Những ảnh hưởng của magie dư cao và thấp đối với đường kính than chì quá mức và khuyết tật nở than chì trong sắt dẻo

Hàm lượng magiê dư trong sản xuất sắt dẻo cần phải được kiểm soát chính xác trong "phạm vi cửa sổ tối ưu" (thường là khoảng 0,04% -0,055%, tùy thuộc vào thành phần và quy trình). Độ lệch khỏi phạm vi này, dù quá cao hay quá thấp, có thể gây ra sự suy giảm hình thái than chì, nhưng biểu hiện và cơ chế cơ bản là hoàn toàn khác nhau.

1, Tác động của hàm lượng magie dư thấp là hàm lượng magie dư thấp hơn giá trị tới hạn tối thiểu cần thiết cho quá trình hình cầu hóa (thường khoảng 0,03% -0,035%), đây là nguyên nhân cơ bản và trực tiếp nhất dẫn đến khuyết tật ra hoa của than chì và tác động đến đường kính than chì chỉ là thứ yếu. Cơ chế cơ bản ảnh hưởng quyết định đến sự ra hoa của than chì là vai trò cốt lõi của nguyên tố magiê là hấp phụ trên bề mặt tinh thể của sự phát triển than chì, ngăn chặn tính chất tăng trưởng phân lớp của nó, buộc nó phát triển đẳng hướng và do đó tạo thành hình cầu. Khi hàm lượng magie dư không đủ, tác dụng hấp phụ và ức chế này sẽ thất bại trong giai đoạn phát triển than chì sau này, đặc biệt là ở giai đoạn cuối của quá trình hóa rắn eutectic. Sự hình thành khuyết tật: Than chì không bị giới hạn sẽ khôi phục chế độ tăng trưởng nhanh và không ổn định của nó, khiến than chì hình cầu đã hình thành bị vỡ và biến dạng, dẫn đến rỗng bên trong và vỡ ra hoặc có các cạnh giống như san hô, đây là một loại "than chì nở hoa" điển hình. Điều này chỉ ra rằng quá trình hình cầu hóa về cơ bản đã thất bại. Tác động gián tiếp đến đường kính than chì: Ở những khu vực cục bộ nơi magie dư sắp không đủ nhưng chưa bị hỏng hoàn toàn, việc giảm số lõi tạo mầm hiệu quả có thể dẫn đến một số lượng nhỏ các quả cầu than chì còn sót lại ngày càng lớn hơn. Tuy nhiên, đặc điểm nổi bật hơn trong trường hợp này là sự xuất hiện của một lượng lớn than chì không hình cầu (giống như con sâu, giống như bông hoa) và độ thô đơn giản của than chì không phải là biểu hiện chính của nó. ·Nguyên nhân phổ biến khiến magie dư thấp là do hàm lượng lưu huỳnh cao trong sắt nóng chảy ban đầu, tiêu thụ quá nhiều magie. Tính toán không đầy đủ lượng chất tạo hình cầu được thêm vào hoặc tốc độ hấp thụ phản ứng thấp. Sau khi xử lý hình cầu, thời gian lưu trú của sắt nóng chảy quá dài và magie bị suy giảm nghiêm trọng. Trong sắt nóng chảy có các nguyên tố gây nhiễu mạnh như chì và bismuth có tác dụng vô hiệu hóa tác dụng tạo hình cầu của magie. Tóm tắt: Lượng magie dư thấp dẫn đến mất khả năng hình cầu hóa và trực tiếp thúc đẩy sự ra hoa của than chì.

2, Tác động của hàm lượng magiê dư thừa cao hơn đáng kể so với phạm vi tối ưu (chẳng hạn như vượt quá 0,06% -0,07%), chủ yếu không dẫn đến ra hoa mà thông qua một loạt tác động gián tiếp, trở thành yếu tố quan trọng trong việc thúc đẩy đường kính than chì quá mức (thô), kèm theo các khuyết tật đúc nghiêm trọng khác. Cơ chế thúc đẩy gián tiếp cho đường kính than chì quá lớn (thô) là làm suy yếu hiệu ứng ủ và giảm lõi tạo mầm. Magiê là một yếu tố chống grafit hóa (làm trắng) mạnh mẽ. Magiê dư thừa sẽ làm tăng đáng kể xu hướng siêu lạnh của sắt nóng chảy. Điều này gây khó khăn cho lõi không đồng nhất do chế phẩm ferrosilicon thông thường cung cấp hoạt động ổn định, dẫn đến “phản ứng ủ bệnh” bị suy giảm. Hậu quả trực tiếp là làm giảm số lượng hạt nhân hình cầu than chì. Với tiền đề là tổng hàm lượng carbon không đổi, càng có ít lõi thì kích thước mà mỗi quả bóng than chì có thể phát triển càng lớn, do đó tạo thành những quả bóng than chì thô nhưng có thể vẫn tương đối tròn. Cơ chế 2: Gây ra những điều chỉnh quy trình không phù hợp. Để chống lại xu hướng trắng do magiê cao gây ra, người vận hành có thể buộc phải tăng lượng carbon tương đương (đặc biệt là hàm lượng silicon) hoặc trải qua quá trình ủ quá mức. Trong điều kiện tương đương carbon cao, đặc biệt khi quá trình làm mát chậm các phần dày và lớn, nó tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển thô của than chì. Magiê, chất có tác động tiềm năng cao đến hình thái của than chì, có thể làm giảm độ tròn của các quả cầu than chì, khiến dễ tạo ra than chì vón cục hoặc không đều, nhưng nó thường không trực tiếp tạo thành các vụ nổ điển hình. Nguy cơ bao gồm xỉ đã tăng lên đáng kể do các vấn đề quy trình nghiêm trọng khác: magie dư thừa dễ phản ứng với oxy và lưu huỳnh để tạo ra xỉ như MgO và MgS, có thể được cuộn vào vật đúc và tạo thành các khuyết tật bao gồm xỉ. Xu hướng co ngót tăng cường: Magiê cao mở rộng phạm vi đông đặc của bột nhão như chất lỏng sắt, cản trở việc bổ sung độ co ngót, làm tăng đáng kể xu hướng co ngót vi mô và ảnh hưởng nghiêm trọng đến mật độ của vật đúc. Thanh khoản giảm và sự co lại tăng lên.

