را می توان به تدریج پس از ایجاد یک حوضچه مذاب پایدار به جای ریختن در یک دسته بزرگ معرفی کرد..
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
وقتی طیف سنج نشان می دهد وت, منگنه, یا بازیابی کروم به طور مداوم کمتر از حد انتظار است, من فوراً با افزودن عناصر آلیاژی بیشتر جبران نمی کنم.
اولی, به رکورد ذوب نگاه کنید:
وضعیت شارژ ← زمان ذوب ← دمای حمام ← زمان نگهداری ← وضعیت سرباره ← بازیابی عنصر واقعی
زمانی که کارخانه ریخته گری نرخ بازیابی واقعی خود را بداند, محاسبات شارژ بسیار قابل اعتمادتر می شود.
نکته مهم این است که سوختگی بیش از حد معمولا یک مشکل کنترل فرآیند است قبل از اینکه یک مشکل تنظیم شیمی باشد..
قرار گرفتن در معرض غیر ضروری در دمای بالا را کاهش دهید, بهبود آماده سازی شارژ, جلوگیری از پل زدن, و حفاظت از سرباره کنترل شده را حفظ کنید.
نتیجه نه تنها شیمی پایدارتر است, بلکه ساختار ریخته گری و عملکرد مکانیکی سازگارتر.
2. اکسیژن بیش از حد در آهن مذاب
در ذوب القایی کوره, اکسیژن بیش از حد معمولاً به اندازه یک مشکل دما یا یک انحراف شیمیایی آشکار نیست.
هر چند, وقتی فعالیت اکسیژن خیلی زیاد می شود, می تواند بر تشکیل سرباره تأثیر بگذارد, تمیزی ذوب شود, هسته گرافیت, و سازگاری ریزساختار نهایی.
از دیدگاه یک ریخته گری, اولین چیزی که باید به خاطر داشته باشید این است که یک کوره القایی همان اتمسفر شدیدا اکسید کننده مرتبط با برخی از سیستم های ذوب دیگر را ندارد..
بنابراین هنگامی که مشکلات اکسیژن ظاهر می شود, من معمولا اول نگاه میکنم نحوه برخورد با مذاب, به ویژه در مرحله بعدی ذوب.
چرا اکسیژن بیش از حد می شود؟?
یکی از دلایل رایج هم زدن الکترومغناطیسی بیش از حد یا تنظیم فرکانس بیش از حد تهاجمی در اواخر مذاب است..
حرکت قوی حمام باعث افزایش تماس بین فلز مذاب و جو می شود, به اکسیژن فرصت بیشتری برای ورود به مذاب می دهد.
یکی دیگر از دلایل رایج، افزودنی های مرطوب یا ضعیف است.
رطوبت, زنگ زدن, و اکسیدهای سطحی در موادی که دیر اضافه شده اند می توانند تشکیل اکسید را افزایش دهند و مشکلات اضافی مربوط به گاز را ایجاد کنند..
دوره های طولانی گرمای بیش از حد یا نگهداری در دمای بالا نیز می تواند وضعیت را بدتر کند.
هر چه مذاب در این شرایط بیشتر در معرض قرار بماند, فرصت برای اکسیداسیون و تشکیل سرباره بیشتر است.
نکته مهم این است که کنترل اکسیژن صرفاً اندازه گیری یک عدد نیست. درجه حرارت, زمان برگزاری, تحریک, وضعیت شارژ, و تمرین سرباره همه تعامل دارند.
نحوه کنترل اکسیژن بیش از حد
در مرحله بعدی ذوب, پس از رسیدن به دمای مورد نیاز و شیمیایی، از هم زدن غیر ضروری خودداری کنید.
حمام را صرفاً به این دلیل که کوره قادر به انجام این کار است حرکت نکنید.
همه اضافات, ابزار, و مواد شارژی که با مذاب در تماس هستند باید باشد تمیز و خشک.
این به ویژه برای تنظیمات شیمی دیرهنگام مهم است, زیرا زمان کمی برای اصلاح هرگونه آلودگی اضافی قبل از ریختن باقی مانده است.
نگهداری در دمای بالا نیز باید به حداقل برسد. مذاب را به دمای لازم برسانید, تنظیم و درمان شیمیایی لازم را انجام دهید, و به جای حفظ یک حمام داغ غیر ضروری به سمت ریختن حرکت کنید.
برای تولید بحرانی, تجزیه و تحلیل مستقیم از اکسیژن و سایر گازهای محلول می تواند مفیدتر از تکیه بر مشاهده بصری مذاب باشد.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
هنگامی که مشکلات ریخته گری مربوط به اکسیژن ظاهر می شود, من بلافاصله خود کوره را سرزنش نمی کنم.
من ابتدا بررسی می کنم تمرین ذوب در اواخر مرحله:
هم زدن → مواد افزودنی → دما → زمان نگهداری → شرایط سرباره
در بسیاری موارد, اکسیژن بیش از حد ناشی از اصل ذوب کوره القایی نیست, اما با اتفاقی که بعد از ذوب شدن فلز روی می دهد.
3. محتوای کربن کمتر از حد انتظار
یکی دیگر از مشکلات رایج در ذوب کوره الکتریکی این است که نهایی است محتوای کربن کمتر از آن چیزی است که محاسبه بار پیش بینی می کند.
این امر به ویژه در آهن خاکستری و چدن انعطاف پذیر مشکل ساز است زیرا کربن صرفاً یک عدد آلیاژی در گزارش تجزیه و تحلیل نیست..
