Refinación en horno de fusión por inducción: la aplicación de cementación es crítica.
Con la mejora continua de los requisitos de protección ambiental, se presta cada vez más atención al consumo de recursos, y los precios crecientes del arrabio y el coque conducen a un aumento en el costo de fundición, cada vez más fábricas de fundición comenzaron a utilizar fundición de horno eléctrico, para reemplazar la tradicional fundición culotte. A principios de 2010, el taller de piezas pequeñas y medianas de la fábrica de automóviles JAC también adoptó el proceso de fusión en horno eléctrico en lugar del proceso tradicional de fusión en cúpula. Puede reducir el costo y mejorar las propiedades mecánicas de las piezas fundidas, pero el tipo de agente de cementación y el proceso de cementación son muy importantes.
1.Los principales tipos de agentes carburantes
Hay muchos materiales que se utilizan como carburo de hierro fundido, como el grafito artificial, el coque de petróleo calcinado, el grafito natural, el coque, la antracita y los materiales mixtos hechos de dichos materiales.
(1) Grafito artificial de todos los agentes carburantes mencionados anteriormente, la mejor calidad es el grafito artificial. La principal materia prima para la fabricación de grafito artificial es el coque de petróleo calcinado de alta calidad en forma de polvo, al que se le añade asfalto como ligante y una pequeña cantidad de otros materiales auxiliares. Después de que todos los tipos de materias primas se combinan bien, se presionan para darles forma y luego se tratan a 2500 ~ 3000 ℃ en una atmósfera no oxidante para grafitarlos. Después del tratamiento a alta temperatura, el contenido de cenizas, azufre y gas se reduce considerablemente. Si no hay coque de petróleo calcinado a altas temperaturas o calcinado a temperatura insuficiente, la calidad del carburado afectará seriamente la calidad del carburado. Por tanto, la calidad del carburizado depende principalmente de su grado de grafitización. Un buen carburado contiene 95 % ~ 98 % de carbono de grafito (fracción de masa), 0.02 % ~ 0.05 % de azufre y (100-200) × 10-6 de nitrógeno.
(2) El coque de petróleo es un carburizado ampliamente utilizado en la actualidad. El coque de petróleo es un subproducto de la refinación del petróleo crudo. El residuo y el betún obtenidos por destilación a presión o destilación al vacío de petróleo crudo se pueden utilizar como materia prima para producir coque de petróleo. Después de la coquización, se puede obtener coque de petróleo crudo.
(3) El grafito natural se puede dividir en grafito en escamas y grafito microcristalino. El contenido de cenizas de grafito microcristalino es alto, generalmente no se usa como carburizado de hierro fundido. Hay muchos tipos de grafito en escamas: el grafito en escamas con alto contenido de carbono debe extraerse por un método químico o calentarse a una temperatura alta para hacer que el óxido se descomponga, volatilización, esta salida de grafito en escamas no es mucha, el precio es alto, generalmente no se usa como carburado; El grafito en escamas con bajo contenido de carbono tiene un alto contenido de cenizas y no debe usarse como carburizado. El grafito de carbono medio se usa principalmente como agente carburante, pero la cantidad no es mucha.
(4) En el proceso de fusión del horno de fusión por inducción de coque y antracita, se puede agregar coque o antracita como carburante durante la carga. Debido a su alto contenido de cenizas y volatilización, el hierro fundido del horno de inducción rara vez se usa como carburador, con un contenido de carbono del 80% ~ 90%, un contenido de azufre superior al 0.5%, el contenido de nitrógeno de (500 ~ 4000) × 10-6. Este tipo de carburador tiene un precio bajo y pertenece a un carburador de baja calidad.