Tóm tắt: Magiê dư thừa quá mức gián tiếp dẫn đến việc than chì trở nên thô hơn thông qua việc "ức chế quá trình tạo mầm và giảm số lượng quả cầu", đồng thời gây ra một loạt tác dụng phụ ác tính như tạo xỉ và co rút.

3, Tác động của magie dư "thích hợp nhưng giảm dần" là tình huống phổ biến nhất gặp phải trong sản xuất thực tế, dẫn đến đường kính than chì quá mức. Nó cho thấy tầm quan trọng của những thay đổi năng động trong "hàm lượng magie hiệu quả". Điểm bắt đầu: Khi kết thúc quá trình xử lý hình cầu, lượng magie dư ở mức tối ưu, được nuôi dưỡng đầy đủ và các quả bóng than chì nhỏ, tròn và nhiều. Quá trình suy giảm: Từ khi hoàn thành xử lý đến quá trình hóa rắn của vật đúc, sắt nóng chảy trải qua quá trình lưu giữ, dẫn đến "suy giảm hình cầu" (đốt và nổi nguyên tố magie) và "suy giảm quá trình ủ" (sự hòa tan hoặc thất bại của lõi tạo mầm). ·Cơ chế hình thành khuyết tật: Hàm lượng magiê dư hiệu quả giảm dần và hạn chế tăng trưởng than chì yếu đi. Số lượng lõi tạo mầm hiệu quả giảm dần theo thời gian. Hiệu ứng chồng chất của cả hai: Trước khi magie dư đạt đến “điểm tới hạn” gây ra hiện tượng ra hoa, các quả cầu than chì còn lại sẽ tiếp tục phát triển trong điều kiện hạn chế hạn chế và nguồn cacbon đủ, cuối cùng tạo thành than chì có kích thước thô nhưng vẫn có hình thái chấp nhận được (chẳng hạn như loại 6 hoặc thậm chí thô hơn). Nếu sự suy giảm tiếp tục, nó sẽ trượt theo hướng hình cầu và ra hoa kém.

Mục tiêu cốt lõi của bản tóm tắt hướng dẫn thực tế cuối cùng không chỉ là kiểm soát lượng magiê dư ở giá trị mục tiêu mà còn đảm bảo tính hiệu quả và ổn định của nó trong toàn bộ quá trình rót. Ngăn chặn sự ra hoa (chìa khóa là ngăn ngừa lượng magiê thấp): Giảm nghiêm ngặt và ổn định hàm lượng lưu huỳnh trong sắt nóng chảy ban đầu. Đảm bảo bổ sung đầy đủ và chính xác chất tạo hình cầu. Giảm thiểu thời gian lưu trú sau quá trình hình cầu hóa để đạt được độ rót nhanh. Ngăn chặn quá trình tạo hạt thô (chìa khóa để duy trì sự cân bằng giữa quá trình tạo mầm hiệu quả và magie): Sử dụng các kỹ thuật ủ giai đoạn cuối hiệu quả và chống lão hóa (chẳng hạn như cấy dòng chảy và trong quá trình cấy khuôn) để liên tục cung cấp các lõi tạo mầm mới là cách hiệu quả nhất để chống lại sự phân rã và tinh chế than chì. Tránh tăng hàm lượng magiê dư một cách mù quáng vì mục đích "bảo hiểm" là một con đường khác hướng tới sự co ngót, bao gồm xỉ và làm thô than chì. Đối với các tiết diện dày và lớn, cần tối ưu hóa toàn diện thiết kế tương đương carbon và điều kiện làm mát. Nói tóm lại, "ổn định lưu huỳnh, kiểm soát magie (vừa phải), rót nhanh và tiêm chủng mạnh" là các tiêu chí quy trình quan trọng để có được cấu trúc sắt dẻo chất lượng cao đồng thời tránh hiện tượng nở than chì và tạo hạt thô.