این به طور مستقیم بر معادل کربن تأثیر می گذارد, تشکیل گرافیت, رفتار جامد سازی, ویژگی های تغذیه, و ریزساختار نهایی.
یک اشتباه رایج این است که بار را به درستی بر روی کاغذ محاسبه کنید و فرض کنید که کربن محاسبه شده به طور خودکار در ذوب نهایی ظاهر می شود.. در تولید واقعی, کوره همیشه رفتار بازیابی کربن خاص خود را دارد.
چرا کربن به زیر هدف سقوط می کند؟?
یک دلیل این است دمای بیش از حد و نگهداری طولانی مدت. تحت شرایط خاص کوره, کربن را می توان از طریق اکسیداسیون و واکنش های در دمای بالا مصرف کرد.
شیمی جو سرباره و کوره نیز مهم است. وقتی مذاب برای مدت طولانی خیلی داغ نگه داشته شود, بازیابی موثر کربن می تواند کاهش یابد.
دلیل عملی دیگر صرفاً استفاده از مقدار بازیابی کربن نظری است که با کوره واقعی مطابقت ندارد.
هر مغازه ای تفاوت هایی در طراحی کوره دارد, مواد شارژ, عمل عملیاتی, و زمان ذوب.
بنابراین یک فاکتور بازیابی که از یک کتاب راهنما گرفته شده است ممکن است کاملاً متفاوت از ارزشی باشد که در طبقه مغازه مشاهده می شود.
چگونه از کربن کم جلوگیری کنیم
اولین گام تأسیس کارخانه ریخته گری است نرخ بازیافت کربن واقعی از داده های تولید.
کربن بار محاسبه شده را ثبت کنید, نتیجه نهایی طیف سنج, زمان ذوب, تاریخچه دما, و ترکیب بار روی یک سری گرما.
پس از جمع آوری داده های کافی, رفتار بازیابی واقعی بسیار واضح تر می شود.
سپس محاسبات شارژ باید با استفاده از این ضریب بازیابی خاص گیاه به جای تکیه کامل بر مقادیر نظری اصلاح شوند..
از گرمای بیش از حد غیر ضروری و نگهداری طولانی مدت در دمای بالا خودداری کنید.
هدف دستیابی به شرایط ذوب مورد نیاز به طور موثر و ادامه عملیات تصفیه و ریختن بدون صرف زمان اضافی در دما است.
برای تنظیمات شیمی, افزودن کربن نیز باید با استفاده از یک روش کنترل شده معرفی شود که انحلال قابل اعتماد را ترویج می کند و تلفات اکسیداسیون را به حداقل می رساند..
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
هنگامی که کربن نهایی به طور مکرر از زیر هدف خارج می شود, من معمولاً ابتدا چهار چیز را بررسی می کنم:
محاسبه شارژ ← بازیافت واقعی کربن ← دمای ذوب/نگهداری ← تمرین افزودن کربن
هنگامی که بازیابی واقعی کوره درک شد, کنترل مشکل بسیار آسان تر می شود.
کربن پایدار یکی از پایه های تولید پایدار آهن خاکستری و شکل پذیر است, و در تجربه من, سوابق خوب کوره بسیار قابل اعتمادتر از تصحیح مکرر مذاب با حدس و گمان است.
4. سوراخهای مرتبط با نیتروژن و نقصهای گازی مانند شکاف
عیوب مربوط به گاز که فقط پس از ماشین کاری قابل مشاهده می شوند، به ویژه مشکل ساز هستند.
ریخته گری ممکن است از بیرون صدادار به نظر برسد, اما یک بار خسته کننده, سطح آب بندی, یا بخش دیگری ماشینکاری شده است, کوچک سوراخ های سوزنی یا حفره های شکاف مانند ناگهان ظاهر شود.
در ریخته گری آهن, بیش از حد نیتروژن می تواند در این نوع نقص در شرایط حساس فرآیند نقش داشته باشد. هر چند, نیتروژن به ندرت تنها عامل است.
تمیزی ذوب شود, اجزاء اکسید, مواد شارژ, هیدروژن, شرایط ریختن, و هسته گرافیت همگی بر نتیجه نهایی تأثیر می گذارند.
چرا این اتفاق می افتد?
مشکل معمولا با شارژ شروع می شود. برخی از فولادهای آلیاژی و برخی مواد قراضه می توانند سطوح نسبتاً بالایی نیتروژن را حمل کنند.
اگر این مواد بدون کنترل در یک شارژ آهن معمولی مخلوط شوند, محتوای نیتروژن مذاب می تواند به تدریج افزایش یابد.
کربوریزرها نیز شایسته توجه هستند. دو محصولی که هر دو شبیه "افزایش دهنده کربن" در برگه خرید هستند، می توانند دارای محتوای نیتروژن بسیار متفاوت باشند..
این تفاوت ممکن است روی کاغذ مهم نباشد, اما در عیار آهن حساس می تواند اهمیت قابل توجهی داشته باشد.
نکته دیگری که به تجربه تاکید می کنم این است نیتروژن کم به طور خودکار هدف هر چدن نیست.
نیتروژن می تواند بر هسته گرافیت و توسعه ماتریکس تأثیر بگذارد, بنابراین مقدار صحیح به درجه و ریزساختار مورد نیاز بستگی دارد. هدف سطح نیتروژن کنترل شده است, نه فقط کمترین عدد ممکن.
چگونه از آن جلوگیری کنیم
با کنترل شارژ شروع کنید. هنگام تولید محصولات حساس به نیتروژن از ضایعات کنترل نشده با نیتروژن بالا اجتناب کنید و ترکیب کربوریزرها را بررسی کنید..
