탄화 규소는 어떻게 주물 품질을 개선합니까?

게시 시간 : 06 / 17 2021 작성자 : 사이트 편집자 방문: 13769

1.Introduction

용철의 화학 조성은 동일하고 제련 공정이 다르며 얻어지는 주철의 특성이 크게 다릅니다. 주조 공장은 용철 과열, 접종 처리, 충전 비율 변경, 미량 또는 합금 원소 추가 등과 같은 방법을 채택하여 주철의 야금 품질 및 주조 성능을 향상시키는 동시에 기계적 특성을 크게 향상시킵니다. 처리 성능. 용철의 유도 전기로 제련은 용철의 온도를 효과적으로 제어하고 화학 조성을 정확하게 조정하며 원소 연소 손실을 줄이고 황 및 인 함량이 낮습니다. 연성 철, 질석 흑연 주철 및 고강도 회주철의 생산에 매우 유리합니다. 그러나 유도전기로에서 제련된 쇳물의 핵생성율이 낮아지고, 백색마우스가 커지는 경향이 있어 과냉각 흑연의 생성이 용이하다. 강도와 경도가 증가했지만 주철의 야금 품질은 높지 않습니다.

1980년대 외국에 유학을 갔던 중국 공학자들이 외국 주조소의 전기로에 검은색 깨진 유리 같은 물체를 제련할 때 첨가하는 것을 보았다. 문의 후, 그들은 그것이 탄화 규소라는 것을 알게되었습니다. 일본 투자를 받은 국내 파운드리 업체들도 오랫동안 첨가제로 탄화규소를 대량으로 사용해 왔다. 용철을 제련하는 용선로나 전기로에서 전처리제인 SiC를 첨가하면 장점이 많다. 탄화 규소는 연마 등급과 야금 등급으로 구분됩니다. 전자는 순도가 높고 고가이며 후자는 가격이 저렴합니다.

용광로에 투입된 탄화규소는 주철의 탄소와 규소로 변환된다. 하나는 탄소 당량을 높이는 것입니다. 다른 하나는 용철의 환원을 강화하고 녹슨 장입의 부작용을 크게 줄이는 것입니다. 탄화 규소를 첨가하면 탄화물의 침전을 방지하고 페라이트의 양을 늘리며 주철 구조를 조밀하게 만들고 가공 성능을 크게 향상시키고 절단면을 매끄럽게 만들 수 있습니다. 구상 주철의 단위 면적당 흑연 볼의 수를 늘리고 구상화율을 높입니다. 또한 비금속 개재물 및 슬래그 감소, 수축 기공 제거 및 피하 기공 제거에 좋은 효과가 있습니다.

2. 전처리의 역할

2.1 핵 생성의 원리 Fe-C 공정 시스템에서 회주철은 공정 응고 단계에서 흑연의 높은 융점으로 인해 공정의 선두 단계이며 오스테나이트는 흑연에 의해 석출됩니다. 각 흑연 코어를 중심으로 형성된 XNUMX상 흑연 + 오스테나이트 동시 성장 및 동시 성장 입자를 공융 클러스터라고 합니다. 주철 용융물에 존재하는 미시적 흑연 응집체, 용융되지 않은 흑연 입자, 일부 고융점 황화물, 산화물, 탄화물, 질화물 입자 등이 불균일 흑연 핵이 될 수 있습니다. 구상흑연주철의 핵생성과 회주철의 핵생성 사이에는 마그네슘 산화물과 황화물이 코어 재료에 첨가된다는 점을 제외하고는 본질적인 차이가 없습니다.

