نقش کاربید سیلیکون در تولید آهن داکتیل چیست؟

چدن داکتیل که به عنوان چدن گره‌ای نیز شناخته می‌شود، به دلیل استحکام عالی، شکل‌پذیری و مقاومت در برابر خستگی ارزشمند است. در حالی که گره سازی گرافیت معمولاً از طریق تصفیه منیزیم حاصل می شود.کاربید سیلیکون(SiC)نقش مهمی دارد-هر چند اغلب نادیده گرفته می‌شود-در تولید آهن داکتیل مدرن. در زیر چهار تا پنج نقش کلیدی ازکاربید سیلیکوندر تولید آهن داکتیل با کیفیت بالا-. 🏭

اساسی ترین نقشکاربید سیلیکوندر آهن داکتیل تولید به صورت ترکیبی سیلیکون و کربن است. وقتی به آهن مذاب اضافه می شود،SiCجدا می شود و حل می شود و هر دو عنصر را مستقیماً در مذاب آزاد می کند:

SiC → Si + C(در دمای بالای 1500 درجه)

این واکنش سیلیکون و کربن را در یک فرم بسیار واکنش پذیر و خالص فراهم می کند. در مقایسه با افزودن فروسیلیکون (FeSi) و ریکاربورایزر (افزایش دهنده کربن) به طور جداگانه،کاربید سیلیکونچندین مزیت متمایز ارائه می دهد:

✅ دمای انحلال پایین تر – SiCنسبت به کربوریزرهای گرافیتی راحتتر حل می شود

✅ نرخ بهبودی بالاتر– بازیابی سیلیکون ازSiCبه طور معمول به 90-95٪ می رسد، در مقایسه با 85-90٪ از فروسیلیکون

✅ افزودنی تمیزتر – SiCحاوی حداقل ناخالصی (Al، Ca، S، P کم) است که می تواند با ندولار شدن تداخل داشته باشد

برای تولیدکنندگان چدن داکتیل، با استفاده ازکاربید سیلیکونسطوح کربن و سیلیکون ثابت را قبل از درمان منیزیم تضمین می کند و یک پایه شیمیایی پایه برای ندولار شدن ایجاد می کند.

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در تولید آهن شکل‌پذیر، دستیابی به تعداد گره‌های-تعداد کروی‌های گرافیتی در هر میلی‌متر مربع است. تعداد گره های بیشتر خواص مکانیکی بهتری ایجاد می کند و خطر کاربیدها و گرافیت درشت را کاهش می دهد.

کاربید سیلیکونبه طور قابل توجهی هسته گرافیت را از طریق دو مکانیسم افزایش می دهد:

اول، انحلالSiCفوق اشباع موضعی کربن و سیلیکون ایجاد می کند و باعث تشکیل هسته های گرافیت ریز متعدد در سراسر مذاب می شود. سپس این هسته ها به عنوان مکان هایی برای رشد کروی گرافیت در طول انجماد عمل می کنند.

دوم، هر حل نشدهSiCذرات (معمولاً به اندازه 0.5-2 میلی متر) به عنوان بسترهای هسته زایی ناهمگن عمل می کنند. تطابق کریستالوگرافی بینSiCو گرافیت بارش گرافیت را مستقیماً بر روی آن تشویق می کندکاربید سیلیکونسطح

ریخته گری با استفاده ازکاربید سیلیکونبه طور معمول گزارش دهید30-15 درصد افزایش در تعداد گره هادر مقایسه با روش متداول فروسیلیکون-به علاوه-کاربورایزر مجدد. تعداد گره‌های بالاتر مستقیماً به بهبود استحکام کششی، ازدیاد طول و مقاومت در برابر خستگی در ریخته‌گری‌های نهایی منجر می‌شود.

کاربیدها (کاربیدهای آهن، Fe3C) فازهای سخت و شکننده ای هستند که در زمان انجماد خیلی سریع یا زمانی که مکان های هسته زایی ناکافی است در آهن شکل پذیر تشکیل می شوند. کاربیدها به شدت قابلیت ماشینکاری و خواص مکانیکی را تخریب می کنند، که منجر به رد ریخته گری و افزایش نرخ ضایعات می شود.

کاربید سیلیکونبه جلوگیری از تشکیل کاربید از طریق دو مسیر کمک می کند:

• تقویت تلقیح- با تهیه هسته های فراوان گرافیت،SiCدر طول انجماد به جای کاربید، گرافیت تشکیل می شود
• تامین سیلیکون فعال- سیلیکون تشکیل گرافیت را تقویت می کند و از بارش سیمانیت (Fe3C) جلوگیری می کند.

در ریخته‌گری‌های نازک-چدن داکتیل (جایی که سرد شدن سریع کاربیدها را تشویق می‌کند)،کاربید سیلیکونافزودن 0.5-1.0 درصد وزن مذاب می تواند کاربیدها را به طور کامل بدون نیاز به درمان های گران قیمت پس از تلقیح حذف کند. این به ویژه برای ریخته گری خودرو مانند بند انگشت، براکت ها و محفظه های دیفرانسیل ارزشمند است.

منیزیم عنصر اصلی گره ساز در تولید آهن شکل پذیر است، اما به شدت با اکسیژن و گوگرد موجود در مذاب واکنش می دهد. سطوح بالای اکسیژن و گوگرد، منیزیم را قبل از اینکه بتواند تشکیل گرافیت ندولار را تقویت کند، باعث کاهش نرخ بازیابی و افزایش هزینه های درمان می شود، مصرف می کند.

کاربید سیلیکونکارایی درمان منیزیم را از طریق:

• کاهش اکسیژن محلول – SiCبا اکسیژن موجود در مذاب واکنش می دهد (SiC + O2 → SiO2 + CO)، قبل از افزودن منیزیم، اکسیژن را از بین می برد.
• ارائه مواد شیمیایی تمیز– بر خلاف فروسیلیکون (که ممکن است حاوی 1.5 درصد آلومینیوم باشد که با منیزیم واکنش می دهد)، خلوص{1} بالاSiCحاوی حداقل ناخالصی های واکنشی است
• تثبیت مذاب– افزودن ترکیبی Si-C قبل از تصفیه منیزیم، مذاب پایدارتر و دی اکسید شده ایجاد می کند.

گزارش ریخته گریبهبود بازیابی منیزیم 5-10٪هنگام جایگزینی بخشی از افزودنی فروسیلیس باکاربید سیلیکون. برای ریخته گری که سالانه 10000 تن آهن داکتیل تولید می کند، این امر می تواند سالانه 50000 تا 100000 دلار در آلیاژهای منیزیم و سیم صرفه جویی کند. 💰

هر افزودن به آهن مذاب مقداری ناخالصی وارد می کند و سرباره تولید می کند. سرباره بیش از حد منجر به نقص درگیر، کاهش خواص مکانیکی و گرفتگی فیلترها و سیستم های دروازه می شود.

کاربید سیلیکونسرباره به میزان قابل توجهی نسبت به افزودنی های فروسیلیس تولید می کند زیرا:

• SiCحاوی حداقل آلومینیوم و کلسیم (عناصر تشکیل دهنده سرباره اولیه در فروسیلیس)
• واکنش انحلال (SiC → Si + C) هیچ محصول جانبی اکسیدی تولید نمی کند
• اثر اکسید زدایی ازSiCدر واقع تشکیل کلی سرباره را با حذف اکسیژن قبل از واکنش با منیزیم یا سایر عناصر آلیاژی کاهش می دهد.

مذاب تمیزتر به معنای ریخته‌گری‌های تمیزتر-ترکیبات کمتر، سفتی فشار بهتر، و سطح بهبود یافته است. برای اجزای چدن داکتیل که نیاز به ماشینکاری یا پوشش دارند، از مزایای تمیزی برخوردار استکاربید سیلیکونبه طور مستقیم هزینه های تکمیل و نرخ ضایعات را کاهش می دهد.

✨ کاربید سیلیکونبسیار بیشتر از یک منبع ساده کربن یا سیلیکون در تولید آهن داکتیل است. به طور فعال هسته گرافیت را ترویج می کند، کاربیدها را کاهش می دهد، بازیابی منیزیم را بهبود می بخشد و تمیزی مذاب را افزایش می دهد. برای ریخته‌گری‌هایی که به دنبال آهن داکتیل با کیفیت بالا-با خواص مکانیکی برتر هستند،کاربید سیلیکونسزاوار جایگاه مرکزی در عمل ذوب آنها است. 🔥