اگر ریختهگری سوراخهای غیرقابل توضیحی را نشان میدهد, مستقیم تجزیه و تحلیل اکسیژن / نیتروژن بسیار مفیدتر از ادامه تغییر کورکورانه تلقیح است.
ریخته گری باید سطح نیتروژن یک گرمای خوب را با گرمای معیوب مقایسه کند و سپس تفاوت را به شارژ و فرآیند ردیابی کند..
افزودنی های اتصال نیتروژن مانند Ti یا Zr را می توان در فرآیندهای انتخابی استفاده کرد, اما نباید آنها را به عنوان یک درمان جهانی در نظر گرفت زیرا آنها همچنین می توانند اجزاء و ریزساختار را تغییر دهند.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
هنگامی که نقص های گازی مانند شکاف ناگهان ظاهر می شود, من معمولا چک میکنم:
شارژ ← کربوریزر ← کل N/O ← تمیزی ذوب ← تمرین ریختن
قبل از تلاش برای "رفع" علامت، منبع را پیدا کنید.
5. پاسخ ضعیف تلقیح در آهن خاکستری
ذوب القایی کارآمد و تمیز است, اما یک عارضه جانبی این است که مذاب نهایی می تواند پتانسیل سولفور و اکسیژن نسبتا کمی در مقایسه با برخی از مسیرهای ذوب سنتی داشته باشد..
تحت این شرایط, آهن خاکستری ممکن است به تلقیح واکنش ضعیفی نشان دهد, حتی زمانی که اپراتور مقدار اضافه تلقیح را افزایش دهد.
ممکن است سردسازی بالاتری را مشاهده کنید, مورفولوژی گرافیت پولکی کمتر مطلوب, تمایل بیشتر به کاربید در مقاطع نازک, یا صرفاً یک سازه ریخته گری که پایداری کمتر از حد انتظار دارد.
چرا تلقیح بی اثر می شود؟?
تلقیح مستقل از آهن پایه کار نمی کند. اثربخشی آن به حالت شیمیایی و متالورژیکی مذاب بستگی دارد, و همچنین نوع, مقدار, و زمان تلقیح.
سطح بسیار پایین گوگرد می تواند بخشی از مشکل در برخی از فرآیندهای آهن خاکستری باشد.
ریخته گری های مختلف از محدوده های هدف متفاوتی استفاده می کنند, اما برای بسیاری از عملیات های عملی آهن خاکستری، سطح گوگرد به طور عمدی کنترل می شود تا اینکه اجازه داده شود به مقدار بسیار پایین کاهش یابد..
مشکل دیگر این است محو شدن تلقیح. یک ماده تلقیحی که خیلی زود اضافه می شود می تواند قبل از اینکه فلز به قالب برسد، اثر خود را از دست بدهد.
چگونه می توان پاسخ را بهبود بخشید
ابتدا آهن پایه را تثبیت کنید. سعی نکنید یک مذاب ناپایدار را به سادگی با افزایش افزودن تلقیح حل کنید.
سپس تلقیح را با توجه به درجه و فرآیند انتخاب کرده و اضافه کنید به عنوان نزدیک به ریختن به عنوان عملی.
تلقیح های رایج مبتنی بر FeSi ممکن است حاوی افزودنی های کنترل شده مانند کلسیم باشند, کارشناسی, SR, یا خاک های کمیاب برای تقویت هسته گرافیت موثر.
اگر مغازه به طور مکرر پاسخ ضعیفی را تجربه کند, گوگرد را مقایسه کنید, فعالیت اکسیژن, زیرسرد کردن, افزودن تلقیح, و زمان محو شدن بین گرمای خوب و بد.
این معمولا به شما چیزی بیش از نگاه کردن به مصرف تلقیح می گوید.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
وقتی یک اپراتور به من می گوید, ما مواد تلقیح بیشتری اضافه کردیم, اما باز هم کار نکرد», اولین سوال من این است:
وضعیت آهن پایه قبل از تلقیح چگونه بود?
تلقیح یک عملیات تکمیلی است. نمی تواند کیفیت مذاب ناپایدار را جبران کند.
6. ندولاریتی ناپایدار در چدن داکتیل
در تولید آهن داکتیل, نوسانات ندولاریته یک نشانه کلاسیک است که آهن پایه و فرآیند درمان به اندازه کافی پایدار نیستند.
یک گرما ممکن است تمیز تولید کند, گره های گرافیت به خوبی شکل گرفته است, در حالی که بعدی گرهی کمتری را نشان می دهد, گرافیت نامنظم تر, یا یک جمعیت گرافیت کاملاً متفاوت حتی اگر اپراتور از همان دستور درمان پیروی کند.
چرا ندولاریتی تغییر می کند؟?
اولین چیزی که چک می کنم این است محتوای اولیه گوگرد.
منیزیم در حین کروی شدن مصرف می شود, و مقدار مورد نیاز به شدت به وضعیت گوگرد و اکسیژن آهن تصفیه نشده بستگی دارد.
اگر سطح گوگرد از گرما به گرما متفاوت باشد, افزودن منیزیم ثابت سطح منیزیم باقیمانده ثابتی تولید نمی کند.
دمای درمان, بازیابی منیزیم, شدت واکنش, تلقیح, و زمان بین درمان و ریختن نیز بر نتیجه تأثیر می گذارد.