쇳물에서 흑연의 석출은 핵형성과 성장의 두 가지 과정을 거쳐야 합니다. 흑연 핵 생성에는 균질 핵 생성과 불균일 핵 생성의 두 가지 방법이 있습니다. 균일 핵형성은 자발 핵형성이라고도 합니다. 쇳물에는 임계 결정핵 크기를 초과하는 기복이 있는 탄소 원자가 다수 존재하며, 단거리에서 질서 있게 배열된 탄소 원자군은 균질한 결정핵이 될 수 있다. 실험에 따르면 균질한 결정핵의 과냉각도는 매우 크며 이질적인 결정핵은 주로 쇳물에서 흑연의 핵제로 사용되어야 합니다. 주철 쇳물에는 많은 이물이 존재하며 쇳물 5cm1당 3만개의 산화물점이 있습니다. 흑연의 격자 매개변수 및 위상과 특정 관계를 갖는 입자만이 흑연 핵 생성 기질이 될 수 있습니다. 격자 일치 관계의 특성 매개변수를 평면 불일치 정도라고 합니다. 물론 격자면의 불일치가 작은 경우에만 탄소 원자가 흑연 핵과 쉽게 일치할 수 있습니다. 핵형성 물질이 탄소 원자인 경우 불일치 정도는 XNUMX이며 이러한 핵형성 조건이 가장 좋습니다.

쇳물에서 탄화규소가 탄소와 규소로 분해되는 내부 에너지는 쇳물 자체에 포함된 탄소와 규소보다 크다. 용선 자체에 포함된 Si는 오스테나이트에 용해되고, 연성 주철의 용선 중 탄소는 부분적으로 철에 포함된다. 흑연 구체는 액체에서 형성되며 그 중 일부는 아직 오스테나이트에서 침전되지 않았습니다. 따라서 탄화규소의 첨가는 좋은 탈산 효과를 갖는다.

Si + O2 → SiO2
(1) MgO+SiO2 →MgO∙SiO2
(2) 2MgO +2SiO2→ 2MgO∙2SiO2
(3) Enstatite 조성 MgO∙SiO2와 forsterite 조성 2MgO∙2SiO2는 흑연(001)과의 불일치 정도가 높아 흑연 핵생성의 기초로 사용하기 어렵다. Ca, Ba, Sr, Al 및 ferrosilicon을 포함하는 용철 처리 후, MgO∙SiO2 + X → XO∙SiO2 + Mg
(4) (2MgO∙2SiO2) + 3X+ 6Al → 3 (XO∙Al2O3∙2SiO2) + 8Mg
(5) 여기서 X--Ca, Ba, Sr.

반응 생성물 XO∙SiO2 및 XO∙Al2O3∙SiO는 MgO∙SiO2 및 2MgO∙2SiO2 기판에 면처리된 결정을 형성할 수 있습니다. 흑연과 XO∙SiO2 및 XO∙Al2O3∙SiO2 사이의 낮은 불일치로 인해 흑연 핵 생성에 도움이 됩니다. 좋은 흑연화. 처리 성능을 향상시키고 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.

2.2 비평형 흑연의 사전 접종:

일반적으로 불균일 핵형성의 범위는 접종을 통해 확장되며, 쇳물에서 불균일 핵형성의 역할은 다음과 같습니다.

①공정 응고 단계에서 다량의 C 석출을 촉진하고 흑연을 형성하여 흑연화를 촉진합니다.
② 쇳물 과냉각도를 낮추고 입이 하얗게 되는 경향을 줄인다.
③회주철의 공융 클러스터 수를 늘리거나 연성철의 흑연 볼 수를 늘립니다.

SiC는 장입물을 제련하는 동안 추가됩니다. 탄화규소는 녹는점이 2700°C이며 쇳물에 녹지 않습니다. 다음 반응식에 따라 쇳물에만 녹습니다.
SiC+Fe→FeSi+C(비평형 흑연)

(6) 식에서 SiC의 Si는 Fe와 결합하고 나머지 C는 비평형 흑연으로 흑연 석출의 핵심 역할을 한다. 비평형 흑연은 쇳물 내의 C를 고르지 않게 분포시키고 국부적인 C 원소가 너무 높아 미세 영역에 "탄소 피크"가 나타납니다. 이 새로운 흑연은 활성이 높고 탄소와의 불일치가 XNUMX이므로 용철에서 탄소를 흡수하기 쉽고 접종 효과가 매우 우수합니다. 탄화규소가 이러한 규소계 핵제임을 알 수 있다.

