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Comment s'effectue l'affinage du four de fusion par induction ?

Affinage au four de fusion par induction : l'application de la cémentation est critique.

Avec l'amélioration continue des exigences de protection de l'environnement, de plus en plus d'attention est accordée à la consommation de ressources, et la hausse des prix de la fonte brute et du coke entraîne une augmentation des coûts de coulée, de plus en plus d'usines de fonderie ont commencé à utiliser la fusion au four électrique, pour remplacer la fonte traditionnelle de la culotte. Début 2010, l'atelier de petites et moyennes pièces de JAC Automobile Factory a également adopté le procédé de fusion au four électrique au lieu du procédé traditionnel de fusion au cubilot. Cela peut réduire le coût et améliorer les propriétés mécaniques des pièces moulées, mais le type d'agent de cémentation et le processus de cémentation sont très importants.

1.Les principaux types d'agents de cémentation

Il existe de nombreux matériaux utilisés comme carburateur de fonte, tels que le graphite artificiel, le coke de pétrole calciné, le graphite naturel, le coke, l'anthracite et les matériaux mixtes fabriqués à partir de ces matériaux.

(1) Graphite artificiel de tous les agents de cémentation mentionnés ci-dessus, la meilleure qualité est le graphite artificiel. La principale matière première pour la fabrication de graphite artificiel est le coke de pétrole calciné de haute qualité sous forme de poudre, dans lequel de l'asphalte est ajouté comme liant et une petite quantité d'autres matériaux auxiliaires sont ajoutés. Après que toutes sortes de matières premières soient bien assorties, elles sont pressées en forme puis traitées à 2500 ~ 3000℃ dans une atmosphère non oxydante pour les graphitiser. Après un traitement à haute température, la teneur en cendres, en soufre et en gaz est considérablement réduite. S'il n'y a pas de coke de pétrole calciné à haute température ou calciné à une température insuffisante, la qualité du carburé affectera sérieusement la qualité du carburé. Par conséquent, la qualité du carburé dépend principalement de son degré de graphitisation. Un bon cémenté contient 95% ~ 98% de carbone graphite (fraction massique), 0.02% ~ 0.05% de soufre et (100-200) × 10-6 d'azote.

(2) Le coke de pétrole est un carburé largement utilisé à l'heure actuelle. Le coke de pétrole est un sous-produit du raffinage du pétrole brut. Le résidu et le bitume obtenus par distillation sous pression ou sous vide du pétrole brut peuvent être utilisés comme matières premières pour produire du coke de pétrole. Après cokéfaction, du coke de pétrole brut peut être obtenu.

(3) Le graphite naturel peut être divisé en graphite lamellaire et en graphite microcristallin. La teneur en cendres de graphite microcristallin est élevée et n'est généralement pas utilisée comme carburateur de fonte. Il existe de nombreux types de graphite en flocons: le graphite en flocons à haute teneur en carbone doit être extrait par une méthode chimique ou chauffé à haute température pour effectuer la décomposition de l'oxyde, la volatilisation, cette sortie de graphite en flocons n'est pas beaucoup, le prix est élevé, généralement n'utilise pas sous forme de carburé ; Le graphite lamellaire à faible teneur en carbone a une teneur élevée en cendres et ne doit pas être utilisé comme cémenté. Le graphite à carbone moyen est principalement utilisé comme agent de carburation, mais la quantité n'est pas très élevée.

(4) Dans le processus de fusion du four de fusion à induction de coke et d'anthracite, du coke ou de l'anthracite peut être ajouté comme carburateur lors du chargement. En raison de sa teneur élevée en cendres et en volatilisation, la fonte de four à induction est rarement utilisée comme carburateur, avec une teneur en carbone de 80% ~ 90%, une teneur en soufre supérieure à 0.5%, une teneur en azote de (500 ~ 4000) × 10-6. Ce type de carburateur a un prix bas et appartient à un carburateur de qualité inférieure.

  2.Principe de carbonisation du fer liquide

Dans le processus de fusion de la fonte synthétique, le carburateur doit être utilisé en raison de la grande quantité de ferraille ajoutée et de la faible teneur en fer liquide C. Le carbone existant sous forme élémentaire dans le carburateur est fondu à 3727℃ et ne peut pas être fondu à la température du fer fondu. Par conséquent, le carbone dans le carburateur est dissous dans le fer fondu principalement par dissolution et diffusion. Lorsque la teneur du carburateur en graphite dans une solution de fer est de 2.1 %, le graphite peut être directement dissous dans une solution de fer. La dissolution directe de la cémentation non graphitée n'existe fondamentalement pas, mais au fil du temps, le carbone se diffuse progressivement et se dissout dans une solution de fer. Le taux de carbonisation de la fonte fondue par un four à induction utilisant du graphite cristallin est nettement supérieur à celui de l'agent de carbonisation sans graphite.

Les résultats montrent que la dissolution du carbone dans le fer fondu est contrôlée par le transfert de carbone dans la couche limite liquide à la surface des particules solides. Les résultats obtenus à partir de particules de coke et de charbon ont été comparés à ceux obtenus à partir de graphite, et il a été constaté que la vitesse de dissolution par diffusion du carburateur de graphite dans une solution de fer était significativement plus rapide que celle des particules de coke et de charbon. En observant les particules de coke et de charbon partiellement dissoutes au microscope électronique, on constate qu'une très fine couche de cendre collante se forme à la surface de l'échantillon, qui est le principal facteur affectant sa solubilité diffusive dans le fer fondu.

  3. Facteurs influençant l'effet de l'augmentation du carbone

(1) L'effet de la taille du carburateur sur le taux d'absorption du carburateur dépend de l'effet global de la vitesse de dissolution et de diffusion du carburateur et du taux de perte par oxydation. En général, les particules de carburateur sont petites, le taux de dissolution est rapide, le taux de perte est important ; Le carburateur a une grande taille de particules, un taux de dissolution lent et un faible taux de perte. Le choix de la taille du carburateur est lié au diamètre et à la capacité du four. En général, le diamètre et la capacité du four, la taille du carburateur devant être plus grande ; Au contraire, la taille de l'agent de carbonisation doit être plus petite.

(2) L'influence de la quantité de carburateur ajoutée sous la condition d'une certaine température et de la même composition chimique, la concentration de saturation en carbone dans la solution de fer est certaine. Sous un certain degré de saturation, plus on ajoute de carburateur, plus le temps de dissolution et de diffusion est long, plus la perte correspondante est importante et plus le taux d'absorption est faible.

(3) L'effet de la température sur le taux d'absorption du carburateur en principe, plus la température du liquide de fer est élevée, plus l'absorption et la dissolution du carburateur sont bénéfiques, au contraire, le carburateur est difficile à dissoudre, le taux d'absorption du carburateur diminue. Cependant, lorsque la température de la solution de fer est trop élevée, bien que le carburateur soit plus facile à dissoudre complètement, le taux de combustion du carbone augmentera, entraînant une diminution de la teneur en carbone et du taux d'absorption global du carburateur. L'efficacité d'absorption du carburateur est la meilleure lorsque la température de la solution de fer est de 1460 ~ 1550℃.

(4) Effet de l'agitation du liquide de fer sur le taux d'absorption du carburateur L'agitation favorise la dissolution et la diffusion du carbone, évitant que le carburateur ne flotte à la surface du liquide de fer et soit brûlé. Le temps d'agitation est long et le taux d'absorption est élevé avant que le carburateur ne soit complètement dissous. L'agitation peut également réduire le temps d'augmentation du carbone et de conservation de la chaleur, raccourcir le cycle de production et éviter la perte par combustion des éléments d'alliage dans la solution de fer. Mais le temps d'agitation est trop long, non seulement a un grand impact sur la durée de vie du four, et dans la solution de l'agent de carbonisation, l'agitation augmentera la perte de carbone dans la solution de fer. Par conséquent, le temps d'agitation approprié de la solution de fer doit permettre d'assurer la dissolution complète du carburateur.

(5) Influence des composants de liquéfaction du fer sur le taux d'absorption du carburateur Lorsque la teneur initiale en carbone dans la solution de fer est élevée, sous une certaine limite de dissolution, le taux d'absorption du carburateur est lent, la quantité d'absorption est faible, la perte de combustion est relativement grand, et le taux d'absorption du carburateur est faible. L'inverse est vrai lorsque la teneur initiale en carbone du fer fondu est faible. De plus, le silicium et le soufre dans une solution de fer entravent l'absorption du carbone et réduisent le taux d'absorption du carburateur. Le manganèse contribue à l'absorption du carbone et augmente le taux d'absorption du carburateur. En termes de degré d'influence, le silicium est le plus important, le manganèse est le deuxième, le carbone et le soufre ont peu d'influence. Par conséquent, dans le processus de production proprement dit, le manganèse doit être augmenté en premier, puis le carbone, puis le silicium.

  4.Effets de différents agents de carbonisation sur les propriétés de la fonte

(1) Deux 5T si des fours à induction sans noyau sont utilisés pour la fusion, d'une puissance maximale de 3000kW et d'une fréquence de 500Hz.Selon la liste de frappe quotidienne de l'atelier (charge de retour de corps 50%, fonte 20%, ferraille 30 %), un carburateur de type à calcination à faible teneur en azote et un carburateur de type graphite sont utilisés pour faire fondre un four de fer liquide respectivement, et un couvercle de palier principal de bloc-cylindres est coulé respectivement après avoir ajusté la composition chimique en fonction des exigences du processus.

Processus de production : le carburateur est ajouté au four électrique pour fusionner par lots pendant le processus d'alimentation, 0.4 % de l'inoculant primaire (inoculant silice-baryum) est ajouté dans le processus de fonte en fusion pour l'inoculation, et 0.1 % de l'inoculant secondaire ( L'inoculant de silice-baryum) est ajouté dans le processus de coulée. Utilisez la ligne de style DISA2013.

(2) Propriétés mécaniques Pour vérifier les effets de deux agents de carbonisation différents sur les propriétés de la fonte, et afin d'éviter l'influence de la composition du fer fondu sur les résultats, la composition du fer fondu fondu par différents agents de carbonisation a été ajustée pour être fondamentalement le même., afin de plus pleinement, les résultats du processus de test de validation en plus des deux fontes de four coulant un ensemble de barres d'essai de Ø 30 mm respectivement, chaque fonte de coulée liquide de fer de four sont respectivement choisis au hasard les 12 pièces de Dureté Brinell de l'ontologie (6 PCS/boîte, deux cas).

Dans la composition est presque la même situation, l'utilisation de l'intensité de la barre d'essai de type graphite de la production de recarburateur était évidemment plus élevée que celle de l'utilisation d'un recarburateur de type calcine fondant en versant une barre d'essai, et le traitement de coulée de recarburateur de type graphite de la performance de production est supérieur à l'utilisation de type calcine production de recarburateur de pièces moulées (la dureté est trop élevée, les bords des pièces moulées du processus de coulée seront un phénomène de saut).

(3) Microstructure graphitée

Deux coulées de fer de fusion de recarburateur différentes par barre d'essai de Ø 30 mm de morphologie de graphite, comparaison, vous pouvez voir que l'utilisation d'un échantillon de recarburateur de type graphite de morphologie de graphite est un type de graphite, de graphite et la quantité est de plus en plus petite.

À partir des résultats des tests ci-dessus, les conclusions suivantes peuvent être tirées: un carburateur en graphite de haute qualité peut non seulement améliorer les propriétés mécaniques de la pièce moulée, améliorer la structure métallographique, mais également améliorer les propriétés d'usinage de la pièce moulée.

  5. Conclusion

(1) Les facteurs affectant le taux d'absorption du carburateur comprennent la taille du carburateur, la quantité de carburateur ajoutée, la température du carburateur, le temps d'agitation de la solution de fer et la composition chimique de la solution de fer.

(2) Le carburateur en graphite de haute qualité peut non seulement améliorer les propriétés mécaniques de la coulée, améliorer la structure métallographique, mais également améliorer les propriétés d'usinage de la coulée. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser un carburateur en graphite de haute qualité lorsque le processus de fusion du four à induction produit un bloc-cylindres, une culasse et d'autres produits clés.

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