تفکیک اتهام یکی دیگر از مسائل عملی است. آهن خاکستری برمی گردد, چدن نشکن بازده, فولاد آلیاژ, و سایر قراضه ها را نباید بدون در نظر گرفتن تأثیر آنها بر شیمی مخلوط کرد.
نحوه تثبیت ندولاریته
کلید کنترل زنجیره درمان کامل است:
شیمی پایه آهن → گوگرد → دمای عملیات → بازیابی منیزیم → تلقیح → زمان ریختن
برای بسیاری از گریدهای چدن داکتیل, منیزیم باقیمانده ممکن است به طور گسترده در اطراف کاهش یابد 0.03-0.06 درصد وزنی, اما این فقط یک مرجع کلی است.
هدف صحیح باید برای درجه خاص تعیین شود, ضخامت بخش, روش درمان, و مشخصات مشتری.
کنترل متالوگرافی نیز باید فراتر از یک "درصد گرهداری" ساده باشد..
تعداد گره ها, توزیع اندازه, مورفولوژی گرافیتی, ساختار ماتریسی, و محتوای کاربید تصویر بسیار بهتری از پایداری فرآیند واقعاً ارائه می دهد.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
اگر ندولاریته به حرکت خود ادامه دهد, فوراً افزودن منیزیم را تغییر ندهید.
ابتدا تثبیت کنید آهن پایه. یک رفتار منسجم که برای فلز ناسازگار اعمال می شود، همچنان ریخته گری ناسازگار ایجاد می کند.
7. تعداد گره های گرافیت کم و اندازه ندول ناهموار
یک ریخته گری چدن داکتیل می تواند گره گرافیتی قابل قبولی داشته باشد و همچنان رضایت بخش نباشد. تعداد گره یا توزیع اندازه.
این تمایز مهم است. ندولاریته به ما می گوید که گرافیت چقدر گرد و خوش فرم است; تعداد گره ها به ما می گوید که در طول انجماد چند ذره گرافیت تشکیل شده است. هر دو بر رفتار انجماد و ساختار ماتریس نهایی تأثیر می گذارند.
علل شایع
زمانی که منیزیم باقیمانده کافی باشد اما تعداد گره ها کم باشد, من اول مشکوکم تلقیح ضعیف یا در حال محو شدن.
تلقیح محل های هسته گرافیت اضافی ایجاد می کند. اگر مایه تلقیح خیلی زود اضافه شود, ضعیف حل شده است, یا به خوبی با شرایط آهن مطابقت ندارد, این اثر می تواند قبل از رسیدن فلز به قالب محو شود.
شرایط خنک کننده نیز مهم است. یک بخش ضخیم کندتر از یک بخش نازک جامد می شود, بنابراین درمان یکسان می تواند جمعیت ندول های مختلفی را در قسمت های مختلف یک ریخته گری ایجاد کند.
چگونه تعداد گره ها را بهبود ببخشیم
از یک روش تلقیح پایدار استفاده کنید و به زمان بندی توجه زیادی داشته باشید.
برای آهن شکل پذیر سیمی, تلقیح عموماً بلافاصله پس از درمان کروی یا تنها با یک تاخیر کنترل شده کوتاه انجام می شود, بسته به فرآیند.
برای برخی از کاربردهای چدن داکتیل, تعداد گره از 100– 200 ندول/mm² یا بالاتر ممکن است مواجه شود, اما هیچ ارزش جهانی "صحیح" وجود ندارد.
هدف به ترکیب آلیاژ بستگی دارد, ضخامت بخش, میزان خنک کننده, و مشخصات قابل اجرا.
مهم این است ثبات, نه دنبال یک عدد.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
اگر گرافیت گرد اما خیلی درشت و خیلی کم است, اولین سوال نباید این باشد که «آیا به منیزیم بیشتری نیاز داریم؟?”
معمولاً پرسیدن مفیدتر است:
آیا آهن به درستی تلقیح شده بود؟, و آیا زمانی که فلز وارد قالب شد، این تلقیح هنوز موثر بود؟?
تولید خوب چدن نشکن به کنترل هر دو بستگی دارد کروی شدن و هسته زایی. یکی بدون دیگری کافی نیست.
8. ماشینکاری ضعیف پس از ریخته گری
وقتی مشتری می گوید, "ریخته گری سخت است,” من به طور خودکار فرآیند CNC را مقصر نمی دانم.
در بسیاری موارد, مشکل واقعی قبلاً در مراحل ذوب و انجماد ایجاد شده بود.
چدن می تواند ماشین آلات بسیار متفاوتی داشته باشد حتی زمانی که دو گرما دارای مقادیر سختی مشابه باشند.
رفتار واقعی برش به شدت به ساختار ماتریس بستگی دارد, مورفولوژی گرافیتی, کاربید, فسفیدها, اجزاء, و سرمای محلی.
علل معمولی عبارتند از سمنتیت آزاد, فازهای سخت فسفید یا کاربید, پرلیت بیش از حد در درجه ای که در نظر گرفته شده است فریتی تر باشد, ساختارهای غیر طبیعی در نقاط داغ حرارتی, یا ذرات فروآلیاژ حل نشده.
چرا این اتفاق می افتد?
بخشی که به سرعت سرد می شود می تواند توسعه یابد مناطق دارای آهن سرد یا غنی از کاربید, در حالی که یک نقطه داغ ممکن است یک ماتریس متفاوت از فلز اطراف ایجاد کند.
در چدن نشکن, پرلیت یا کاربید بیش از حد نیز می تواند سایش ابزار و نیروهای برش را افزایش دهد.
