Pakollista luettavaa valun aloittelijoille: Kuinka hallita hiili- ja piipitoisuutta turvallisesti ja tehokkaasti valuraudan sulatuksen aikana?

Osa I: Turvallisuus on tärkeintä

Kaikkiin sulaa metallia koskeviin toimiin liittyy erittäin suuria riskejä. Kuten a Valurauta valu aloittelija, sinun täytyy sijoittaa turvallisuutta ennen kaikkea ja noudata tiukasti seuraavia toimintastandardeja:

1. Henkilökohtaisten suojavarusteiden (PPE) tiukka käyttöönotto

• Koko kehon suojaus: Sinun on käytettävä standardien mukaista paloa hidastavat puvut/nahkaiset työvaatteet suojaamaan säteilylämmöltä ja estämään sulan metallin roiskeet.
• Silmien ja kasvojen suojaus: Käytä erikoistunut koko kasvojen suojat (sävytetyillä suodattimilla suojaamaan voimakkaalta valolta ja infrapunasäteilyltä) ja turvallisuutta glasses .
• Käsien suojaus: Käytä pitkävartiset, lämmönkestävät käsineet .
• Jalkojen suojaus: Wear turvallisuutta boots (niiden tulee olla iskunkestäviä, puhkaisuja kestäviä ja estettävä sulan metallin virtaaminen sisään).
• Työkalun käyttö: Varmista, että kaikki sulan metallin kanssa kosketuksiin joutuvat työkalut ovat kunnossa pitkävartinen ja ne on vahvistettu kuivaksi ja esilämmitetyksi ennen käyttöä.

2. Räjähdysvaaran ehkäisy

• Tiukka kosteudenpoisto: Tämä on kriittisin turvatoimi. Jos sula metalli joutuu kosketuksiin kosteuden kanssa (jopa pieniä määriä työkaluissa, panosmateriaaleissa tai seoksissa), se kehittää välittömästi suuren määrän höyryä aiheuttaen väkivaltaisen höyryräjähdys joka roiskuu sulaa metallia kaikkialle.
• Lataa esilämmitys: Ennen kuin lisäät uuniin palautusromua, teräsromua tai jopa seostavia lisäaineita (kuten ferropiitä, kaasuttimet) on paistettava perusteellisesti ja esilämmitettävä to drive off adsorbed surface and internal moisture. Preheating temperatures should ensure complete drying, e.g., reaching $\ge 200^{\circ}C$.

3. Myrkylliset kaasut ja ympäristönhallinta

• Ilmanvaihto: Etenkin sulatuksen aikana syntyy suuria määriä savua carbon monoxide ($\text{CO}$) hapettumisesta ja palamisesta sulan pinnalla. Sulaton täytyy olla erittäin tehokas paikallinen ilmanvaihto ja hyvä yleinen ilmanvaihto.
• Ilmanvalvonta: It is recommended to be equipped with $\text{CO}$ monitors to ensure the air quality in the working area meets safety standards.

Osa II: Hiili- ja piipitoisuuden tehokas valvonta

Valuraudan ominaisuudet määräytyvät ensisijaisesti hiilipitoisuuden ($%C$) ja piipitoisuuden ($%Si$) perusteella, jotka yhdessä ohjaavat jähmettymiskäyttäytymistä ja lopullista mikrorakennetta. Tämä arvioidaan usein käyttämällä Hiiliekvivalentti (CE) :

$$CE = %C \frac{%Si %P}{3}$$

1. Hiilipitoisuuden ohjaus ja säätö ($%C$) (hiiletys)

Hiili on ydinelementti grafiitin muodostamisessa ja valuraudan juoksevuuden määrittämisessä. Kun hiiltä häviää sulamisen aikana tai varaus ei ole riittävä, a kaasutin on lisättävä.