2. Principio de carbonización de hierro líquido
En el proceso de fundición de hierro fundido sintético, se debe usar carburador debido a la gran cantidad de chatarra de acero añadida y al bajo contenido de hierro líquido C. El carbono existente en forma elemental en el carburador se funde a 3727 ℃ y no puede fundirse a la temperatura del hierro fundido. Por lo tanto, el carbón en el carburador se disuelve en hierro fundido principalmente por disolución y difusión. Cuando el contenido del carburador de grafito en solución de hierro es del 2.1%, el grafito se puede disolver directamente en una solución de hierro. La disolución directa de cementación sin grafito básicamente no existe, pero con el paso del tiempo, el carbono se difunde gradualmente y se disuelve en una solución de hierro. La tasa de carbonización del hierro fundido fundido por horno de inducción utilizando grafito cristalino es significativamente más alta que la del agente de carbonización sin grafito.
Los resultados muestran que la disolución de carbono en el hierro fundido está controlada por la transferencia de carbono en la capa límite líquida en la superficie de las partículas sólidas. Los resultados obtenidos a partir de partículas de coque y carbón se compararon con los obtenidos a partir de grafito, y se encontró que la velocidad de disolución por difusión del carburador de grafito en solución de hierro fue significativamente más rápida que la de las partículas de coque y carbón. Al observar partículas de carbón y coque parcialmente disueltas con un microscopio electrónico, se encuentra que se forma una capa muy delgada de ceniza pegajosa en la superficie de la muestra, que es el principal factor que afecta su solubilidad por difusión en el hierro fundido.
3.Factores que influyen en el efecto del aumento de carbono
(1) El efecto del tamaño del carburador en la tasa de absorción del carburador depende del efecto integral de la tasa de disolución y difusión del carburador y la tasa de pérdida por oxidación. En general, las partículas del carburador son pequeñas, la tasa de disolución es rápida, la tasa de pérdida es grande; El carburador tiene un tamaño de partícula grande, una tasa de disolución lenta y una tasa de pérdida pequeña. La elección del tamaño del carburador está relacionada con el diámetro y la capacidad del horno. En general, el diámetro y la capacidad del horno, el tamaño del carburador para ser más grande; Por el contrario, el tamaño del agente carbonizante será más pequeño.
(2) La influencia de la cantidad de carburante agregado bajo la condición de cierta temperatura y la misma composición química, la concentración de saturación de carbono en la solución de hierro es cierta. Bajo un cierto grado de saturación, cuanto más carburante se agrega, más tiempo se requiere para la disolución y difusión, mayor es la pérdida correspondiente y menor la tasa de absorción.
(3) El efecto de la temperatura en la tasa de absorción del carburador en principio, cuanto mayor sea la temperatura del líquido de hierro, más beneficioso para la absorción y disolución del carburador, por el contrario, el carburador es difícil de disolver, la tasa de absorción de carburador disminuye. Sin embargo, cuando la temperatura de la solución de hierro es demasiado alta, aunque el carburador es más fácil de disolver por completo, la velocidad de combustión del carbón aumentará, lo que resultará en una disminución del contenido de carbono y la tasa de absorción general del carburador. La eficiencia de absorción del carburador es mejor cuando la temperatura de la solución de hierro es de 1460 ~ 1550 ℃.
(4) Efecto de la agitación del líquido de hierro en la tasa de absorción del carburador La agitación favorece la disolución y difusión del carbono, evitando que el carburador flote en la superficie del líquido de hierro y se queme. El tiempo de agitación es largo y la tasa de absorción es alta antes de que el carburador se disuelva por completo. La agitación también puede reducir el tiempo de aumento de carbono y la conservación del calor, acortar el ciclo de producción y evitar la pérdida por combustión de los elementos de aleación en la solución de hierro. Pero el tiempo de agitación es demasiado largo, no solo tiene un gran impacto en la vida útil del horno, y en la solución del agente carbonizante, la agitación aumentará la pérdida de carbono en la solución de hierro. Por lo tanto, el tiempo de agitación apropiado de la solución de hierro debe ser para asegurar la disolución completa del carburador.
(5) Influencia de los componentes de licuefacción de hierro en la tasa de absorción del carburador Cuando el contenido inicial de carbono en la solución de hierro es alto, bajo un cierto límite de disolución, la tasa de absorción del carburador es lenta, la cantidad de absorción es pequeña, la pérdida por combustión es relativamente grande, y la tasa de absorción del carburador es baja. Lo contrario es cierto cuando el contenido inicial de carbono del hierro fundido es bajo. Además, el silicio y el azufre en solución de hierro dificultan la absorción de carbono y reducen la tasa de absorción del carburador. El manganeso contribuye a la absorción de carbono y aumenta la tasa de absorción del carburador. En términos de grado de influencia, el silicio es el más grande, el manganeso es el segundo, el carbono y el azufre tienen poca influencia. Por lo tanto, en el proceso de producción real, primero se debe aumentar el manganeso, luego el carbono y luego el silicio.
4.Efectos de diferentes agentes carbonizantes sobre las propiedades del hierro fundido
(1) Dos hornos de inducción sin núcleo de 5T si se utilizan para fundición, con una potencia máxima de 3000kW y una frecuencia de 500Hz. Según la lista de bateo diaria del taller (carga de retorno de cuerpo 50%, arrabio 20%, chatarra de acero 30 %), se utiliza un carburador de calcinación con bajo contenido de nitrógeno y un carburador de tipo grafito para fundir un horno de líquido de hierro respectivamente, y se vierte una cubierta de cojinete principal del bloque de cilindros respectivamente después de ajustar la composición química de acuerdo con los requisitos del proceso.
Proceso de producción: el carburador se agrega al horno eléctrico para la fusión en lotes durante el proceso de alimentación, el 0.4% del inoculante primario (inoculante de sílice-bario) se agrega en el proceso de hierro fundido para la inoculación y el 0.1% del inoculante secundario ( El inoculante de sílice-bario) se agrega en el proceso de vertido. Utiliza la línea de estilismo DISA2013.
(2) Propiedades mecánicas Para verificar los efectos de dos agentes de carbonización diferentes sobre las propiedades del hierro fundido y para evitar la influencia de la composición del hierro fundido en los resultados, la composición del hierro fundido fundido por diferentes agentes de carbonización se ajustó para que sea básicamente lo mismo., para ser más completos, los resultados del proceso de prueba de validación además de los dos hornos de fundición de hierro, un conjunto de barras de prueba de Ø 30 mm respectivamente, cada fundición de fundición líquida de hierro del horno se seleccionan al azar, respectivamente, las 12 piezas de Dureza Brinell de ontología (6 PCS/caja, dos estuches).
En la composición es casi la misma situación, el uso de la barra de prueba de tipo grafito, la intensidad de la producción del recarburador fue obviamente más alta que la del uso de la fusión del recarburador de tipo calcine mediante el vertido de la barra de prueba, y el procesamiento de fundición del recarburador de tipo grafito del rendimiento de producción es superior al uso del tipo calcine. producción de piezas fundidas del recarburador (la dureza es demasiado alta, los bordes de las piezas fundidas del proceso de fundición serán un fenómeno de salto).
(3) microestructura de grafito
Dos recarburadores diferentes fundiendo hierro fundido por barra de prueba de Ø 30 mm de morfología de grafito, en comparación, puede ver que el uso de una muestra de recarburador de tipo grafito de morfología de grafito es un tipo de grafito, grafito y la cantidad es cada vez más pequeña. tamaño.
De los resultados de las pruebas anteriores, se pueden sacar las siguientes conclusiones: el carburador de grafito de alta calidad no solo puede mejorar las propiedades mecánicas de la fundición, mejorar la estructura metalográfica, sino también mejorar las propiedades de mecanizado de la fundición.
5. Conclusión
(1) Los factores que afectan la tasa de absorción del carburador incluyen el tamaño del carburador, la cantidad de carburador agregado, la temperatura del carburador, el tiempo de agitación de la solución de hierro y la composición química de la solución de hierro.
(2) El carburador de grafito de alta calidad no solo puede mejorar las propiedades mecánicas de la fundición, mejorar la estructura metalográfica, sino también mejorar las propiedades de mecanizado de la fundición. Por lo tanto, se recomienda utilizar un carburador de grafito de alta calidad cuando el proceso de fundición del horno de inducción produce bloques de cilindros, culatas y otros productos clave.