به همین دلیل است که به سادگی بررسی سختی برینل همیشه کافی نیست.
دو قطعه ریخته گری با سختی مشابه می توانند ماشینکاری متفاوتی داشته باشند زیرا ریزساختار و توزیع فاز سخت متفاوت هستند.
نحوه بهبود ماشینکاری
راه حل در بالادست شروع می شود:
شیمی شارژ ← معادل کربن ← تلقیح ← نرخ انجماد ← عملیات حرارتی ← ریزساختار نهایی
ابتدا شیمی را کنترل کنید, سپس ساختار گرافیت و ماتریس را بررسی کنید.
اگر مشکل ماشینکاری فقط در بخش های نازک یا نزدیک به نقاط داغ رخ دهد, طراحی قالب و شرایط خنک کننده ممکن است به جای تغییر دیگری در پارامترهای برش CNC به توجه نیاز داشته باشد.
جایی که لازم است, بررسی متالوگرافی می تواند به سرعت نشان دهد که آیا مشکل واقعی سمنتیت است یا خیر, کاربید, پرلیت بیش از حد, ناهنجاری گرافیت, یا یک مسئله ریزساختاری دیگر.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
هنگامی که ماشینکاری به طور ناگهانی دشوار می شود, من همیشه می پرسم:
آیا ساختار فلزی تغییر کرد؟?”
اگر سایش ابزار همزمان با تغییر سختی یا ریزساختار ریخته گری افزایش یابد, ممکن است کارگاه ماشینکاری فقط آخرین علامت مشکل ریختهگری را ببیند.
9. منیزیم باقیمانده با طیف سنج خیلی زیاد به نظر می رسد
گاهی اوقات طیف سنج مقدار نسبتاً بالایی را گزارش می کند منیزیم باقی مانده ارزش, با این حال ریخته گری سرمای مورد انتظار یا ریزساختار غیرعادی را نشان نمی دهد.
این وضعیتی است که من اندازه گیری را قبل از تغییر روند درمان بررسی می کنم.
برای برخی از گریدهای چدن داکتیل, Mg باقی مانده در اطراف 0.03-0.06 درصد وزنی می تواند معقول باشد, اما هدف صحیح بستگی به درجه دارد, سطح گوگرد, روش درمان, اندازه بخش, و مشخصات.
چرا نتیجه ممکن است گمراه کننده باشد?
عوامل متعددی می توانند بر قرائت های طیف سنج تأثیر بگذارند:
- کالیبراسیون یا دریفت ابزار
- استانداردهای مرجع نادرست
- آماده سازی نمونه ضعیف
- سنگ زنی ناسازگار
- آلودگی سطحی
- نمونه گیری غیرنماینده
منیزیم همچنین به تکنیک تحلیلی حساس است, بنابراین آماده سازی نمونه و تمرین آزمایشی اپراتور بیش از آن چیزی است که بسیاری از مردم متوجه می شوند.
چگونه نتیجه را تأیید کنیم
اولین قدم این است که ابزار را با یک استاندارد مرجع تایید شده بررسی کنید.
آماده سازی نمونه باید از یک روش کنترل شده پیروی کند, از جمله سنگ زنی مناسب و تمیز, سطح نماینده.
اگر نتیجه مشکوک باقی بماند, مقایسه آن با یک روش تحلیلی مستقل مانند تجزیه و تحلیل شیمیایی مرطوب جایی که مناسب است.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
زمانی که به نظر می رسد گزارش شیمی و ساختار ریخته گری با هم موافق نیستند, بلافاصله دستور پخت کوره را تغییر ندهید.
ابتدا ثابت کنید که اندازه گیری درست است.
من مغازه ها را دیده ام که منیزیم را تعقیب می کنند, کربن, و تنظیمات سیلیکون برای کل تغییر زمانی که مشکل واقعی یک نمونه ضعیف یا یک طیف سنج نادرست کالیبره شده بود..
10. چقرمگی ضربه کم در آهن داکتیل
یک ریختهگری چدن داکتیل میتواند نیاز به استحکام کششی خود را پشت سر بگذارد و همچنان در تست ضربه شکست بخورد..
این امر به ویژه برای گریدهایی که چقرمگی و شکلپذیری علاوه بر استحکام مشخص میشود بسیار مهم است.
عملکرد ضربه تحت تاثیر ترکیب شیمیایی است, مورفولوژی گرافیتی, ساختار ماتریسی, محتوای کاربید, اجزاء, و کیفیت ریخته گری.
چرا سختی ضربه کاهش می یابد؟?
سطوح بالایی از فسفر و منگنز می تواند برای شکل پذیری و عملکرد ضربه ای در آهن شکل پذیر فریتی مضر باشد, در حالی که پرلیت بیش از حد, کاربید, ندولاری ضعیف, یا مورفولوژی نامطلوب گرافیت نیز می تواند چقرمگی را کاهش دهد.
برای درجه ای مانند QT350-22L یا QT400-18L, هدف صرفاً به حداکثر رساندن قدرت نیست.
برای به دست آوردن ماتریس فریتی و شکل پذیری مورد نیاز، شیمی و تیمار باید متعادل باشند.
چگونه آن را بهبود بخشید
با مواد شارژ تمیز و کنترل شده شروع کنید. از آلودگی غیر ضروری آلیاژی خودداری کنید و فسفر و منگنز را در محدوده مشخص شده نگه دارید.
سپس توالی کامل عملیات مذاب را کنترل کنید:
آهن پایه ← کروی شدن ← تلقیح ← انجماد ← کنترل ماتریس
برای نمرات بحرانی, آزمایش متالوگرافی باید در کنار تست کشش و ضربه مورد استفاده قرار گیرد.
