Đặc điểm và biện pháp phòng ngừa của lượng mưa lỗ rỗng trong gang xám

1. Đặc điểm của lượng mưa lỗ rỗng trong gang xám

Độ xốp của lượng mưa trong các bộ phận gang xám là một khiếm khuyết đúc phổ biến và cụ thể. Nó chủ yếu gây ra bởi sự giảm mạnh của độ hòa tan của các khí (chủ yếu là hydro và nitơ) hòa tan trong sắt nóng chảy trong quá trình làm mát và hóa rắn, không thể giải phóng hoàn toàn và kết tủa ở dạng bong bóng và vẫn ở trong đúc. Các đặc điểm chính của lỗ chân lông kết tủa như sau:

Một. Đặc điểm vị trí: Chủ yếu xảy ra ở các điểm nóng, các phần dày và lớn hoặc các khu vực cốt lõi của quá trình hóa rắn cuối cùng: Các khu vực này có tốc độ hóa rắn chậm, cung cấp đủ thời gian để tiến hóa, tích lũy và tăng trưởng. Thông thường bên trong đúc (cách xa bề mặt): Mặc dù đôi khi gần bề mặt, nó thường nằm ở khu vực bên trong hoặc trung tâm của độ dày tường đúc, không giống như các lỗ chân lông dưới da bám chặt vào da. Thường tránh xa hệ thống gating và riser: bởi vì khu vực riser gating hóa chất sau đó và có áp suất thấp hơn, khí có nhiều khả năng di chuyển và thoát ra các khu vực này. Các lỗ chân lông có nhiều khả năng hình thành tại các nút nóng bị cô lập cách xa các "kênh xả" này.

b. Hình dạng và kích thước Đặc điểm: Hình dạng: Các lỗ nhỏ chủ yếu là hình tròn, hình elip hoặc hình giọt nước. Nếu nhiều bong bóng thu thập ở mặt trước hóa rắn và phát triển dọc theo đuôi gai, chúng cũng có thể tạo thành sâu như, nòng nọc như hoặc hình dạng không đều được phân phối dọc theo ranh giới hạt. Kích thước: Thường tương đối nhỏ, với phạm vi đường kính khoảng 0,5mm đến 3 mm. Nhưng nó cũng có thể lớn hơn, đặc biệt là ở các phần dày và lớn. Bức tường bên trong: mịn, sạch và sáng bóng (giống như gương), là một trong những đặc điểm điển hình nhất của lỗ chân lông kết tủa. Bởi vì các bong bóng được hình thành bên trong sắt nóng chảy, các bức tường của chúng tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng mà không bị oxy hóa hoặc ô nhiễm.

c. Đặc điểm phân phối: Phân phối phân cụm hoặc phân cụm nhỏ: có thể xuất hiện riêng lẻ, nhưng phổ biến hơn, một số hoặc nhiều khí khổng thu thập được để tạo thành các cụm nhỏ cục bộ. Chúng thường không được phân tán hoặc phân phối đều (đó là trường hợp khi hàm lượng khí hòa tan là cực kỳ cao). Riễu nhưng tương đối tập trung ở vị trí: trong một khu vực mặt cắt ngang hoặc mặt cắt lớn hoặc lớn, có thể có nhiều điểm lỗ rỗng khí rải rác.

d. Các đặc điểm khác biệt từ các lỗ chân lông khác: sự khác biệt từ lỗ chân lông xâm lấn: lỗ chân lông xâm lấn thường lớn hơn và không đều hơn, với các bức tường bên trong thô và bị oxy hóa, và có thể chứa xỉ (vì khí đến từ các nguồn bên ngoài như độ ẩm cát, phân hủy sơn, v.v. và sự xâm lấn khí có thể mang theo xỉ). Các lỗ chân lông xâm lấn thường nằm ở bề mặt trên của vật đúc hoặc gần bề mặt của khoang khuôn/lõi cát. Sự khác biệt so với lỗ chân lông dưới da: Các lỗ chân lông dưới da được đặt bên dưới bề mặt đúc (1-3mm) và được hình kim hoặc dài, đôi khi chỉ được phát hiện sau khi xử lý hoặc làm sạch. Sự hình thành các lỗ chân lông dưới da thường liên quan đến các phản ứng hóa học trên bề mặt sắt nóng chảy (như FEO+C -> Fe+CO) và quá trình oxy hóa cũng có thể xảy ra trên thành bên trong. Sự khác biệt so với lỗ chân lông phản ứng: lỗ chân lông phản ứng (như lỗ chân lông CO được tạo ra bởi các phản ứng oxy carbon) thường có màu oxy hóa (màu xanh hoặc tối) trên thành bên trong, với hình dạng không đều hơn và thường đi kèm với xỉ hoặc vùi.

