چگونه محتوای سیلیکون بر عملکرد فروسیلیکون در درمان تلقیح تأثیر می گذارد؟

عملیات تلقیح یک فرآیند کلیدی در تولید چدن برای بهبود ساختار انجماد و افزایش خواص مکانیکی است.فروسیلیسبه عنوان پرمصرف‌ترین تلقیح، دارای محدوده محتوای سیلیکون (معمولاً 45-75٪) است که مستقیماً بر اثر تلقیح، راندمان پردازش و کیفیت ریخته‌گری نهایی تأثیر می‌گذارد. درک رابطه بین محتوای سیلیکون و عملکرد تلقیح برای بهینه سازی فرآیندهای تولید، کاهش هزینه ها و بهبود رقابت محصول بسیار مهم است.

1 جوهر متالورژیکی درمان تلقیح

عملیات تلقیح فرآیندی است که ریزساختار و خواص نهایی چدن را با افزودن مواد خاص (تلقیح کننده ها) به آهن مذاب بهینه می کند و در نتیجه رفتار انجماد آهن را تغییر می دهد. توابع اصلی آن عبارتند از:
 تقویت هسته گرافیت:افزایش هسته های کریستال گرافیت و پالایش مورفولوژی گرافیت
 کاهش تمایل به سرمایش فوق العاده:کاهش درجه فوق سرد شدن در طول انجماد آهن مذاب
 بهبود ساختار ماتریس:بهینه سازی نسبت و توزیع پرلیت/فریت
 حذف کاربیدها:جلوگیری از تشکیل ساختار آهن سفید و بهبود ماشینکاری

2 موقعیت غالب فروسیلیس به عنوان یک تلقیح

تقریباً 85 درصد از تولید جهانی چدن از فسی به عنوان تلقیح اصلی استفاده می کند، به دلیل:
 سیلیکون یک عنصر گرافیتی قوی با سازگاری خوب با آهن مذاب است
 هزینه{0}}اثربخشی بالا و فناوری تولید بالغ
 عملکرد را می توان با تنظیم محتوای سیلیکون و عناصر کمیاب به طور انعطاف پذیر کنترل کرد
 منابع فراوان و عرضه پایدار

1 اثر ارتقاء هسته گرافیت

تشکیل بستر هسته:

سیلیکون موجود در فروسیلیکون باعث کاهش ابرسرد شدن آهن مذاب می‌شود و ریزمنطقه‌های غنی از سیلیکون را- تشکیل می‌دهد و شرایط مطلوبی را برای بارش گرافیت فراهم می‌کند.

محدوده غلظت بهینه سیلیکون:

مطالعات نشان می دهد که راندمان هسته زایی در محدوده 65-72٪ Si بالاترین است. به ازای هر 1 درصد افزایش در سیلیکون مؤثر، چگالی محل هسته‌زایی تقریباً 15 تا 20 درصد افزایش می‌یابد.

2 اشکال وجود و فعالیت های عناصر کمیاب در فروسیلیکون

نقش حامل عناصر کمیاب مانند کلسیم، آلومینیوم و استرانسیوم:

محتوای سیلیکون بر اشکال وجودی و سینتیک انتشار این عناصر کلیدی تاثیر می گذارد.

اثر هم افزایی:

در محتوای سیلیکون متوسط ​​(60-68٪ Si)، سیلیکون و عناصر کمیاب (مانند 0.8-1.5٪ Ca، 0.8-1.2٪ Al) یک هم افزایی بهینه را تشکیل می دهند و باعث تشکیل هسته های تلقیح می شوند.

جدول 1: تأثیر فروسیلیس با محتوای سیلیکونی مختلف بر خواص چدن خاکستری (دمای درمان 1500 درجه، 0.3٪ اضافه)

جدول 2: مطالعه تطبیقی ​​رفتار کاهش باروری

1 کاربردهای صنعت خودرو

مورد 1: تولید بلوک موتور (یک خودروساز معروف-)

فرآیند اصلی: با استفاده از فروسیلیکون Si 60٪، نرخ ضایعات 3.2٪، نوسان عملکرد ± 12٪

فرآیند بهینه شده: به فروسیلیکون Si 68 درصد با میکروآلیاژ 0.1 درصد Bi

نتایج: نرخ قراضه به 1.1 درصد کاهش یافت، کاهش 65 درصدی
عملکرد

محدوده نوسان به 6±٪ کاهش یافت
عمر ابزار برش تا 40 درصد افزایش یافت
صرفه جویی در هزینه سالانه تقریباً 2.3 میلیون RMB

مورد 2: تولید انبوه دیسک های ترمز

چالش: کاربیدها به راحتی در نواحی دیواره نازک-(8-12 میلی متر) تشکیل می شوند.

راه حل: استفاده از72% فروسیلیکون Siبرای تلقیح در جریان-

نتایج: کاربیدها به طور کامل حذف شدند
یکنواختی سختی 35٪ بهبود یافته است
میزان قبولی آزمون عمر خستگی از 88 درصد به 99.5 درصد افزایش یافته است.

2 تولید تجهیزات انرژی

ریخته گری توپی توربین بادی (وزن تک تکه 12-18 تن)

Special Requirements: Low-temperature impact toughness >12J (-20 درجه)، عملکرد یکنواخت در کل مقطع
راه حل فنی: فرآیند تلقیح مرحله‌ای
تلقیح منفرد:65% فروسیلیس سی، 0.4٪ اضافه شده است
تلقیح در جریان-:70% فروسیلیکون Si، 0.15٪ اضافه شده است

شاخص های به دست آمده:
Body tensile strength >400MPa, elongation >18%
-20 درجه چقرمگی ضربه 14-16J
اختلاف سختی در 20 مقطع-<15HB

3-ریخته‌گری ماشین‌ابزار بالا

تخت ماشین فرز دروازه ای بزرگ (وزن 45 تن)

مسائل اصلی: پایداری ابعادی، کنترل تنش پسماند
راه حل: تلقیح-سرعت کم و طولانی-با استفاده از فروسیلیکون Si 62%

بهبود کیفیت:
دقت ابعادی: صافی 0.08mm/m → 0.03mm/m
تغییر شکل پیری تا 60٪ کاهش می یابد
قوام سختی سطح راهنما: ± 5HB → ± 2HB

1 انتخاب بر اساس نوع ریخته گری

ریخته گری پیچیده با دیوار نازک-:

70-75% Si برای انحلال سریع و کاهش تخریب تلقیح توصیه می شود.

اجزای ساختاری متوسط-تا-بزرگ:

65-70% Si برای متعادل کردن اثر تلقیح و هزینه توصیه می شود.

ریخته گری سنگین:

60-65٪ Si می تواند استفاده شود، همراه با تکنیک های پردازش مناسب.

2 در نظر گرفتن پارامترهای پردازش

دمای پردازش:

پردازش با دمای{0}بالا (بالاتر از 1500 درجه) می‌تواند به‌طور مناسبی نیاز به محتوای سیلیکون را کاهش دهد.

روش اضافه:

در{0}}افزودن جریان به سرعت انحلال سریع‌تری نیاز دارد و برای محتوای سیلیکون بالاتر مناسب است.

3 هزینه-تحلیل سود

محدوده محتوای سیلیکون اقتصادی:

با در نظر گرفتن عملکرد و هزینه، 62-70% Si معمولا بهترین مقرون به صرفه بودن را ارائه می دهد.

اثرات منفی سیلیکون بیش از حد:

بیش از 75٪ Si ممکن است منجر به محتوای سیلیکون بیش از حد در آهن مذاب شود که بر ساختار ماتریس تأثیر می گذارد.