اگر مقادیر ضربه به طور ناگهانی کاهش یابد, گرمای شکست خورده را با گرمای پذیرفته شده مقایسه کنید نه اینکه فقط به عدد ضربه نهایی نگاه کنید.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
هنگامی که چقرمگی ضربه کم است, برای افزایش استحکام به سادگی آلیاژ اضافه نکنید.
ریخته گری می تواند قوی تر شود و همچنان شکننده تر شود.
من همیشه ابتدا به ماتریس نگاه می کنم - فریت, مروارید, کاربید, و مورفولوژی گرافیت - سپس به سمت شیمی و فرآیند تصفیه کار کنید.
سوال درست این نیست که «چگونه کار را سختتر کنیم?اما «ما واقعاً چه ریزساختاری تولید کردیم?”
11. مشکلات ریخته گری غیرقابل توضیح
هر کارخانه ریخته گری در نهایت با ناامید کننده ترین جمله در طبقه مغازه مواجه می شود:
"هیچ چیز تغییر نکرد, اما انتخاب بازیگران متفاوت است."
هنگامی که پارامترهای آشکار بدون تغییر اما تخلخل ظاهر می شوند, ساختار گرافیت, سختی, قابلیت تغییر, یا خواص مکانیکی به طور ناگهانی تغییر می کند, ادامه حدس و گمان معمولا زمان را تلف می کند.
اولین قدم مقایسه الف است گرمای خوب و گرمای بد با استفاده از اندازه گیری های واقعی.
روش های تشخیصی مفید
بسته به عیب, ابزار مفید شامل:
- طیف سنجی انتشار نوری برای عناصر اصلی و کمیاب
- تجزیه و تحلیل اکسیژن/نیتروژن برای مشکلات گاز محلول و تمیزی
- فلز شناسی برای ارزیابی گرافیت و ماتریس
- SEM/EDS برای گنجاندن و فازهای غیر طبیعی
- اشعه ایکس یا سی تی برای تخلخل و عیوب داخلی
- آنالیز حرارتی برای رفتار انجماد
- تست اولتراسونیک برای ناپیوستگی های داخلی مناسب
نکته کلیدی این است که آزمایش را با توجه به مکانیسم مشکوک انتخاب کنید. ارزش کمی در انجام هر تجزیه و تحلیل موجود بدون یک سوال تشخیصی روشن وجود دارد.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
وقتی علت نامشخص است, من به تغییر همزمان سه چیز اعتقادی ندارم.
یک متغیر کنترل شده را تغییر دهید, آن را با گرمای خوب شناخته شده مقایسه کنید, و سوابق تولید را حفظ کنید.
بازیگران خوب در مقابل. بازیگری بد اغلب سریعترین راه برای رسیدن به پاسخ است.
در صورتی که ریخته گری نتواند آنالیز مورد نیاز را در داخل انجام دهد, ارسال نمونه ها به یک آزمایشگاه واجد شرایط معمولا ارزان تر از اسقاط یک هفته دیگر تولید است.
12. زمان ذوب طولانی و مصرف بیش از حد برق
چرخه های ذوب طولانی چیزی بیش از یک مشکل انرژی است.
هر چه فلز بیشتر در کوره بماند, فرصت بیشتری برای اکسیداسیون وجود دارد, از دست دادن آلیاژ, تشکیل سرباره, حمله نسوز, و افزایش غیر ضروری دما.
از دیدگاه تولید, کوره آهسته همچنین ظرفیت ذوب موجود را کاهش می دهد و هزینه هر تن فلز قابل قبول را افزایش می دهد.
چرا ذوب شدن بیش از حد طول می کشد؟?
دلایل می تواند به طرز شگفت آوری ساده باشد:
- شارژ ضعیف یا بزرگ
- پل شارژ
- چگالی شارژ کم
- انتقال برق ناکارآمد
- وضعیت کوره بد
- نگهداری غیر ضروری در دمای بالا
- مشکلات سیستم خنک کننده یا سیستم الکتریکی
- نسوز فرسوده یا عملکرد عملیاتی ناکارآمد
مصرف انرژی خاص به طور قابل توجهی با طراحی کوره و شرایط کارخانه متفاوت است, بنابراین ارزش های منتشر شده باید با دقت مورد بررسی قرار گیرند.
چهره ای مانند 570 کیلووات ساعت در تن یا 800 کیلووات ساعت / تن یک معیار جهانی نیست. عدد مفید، کیلووات ساعت واقعی به ازای هر تن فلز مذاب قابل قبول تولید شده در آن کارخانه خاص است.
چگونه مصرف انرژی را کاهش دهیم
با کوتاه کردن چرخه مذاب کامل به جای افزایش صرفا قدرت کوره شروع کنید.
مواد شارژ باید خشک باشد, تمیز, اندازه مناسب, و به طور موثر بسته بندی شده است. باید از پل زدن جلوگیری کرد, و نگهداری غیر ضروری در دمای بالا باید حذف شود.
سیستم الکتریکی نیز باید به عنوان یک زنجیره کامل بررسی شود:
برق ورودی ← مبدل ← خازن ← کابل/شینه ← سیم پیچ القایی ← کوره ← فلز مذاب
انرژی را می توان در چند نقطه از دست داد.