• Kaasuttimen valinta: Kaasuttimen puhtaus ja hiukkaskoko vaikuttavat suoraan sen liukenemisnopeuteen ja hiiletyksen tehokkuus (sulan raudan absorboiman lisätyn hiilen prosenttiosuus).
  • Erittäin puhdas grafiitti/keinotekoinen grafiitti: Erittäin puhdas, kiinteä hiili $>98%$, suurin absorptionopeus (yleensä $>90%$), sopii korkean vaatimuksen sulatuksiin tai induktiouunisulatukseen.
  • Maaöljykoksi: Kustannustehokas, kiinteä hiili 90–95 % $, yleisesti käytetty kaasutin.
• Optimaalinen lisäysmenetelmä: Hiiletyksen tehokkuus liittyy läheisesti lisäyksen paikkaan ja ajoitukseen.
  • Keskilatauslisäys (sähköuuni): Tämä on suosituin menetelmällä. Sekoita kaasutin osaan panosta (kuten palautusromua tai teräsromua) ja aseta se sulatusaltaan keski- ja alaosaan. Sulamisen aikana kaasuttimella on pidempi kosketusaika tulistetun vyöhykkeen liukenemiseen, jolloin saavutetaan korkeampi absorptionopeus.
  • Pinnan lisäys ennen napautusta: Sopii pieniin säätöihin. The kuona on kuorittava perusteellisesti ensin, sitten kaasutin levitetään tasaisesti pinnalle käyttämällä sähkömagneettinen sekoitus (induktiouuneissa) tai käsin sekoittamalla liukenemisen edistämiseksi. Tämä menetelmä on suhteellisen vähemmän tehokas, mutta helpompi käyttää.

2. Piipitoisuuden ohjaus ja säätö ($%Si$) (silikonointi)

Pii on vahva grafitoinnin edistäjä , ratkaisevan tärkeä valkoisen valuraudan muodostumisen estämisessä.

• Pääpiin lähde: Ferrosilicon ($\text{FeSi}$) . $\text{FeSi}75$ (containing approx. $75%$ silicon) is commonly used.
  • Lisäysmenetelmä: Yleensä lisätään nestemäistä metallia juuri ennen napautusta . Homogeenisuuden varmistamiseksi se tulee lisätä kuonan kuorimisen jälkeen ja säilyttää riittävän pitkään (noin 5-10 minuuttia), jotta se sulaa ja sekoittuu täydellisesti.
  • Esilämmityksen merkitys: Ferropiipalat on esilämmitettävä kosteuden aiheuttamien höyryräjähdysten estämiseksi.
• Yhdistetty hiili-pii-lisäaine: Silicon Carbide ($\text{SiC}$) on erinomainen komposiittilisäaine.
  • Periaate: $\text{SiC}$ does not melt in the iron melt but dissociates via the reaction $\text{SiC} \rightarrow [\text{Si}] [\text{C}]$, releasing both silicon and carbon into the iron.
  • Edut: Se kasvattaa samanaikaisesti $%C$ ja $%Si$ ja on erinomainen esirokotus vaikutuksia, jotka edistävät hienon grafiitin muodostumista. Se lisätään yleensä veloittaa as a supplement or alternative to $\text{FeSi}$ and carburizers.

3. Hapetushäviöiden välttäminen ja kompensointi

Sulatusprosessin aikana, erityisesti sulatuksen ja tulistuksen myöhemmissä vaiheissa, hiiltä ja piitä voi hävitä johtuen reaktiosta ilmakehän tai kuonassa olevien oksidien kanssa:

• Palamisreaktiot:
  • $2[\text{C}] \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO} \uparrow$
  • $[\text{Si}] \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2$ (enters the slag)
• Vastatoimenpiteet:
  • Kuonanhallinta: ajankohtaista removal of slag containing high iron oxide ($\text{FeO}$) . $\text{FeO}$ in the slag will continuously oxidize the $\text{C}$ and $\text{Si}$ in the molten iron.
  • Korvaus: Lopullista koostumusta määritettäessä tietty polttokorvaus tulee ottaa huomioon, mikä tarkoittaa, että lisättävän määrän tulisi hieman ylittää tavoitearvon kompensoidakseen normaalit sulatuksen häviöt.

Osa III: Yleisten hiili- ja piikontrollimateriaalien vertailu

Jotta voit tehdä tietoisen valinnan, alla olevassa taulukossa on lueteltu yleisimmät hiili- ja piisäätömateriaalit ja niiden tärkeimmät ominaisuudet: