球状化率の鋳造プロセス測定を改善する方法

公開時間： 06 / 18 2021 著者：サイト編集者訪問：13390

国内の通常の球状黒鉛鋳鉄鋳物の球状化レベルは、レベル4以上（すなわち、球状化率70％）に達する必要があり、一般鋳造所で達成される球状化率は約85％です。近年、特に風力鋳造の生産と鋳造品質に対する要求が高い産業において、ダクタイル鋳鉄の生産の発展に伴い、球状化レベルはレベル2に達する必要があります。つまり、球状化率は90％以上に達します。著者の会社は、QT400-15で使用されている球状化および接種プロセス、ならびに球状化剤および接種剤を分析および改善し、球状黒鉛鋳鉄の球状化率が90％を超えるようにしました。

1.オリジナルの製造工程

オリジナルの製造プロセス：

製錬設備は2.0T中間周波数炉と1.5T工業用周波数炉を採用しています。
QT400-15生鉄液の組成は、ω（C）= 3.75％〜3.95％、ω（Si）= 1.4％〜1.7％、ω（Mn）≤0.40％、ω（P）≤0.07％、ω（ S））≤0.035％;
球状化処理に使用される球状化剤は、1.3％から1.5％のRE3Mg8SiFe合金です。
接種処理に使用される接種剤は、0.7％〜0.9％の75SiFe-C合金です。球状化処理は、XNUMXつのタッピングとフラッシングの方法を採用しています。

まず、55％〜60％の鉄が生成され、次に球状化が実行され、次に接種剤が追加され、次に残りの鉄液が追加されます。

従来の球形化と接種の方法により、厚さ25 mmの単一のキャストウェッジテストブロックで検出される球形化率は、一般に約80％です。つまり、球形化レベルは3番目です。

2.球状化率を改善するための試験計画

球状化率を高めるために、元の球状化と接種のプロセスが改善されました。主な対策は、球状化剤と接種剤の量を増やすこと、溶鉄を浄化すること、そして脱硫処理です。球状化率は、25mmの単一キャストウェッジテストブロックで引き続きテストされます。具体的な計画は次のとおりです。

（1）元のプロセスの球状化率が低い理由を分析します。球状化剤の量が少ないと考えられたため、球状化剤の添加量を1.3％から1.4％、1.7％に増やしたが、球状化率は要件を満たしていない。。（2）別の推測では、低い球状化率は、妊娠不良または出生率の低下が原因である可能性があります。したがって、実験では接種量を0.7％から0.9％、1.1％に増やし、球状化率は要件を満たしていませんでした。
（3）分析を続け、溶鉄にはより多くの介在物があり、高い球状化干渉元素が低い球状化率の原因である可能性があると考えます。そのため、溶銑の高温精製を行っています。高温精製温度は一般的に1500±10℃に制御されていますが、球状化率は90％を超えていません。
（4）大量のω（S）は球状化線量を深刻に消費し、球状化の低下を加速します。したがって、脱硫処理を増やして元の鉄液ω（S）量を0.035％から0.020％未満に減らしますが、球状化率も86％にしか達しません。上記の1つのスキームのテスト結果を表XNUMXに示します。くさび形のテストブロックの構造と機械的特性は要件を満たしていませんでした。

3.採用された最後の改善計画

3.1具体的な改善策

原材料は銑鉄、錆びない、または錆びにくいスクラップ、再加熱材料です。
ソーダ灰（Na2CO3）を炉に加えることによる生の溶鉄の脱硫。
Foseco 390前処理剤を使用して、バッグ内を事前に脱酸します。
FozcoNodulizerによる球状化処理;
炭化ケイ素とフェロシリコンを組み合わせた接種を使用します。

新しいプロセスの元の溶鉄組成制御：ω（C）=（3.70％〜3.90％、ω（Si）= 0.80％〜1.20％[鋳造ω（Si最終）= 2.60％〜3.00％]、ω（ Mn）≤0.30％、ω（P）≤0.05％、ω（S）≤0.02％。元の溶鉄ω（S）が0.02％を超えると、炉の前での脱硫に工業用ソーダ灰が使用されます。脱硫反応は吸熱反応であり、脱硫温度は約1500℃に制御する必要があり、ソーダ灰の添加量は炉内溶解時のω（S）量に応じて1.5％〜2.5％に制御します。。

同時に、球状化処理パッケージは通常のダムタイプの処理パッケージを採用しています。まず、パッケージ下部のダム側面にFoseco NODALLOY1.7REブランドの球状化剤7％を加え、平らにしてコンパクトにし、0.2％の粉末炭化ケイ素と0.3％の小さな炭化ケイ素を使用します。バルクの75SiFeは次々に層で覆われます。、タンピング後、圧力鉄で覆い、0.3％Foseke390接種剤を溶融鉄取鍋の反対側に追加します。鉄をたたくとき、溶銑の総量の55％〜60％が最初に洗い流されます。球状化反応が完了した後、1.2％の75SiFe-C接種剤を添加し、残りの溶鉄を洗い流し、スラグを注入します。