وضعیت کوره نیز مهم است. آستر خراب, سیستم خنک کننده ناکارآمد, یا خطای الکتریکی می تواند بی سر و صدا مصرف انرژی را برای هر گرما افزایش دهد.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
وقتی کسی به من می گوید, کوره با قدرت کامل کار می کند, بنابراین باید کارآمد باشد,” من قانع نیستم.
من می خواهم سه عدد را ببینم:
زمان ذوب + کیلووات ساعت / تن + تن فلز قابل قبول
کوره ای که سریع ذوب می شود اما فلز ناپایدار تولید می کند کارآمد نیست. کوره ای که برق کمتری مصرف می کند اما زمان زیادی می برد، ممکن است از جهتی دیگر همین مشکل را داشته باشد.
هدف واقعی شیمی پایدار است, زمان ذوب قابل پیش بینی, و کمترین مصرف انرژی عملی در هر تن ریخته گری خوب.
13. خرابی های مکرر الکتریکی و مکانیکی کوره
کوره ذوب الکتریکی مرکز فرآیند تولید ریخته گری است, بنابراین حتی یک خطای الکتریکی یا مکانیکی به ظاهر جزئی می تواند به سرعت کل خط را متوقف کند.
در عمل, بسیاری از خرابی های مکرر کوره توسط خود بدنه کوره ایجاد نمی شود, اما توسط الکترونیک قدرت, سیستم خنک کننده, اجزای هیدرولیکی, حسگر, اتصالات, و اجزای کنترلی.
مناطق مشکل دار معمولی شامل مبدل و بردهای کنترل است, خازن ها, مدارهای خنک کننده آب, اتصالات سیم پیچ, سیستم های هیدرولیک, نظارت بر دما, حفاظت از نشت, و عایق.
چرا این اتفاق می افتد?
کیفیت ضعیف جزء یکی از دلایل آن است, اما نگهداری به همان اندازه مهم است.
اتصالات الکتریکی شل, جریان آب خنک کننده ناپایدار, دمای بیش از حد آب, متراکم شدن, یا یک سنسور خراب می تواند به تدریج به یک خرابی بسیار بزرگتر تبدیل شود.
خنک کاری به ویژه برای کوره های القایی حیاتی است. سیم پیچ و اجزای الکتریکی مرتبط به گردش آب پایدار بستگی دارد.
یک مشکل کوچک آب خنک کننده در صورت نادیده گرفتن می تواند به یک مشکل ایمنی جدی تبدیل شود.
چگونه از آن جلوگیری کنیم
هنگام خرید یا نگهداری یک کوره برقی, نه تنها به ظرفیت ذوب بلکه به ظرفیت ذوب نیز توجه کنید کیفیت و قابلیت ردیابی اجزای کلیدی.
برنامه نگهداری باید شامل بررسی های معمول باشد:
- جریان و درجه حرارت آب خنک کننده
- اتصالات الکتریکی
- فشار هیدرولیک
- وضعیت کویل
- حفاظت از نشت
- عایق
- سیستم های هشدار و اینترلاک
تامین کننده همچنین باید اطلاعات واضحی در مورد قطعات یدکی حیاتی و چرخه تعویض آنها ارائه دهد.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
هنگامی که یک کوره شروع به "مشکلات کوچک" هر چند روز یکبار می کند, من هرگز آنها را کوچک نمی دانم.
اتصال آب بد, یک خازن ضعیف, یا یک سنسور معیوب در نهایت می تواند به یک تعطیلی تولید یا یک مشکل ایمنی تبدیل شود.
یک کوره خوب آن نیست که وقتی همه چیز نو است کار کند.
این یکی است که پس از هزاران چرخه تولید به دلیل اجزای آن پایدار می ماند, نگهدار, آلارم ها, و سیستم قطعات یدکی از ابتدا به درستی برنامه ریزی شده بود.
14. عمر آستر کوره کوتاه
آستر کوره یکی از مهمترین اجزای کوره القایی است.
فلز مذاب را از ساختار کوره جدا می کند, بنابراین کیفیت پوشش مستقیماً بر عمر سرویس تأثیر می گذارد, تمیزی ذوب شود, ثبات تولید, و ایمنی اپراتور.
برای ذوب آهن, آسترهای مبتنی بر سیلیس اسیدی به طور گسترده در کاربردهای مناسب کوره های القایی استفاده می شوند.
هر چند, عمر آستر به چیزی بسیار بیشتر از مواد نسوز اسمی بستگی دارد.
چرا آستر خیلی سریع فرسوده می شود؟?
علل شایع عبارتند از:
- کیفیت نسوز ضعیف
- توزیع اندازه ذرات نادرست
- نصب یا فشرده سازی نامناسب
- پخت ناکافی
- دمای عملیاتی بیش از حد
- سرباره تهاجمی
- ضربه مکانیکی در هنگام شارژ
- تمرین حرارت اول نادرست
حتی مواد نسوز خوب نیز می توانند عمر مفید کوتاهی داشته باشند اگر فرآیند نصب و پخت ضعیف باشد.
ماده خام باید دارای محتوای سیلیس مناسب و سطوح ناخالصی کنترل شده باشد.
برای دیرگدازهای سیلیس, محتوای SiO2 بالا - اغلب بالاتر 98% برای مواد اولیه مناسب - می تواند مهم باشد, اما مشخصات دقیق نسوز باید از طراحی کوره و الزامات فنی تامین کننده پیروی کند.
چگونه می توان عمر آستر را بهبود بخشید
مهمترین مرحله تطبیق سیستم دیرگداز با ظرفیت کوره است, الیاژ, دمای عملیاتی, وضعیت سرباره, و چرخه تولید.
