У ливарній промисловості якість науглерожувачів безпосередньо впливає на якість розплавленого чавуну, якість лиття та кінцеву вартість. Азот і сірка є двома дуже важливими елементами, і їх вплив складний і потребує суворого контролю.
I. Вплив азоту (N): двосічний меч
Азот відіграє подвійну роль у розплавленому залізі, і його вплив залежить від складу розплавленого заліза, швидкості охолодження та кінцевого вмісту азоту.
1. Позитивні ефекти (корисні ефекти, в помірних і контрольованих умовах):
• Зміцнення фериту: азот розчиняється у фериті, відіграючи роль у зміцненні твердого розчину та трохи збільшуючи міцність чавуну.
• Стабілізація аустеніту: допомагає стабілізувати структуру аустеніту.
• Стимулювання утворення карбіду: у поєднанні з певними елементами він може сприяти утворенню перліту, збільшуючи міцність і твердість.
• Як легуючий елемент: у деяких -сірих чавунах чи високоякісному чавуні відповідна кількість азоту може утворювати дрібні нітриди з магнієм, кальцієм тощо, діючи як зародки для кристалізації графіту, очищаючи графіт, покращуючи морфологію графіту та, таким чином, покращуючи механічні властивості матеріалу.
2. Негативні ефекти (небезпеки, коли вміст занадто високий або умови несприятливі):
• Утворення азотних пор (дірок): це найбільш смертельна небезпека азоту. Коли вміст розчиненого азоту в розплавленому чавуні занадто високий, розчинність азоту різко знижується під час процесу затвердіння виливка. Перенасичений азот випадає в осад у вигляді бульбашок, утворюючи підшкірні пори або дрібні дисперсні пори. Ці пори сильно погіршують щільність, механічні властивості та якість поверхні виливка.
• Утворення тріщин графіту (-індукована азотом деформація графіту): у заевтектичному сірому чавуні надмірно високий вміст азоту призводить до аномального росту графітових лусочок, утворюючи різкі тріщини графіту, які сильно розривають матрицю, різко знижуючи міцність і в’язкість виливка, особливо ударну в’язкість і стійкість до втоми.
• Підвищена крихкість лиття: надмірна кількість нітридів збільшує крихкість матеріалу.
Цементуючі агенти є одним з основних джерел азоту в розплавленому чавуні. Особливо при використанні шихти з високою часткою сталевого брухту, сам сталевий брухт містить азот, і якщо науглерожувач має високий вміст азоту (наприклад, деякі науглерожувачі нафтового коксу), це може легко призвести до надмірного загального вмісту азоту в розплавленому чавуні.
II. Вплив сірки (S): від «шкідливого» до «корисного»
Вплив сірки принципово відрізняється між сірим чавуном і ковким чавуном.
1. У сірому чавуні:
• Традиційний погляд (шкідливий): сірка утворює низько{0}}температуру-сульфіду заліза (FeS), розподіленого на межах зерен, підвищуючи гарячу крихкість виливків, зменшуючи плинність і сприяючи усадці. Зазвичай він вважається шкідливим елементом і потребує контролю.
• Сучасне розуміння (помірно корисне): відповідна кількість сірки (зазвичай рекомендована 0,06%-0,12%) може поєднуватися з марганцем, утворюючи частинки сульфіду марганцю (MnS) з високою{3}}температурою плавлення. Ці частинки можуть діяти як ядра для утворення графіту, сприяючи графітизації, очищаючи графіт і, таким чином, покращуючи міцність і твердість сірого чавуну. Тому в сучасних процесах лиття низький вміст сірки не завжди є кращим; його потрібно стабілізувати у відповідному діапазоні.
• Роль науглерожувачів: якщо науглерожувач містить занадто багато сірки, це призведе до різких коливань вмісту сірки в розплавленому чавуні, ускладнюючи контроль. Стабільні науглерожувачі з низьким вмістом-сірки є основою для виробництва високоякісного сірого чавуну-.
2. У ковкому чавуні:
• Дуже шкідливий елемент: сірка є «ворогом номер один» для ковкого чавуну. Сірка має дуже сильну спорідненість до сфероїдизуючих агентів (таких як Mg, Ce тощо) і переважно реагує з сфероїдизуючими агентами з утворенням сульфідів (таких як MgS), споживаючи велику кількість цінних сфероїдизуючих агентів і призводячи до деградації сфероїдизації.
• Пошкодження сфероїдізації графіту: після споживання сфероїдного агента залишкова сірка буде перешкоджати сфероїдальному росту графіту, що призведе до деформації графітового сфероїда, зменшення кількості графітових сфероїдів і появи лускового графіту, що значно погіршує механічні властивості.
• Ризик включень: підвищене утворення сульфідного шлаку збільшує ризик дефектів включень.
• Суворі вимоги до карбюризаторів: тому у виробництві ковкого чавуну повинні використовуватися карбюризатори з надзвичайно низьким вмістом сірки (зазвичай S < 0,05%, високо{1}}якісні вимагають < 0,02%), щоб зменшити вміст сірки в сирому чавуні та забезпечити ефект сфероїдизації та стабільність.
III. Рекомендації для ливарних підприємств:
1. Уточніть потреби: спочатку визначте, чи виробляти сірий чавун чи ковкий чавун, а також цільову марку.
2. Суворо контролюйте сировину: керуйте карбюризаторами як важливими технологічними матеріалами, а не звичайними допоміжними матеріалами. Встановіть чіткі та суворі стандарти закупівель щодо вмісту азоту та сірки.
3. Надавайте перевагу високоякісним-карбюризаторам:
• Графітизовані карбюризатори: виготовлені з графітових електродів або обрізків, вони мають високий вміст вуглецю, надзвичайно низький вміст сірки та азоту та високий рівень поглинання, що робить їх найкращим вибором для виробництва високо{0}}якісного чавуну (особливо ковкого чавуну та високо-сірого чавуну), але вони дорожчі.
• Високотемпературні-карбюризатори кальцинованого нафтового коксу: після ретельного кальцинування вміст сірки, азоту та летких речовин значно зменшується, що забезпечує високу-рентабельність і робить їх широко використовуваними вибором середнього---класу.
• Уникайте використання: некальцинованого або злегка кальцинованого нафтового коксу чи-рекарбюризаторів на основі вугілля, оскільки високий вміст сірки, азоту та летких речовин легко призводить до дефектів лиття.
Посилити моніторинг процесу. Регулярно виконуйте попередній -аналіз печі (наприклад, спектральний аналіз) розплавленого заліза, щоб контролювати зміни вмісту азоту та сірки, що дозволяє своєчасно коригувати процес.
Таким чином, азот і сірка в рекарбюризаторах є основними змінними, що визначають стабільність якості лиття. Завдяки науковому відбору та контролю якості рекарбюризаторів можна ефективно уникнути основних дефектів, таких як пористість, деформація графіту та погана сфероїдизація, покращуючи якість лиття та ефективність виробництва.
