خصائص وتدابير الوقاية من هطول المسام في الحديد الزهر الرمادي

1. خصائص هطول المسام في الحديد الزهر الرمادي

مسامية هطول الأمطار في أجزاء الحديد الزهر الرمادي هي عيب صب شائع ومحدد. ويسبب ذلك بشكل رئيسي انخفاض حاد في قابلية ذوبان الغازات (بشكل رئيسي الهيدروجين والنيتروجين) المذاب في الحديد المنصهر أثناء عملية التبريد والتصلب ، والتي لا يمكن إطلاقها وترسبها بالكامل في شكل فقاعات وتبقى داخل الصب. الخصائص الرئيسية للمسام المترسبة هي كما يلي:

أ. خصائص الموقع: تحدث في الغالب في النقاط الساخنة ، والأقسام السميكة والكبيرة ، أو المناطق الأساسية للتصلب النهائي للمسبوكات: هذه المناطق لها معدل تصلب بطيء ، مما يوفر وقتًا أكبر لتطور الغاز والتراكم والنمو. غالبًا ما يكون داخل الصب (بعيدًا عن السطح): على الرغم من أنه في بعض الأحيان بالقرب من السطح ، إلا أنه يقع عادة في المنطقة الداخلية أو المركزية لسمك جدار الصب ، على عكس المسام تحت الجلد التي تلتزم عن كثب بالجلد. عادةً ما تبقى بعيدًا عن نظام البوابات والناهضين: لأن منطقة الناهض في البوابات تُصلب لاحقًا وتكون ضغطًا أقل ، فمن المرجح أن يهاجر الغاز إلى هذه المناطق. من المرجح أن تتشكل مسام هطول الأمطار في العقد الساخنة المعزولة بعيدًا عن "قنوات العادم".

ب. خصائص الشكل والحجم: الشكل: ثقوب صغيرة في الغالب دائرية أو بيضاوية أو على شكل دمعة. إذا كانت الفقاعات المتعددة تتجمع في جبهة التصلب وتنمو على طول التشعبات ، فقد تشكل أيضًا دودة مثل ، مثل الشرغوف ، أو الأشكال غير المنتظمة الموزعة على طول حدود الحبوب. الحجم: عادةً ما يكون صغيرًا نسبيًا ، مع نطاق قطر يتراوح من 0.5 ملم إلى 3 مم. ولكن قد يكون أيضًا أكبر ، خاصة في أقسام سميكة وكبيرة. الجدار الداخلي: ناعم ونظيف ولامع (مثل المرآة) ، والتي تعد واحدة من أكثر الخصائص النموذجية للمسام المترسبة. نظرًا لأن الفقاعات تتشكل داخل الحديد المنصهر ، فإن جدرانها تتلامس مباشرة مع المعدن السائل دون أكسدة أو تلوث.

ج. خصائص التوزيع: التوزيع المعزول أو الصغير المجمع: يمكن أن يظهر بشكل فردي ، ولكن أكثر شيوعًا ، يتجمع عدة أو أكثر من Stomata لتشكيل مجموعات صغيرة محلية. عادة ما لا يتم تفريقها أو توزيعها بالتساوي (وهذا هو الحال عندما يكون محتوى الغاز الذائب مرتفعًا للغاية). مبعثر ولكن مركّز نسبيًا في الموقع: ضمن منطقة عرضية سميكة أو كبيرة أو منطقة ساخنة ، قد يكون هناك عدة نقاط مسام غاز متناثرة.

د. الميزات المميزة من المسام الأخرى: التمييز عن المسام الغازية: عادة ما تكون المسام الغازية أكبر وأكثر غير منتظمة ، مع جدران داخلية خشنة وأكسدة ، وقد تحتوي على خبث (لأن الغاز يأتي من مصادر خارجية مثل رطوبة الرمل ، وتحلل الطلاء ، وما إلى ذلك ، وقد يحمل غزو الغاز الخبث). غالبًا ما تقع المسام الغازية على السطح العلوي من المسبوكات أو بالقرب من سطح تجويف القالب/قلب الرمال. الفرق من المسام تحت الجلد: توجد المسام تحت الجلد أسفل سطح الصب (1-3 مم) وهي على شكل إبرة أو ممدود ، وأحيانًا يتم اكتشافها فقط بعد المعالجة أو التنظيف. غالبًا ما يرتبط تكوين المسام تحت الجلد بالتفاعلات الكيميائية على سطح الحديد المنصهر (مثل FeO+C -> Fe+Co) ، وقد يحدث الأكسدة أيضًا على الجدار الداخلي. الفرق من المسام التفاعلية: عادة ما يكون للمسامات التفاعلية (مثل المسام CO التي تنتجها تفاعلات أكسجين الكربون) لون مؤكسد (أزرق أو مظلم) على الجدار الداخلي ، مع شكل غير منتظم ، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بالخبث أو الادراج.

ه. الخصائص ذات الصلة لأسباب التكوين: مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمحتوى الغاز الأصلي للحديد المنصهر: من المرجح أن ينتج عن الحديد المنصهر مع محتوى الهيدروجين العالي والنيتروجين مسام هطول الأمطار. يرتبط ارتباطًا وثيقًا بسرعة التصلب: تتمتع مناطق التبريد أكثر سمكًا وأبطأ بمخاطر أعلى. فيما يتعلق بمعالجة الحديد المنصهر: يمكن أن يؤدي استخدام مواد الفرن الرطبة والمتآكلة والزيتية ، واللاحظات الرطبة/الشبهات ، والتحريك المفرط ، ودرجات حرارة ارتفاع درجة الحرارة من الحديد المنصهر (زيادة الشفط) إلى زيادة ميل المسام للهطول. ملخص نقاط التعريف الرئيسية: الموقع: سمك الصب ، المقطع العرضي الكبير ، البقعة الساخنة ، واللب. الشكل: بشكل أساسي مستدير/بيضاوي/دمعة على شكل دودة. الجدار الداخلي: ناعم ونظيف ولامع (الميزة الأكثر أهمية!). الحجم: صغير إلى متوسط ، عادة أقل من 3 مم. التوزيع: مجموعات معزولة أو صغيرة ، تتركز في المناطق المحلية. يعد تحديد هذه الميزات أمرًا بالغ الأهمية لتحديد نوع المسامية بدقة ، وتتبع السبب الجذري للعيوب (مثل المواد الخام ، وعمليات الانصهار ، وعلاجات التلقيح ، ودرجات الحرارة ، وتصميمات الصب) ، وتطوير تدابير وقائية فعالة. عادةً ما يكون قياس محتوى الغاز (وخاصة محتوى الهيدروجين) للحديد المنصهر خطوة التحقق الرئيسية عند الاشتراك في أنها تشكيل مسام.

من أين يأتي الغاز من المسام المترسبة في الحديد الزهر الرمادي؟ يأتي الغاز الموجود في مسام الحديد الزهر الرمادي من الغاز المذاب في الحديد المنصهر أثناء عملية الذوبان والصب. تترسب هذه الغازات بسبب انخفاض حاد في القابلية للذوبان أثناء تبريد وتصلب الحديد المنصهر. تتضمن آلية توليدها وحلها عمليات فيزيائية وكيميائية معقدة ، حيث تكون الغازات الأساسية هي الهيدروجين (H ₂) والنيتروجين (N ₂) ، وكمية صغيرة ربما تتضمن أول أكسيد الكربون (CO).

المصادر الرئيسية وعمليات حل هذه الغازات هي كما يلي:

أ. آلية المصدر والتوليد للغاز الأساسي

أ. 1. الهيدروجين (H ₂) - المصدر الرئيسي للغازات المتطورة: الرطوبة والزيت في مواد الفرن: مواد الفرن الرطبة (الحديد الخنزير ، الصلب الخردة ، المواد المعاد تدويرها) ، صدأ (Fe ₂ o ∝ · nh ₂ o) ، والزيت أو المواد العضوية (مثل قطع الزيت ، والبلاستيك) → MC+(N/2) H ₂ بخار الماء في بيئة الانصهار: الرطوبة في أفران ذوبان رطبة أو محافظة أو أدوات أو أغطية غير مسجلة. الغلاف الجوي للفرن: الجو الذي يحتوي على H ₂ O الناتج عن احتراق الوقود (مثل الغاز الطبيعي ، غاز فرن الكوك). امتصاص الرطوبة من اللقاحات/الإضافات: اللقاحات أو السبائك مثل الفيروسيليكون والفيرومانجانيين تمتص الرطوبة من الهواء. آلية الذوبان: يمكن أن يذوب الحديد غاز الهيدروجين عندما يكون في حالة سائلة عالية الحرارة. في درجات حرارة عالية ، تكون القابلية للذوبان مرتفعة نسبيًا (تصل إلى 5-7 جزء في المليون عند 1500 ℃) ، ولكن أثناء التصلب ، تنخفض قابلية الذوبان بشكل حاد إلى حوالي 1/3 ~ 1/2 (تقريبًا غير قابلة للذوبان في الحالة الصلبة)

أ. 2. النيتروجين (N ₂) - مصدر مهم ، خاصة في مواد فرن النيتروجين العالية. المصدر: سبائك/الفرن المحتوية على النيتروجين: تصلب الخردة (وخاصة الصلب من سبائك) ، حديد الخنزير المحتوي على النيتروجين ، النيتروجين في الكربورات. النيتروجين في غاز الفرن: حوالي 78 ٪ من الهواء هو n ₂ ، والذي يتم استنشاقه عندما يتعرض الحديد المنصهر للهواء أو تحريكه في أفران القوس الكهربائي أو أفران الحث. تحلل الرمال/الطلاء: تتحلل راتنجات الفوران وعوامل المعالجة الأمين لإنتاج غازات تحتوي على النيتروجين (مثل NH3) HCN）。 آلية الذوبان: يزداد قابلية ذوبان النيتروجين في الحديد المنصهر مع درجة الحرارة ، ولكن يتأثر بتكوين الحديد المصلي (الكربون والسيليون يقلل من النيتروجين). انخفاض القابلية للذوبان بشكل كبير أثناء التصلب (قابلية الذوبان الصلبة منخفضة للغاية).

أ. 3. أول أكسيد الكربون (CO) - ثانوي ولكن ربما يشارك المصدر: الكربون (C) في رد فعل الحديد المنصهر مع الأكسجين المذاب (O) أو أكاسيد (مثل FEO): (ملاحظة: عادة ما تشكل فقاعات CO المسام التفاعلية بدلاً من مسام الهطول غير النمطية ، ولكنها قد تتعهد في ظل ظروف محددة).

3. كيفية منع حدوث عيوب مسام الغاز والتحكم فيها

أ. تحكم بدقة في مادة الفرن وبيئة الذوبان: مادة الفرن جافة وخالية من الصدأ وخالية من بقع الزيت. تجفيف المغرفة والأدوات بالكامل (> 800 ℃). تجنب ارتفاع درجة الحرارة المفرطة (> 1500 ℃) وعزل طويل.

ب. تحسين معالجة الحديد المنصهر: اللقاح/سبيكة قبل المخبوزات (200 ~ 300 ℃). استخدم رمل راتنج النيتروجين المنخفض أو رمال صب معززة للعادم.

ج. عادم بمساعدة العملية: تثبيت الحديد البارد لتسريع التصلب في مساحات سميكة واضحة. تصميم معقول قناة الناهض والعادم لتسهيل ترحيل الغاز نحو الناهض.

د. إذا لزم الأمر ، قم بإجراء علاج degassing: أدخل الغاز الخامل (مثل AR) لقيادة الهيدروجين ، أو إضافة عامل degassing (مثل سبيكة الأرض النادرة).

ملخص: يتم إذابة الغاز الذي يترسب المسام في الحديد الزهر الرمادي بشكل أساسي و N ₂ أثناء عملية ذوبان الحديد المنصهر ، ينشأ من مواد الفرن المحتوية على الرطوبة/النيتروجين ، وغاز الفرن ، والتشغيل غير السليم. أثناء التصلب ، يترسب التشبع الفائق بسبب انخفاض مفاجئ في القابلية للذوبان ، ويتم التقاطه في نهاية المطاف بواسطة dendrites لتشكيل مسام دائرية ناعمة على الجدار الداخلي. يعد التحكم في حل الغاز المصدر وتحسين عملية التصلب المفتاح لعلاج المشكلة.