탄화규소는 주철을 제련하는 동안 첨가됩니다. 회주철의 경우 비평형 흑연의 사전 배양은 많은 수의 공융 클러스터를 생성하고 성장 온도를 증가시켜(상대 과냉각 감소) 유형 A 흑연의 형성에 도움이 됩니다. 결정핵의 수가 증가하여 플레이크를 만드는 흑연은 미세하여 흑연화 정도를 향상시키고 입이 하얗게 되는 경향을 감소시켜 기계적 성질을 향상시킨다. 구상 흑연 주철의 경우 결정 코어의 증가는 흑연 구의 수를 증가시키고 구상화 속도를 향상시킬 수 있습니다.

2.3 E형 흑연 과공정 회주철 제거. C형 및 F형 XNUMX차 흑연은 액상으로 형성된다. 성장 과정이 오스테나이트에 의해 방해받지 않기 때문에 정상적인 상황에서는 큰 플레이크와 덜 분지된 C형 흑연으로 성장하기 쉽습니다. F형 흑연.
공정 응고 단계에서 성장한 플레이크 흑연은 다양한 화학 조성과 다른 과냉각 조건에서 다양한 모양과 분포의 A, B, E, D 흑연을 생성합니다.

A형 흑연은 과냉각이 낮고 핵생성 능력이 강한 공융 클러스터에서 형성되며 주철에 고르게 분포됩니다. 미세 플레이크 펄라이트 중 흑연 길이가 작을수록 인장 강도가 높아 공작 기계 및 각종 기계 주물에 적합합니다.

유형 D 흑연은 방향성이 없는 분포를 갖는 점 및 시트형 수지상 간 흑연입니다. D 형 흑연 주철은 페라이트 함량이 높으며 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 그러나 D형 흑연 주철은 오스테나이트 덴드라이트가 많고 흑연은 짧고 말려 있으며 공융기는 펠렛 형태이다. 따라서 동일한 기지 A형 흑연 주철에 비해 강도가 더 높은 경향이 있다.

Type E 흑연은 Type A 흑연보다 짧은 플레이크 흑연의 일종입니다. D형 흑연과 마찬가지로 수지상(dendrite) 사이에 위치하며 통칭하여 수지상 흑연(dendritic graphite)이라고 한다. E 잉크는 낮은 탄소 당량(높은 정도의 저공정)과 풍부한 오스테나이트 덴드라이트를 가진 주철에서 쉽게 생산됩니다. 이 때 공융 클러스터와 수상돌기는 교차 성장합니다. 수지상간 공융 철액의 수가 적기 때문에 석출된 공정 흑연은 방향성이 분명한 수상돌기 방향으로만 분포한다. E 형 흑연을 형성하는 과냉도는 A 형 흑연보다 크고 D 형 흑연보다 낮으며 두께와 길이는 A ~ D 형 흑연입니다. E형 흑연은 과냉각 흑연에 속하지 않으며 종종 D형 흑연을 동반합니다. E형 흑연은 수지상(Dendrite) 사이에 방향성 분포를 나타내어 주철이 작은 외력에 의해 흑연 배열 방향을 따라 띠 모양으로 부서지기 쉽고 부서지기 쉽습니다. 따라서 E 형 흑연이 나타나며 작은 주물 모서리가 손으로 부러 질 수 있으며 주물 강도가 크게 떨어집니다. 탄소 함량이 증가할수록 미세한 수지상 흑연을 형성하는 데 필요한 냉각 속도가 증가하고 수지상 흑연을 생성할 가능성이 감소한다. 용융물의 과열도와 장기 보온은 과냉각도를 증가시켜 덴드라이트의 성장 속도를 증가시켜 덴드라이트를 더 길게 만들고 보다 분명한 방향성을 갖게 됩니다. 쇳물을 미리 인큐베이션하기 위해 SiC를 사용하면 XNUMX차 오스테나이트의 과냉각이 동시에 감소되고 이 때 짧은 오스테나이트 덴드라이트가 관찰된다. E-type 흑연의 구조적 기초를 제거합니다.

