มาตรการและการป้องกันลักษณะของการตกตะกอนรูขุมขนในเหล็กหล่อสีเทา

1. ลักษณะของการตกตะกอนรูขุมขนในเหล็กหล่อสีเทา

รูพรุนการตกตะกอนในชิ้นส่วนเหล็กหล่อสีเทาเป็นข้อบกพร่องที่พบได้ทั่วไปและเฉพาะเจาะจง ส่วนใหญ่เกิดจากการลดลงของความสามารถในการละลายของก๊าซ (ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและไนโตรเจน) ที่ละลายในเหล็กหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการทำความเย็นและการทำให้แข็งตัวซึ่งไม่สามารถปล่อยออกมาได้อย่างสมบูรณ์และตกตะกอนในรูปแบบของฟองและยังคงอยู่ภายในการหล่อ ลักษณะหลักของรูขุมขนที่ตกตะกอนมีดังนี้:

. ลักษณะที่ตั้ง: ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในจุดร้อนส่วนหนาและขนาดใหญ่หรือพื้นที่หลักของการแข็งตัวครั้งสุดท้ายของการหล่อ: พื้นที่เหล่านี้มีอัตราการแข็งตัวช้าให้เวลาเพียงพอสำหรับการวิวัฒนาการของก๊าซการสะสมและการเจริญเติบโต บ่อยครั้งที่อยู่ในการหล่อ (ห่างจากพื้นผิว): แม้ว่าบางครั้งใกล้กับพื้นผิวมันมักจะอยู่ในพื้นที่ด้านในหรือส่วนกลางของความหนาของผนังหล่อซึ่งแตกต่างจากรูขุมขนใต้ผิวหนังที่ยึดติดกับผิวอย่างใกล้ชิด มักจะอยู่ห่างจากระบบ gating และผู้ยก: เนื่องจากพื้นที่ Gating Riser แข็งตัวในภายหลังและมีแรงดันต่ำกว่าก๊าซจึงมีแนวโน้มที่จะย้ายถิ่นและหลบหนีไปยังพื้นที่เหล่านี้ รูขุมขนฝนมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นที่โหนดร้อนที่แยกได้ไกลจาก "ช่องไอเสีย" เหล่านี้

ข. ลักษณะรูปร่างและขนาด: รูปร่าง: รูเล็ก ๆ ที่ส่วนใหญ่เป็นรูปวงกลมรูปไข่หรือรูปหยดน้ำตา หากฟองสบู่หลายตัวรวมตัวกันที่ด้านหน้าของการแข็งตัวและเติบโตไปตาม dendrites พวกเขาอาจก่อตัวเป็นหนอนเหมือนลูกอ๊อดเช่นหรือรูปร่างที่ผิดปกติกระจายไปตามขอบเขตของเมล็ดข้าว ขนาด: มักจะค่อนข้างเล็กโดยมีช่วงเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 0.5 มม. ถึง 3 มม. แต่มันอาจจะใหญ่กว่าโดยเฉพาะในส่วนที่หนาและขนาดใหญ่ ผนังด้านใน: เรียบสะอาดและเงางาม (เหมือนกระจก) ซึ่งเป็นหนึ่งในลักษณะทั่วไปของรูขุมขนที่ตกตะกอน เนื่องจากฟองอากาศเกิดขึ้นภายในเหล็กหลอมเหลวผนังของพวกเขาจะสัมผัสโดยตรงกับโลหะเหลวโดยไม่มีการออกซิเดชั่นหรือการปนเปื้อน

ค. ลักษณะการกระจาย: การกระจายแบบแยกหรือขนาดเล็ก: สามารถปรากฏเป็นรายบุคคล แต่โดยทั่วไปแล้วปากใบหลายตัวขึ้นไปรวมตัวกันเพื่อสร้างกลุ่มเล็ก ๆ ในท้องถิ่น พวกเขามักจะไม่กระจายหรือกระจายอย่างเท่าเทียมกัน (ซึ่งเป็นกรณีที่ปริมาณก๊าซที่ละลายสูงมาก) กระจัดกระจาย แต่ค่อนข้างเข้มข้นในตำแหน่ง: ภายในพื้นที่หน้าตัดที่หนาและใหญ่หรือพื้นที่ร้อนอาจมีจุดรูขุมขนก๊าซหลายจุด