نصب باید از رویه مشخص شده توسط تامین کننده دیرگداز پیروی کند, از جمله رمینگ مناسب, خشک شدن, پخت, و تف جوشی با حرارت اول.
گرمای اول سزاوار توجه ویژه است. افزایش دمای کنترل شده و فرآیند پخت صحیح لایه کاری را ایجاد می کند که از پوشش در طول تولید بعدی محافظت می کند.
در حین خدمت, آستر باید به طور منظم بازرسی شود نه اینکه منتظر خرابی آشکار باشد.
تغییر در ظرفیت کوره, عمق حمام, یا نمایه آستر می تواند نشانه های اولیه سایش موضعی را ارائه دهد.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
من ریختهگریها را دیدهام که در هزینههای نسوز صرفهجویی میکنند و پس از آن با عمر کوتاهتر آستر بسیار بیشتر ضرر میکنند, تولید را از دست داد, و تعمیرات غیر ضروری.
ارزان ترین آستر به ندرت ارزان ترین آستر برای اجرا است.
نسوز را با توجه به کوره و فلز ذوب شده واقعی انتخاب کنید, آن را به درستی نصب کنید, و گرمای اول را جدی بگیرید.
یک پوشش خوب نه تنها از کوره محافظت می کند, بلکه ذوب و افرادی که آن را اداره می کنند.
15. فرسایش نسوز "پای فیل".
به اصطلاح "پای فیل” شکل مشخصی از فرسایش نسوز موضعی در نزدیکی قسمت پایینی پوشش کوره القایی است..
نمای داخلی به صورت موضعی فرورفته یا بزرگ می شود, به ناحیه فرسوده شکل متمایز خود را می دهد.
بیش از یک نقص بصری است. فرسایش موضعی شدید می تواند حجم موثر کوره را کاهش دهد, بر تمیزی ذوب تاثیر می گذارد, تسریع آسیب نسوز, و در نهایت خطر ایمنی جدی ایجاد کند.
چرا توسعه می یابد?
یکی از دلایل رایج این است شارژ و پل زدن ناپایدار.
اگر قطعات شارژ بزرگ، پلی را در بالای حمام مذاب تشکیل دهند, قسمت پایینی کوره می تواند به شدت در معرض تنش حرارتی و مکانیکی قرار گیرد.
زمانی که پل در نهایت فرو می ریزد, مواد سنگین می توانند روی پوشش پایینی تأثیر بگذارند.
دمای بیش از حد موضعی و حمله شیمیایی می تواند فرسایش را تسریع کند.
پوششی که قبلاً در اثر تف جوشی ضعیف یا انتخاب نامناسب نسوز ضعیف شده است، حتی آسیب پذیرتر است..
چگونه از آن جلوگیری کنیم
مواد شارژ باید به اندازه مناسب و به گونه ای بارگذاری شوند که از پل زدن ناپایدار جلوگیری شود. بزرگ, قطعات سنگین را نباید مستقیماً روی کف کوره انداخت.
اپراتور همچنین باید از گرمای بیش از حد غیرضروری خودداری کند و باید نمایه آستر را در طول بازرسی های معمول کنترل کند.
هنگامی که فرسایش موضعی مشاهده می شود, قبل از اینکه منطقه آسیب دیده به یک مشکل ایمنی بزرگ تبدیل شود، باید تعمیر شود.
دیدگاه عملی یک مهندس ریخته گری
وقتی پروفایل پای فیل را می بینم, من به سادگی نمی پرسم, "چقدر آستر از بین رفته است?”
من می خواهم بدانم چرا آنجا اتفاق افتاد.
پل شارژ بود? آیا کوره بیش از حد گرم شده بود? آیا آستر به طور نامناسب زینتر شده است? آیا دیرگداز برای این فرآیند نامناسب بود?
اگر فقط ناحیه فرسوده را بدون اصلاح علت تعمیر کنید, همین مشکل برمی گردد.
در کار ریخته گری, سایش پوشش اغلب یک رکورد از نحوه عملکرد کوره است.
آن رکورد را با دقت بخوانید, و اغلب می توانید از شکست بعدی قبل از وقوع جلوگیری کنید.
16. پایان
مشکلات ریخته گری کوره الکتریکی به ندرت با تغییر یک پارامتر به صورت مجزا حل می شود.
یک فرآیند ریخته گری پایدار مستلزم کنترل زنجیره کامل است:
مواد شارژ ← عملیات کوره ← شیمی مذاب ← دما ← کنترل سرباره و گاز ← تصفیه/تلقیح ← ریختن → انجماد → بازرسی
مهمترین درس عملی همین است کیفیت مذاب قبل از ریختن ایجاد می شود.
به همین دلیل, یک ریخته گری مدرن نباید تنها به تجربه اپراتور متکی باشد.
آنالیز طیف سنجی, اندازه گیری اکسیژن/نیتروژن, فلز شناسی, تجزیه و تحلیل حرارتی, NDT, نظارت بر انرژی, و بازرسی نسوز کنترل کوره را از عیب یابی مبتنی بر تجربه به مهندسی فرآیند قابل اندازه گیری تبدیل می کند..
هدف صرفاً تولید آهن مذاب نیست.
هدف تولید تمیز است, از نظر شیمیایی پایدار است, فلز کنترل شده حرارتی که در ریزساختار مشخص شده جامد می شود و به طور پیوسته مواد ریخته گری تولید می کند که ابعاد را برآورده می کند., مکانیکی, ماشینکاری, و الزامات خدمات.