2.4 주철의 품질 향상

구상 흑연 주철의 경우, 구상화제를 같은 양으로 탄화규소로 전처리한 경우 마그네슘의 최종 수율이 더 높습니다. 탄화규소로 전처리한 용철의 경우, 주물 내 잔류 마그네슘의 양을 거의 동일하게 유지하면 구상화제의 첨가량을 10% 감소시킬 수 있고 구상주철의 백구 경향이 완화된다.

제련로내 탄화규소는 식(1)로 표시되는 용철중의 탄소와 규소 외에 식(2)와 식(3)의 탈산반응도 함께 수행된다. 추가된 SiC가 노 벽에 가까우면 생성된 SiO2가 노 벽에 침착되어 노 벽의 두께가 증가합니다. 고온의 용융 제련에서 SiO2는 식 (4)의 탈탄 반응과 식 (5) 및 (6)의 슬래깅 반응을 겪을 것입니다.

(7) 3SiC + 2Fe2O3 = 3SiO2 +4Fe +3C
(8) C + FeXNUMXO → Fe + CO ↑
(9) (SiO2) + 2C = [Si] + 2CO(기체 상태)
(10) SiO2 + FeO → FeO·SiO2(슬래그)
(11) Al2O3 + SiO2 → Al2O3·SiO2(슬래그)

탄화 규소의 탈산 효과는 탈산 된 제품이 쇳물에서 일련의 야금 반응을 일으켜 부식 된 장입물에서 산화물의 유해한 영향을 줄이고 쇳물을 효과적으로 정화합니다.

2.5 탄화규소 사용법

야금 등급 탄화규소의 순도는 88%에서 90% 사이이며 탄소 및 규소 증가량을 계산할 때 불순물을 먼저 공제해야 합니다. 탄화규소의 분자식에 따르면 다음을 얻기 쉽습니다. 탄소 증가: C= C/(C + Si) = 12 / (12 + 28) = 30% (12) 실리콘 증가: Si = Si/(C + Si) = 28 / (12 + 28) = 70% (13) 탄화규소의 첨가량은 일반적으로 용철량의 0.8%~1.0%이다. 탄화규소를 첨가하는 방법은 전기로에서 쇳물을 제련하는 것입니다. 도가니가 장입물의 1/3이 녹으면 도가니 중앙에 넣고 로 벽에 닿지 않도록 한 다음 제련용 장입물을 계속 추가합니다. 용철 용선을 제련하는 큐폴라에서는 1-5mm의 입자 크기를 갖는 탄화규소를 시멘트 또는 기타 접착제의 적당량과 혼합할 수 있고, 물을 첨가하여 덩어리를 형성할 수 있다. 뜨거운 햇볕에 말린 후 배치 비율에 따라 로에서 사용할 수 있습니다.

3.결론

지난 20년 동안 트럭, 비즈니스 또는 가족용 자동차에 관계없이 차량의 무게를 줄이는 것은 항상 자동차 연구 개발의 발전 추세였습니다. 금융 위기의 시장 침체에서 China Northern Corporation은 추세를 거스르고 대형 트럭의 경량화를 기반으로 한 북미에 대형 트럭을 수출했습니다. 얇은 회주철, 연성 철 및 질석 흑연 주철, 두꺼운 벽의 연성 철 및 오브리 연성 철의 적용은 주철의 야금 품질에 대한 더 높은 요구 사항을 제시합니다.

탄화 규소의 접종 전처리는 주철의 야금 품질을 향상시키는 데 좋은 영향을 미칩니다. 주조 전문가 Li Chuanshi는 전처리제가 쇳물에 첨가된 후 두 가지 효과가 관찰될 수 있다고 기사에서 썼습니다. 하나는 탄소 당량을 증가시키는 것입니다. 다른 하나는 용철의 야금학적 조건을 변경하여 환원성을 높이는 것입니다.