d. คุณสมบัติที่โดดเด่นจากรูขุมขนอื่น ๆ : ความแตกต่างจากรูขุมขนรุกราน: รูขุมขนที่รุกรานมักจะมีขนาดใหญ่ขึ้นและผิดปกติมากขึ้นด้วยผนังด้านในที่หยาบและออกซิไดซ์และอาจมีตะกรัน (เนื่องจากก๊าซมาจากแหล่งภายนอกเช่นความชื้นทราย รูขุมขนที่รุกรานมักจะอยู่บนพื้นผิวด้านบนของการหล่อหรือใกล้กับพื้นผิวของโพรงแม่พิมพ์/แกนทราย ความแตกต่างจากรูขุมขนใต้ผิวหนัง: รูขุมขนใต้ผิวหนังอยู่ใต้พื้นผิวของการหล่อ (1-3 มม.) และมีรูปเข็มหรือยาวบางครั้งค้นพบหลังจากการประมวลผลหรือทำความสะอาดเท่านั้น การก่อตัวของรูขุมขนใต้ผิวหนังมักเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีบนพื้นผิวของเหล็กหลอมเหลว (เช่น FEO+C -> Fe+Co) และการเกิดออกซิเดชันอาจเกิดขึ้นบนผนังด้านใน ความแตกต่างจากรูขุมขนที่มีปฏิกิริยา: รูขุมขนปฏิกิริยา (เช่นรูขุมขน CO ที่ผลิตโดยปฏิกิริยาออกซิเจนคาร์บอน) มักจะมีสีออกซิไดซ์ (สีน้ำเงินหรือมืด) บนผนังด้านในมีรูปร่างที่ผิดปกติมากขึ้นและมักจะมาพร้อมกับตะกรันหรือการรวม

ก. ลักษณะที่เกี่ยวข้องของเหตุผลในการก่อตัว: เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปริมาณก๊าซดั้งเดิมของเหล็กหลอมเหลว: เหล็กหลอมเหลวที่มีไฮโดรเจนสูงและปริมาณไนโตรเจนมีแนวโน้มที่จะผลิตรูขุมขนฝน เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความเร็วในการแข็งตัว: พื้นที่ระบายความร้อนที่หนาและช้าลงมีความเสี่ยงสูงกว่า เกี่ยวข้องกับการรักษาด้วยเหล็กหลอมเหลว: การใช้วัสดุที่ชื้นสึกกร่อนและเตาเผา, inoculants/spheroidizers ที่ชื้น, กวนมากเกินไปและอุณหภูมิความร้อนสูงเกินไปของเหล็กหลอมเหลว (การดูดเพิ่ม) สามารถเพิ่มแนวโน้มสำหรับรูพรุน บทสรุปของจุดประจำตัวที่สำคัญ: สถานที่: ความหนาของการหล่อ, หน้าตัดขนาดใหญ่, ฮอตสปอตและแกนกลาง รูปร่าง: รูปทรงกลม/รูปไข่/น้ำตาส่วนใหญ่หรือรูปหนอน ผนังด้านใน: เรียบสะอาดและเป็นประกาย (คุณลักษณะที่สำคัญที่สุด!) ขนาด: เล็กถึงปานกลางมักจะน้อยกว่า 3 มม. การกระจาย: กลุ่มที่แยกได้หรือขนาดเล็กเข้มข้นในพื้นที่ท้องถิ่น การระบุคุณสมบัติเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการกำหนดประเภทของความพรุนอย่างแม่นยำการติดตามสาเหตุของข้อบกพร่อง (เช่นวัตถุดิบกระบวนการหลอมละลายการรักษาด้วยการฉีดวัคซีนอุณหภูมิเทการออกแบบการหล่อ) และการพัฒนามาตรการป้องกันที่มีประสิทธิภาพ การวัดปริมาณก๊าซ (โดยเฉพาะปริมาณไฮโดรเจน) ของเหล็กหลอมเหลวมักเป็นขั้นตอนการตรวจสอบที่สำคัญเมื่อสงสัยว่ามันเป็นการก่อตัวของรูขุมขน

ก๊าซจากรูขุมขนที่ตกตะกอนในเหล็กหล่อสีเทามาจากไหน? ก๊าซในรูขุมขนของเหล็กหล่อสีเทาส่วนใหญ่มาจากก๊าซที่ละลายในเหล็กหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการหลอมละลายและการเท ก๊าซเหล่านี้ตกตะกอนเนื่องจากความสามารถในการละลายลดลงอย่างรวดเร็วในระหว่างการระบายความร้อนและการทำให้แข็งตัวของเหล็กหลอมเหลว กลไกการสร้างและการสลายตัวของมันเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีที่ซับซ้อนโดยมีก๊าซหลักคือไฮโดรเจน (H ₂) และไนโตรเจน (N ₂) และจำนวนเล็กน้อยอาจเกี่ยวข้องกับคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)

แหล่งที่มาหลักและกระบวนการสลายตัวของก๊าซเหล่านี้มีดังนี้:

. กลไกแหล่งที่มาและการสร้างก๊าซแกนกลาง

. 1. ไฮโดรเจน (H ₂) - แหล่งที่มาหลักของก๊าซวิวัฒนาการ: ความชื้นและน้ำมันในวัสดุเตา: วัสดุเตาชื้น (เหล็กหมู, เศษเหล็ก, วัสดุรีไซเคิล), สนิม (Fe ₂ o ∝ · NH ₂ O), น้ำมันหรือสารอินทรีย์ → MC+(N/2) H ₂ไอน้ำในสภาพแวดล้อมการหลอมละลาย: ความชื้นในเตาหลอมที่ชื้น, ทัพพีหรือการปกคลุมด้วยความชื้น บรรยากาศเตา: บรรยากาศที่มี H ₂ O สร้างขึ้นโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิง (เช่นก๊าซธรรมชาติ, ก๊าซเตาอบโค้ก) การดูดซับความชื้นของหัวรุนแรง/สารเติมแต่ง: inoculants หรือโลหะผสมเช่น ferrosilicon และ ferromanganese ดูดซับความชื้นจากอากาศ กลไกการละลาย: เหล็กสามารถละลายก๊าซไฮโดรเจนเมื่ออยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิสูง ที่อุณหภูมิสูงความสามารถในการละลายค่อนข้างสูง (สูงถึง 5-7 ppm ที่ 1,500 ℃) แต่ในระหว่างการแข็งตัวการละลายจะลดลงอย่างรวดเร็วประมาณ 1/3 ~ 1/2 (เกือบจะไม่ละลายในสถานะของแข็ง)

. 2. ไนโตรเจน (N ₂) - แหล่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัสดุเตาเผาไนโตรเจนสูง ที่มา: วัสดุโลหะผสม/เตาหลอมที่มีไนโตรเจน: เหล็กกล้าเศษเหล็ก (โดยเฉพาะเหล็กโลหะผสม), เหล็กหมูที่มีไนโตรเจน, ไนโตรเจนในคาร์บูไรเซอร์ ไนโตรเจนในก๊าซเตา: ประมาณ 78% ของอากาศคือ N ₂ซึ่งสูดดมเมื่อเหล็กหลอมเหลวสัมผัสกับอากาศหรือกวนในเตาอาร์คไฟฟ้าหรือเตาหลอมเหนี่ยวนำ การสลายตัวของทราย/การเคลือบเรซิ่น: เรซิ่น Furan และสารบ่มเอมีนสลายตัวเพื่อผลิตก๊าซที่มีไนโตรเจน (เช่น NH3) HCN） กลไกการละลาย: การละลายของไนโตรเจนในเหล็กหลอมเหลวก็เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ความสามารถในการละลายลดลงอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการแข็งตัว (ความสามารถในการละลายของแข็งต่ำมาก)

. 3. คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) - รอง แต่อาจเกี่ยวข้องกับแหล่งที่มา: คาร์บอน (c) ในเหล็กหลอมเหลวทำปฏิกิริยากับออกซิเจนละลาย (O) หรือออกไซด์ (เช่น FEO): (หมายเหตุ: ฟอง CO มักจะก่อให้เกิดรูขุมขนปฏิกิริยามากกว่ารูพรุนที่ผิดปกติ

3. วิธีการป้องกันและควบคุมการเกิดข้อบกพร่องของรูขุมขน: กลยุทธ์การป้องกัน: การตัดแหล่งก๊าซ+การส่งเสริมการหลบหนี

. ควบคุมวัสดุเตาเผาและสภาพแวดล้อมการหลอมละลายอย่างเคร่งครัด: วัสดุเตาแห้งแห้งสนิมและปราศจากคราบน้ำมัน แห้งทัพพีและเครื่องมืออย่างเต็มที่ (> 800 ℃) หลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป (> 1,500 ℃) และฉนวนกันความร้อนเป็นเวลานาน

ข. ปรับการรักษาด้วยเหล็กหลอมเหลว: inoculant/โลหะผสมก่อนอบ (200 ~ 300 ℃) ใช้ทรายเรซิ่นไนโตรเจนต่ำหรือทรายเสริมเสริมสำหรับไอเสีย

ค. การออกแบบกระบวนการไอเสียช่วย: ติดตั้งเหล็กเย็นเพื่อเร่งการแข็งตัวในพื้นที่หนาและขนาดใหญ่ ออกแบบช่องทางขึ้นและช่องไอเสียเพื่ออำนวยความสะดวกในการย้ายถิ่นฐานของแก๊สไปยังไรเซอร์

d. หากจำเป็นให้ทำการรักษา degassing: แนะนำก๊าซเฉื่อย (เช่น AR) เพื่อขับไฮโดรเจนหรือเพิ่มสาร degassing (เช่นโลหะผสมดินหายาก)

สรุป: ก๊าซที่ตกตะกอนรูขุมขนในเหล็กหล่อสีเทานั้นเป็นหลัก H ₂และ N ₂ละลายในระหว่างกระบวนการหลอมเหลวของเหล็กหลอมเหลวที่เกิดจากวัสดุเตาชื้น/ไนโตรเจนที่มีส่วนผสม ในระหว่างการแข็งตัวการตกตะกอนจะตกตะกอนเนื่องจากการลดลงอย่างฉับพลันในความสามารถในการละลายและในที่สุดก็ถูกจับโดย dendrites เพื่อสร้างรูขุมขนทรงกลมที่เรียบบนผนังด้านใน การควบคุมการสลายตัวของก๊าซต้นทางและการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการแข็งตัวเป็นกุญแจสำคัญในการรักษาปัญหา