I støperiindustrien påvirker kvaliteten på karbureringsmidler direkte kvaliteten på smeltet jern, støpeytelse og sluttkostnad. Nitrogen og svovel er to svært kritiske elementer, og deres virkninger er komplekse og krever streng kontroll.
I. Effektene av nitrogen (N): Et dobbelt-edget sverd
Nitrogen har en dobbel rolle i smeltet jern, og virkningen avhenger av sammensetningen av det smeltede jernet, kjølehastigheten og det endelige nitrogeninnholdet.
1. Positive effekter (gunstige effekter, under moderate og kontrollerte forhold):
• Styrking av ferritt: Nitrogen oppløses i ferritt, og spiller en rolle i fast løsning som styrker og øker styrken til støpejern litt.
• Stabiliserende austenitt: Bidrar til å stabilisere austenittstrukturen.
• Fremme karbiddannelse: Kombinert med visse elementer kan det fremme dannelsen av perlitt, øke styrke og hardhet.
• Som et legeringselement: I noe høyverdig grått støpejern eller duktilt støpejern kan passende mengder nitrogen danne bittesmå nitrider med magnesium, kalsium osv., som fungerer som kjerner for grafittkrystallisering, raffinerer grafitt, forbedrer grafittmorfologien og forbedrer dermed materialets mekaniske egenskaper.
2. Negative effekter (farer, når innholdet er for høyt eller forholdene er ugunstige):
• Dannelse av nitrogenporer (nålehull): Dette er den mest dødelige faren for nitrogen. Når innholdet av oppløst nitrogen i smeltet jern er for høyt, synker oppløseligheten av nitrogen kraftig under størkningsprosessen av støpegodset. Overmettet nitrogen feller ut i form av bobler, og danner subkutane porer eller fine, spredte porer. Disse porene svekker sterkt tettheten, de mekaniske egenskapene og overflatekvaliteten til støpegodset.
• Induksjon av knust grafitt (nitrogen-indusert grafittdeformitet): I hypereutektisk grått støpejern fører for høyt nitrogeninnhold til unormal vekst av grafittflak, og danner skarpe, knuste grafittmorfologier som alvorlig sprekker matrisen, noe som drastisk reduserer styrken og slagfastheten til fettet og slagfastheten. motstand.
• Økt støpeskjørhet: For mye nitrider øker materialets sprøhet.
Karbureringsmidler er en av hovedkildene til nitrogen i smeltet jern. Spesielt ved bruk av ovnsladning med høy andel skrapstål inneholder selve skrapstålet nitrogen, og dersom karbureringsmidlet har et høyt nitrogeninnhold (som noen petroleumskoksforkulningsmidler), kan det lett føre til for høyt totalnitrogeninnhold i det smeltede jernet.
II. Innflytelsen av svovel (S): Fra "skadelig" til "nyttig"
Påvirkningen av svovel er fundamentalt forskjellig mellom grått støpejern og duktilt støpejern.
1. I grått støpejern:
• Tradisjonelt syn (skadelig): Svovel danner lav-smeltepunkt-jernsulfid (FeS), fordelt ved korngrensene, øker den varme sprøheten til støpegods, reduserer flyten og fremmer krymping. Det anses generelt som et skadelig element og må kontrolleres.
• Moderne forståelse (Moderat fordelaktig): Passende mengder svovel (generelt anbefalt 0,06 %-0,12 %) kan kombineres med mangan for å danne mangansulfidpartikler (MnS) med høyt-smeltepunkt. Disse partiklene kan fungere som kjerner for grafittdannelse, fremme grafitisering, raffinering av grafitt og dermed forbedre styrken og hardheten til grått støpejern. Derfor, i moderne støpeprosesser, er lavere svovelinnhold ikke alltid bedre; snarere må den stabiliseres innenfor et passende område.
• Karbureringsmidlenes rolle: Hvis karbureringsmidlet inneholder for mye svovel, vil det forårsake drastiske svingninger i svovelinnholdet i det smeltede jernet, noe som gjør det vanskelig å kontrollere. Stabile lav-svovelkarboniseringsmidler er grunnlaget for å produsere grått støpejern av høy-kvalitet.
2. I seigjern:
• Et svært skadelig element: Svovel er "fiende nummer én" til seigjern. Svovel har en veldig sterk affinitet for sfæroidiserende midler (som Mg, Ce, etc.), og vil fortrinnsvis reagere med sfæroidiseringsmidlene for å danne sulfider (som MgS), og forbruker en stor mengde verdifulle sfæroidiseringsmidler og fører til sfæroidiseringsdegradering.
• Skade på sfæroidisering av grafitt: Etter inntak av sfæroidiseringsmidlet vil gjenværende svovel forstyrre den sfæroidale veksten av grafitt, noe som fører til grafittsfæroideformasjon, redusert antall grafittsfæroider og utseendet av flakgrafitt, noe som gir alvorlige svekkede mekaniske egenskaper.
• Risiko for inneslutninger: Økt dannelse av sulfidslagg øker risikoen for inklusjonsfeil.
• Strenge krav til forgassere: Derfor må produksjonen av duktilt jern bruke forgassere med ekstremt lavt svovelinnhold (typisk S < 0,05 %, høy-kvalitet krever < 0,02 %) for å redusere svovelinnholdet i råjernet og sikre sfæroidiseringseffekt og stabilitet.
III. Anbefalinger for støperibedrifter:
1. Avklar behov: Bestem først om du skal produsere grått støpejern eller duktilt jern, og målkvaliteten.
2. Streng kontroll med råvarer: Administrer forgassere som viktige prosessmaterialer i stedet for vanlige hjelpematerialer. Etablere klare og strenge innkjøpsstandarder for deres nitrogen- og svovelinnhold.
3. Prioriter høykvalitets-forgassere:
• Grafittiserte forgassere: Laget av grafittelektroder eller skrap, har de høyt karboninnhold, ekstremt lavt svovel- og nitrogeninnhold og høy absorpsjonshastighet, noe som gjør dem til det beste valget for å produsere støpejern av høy-kvalitet (spesielt duktilt jern og høy-gråjern), men de er dyrere.
• Høy-temperaturkalsinerte petroleumskoksforgassere: Etter grundig kalsinering reduseres svovel, nitrogen og flyktige stoffer betydelig, noe som gir høy kostnads-effektivitet og gjør dem til et mye brukt middels-til-høyt-valg.
• Unngå å bruke: Ukalsinerte eller lett kalsinerte petroleumskoks- eller kull-baserte forkullingsapparater, siden deres høye innhold av svovel, nitrogen og flyktige stoffer lett fører til støpefeil.
Styrk prosessovervåking: Utfør regelmessig for-ovnsanalyse (f.eks. spektralanalyse) på smeltet jern for å overvåke endringer i nitrogen- og svovelinnhold, slik at prosessen kan justeres i tide.
Oppsummert er nitrogen og svovel i forgassere kjernevariablene som bestemmer stabiliteten til støpekvaliteten. Ved å vitenskapelig velge og kontrollere kvaliteten på forgassere, kan store defekter som porøsitet, grafittdeformasjoner og dårlig sfæroidisering effektivt unngås, noe som forbedrer støpekvaliteten og produksjonseffektiviteten.