e. Các đặc điểm liên quan của lý do hình thành: Liên quan chặt chẽ đến hàm lượng khí ban đầu của sắt nóng chảy: sắt nóng chảy với hàm lượng hydro và nitơ cao có nhiều khả năng tạo ra lỗ chân lông mưa. Liên quan chặt chẽ đến tốc độ hóa rắn: Khu vực làm mát dày hơn và chậm hơn có rủi ro cao hơn. Liên quan đến điều trị bằng sắt nóng chảy: Việc sử dụng các vật liệu ẩm ướt, bị ăn mòn và dầu nhờn, các chất cấy/hình cầu ẩm ướt, khuấy quá mức và nhiệt độ quá nóng của sắt nóng chảy (tăng hút) đều có thể làm tăng xu hướng của lỗ chân lông. Tóm tắt các điểm nhận dạng chính: Vị trí: Độ dày đúc, mặt cắt lớn, điểm nóng và lõi. Hình dạng: Chủ yếu là hình tròn/hình bầu dục/hình giọt nước, hoặc hình con sâu. Bức tường bên trong: mịn, sạch và sáng bóng (tính năng quan trọng nhất!). Kích thước: Nhỏ đến trung bình, thường dưới 3 mm. Phân phối: Các cụm bị cô lập hoặc nhỏ, tập trung ở các khu vực địa phương. Xác định các tính năng này là rất quan trọng để xác định chính xác loại độ xốp, truy tìm nguyên nhân gốc của các khiếm khuyết (như nguyên liệu thô, quá trình tan chảy, điều trị tiêm chủng, đổ nhiệt độ, thiết kế đúc) và phát triển các biện pháp phòng ngừa hiệu quả. Đo hàm lượng khí (đặc biệt là hàm lượng hydro) của sắt nóng chảy thường là bước xác minh chính khi nghi ngờ rằng đó là một sự hình thành lỗ rỗng.

Khí từ lỗ chân lông kết tủa trong gang xám đến từ đâu? Khí trong lỗ chân lông của gang xám chủ yếu đến từ khí hòa tan trong sắt nóng chảy trong quá trình nóng chảy và đổ. Những khí này kết tủa do độ hòa tan giảm mạnh trong quá trình làm mát và hóa rắn của sắt nóng chảy. Cơ chế tạo và hòa tan của nó bao gồm các quá trình vật lý và hóa học phức tạp, với các loại khí lõi là hydro (H ₂) và nitơ (N ₂), và một lượng nhỏ có thể liên quan đến carbon monoxide (CO).

Các nguồn chính và quá trình hòa tan của các khí này như sau:

Một. Cơ chế nguồn và cơ chế tạo ra khí lõi

Một. 1. Hydrogen (H ₂) - Nguồn chính của khí tiến hóa: độ ẩm và dầu trong vật liệu lò: vật liệu lò ẩm (sắt lợn, thép phế liệu, vật liệu tái chế), gỉ (Fe ₂ · NH ₂ o) → MC+(n/2) H ₂ Hơi nước trong môi trường nóng chảy: độ ẩm trong lò nóng ẩm, mề ăn, dụng cụ hoặc lớp phủ. Khí quyển lò: Khí quyển chứa H ₂ O được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu (như khí tự nhiên, khí lò than cốc). Hấp thụ độ ẩm của các chất cấy/phụ gia: Các chất cấy hoặc hợp kim như Ferrosilicon và Ferromangan hấp thụ độ ẩm từ không khí. Cơ chế hòa tan: Sắt có thể hòa tan khí hydro khi ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ cao, độ hòa tan tương đối cao (lên tới 5-7 ppm ở 1500), nhưng trong quá trình hóa rắn, độ hòa tan giảm mạnh xuống còn khoảng 1/3 ~ 1/2 (gần như không hòa tan ở trạng thái rắn)