1978년 영국의 BC Godsell은 연성 철의 전처리에 대한 연구 결과를 발표했습니다. 그 이후로 전처리 공정에 대한 실험적 연구는 중단되지 않았고 공정은 이제 상대적으로 성숙되었습니다. 회주철의 경우 탄화규소 접종 전처리로 과냉각도를 줄이고 입이 하얗게 되는 경향을 줄일 수 있습니다. 흑연 코어를 증가시키고 A 형 흑연의 형성을 촉진하고 B 형, E 형 및 D 형 흑연의 생산을 줄이거나 방지하고 공융 클러스터의 수를 늘립니다. 미세 플레이크 흑연; 구상 흑연 주철의 경우 탄화 규소 접종의 전처리는 주철의 흑연 볼 수, 구상화 속도 및 흑연 볼의 진원도 증가를 촉진합니다.

탄화 규소를 사용하면 산화철의 탈산 및 환원 효과를 강화하고 주철 구조를 콤팩트하게 만들고 절단면의 평활도를 높일 수 있습니다. 탄화규소를 사용하면 용철의 알루미늄 및 황 함량을 증가시키지 않고 노 벽의 수명을 연장할 수 있습니다.

재인쇄를 위해 이 기사의 출처와 주소를 보관하십시오.:탄화 규소는 어떻게 주물 품질을 개선합니까?

밍허 다이캐스팅 회사 품질 및 고성능 주조 부품 제조 및 제공에 전념하고 있습니다(금속 다이캐스팅 부품 범위는 주로 다음을 포함합니다. 박판 다이캐스팅,핫 챔버 다이 캐스팅,콜드 챔버 다이 캐스팅), 라운드 서비스(다이 캐스팅 서비스,CNC 가공,금형 제작, 표면 처리). 모든 맞춤형 알루미늄 다이 캐스팅, 마그네슘 또는 Zamak/아연 다이 캐스팅 및 기타 주조 요구 사항은 저희에게 연락하실 수 있습니다.

ISO9001 및 TS 16949의 통제하에 모든 공정은 블래스터에서 초음파 세탁기에 이르기까지 수백 개의 고급 다이 캐스팅 기계, 5 축 기계 및 기타 시설을 통해 수행됩니다. Minghe는 고급 장비를 보유하고있을뿐만 아니라 전문적인 경험이 풍부한 엔지니어, 운영자 및 검사관으로 구성된 팀이 고객의 디자인을 실현합니다.

다이 캐스팅 계약 제조 업체. 기능에는 0.15lbs의 콜드 챔버 알루미늄 다이 캐스팅 부품이 포함됩니다. 최대 6파운드, 퀵 체인지 설정 및 가공. 부가가치 서비스에는 연마, 진동, 디버링, 샷 블라스팅, 페인팅, 도금, 코팅, 조립 및 툴링이 포함됩니다. 작업 재료에는 360, 380, 383 및 413과 같은 합금이 포함됩니다.

아연 다이캐스팅 설계 지원/동시 엔지니어링 서비스. 정밀 아연 다이캐스팅의 맞춤형 제조업체. 소형 주물, 고압 다이 캐스팅, 멀티 슬라이드 몰드 캐스팅, 기존의 몰드 캐스팅, 유닛 다이 및 독립 다이 캐스팅 및 캐비티 밀봉 캐스팅을 제조할 수 있습니다. 주물은 최대 24인치 +/-0.0005인치 공차의 길이와 너비로 제조할 수 있습니다.

ISO 9001 2015 인증 다이캐스트 마그네슘 및 금형 제조 제조업체

ISO 9001: 다이캐스트 마그네슘의 2015 인증 제조업체, 최대 200톤 핫 챔버 및 3000톤 콜드 챔버까지 고압 마그네슘 다이 캐스팅, 툴링 설계, 연마, 몰딩, 기계가공, 분말 및 액체 페인팅, CMM 기능을 통한 전체 QA 기능 포함 , 조립, 포장 및 배송.