Verfahren zur Schmelzbehandlung von Sphäroguss und Angelegenheiten, die Aufmerksamkeit erfordern

Die Legierungsbehandlung von Gusseisen lässt sich bis in die 1930er und 1940er Jahre zurückverfolgen. Die Legierungsbehandlung hat zu einem qualitativen Sprung in den Eigenschaften von Gusseisen geführt. Gleichzeitig wurden einige Gusseisen für besondere Zwecke wie Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit entwickelt. In dieser Zeit wurde auch die Impfung zur Herstellung von Gusseisen eingesetzt. In den späten 1940er Jahren ersetzte Gusseisen mit Kugelgraphit nach der Impfung das übliche Gusseisen mit Lamellengraphit. Wir nennen diese Art von Gusseisen Sphäroguss.

Die Klassifizierung von Spheroidisierungs- und Despheroidisierungselementen

Sphäroidisierende Elemente werden im Allgemeinen entsprechend ihrer sphäroidisierenden Wirkung in drei Gruppen eingeteilt.

• Erste Gruppe: Mg, Y, Ce, La, Pr, Sm, Dy, Ho, Er.
• Die zweite Gruppe: Ba, Li, Cs, Rb, Sr, Th, K, Na.
• Die dritte Gruppe: Al, Zn, Cd, Sn.
• Die erste Gruppe hat die stärkste Sphäroidisierungsfähigkeit, die zweite Gruppe ist die zweite und die dritte Gruppe ist die schwächste.
• Wenn Magnesium als sphäroidisierendes Element verwendet wird, tendiert die dritte Gruppe von Elementen dazu, eine entsphäroidisierende Wirkung zu erzeugen.

Despheroidisierende Elemente: Schwefel und Sauerstoff sind häufige Despheroidisierende Elemente in Gusseisen. Darüber hinaus sind Ti, Al, B, As, Pb, Sn, Sb, Bi, Te, Se usw. häufige despheroidisierende Elemente in geschmolzenem Eisen. Die beigefügte Tabelle ist nach ihrem Wirkmechanismus klassifiziert.

So wählen Sie ein Sphäroidisierungsmittel aus

Knötchenbildner und Impfmittel sind die wichtigsten Materialien im Sphäroidisierungsprozess. Neben einer stabilen Qualität müssen bei der Auswahl eines geeigneten Knötchenbildners folgende Faktoren berücksichtigt werden.

• Sphäroidisierungstemperatur: Wenn die Sphäroidisierungstemperatur mehr als 1480 °C beträgt, ist die Sphäroidisierungsreaktion intensiver, was zu einer geringeren Magnesiumabsorptionsrate führt. Um die Sphäroidisierungsreaktion stabil zu machen, kann ein Sphäroidisierungsmittel mit einem relativ hohen Calciumgehalt ausgewählt werden. Wenn die Sphäroidisierungstemperatur weniger als 1480 °C beträgt, kann ein Sphäroidisierungsmittel mit einem relativ niedrigen Calciumgehalt verwendet werden.
• Größe des Behandlungsbeutels: Wenn das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser des Behandlungsbeutels 1:1 beträgt, verringert der Verlust von Magnesiumdampf die Magnesiumabsorptionsrate. Es wird empfohlen, ein Sphäroidisierungsmittel mit einem höheren Kalziumgehalt zu verwenden. Wenn das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser des Behandlungspakets 2:1 beträgt, verläuft die Sphäroidisierungsreaktion relativ stabil, der Magnesiumdampf diffundiert in das geschmolzene Eisen und die Magnesiumabsorptionsrate wird verbessert.
• Sphäroidisierungsprozess: Wenn die Abdeckungsmethode nicht verwendet wird, gelangt der durch die Sphäroidisierungsreaktion erzeugte Rauch in die Atmosphäre und erzeugt blendend weißes Licht. Um die Sphäroidisierungsreaktion stabil zu machen, kann ein Sphäroidisierungsmittel mit niedrigem Magnesium- und hohem Kalziumgehalt verwendet werden. Wenn Sie das Cap-and-Wrap-Verfahren verwenden, spritzt das geschmolzene Eisen nicht und es entsteht weniger Rauch. Sie können ein Sphäroidisierungsmittel mit hohem Magnesium- und niedrigem Kalziumgehalt verwenden, um die Menge zu reduzieren und die Kosten für die Sphäroidisierung zu senken.
• Verarbeitungsgewicht: Wenn das Gewicht der zu verarbeitenden Eisenschmelze weniger als 500 kg beträgt, kann ein Sphäroidisierungsmittel mit einer kleineren Partikelgröße verwendet werden, wobei ein Sphäroidisierungsmittel mit einer Partikelgröße von 12 mm oder weniger empfohlen wird. Wenn das Gewicht der Eisenschmelze 500 bis 1000 kg beträgt, kann ein Sphäroidisierungsmittel mit einer größeren Partikelgröße verwendet werden, beispielsweise ein Sphäroidisierungsmittel mit einer Partikelgröße von 3 bis 25 mm. Wenn das Gewicht der Eisenschmelze mehr als 1000 kg beträgt, kann ein Sphäroidisierungsmittel von 4 bis 32 mm verwendet werden.
• Siliziumgehalt: Wenn das Gussprodukt eine geringe Prozessausbeute oder eine hohe Ausschussrate aufweist, ist es wünschenswert, mehr Ofenmaterial und Stahlschrott zum Schmelzen hinzuzufügen, und für den endgültigen Guss werden strenge Anforderungen an den Siliziumgehalt der Eisenschmelze gestellt. Unter der Voraussetzung, dass das Impfvolumen nicht weiter reduziert werden kann, kann zur Behandlung ein sphäroidisierendes Mittel mit niedrigem Siliziumgehalt verwendet werden, sodass 8 bis 15 % des Wiedererwärmungsmaterials hinzugefügt werden können, was die Produktionskosten der Gießerei senken kann.

Schwefelgehalt der Roheisenflüssigkeit: Wenn der Schwefelgehalt der Roheisenflüssigkeit hoch ist und die Entschwefelungsbehandlung nicht durchgeführt wird, ist ein Knollenbildner mit hohem Magnesium- und Seltenerdgehalt erforderlich, und die Zugabemenge ist höher. Es kann ein Sphäroidisierungsmittel mit niedrigem Magnesium- und Seltenerdgehalt verwendet werden, wobei die zugesetzte Menge geringer ist und die Kosten für das Sphäroidisierungsmittel mit niedrigem Magnesium- und Seltenerdgehalt geringer sind.

Verschiedene Sphäroidisierungsmethoden

Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Sphäroidisierungsmethoden folgende: In-Pack-Verarbeitungsmethode (einschließlich Direktstanzmethode, Sandwich-Methode und Abdeckungsmethode), Typ-Innen-Sphäroidisierungsmethode, Fließmethode, reines Magnesiumbehandlungsverfahren (einschließlich Unterverpackungsmethode und Kernverpackungsmethode) Linienmethode). Die Vor- und Nachteile dieser Sphäroidisierungsmethoden werden im Folgenden kurz vorgestellt.

• Behandlungsmethode in der Verpackung: Dies ist das gebräuchlichste Sphäroidisierungsverfahren und bietet ein breites Anwendungsspektrum. Dieses Verfahren kann für Automobilteile mit einer Größe von nur wenigen Kilogramm und für Windkraftteile mit einer Größe von mehreren zehn Tonnen eingesetzt werden. Die Magnesiumabsorptionsrate ist bei der Cover-Methode am höchsten, gefolgt von der Sandwich-Methode. Der Nachteil besteht darin, dass der derzeitige Automatisierungsgrad nicht hoch ist und einige Haushaltsgerätefabriken automatische Zuführsysteme entwickeln.
• Art der internen Sphäroidisierungsmethode: Es gibt nicht viele Gießereien, die dieses Verfahren verwenden, da die Mängel dieses Verfahrens offensichtlich sind. Die beim Sphäroidisierungsprozess entstehende Schlacke dringt manchmal in den Hohlraum ein, verursacht Schlackeneinschlüsse und erzeugt Abfallprodukte. Darüber hinaus stellt dieser Sphäroidisierungsprozess höhere Anforderungen an die Temperatur und die Fließgeschwindigkeit der Eisenschmelze, da sonst die Sphäroidisierung ungleichmäßig erfolgt.
• Fließmethode: Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei der Fließmethode um das Sphäroidisieren, indem geschmolzenes Eisen durch eine mit einem Sphäroidisierungsmittel gefüllte Sphäroidisierungskammer fließt. Derzeit wird dieser Prozess nicht allzu oft genutzt. Der Vorteil besteht darin, dass der Automatisierungsgrad relativ hoch ist; Der Nachteil besteht darin, dass strenge Anforderungen an die Temperatur und die Durchflussrate der Eisenschmelze gestellt werden.
• Prozess der Sphäroidisierung von reinem Magnesium: Manchmal auch als Prozess der Sphäroidisierung mit hohem Magnesiumgehalt bezeichnet. Derzeit gibt es zwei Hauptformen: die Methode der Unterauftragsvergabe und die Methode des Fülldrahts. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie einen höheren Automatisierungsgrad aufweist und zudem dem Umweltschutz förderlich ist; Der Nachteil besteht darin, dass die Magnesiumabsorptionsrate gering ist und mehr Rauch und Schlacke entsteht.

Das beigefügte Bild vergleicht verschiedene Sphäroidisierungsprozesse hinsichtlich Rauch, Schlacke und Magnesiumabsorptionsrate.

Vorsichtsmaßnahmen für die Herstellung von Sphäroguss

Fassen Sie nun kurz die Punkte zusammen, die bei der Herstellung von Sphäroguss beachtet werden müssen.

• Der Schwefelgehalt und andere Spurenelemente der Roheisenflüssigkeit sollten nicht zu hoch sein. Wenn der Schwefelgehalt und der Gehalt an anderen Spurenelementen in der ursprünglichen Eisenschmelze zu hoch sind, ist mehr Sphäroidisierungsmittel oder ein Sphäroidisierungsmittel mit einem höheren Gehalt an seltenen Erden erforderlich, so dass die Kosten für das Sphäroidisierungsmittel steigen übermäßige Sphäroidisierung Das Mittel verursacht mehr Schlacke, was der Stabilität der Gussqualität nicht förderlich ist. Ein zu hoher Gehalt an Seltenen Erden führt bei Gussstücken mit großem Querschnitt leicht zu fragmentiertem Graphit.
• Die Stabilität der Sphäroidisierung. Der Sphäroidisierungsprozess ist ein Schlüsselprozess bei der Herstellung von Sphäroguss. Nur wenn der Sphäroidisierungsprozess stabil ist, kann die Qualität der Gussteile stabil sein. Für verschiedene Produkte müssen unterschiedliche Roheisen-Flüssigschwefelgehalte, wie viel Sphäroidisierungsmittel, Impfmittel usw. hinzugefügt werden sollen, in der Arbeitsanweisung festgelegt und strikt umgesetzt werden.
• Vermeiden Sie lange Wartezeiten. Nach der Sphäroidisierungs-Impfbehandlung sollte sofort mit dem Gießen begonnen werden. Denn mit der Zeit verbrennt das Restmagnesium und die Impfwirkung lässt nach.
• Vermeiden Sie einen zu hohen Restmagnesiumgehalt. Ein höherer Restmagnesiumgehalt erhöht die Schrumpfungsneigung von Gussteilen. Für allgemeines duktiles Gusseisen sollte der Restmagnesiumgehalt (Massenanteil) innerhalb von 0.035 % bis 0.045 % kontrolliert werden, und für duktiles Gusseisen mit hohem Nickelgehalt sollte der Restmagnesiumgehalt innerhalb von 0.06 % bis 0.07 % kontrolliert werden.
• Für Gussteile mit höheren Anforderungen sollten bessere Impfmittel verwendet werden. Für Windkraftteile und Hochgeschwindigkeitsschienenteile mit höheren Anforderungen sollte das Strömungsimpfmittel mit starker Impfwirkung (z. B. patentiertes Ultraseed/Ce) ausgewählt werden. Sein Merkmal ist, dass es die Anzahl der Graphitkugeln deutlich erhöhen kann und die Graphitkugeln abgerundet sind.

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