Một. 2. Nitơ (N ₂) - Một nguồn quan trọng, đặc biệt là trong các vật liệu lò nitơ cao. Nguồn: Hợp kim/Vật liệu hợp kim có chứa nitơ: Thép phế liệu (đặc biệt là thép hợp kim), sắt lợn chứa nitơ, nitơ trong chất hủy khí. Nitơ trong khí lò: Khoảng 78% không khí là N ₂, được hít vào khi sắt nóng chảy tiếp xúc với không khí hoặc khuấy trong lò hồ quang điện hoặc lò nung cảm ứng. Phân hủy cát/lớp phủ nhựa: nhựa furan và các tác nhân bảo dưỡng amin phân hủy để tạo ra các loại khí chứa nitơ (như NH3) HCN） Cơ chế hòa tan: độ hòa tan của nitơ trong sắt nóng chảy cũng tăng theo nhiệt độ, nhưng bị ảnh hưởng bởi thành phần của sắt nóng chảy (carbon và silicon. Độ hòa tan giảm đáng kể trong quá trình hóa rắn (độ hòa tan rắn là cực kỳ thấp).

Một. 3. Carbon monoxide (CO) - Nguồn thứ cấp nhưng có thể liên quan: carbon (c) trong sắt nóng chảy phản ứng với oxy hòa tan (O) hoặc oxit (như FEO): (Lưu ý: bong bóng CO thường tạo thành lỗ chân lông phản ứng thay vì lỗ chân lông không điển hình, nhưng có thể cùng tồn tại trong điều kiện cụ thể).

3. Làm thế nào để ngăn ngừa và kiểm soát sự xuất hiện của các khiếm khuyết lỗ rỗng khí: Chiến lược phòng ngừa: Cắt bỏ nguồn khí+Thúc đẩy Escape

Một. Kiểm soát nghiêm ngặt vật liệu lò và môi trường nóng chảy: vật liệu lò khô, không rỉ sét và không có vết dầu. Làm khô hoàn toàn muôi và dụng cụ (> 800). Tránh quá nóng quá mức (> 1500) và cách nhiệt kéo dài.

b. Tối ưu hóa điều trị bằng sắt nóng chảy: Vịnh/Hợp kim nướng trước (200 ~ 300). Sử dụng cát nhựa nitơ thấp hoặc cát đúc gia cố cho khí thải.

c. Thiết kế quy trình Thiết kế ống xả: Lắp đặt sắt lạnh để tăng tốc hóa rắn ở các khu vực dày và lớn. Thiết kế hợp lý kênh riser và ống xả để tạo điều kiện di chuyển khí về phía riser.

d. Nếu cần thiết, thực hiện xử lý khử khí: Giới thiệu khí trơ (như AR) để điều khiển hydro hoặc thêm tác nhân khử khí (như hợp kim đất hiếm).

Tóm tắt: Khí kết tủa lỗ chân lông trong gang xám về cơ bản là H và N ₂ hòa tan trong quá trình nóng chảy của sắt nóng chảy, có nguồn gốc từ vật liệu lò có chứa ẩm/nitơ, khí lò và hoạt động không đúng cách. Trong quá trình hóa rắn, kết tủa siêu bão hòa do giảm độ hòa tan đột ngột, và cuối cùng được chụp bởi các đuôi gai để tạo thành các lỗ chân lông tròn mịn trên thành bên trong. Kiểm soát sự hòa tan khí nguồn và tối ưu hóa quá trình hóa rắn là chìa khóa để chữa khỏi vấn đề.