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Quels sont les problèmes de fusion de la fonte dans un four à induction ?

Basé sur trente ans de production de cubilots et près de dix ans de pratique de production de fours électriques, cet article résume de manière exhaustive l'expérience pratique et les leçons accumulées.

La caractéristique du processus de fusion de la fonte dans un four électrique est que le degré de surfusion de l'alliage augmente et que la température de surchauffe est plus élevée après la refusion de la fonte en fusion, ce qui entraîne de nouveaux problèmes dans le contrôle de la qualité de la fonte.

Le métal chaud du four après refusion contient moins d'impuretés dans le cubilot, ce qui signifie une plus grande pureté, dans son absence de cristallisation hétérogène du noyau dans le processus de solidification, de solidification avec les fluctuations constitutives et la concentration des hauts et des bas à plus faible, ce qui fait augmenter le degré de surfusion (se réfère ici au soi-disant degré de surfusion de la même composition dans la coagulation de l'alliage fer-carbone que la température réelle avec le système stable qui fait partie de la température de cristallisation), la possibilité d'alliage la solidification avec le département de stabilité de l'interface, est le produit de cristallisation de la teneur en Fe3C (cémentite) augmentée, tandis que le fer fondu de la coupole en raison du fait qu'il contient un noyau plus hétérogène, ainsi que la stabilité pendant la solidification est une tendance au développement de grands, Dans le fe Diagramme de phase de l'alliage -C, la ferrite et le graphite sont les produits d'une cristallisation stable.

Caractéristiques de fusion de la fonte au four électrique, exigences en matière de sélection de la composition des fonderies de fonte, rapport de charge, dosage de la ferraille, processus d'inoculation, augmentation de la décarburation du carbone, désulfuration, processus de sphéroïdisation, processus de vernacularisation par injection, contrôle de la température, processus de coulée et le dix aspects des problèmes doivent renouveler l'idée, prendre des moyens pratiques pour assurer et améliorer la qualité du produit.

Rapport de charge de fonte de four électrique et fonte synthétique

Dans l'industrie de la fonderie, on dit souvent que la composition des matériaux de fonderie détermine la structure et les propriétés de la structure ; Cette phrase n'est pas exhaustive. Dans notre pratique de production, nous avons constaté que de nombreuses fontes, dans la même composition, les propriétés mécaniques sont assez différentes. La qualité du fer fondu n'est pas seulement liée à sa composition, mais a également une relation étroite avec le rapport de charge (dosage de fonte, dosage de ferraille, dosage de retour, dosage d'alliage), température de fusion et de four, processus d'inoculation, etc. appelée fonte synthétique fait référence au matériau en fonte fabriqué par la méthode de carburation et en utilisant plus de 50% de ferraille dans le mélange. En raison de la température de fusion élevée, il ne convient que pour être fondu dans le four électrique. À l'heure actuelle, la fonte synthétique se compose principalement de fonte grise synthétique et de fonte ductile.

Grâce à beaucoup de pratique, pour HT250, HT300 et d'autres fontes grises à haute résistance, la résistance à la ferraille et la fonte affectent la structure.

1. Ingrédients tabous

(1) Avec la combinaison d'une proportion élevée de ferraille (en particulier de tôles de navire) et d'une charge de retour à proportion élevée (colonne montante de coulée, déchets de coulée, ferraille), la quantité ajoutée de ferraille de fonte grise synthétique ne doit pas dépasser 50 % ;

(2) Mélangez de la ferraille à forte proportion (en particulier des tôles de navire) avec de la fonte brute à haute teneur en soufre et en phosphore ;

(3) Plus de 40 % de la charge de retour (colonne montante, déchets de fonte, limaille de fer).

2. Mélange d'ingrédients optimisé (%)

Constituer des frais de retour de ferraille

Le rapport de A403030

Le rapport de B304030

Le rapport de C204040

Le rapport de D205030

3. Teneur en soufre du manganèse

La teneur en manganèse peut atteindre 1.0 à 1.2 % lorsque la dureté doit être augmentée, mais l'augmentation correspondante de la teneur en soufre n'est pas nécessaire (la teneur en soufre de la fonte grise est analysée séparément).

Une entreprise afin de réduire les coûts, la ferraille polyvalente, en deux mois de production d'essai synthétique à haute teneur en fonte, le dosage de la ferraille était de 60%, il fut un temps dans une ferraille de revenir à une charge supplémentaire et de petites quantités de limaille de fer, l'original la qualité est bonne, mais après un certain temps, on a trouvé une cavité de retrait de volume de coulée blanche, une porosité de retrait et des points durs, et une constante de plus en plus grave.

La cause de ce défaut : il est provisoirement jugé que la teneur élevée en MnS dans le fer fondu provoque la cavité de micro-rétrécissement et la porosité de la coulée, et le point dur blanc est formé par l'enrichissement en MnS. Cela est dû au haut degré de La teneur en Mn des composants en fonte grise HT300 est plus élevée (1%), associée à des ferrailles d'acier à haute teneur en manganèse elles-mêmes également (acier au manganèse 16 contenant du Mn à 1.6%) dans le bordage, et des ferrailles d'acier dans le S et S en fer recyclé (fer) et la réaction de manganèse de MnS dans l'accumulation de charge du four atteint un certain degré, générera trop, pour produire les défauts ci-dessus.

Afin de réduire la TENEUR en MnS dans la fonte en fusion, on l'ajuste généralement en ajoutant une certaine quantité de fonte neuve de haute qualité (bas S et bas Mn). De plus, l'amélioration de l'effet d'inoculation peut affiner le MnS et réduire ses effets indésirables.

Lorsque la quantité de déchets d'acier est trop importante, parce que le point de fusion des déchets d'acier est d'environ 1530 degrés et que le point de fusion de la fonte et la charge de retour ne sont que d'environ 1230 degrés, plus de déchets d'acier augmentent la consommation d'énergie, augmentent la tendance à la surfusion de fonte en fusion, adsorbe également beaucoup d'azote, d'une manière générale, le procédé de fonte synthétique ne convient pas à la fonte grise, mais convient mieux à la fonte ductile

Deuxièmement, à propos du problème de la fonte grise du four et du soufre

Comme mentionné ci-dessus, par rapport au procédé de fusion de cubilot de fonte par four à induction à moyenne fréquence, outre les avantages d'une température de fusion élevée, il existe de nombreux inconvénients, principalement sous trois aspects : premièrement, la tendance de la fonte en fusion à être surfondue est relativement grand, qui peut facilement produire du graphite de type D et E affectant les propriétés mécaniques du matériau; La seconde est que le fer fondu est pur et que le noyau de cristallisation hétérogène est peu nombreux, ce qui conduit à un mauvais effet d'inoculation. Dans les mêmes conditions de composition, la force de coulée est faible et le fer est dur. Troisièmement, la tendance au rétrécissement est plus grande, lorsque la teneur en manganèse est plus élevée dans la fonte grise de haute qualité, la cavité de micro-rétrécissement et la porosité sont faciles à se produire.

Les mesures pour résoudre les problèmes ci-dessus sont les suivantes :

1. Ajoutez un temps de maintien à haute température dans la phase de fusion tardive pour uniformiser autant que possible les grains de fer fondu de toutes sortes de charges, en particulier le graphite raffiné ;

2. Augmentez de manière appropriée le noyau étranger (tel que le sulfure), améliorez l'effet d'inoculation et favorisez la formation de graphite de type A ;

3. Contrôlez la teneur en soufre et en manganèse et le rapport de fonte grise de haute qualité, contrôlez le rapport de charge de retour pour obtenir une composition appropriée.

Ces mesures sont différentes pour des produits coulés de structures différentes, qu'il convient de maîtriser dans la pratique.

Un jour, dans une certaine entreprise, 6 fers à cendres de four HT300 ont été fondus dans un four électrique et des vannes hydrauliques G03, G02 et d'autres produits ont été coulés. Après avoir disséqué les tissus internes, de grandes zones de micro-trous de retrait, de relâchement de retrait et de fissuration de retrait ont été trouvées, et un total de 830 pièces ont toutes été mises au rebut (voir photo ci-jointe). La dureté Brinell HBS241, les composants chimiques C3.27, Si1.78, Mn0.83, S0.087, P0.04 ont été détectés. Perlite 98%, graphite en forme de E jusqu'à 80% (Type A 20%), graphite longueur 5 grades. Selon l'analyse de recherche du personnel concerné, devrait être un matériau de fer fondu a donné un problème.

Les résultats de l'analyse de la composition chimique semblent normaux pour les pièces moulées HT300 à parois minces en général, cependant, il y a des problèmes avec les pièces moulées de soupapes hydrauliques (avec des parois plus épaisses). La cause de ce défaut : il est provisoirement jugé que la teneur en MnS dans le fer fondu est trop élevé, ce qui provoque le trou de micro-rétrécissement, la porosité de retrait et la fissure de retrait du moulage, c'est-à-dire que la teneur en S et Mn dans le fer fondu est au-delà de la plage appropriée pour le moulage (il existe des différences dans composants de différentes pièces moulées).

En raison de l'ajout d'une certaine quantité d'agent augmentant le S dans la fusion, la teneur en S et Mn dans le fer fondu s'accumule dans une certaine mesure, ce qui conduira à une teneur en S dans le fer fondu dépassant les exigences de solidification et de cristallisation normales de le moulage lui-même, provoquant ainsi de tels défauts. Contre-mesures : Arrêtez d'ajouter de l'agent augmentant le S, ajustez la teneur en Mn, assurez-vous que la teneur normale en cinq éléments de fonte grise HT300 et éliminez tous les défauts après ajustement.

L'augmentation de l'agent S en se joignant aux cendres du four à fer fondu pour former une certaine quantité de MnS, en tant que noyau hétérogène, améliore l'effet de l'inoculation, ce qui, d'après la théorie, est correct, mais la plupart de la littérature ces dernières années, le four électrique à haute la qualité de la teneur en S de fonte grise doit être contrôlée en 0.05 0.10% plus approprié, cependant, de nombreuses usines de pratique ont prouvé que lorsque la teneur en Mn est d'environ 1%, si la teneur en S de coulée est supérieure à 0.05% de l'analyse de composition, les défauts de cavité de retrait , la coulée commence lorsqu'une teneur en S supérieure à 0.07 % en volume se produit, comment expliquer ce phénomène ?

S il existe deux formes de fonte grise, est une sorte de substance simple, l'autre est une combinaison de MnS, la fonte grise joue un rôle central de cristaux et combine principalement l'état de MnS, nous testons maintenant la méthode (à la fois l'analyse chimique et analyse spectrale), ne peut analyser que la coulée et le fer fondu à l'état élémentaire S, et S est dans l'analyse de l'état combiné (MnS). Lorsque la teneur en S élémentaire dépasse 0.05 %, la teneur en S à l'état combiné est relativement élevée. À ce moment, la teneur en fer fondu est la suivante :

MnO+FeS=MnS+FeO, FeO+C=Fe+CO ou 2FeO+C=2Fe+CO2

À ce moment, le fer fondu dans le processus de solidification précipitera le CO ou le CO2 et produira une partie de la poudre brune de MnS, formant un rétrécissement du gaz de réaction du laitier de fer. Tant que certaines conditions sont remplies, un tel retrait de gaz se produit non seulement dans la fonte du four électrique mais également dans la fonte du cubilot. En fait, dans le processus de fusion, nous avons ajouté du soufre, qui provient :

1. Apporté par le système de coulée du four de retour, la teneur en soufre et en phosphore dans le système de coulée est bien supérieure à celle de la coulée ;

2, le soufre dans la fonte brute, la teneur générale en fonte brute-soufre n'est pas élevée, et nous achetons de la fonte brute ordinaire transportant différents degrés de scories (déchets), nous ne testerons pas, mais ces déchets contiennent du phosphore à haute teneur en soufre, seront apportés dans le four;

3, la ferraille et la fonte brute et une autre charge de rouille, la teneur en oxyde de fer sont plus élevées, dans le fer en fusion augmentera l'absorption du soufre. Dans de telles circonstances, si nous ajoutons du sulfure de fer pour augmenter S, ce sera trop. Dans la production réelle de fonte grise de haute qualité, il convient de contrôler le S élémentaire dans le fer fondu entre 0.03 et 0.05 %.

III. Elevage et modification de fonte grise de haute qualité dans un four électrique

À propos de la haute qualité de la technologie de fonte grise (HT300, par exemple), la quantité d'inoculation de fer traditionnelle est de 0.3 à 0.4 % (principalement la production de cubilot), ces dernières années, avec la popularité du four électrique, la quantité d'inoculation augmente progressivement, les dernières informations recommandation 0.5 0.6%, soi-même grâce à une pratique à long terme, le choix de la quantité d'inoculation est d'environ 0.8%, gain de dureté et d'usinabilité, après traitement, les défauts internes des pièces moulées sont considérablement réduits.

Une entreprise de fabrication de haute qualité de l'électrovanne, les exigences techniques de la dureté de coulée supérieure à HB200, la résistance est supérieure à 300 n/was, l'épaisseur de la paroi principale de ce produit est supérieure à 50 mm, à travers de nombreuses expériences, en même temps d'augmenter une quantité d'inoculation, prendre le deuxième flux d'inoculation, pour éliminer le défaut de la paroi épaisse, apporter une organisation en vrac, améliore la densité de coulée, garantit la qualité du produit.

En ce qui concerne l'inoculation secondaire du flux de fer fondu, l'ajout de 0.2 à 0.7 mm d'agent d'inoculation uniforme avant le coulage est plus adapté aux pièces épaisses, mais il augmente les performances de retrait du fer fondu lorsqu'il est utilisé pour de petites pièces.

Il y a eu une période où la surface de certains produits d'une certaine entreprise présentait une dureté élevée de point blanc brillant après le traitement, et l'outil a glissé. Après analyse, il s'est avéré que le morceau d'agent de consanguinité était trop gros, ce qui n'était pas adapté à la capacité du fer fondu. En conséquence, l'agent de consanguinité n'a pas fondu complètement lorsque le fer fondu a été versé, et la quantité locale de silicium de la coulée s'est enrichie pour former la phase de durcissement. Le même défaut se produit lorsque la fonte en fusion est incubée à basse température avec le flux secondaire.

Est une entreprise spécialisée dans la production d'usine de pièces hydrauliques en fonte grise HT300, coulée d'un corps de pompe KP, coulée d'une épaisseur de paroi d'environ 30 mm, selon l'expérience des ingrédients de composition HT300, composants en métal chaud: C3.0-3.1%, Si1.7. 1.8-0.95 %, Mn1.05-0.05 %, P0.04 %, S300 %, traction de l'anatomie du corps de coulée jusqu'à XNUMX n/wa, mais près de la porte pour plusieurs produits, retrait et fissure de retrait, quel que soit le système de porte ajustement, n'a aucun effet,

Il n'y a pas d'autre moyen que d'augmenter l'équivalent carbone et de réduire la résistance, et de l'ajuster à C3.2-3.3% et Si1.8-2.0%, et les défauts disparaîtront. Cependant, après les tests de pression, la plupart des produits produiront des fuites de dilatation et la résistance à la traction du test en vrac est également non qualifiée, ce qui entraîne le retour en vrac de l'usine de moteurs principale. Associé à avoir un groupe de corps de pompe similaire avant, en raison de l'écoute des conseils des autres, S avec de la pyrite, du fer fondu contenant du S, lorsque plus de 0.07%, le retrait de coulée de la grande surface, accumule une grande quantité de déchets, dans Afin de traiter ce lot de ferraille, selon le principe de la désulfuration des terres rares, quand rejoindre ce genre de déchets, l'inoculation en cours d'ajout d'une petite quantité de terre rare magnésium ferrosilicium (environ 0.2%), réduit efficacement la teneur en soufre, résout le problème de la cavité de retrait.

Compte tenu du rétrécissement et de la fissure de la pompe KP à ce moment-là, bien que le fer fondu d'origine ne contienne pas de soufre élevé, une petite quantité de ferrosilicium de magnésium de terre rare (environ 0.2%) a également été essayée pendant l'inoculation, et le résultat idéal était également obtenu, et le problème de retrait a été complètement résolu. Analyse du mécanisme de la fonte pour produire un piège, principalement les gaz dans le fer fondu (y compris l'oxygène, l'azote, l'hydrogène, etc.) de ces gaz dans la précipitation de coagulation tardive, le fer fondu ne peut pas ajouter, les défauts, et ferrosilicium de magnésium de terre rare, comme une sorte d'inoculant de fer gris (est aussi une sorte d'agent de nucléation), est une bonne élimination des gaz, la teneur en air chaud est considérablement réduite, les défauts sont éliminés.

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