3.2テスト結果

脱硫前後の元の溶鉄の組成、25mmシングルキャストくさび形試験ブロックの機械的性質と金属組織構造、および金属組織構造における球状化率の評価方法は、金属組織画像分析システムによって自動的に検出されます。。

4.結果分析

4.1球状化率に対する主要元素の影響

C、Si：Cは黒鉛化を促進し、白口の傾向を低減しますが、ω（C）が多いと、CEが高くなりすぎて、黒鉛が浮きやすくなります。通常、3.7％〜3.9％に制御されます。 Siは黒鉛化能力を強化し、セメンタイトを除去することができます。接種剤としてSiを添加すると、溶銑の過冷却能力が大幅に低下する可能性があります。接種効果を高めるために、元の溶銑のω（Si）量を1.3％から1.5％、0.8％に減らしました。 ω（最終的なSi）の量は1.2％から2.60％に制御されました。
Mn：結晶化プロセス中、Mnは鋳鉄が過冷却する傾向を高め、炭化物（FeMn）3Cの形成を促進します。共析変態プロセスでは、Mnは共析変態温度を下げ、パーライトを安定化および精製します。 Mnは球状化率にあまり影響を与えません。原材料の影響により、一般的にω（Mn）<0.30％を制御します。
Ｐ：ω（Ｐ）＜０．０５％の場合、Ｆｅに固溶性であり、ダクタイル鋳鉄の球状化速度にほとんど影響を及ぼさないリン共晶を形成することが困難である。
S：Sは脱フェロイド化要素です。 Sは、球状化反応中に球状化剤中のMgとREを消費し、黒鉛化を妨げ、球状化速度を低下させます。硫化スラグはまた、溶鉄が固化する前に硫黄に戻り、再び球状化元素を消費し、球状化の低下を加速し、さらに球状化速度に影響を及ぼします。高い球状化率を達成するためには、生鉄中のω（S）の量を0.02％未満に減らす必要があります。

4.2脱硫処理

チャージが溶けたら、サンプルを取り、化学組成を分析します。 ω（S）の量が0.02％を超える場合は、脱硫が必要です。

ソーダ灰の脱硫の原理は次のとおりです。一定量のソーダ灰を取鍋に入れ、溶融鉄流を使用して洗い流し、攪拌します。ソーダ灰は高温で分解します。反応式はNa2CO3 = Na2O + CO2↑です。生成されたNa2Oは次のとおりです。再び溶融鉄でNa2Sの脱硫と形成、（Na2O）+ [FeS] =（Na2S）+（FeO）。

Na2CO3はCO2を分離して分解し、溶鉄を激しく攪拌し、脱硫プロセスを促進します。ソーダ灰スラグは流動・浮きやすく、脱硫反応時間が非常に短い。脱硫後、スラグは時間内に除去する必要があります。そうしないと、硫黄に戻ります。 4.3脱酸前処理、球状化処理、接種処理Foseke 390前処理剤は、バッグ内の脱酸前処理の役割を果たし、同時に、グラファイト核形成コアと単位面積あたりのグラファイト球の数を増やします。 Mgの吸収率を上げます。不況に抵抗し、球状化率を高める能力を大幅に向上させます。 Fochke接種剤には、ω（Si）= 60％〜70％、ω（Ca）= 0.4％〜2.0％、ω（Ba）= 7％〜11％が含まれ、そのうちBaは有効なインキュベーション時間を延長できます。 Fozco NodulizerのNODALLOY7REグレードが選択され、そのω（Si）= 40％〜50％、ω（Mg）= 7.0％〜8.0％、ω（RE）= 0.3％〜1.0％、ω（Ca）= 1.5 ％〜2.5％、ω（Al）<1.0％。溶銑は脱硫・前脱硫処理を施しているため、溶銑中のノジュライザーを消費する元素が大幅に削減され、ω（RE）の少ないノジュライザーを選択し、REによる球状黒鉛の形態劣化を低減します。 ; 作用の主な要素はMgです。 CaとAlはインキュベーションを強化する役割を果たすことができます。炭化ケイ素とフェロシリコンを組み合わせた接種処理を使用すると、炭化ケイ素の融点は約1600°Cであり、凝固中にグラファイト結晶核が増加し、大量のフェロシリコンが接種に使用されるため、球状化の低下を防ぐことができます。

5まとめ

フェライト系球状黒鉛鋳鉄の製造において、球状化率が90％を超える必要がある場合は、以下の対策を講じることができます。

（1）高品質のチャージを選択して、チャージ内の脱球状化要素を減らします。
（2）回転楕円体黒鉛の形態に対するREの劣化効果を低減するために、ω（RE）の量が少ない回転楕円体化剤を選択します。
（3）元の溶鉄のω（S）含有量は0.020％未満である必要があります。これにより、結節化剤、特に硫化物スラグの二次硫化によって消費される結節元素の消費を減らすことができます。
（4）溶鉄を予備脱酸し、単位面積あたりの黒鉛球の数を増やし、球状化速度を上げ、後退に抵抗する能力を大幅に改善し、有効なインキュベーション時間を延長します。
（5）元の溶鉄のω（Si）量を減らし、球状化剤、接種剤、各種前処理剤の量を増やし、接種処理を強化します。

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