Noen tips for å sikre konsistent kvalitet sentrifugalstøpegods
fra korte luftkjølte dyser
Introduksjon:
For produksjon av Ni-Resist groove innsats er det ideelle systemet å ha karuselltype sentrifugalstøpemaskiner med dyser så lenge som mulig, og utstyrt med automatisk kontroll av turtall, temperatur og syklustid. De anerkjente produsentene med store volum bruker vanligvis 2-meterdyser. Tidsbestemt vannkjøling er tatt i bruk for å sikre jevn temperatur på dysen fra ende til annen.
Ved produksjon av støpegods eller flytting til lavprisleverandører, har sentrifugalstøpemaskinene som vanligvis brukes korte dyser på 300 mm lengde uten vannkjøling. Kontrollen på mikrostrukturen blir vanskeligere, spesielt i bakenden av pottene på grunn av raskere størkning. Fronten av kjelen forblir varm lenger, og er nærmere det varme metallet som helles inn i denne enden.
For å sikre høy kvalitet og konsistens i mikrostrukturen til innsatsene produsert fra slike potter, fra den ene ende til den andre, må noen enkle prinsipper følges strengt i produksjonsprosessen.
Smeltepreparat:
Input råvarer:
Den høye prosentandelen av nikkel i dette materialet krever en effektiv smelte- og blandeovn med tilstrekkelig kapasitet. Den best egnet for dette formålet er en induksjonsovn med nettfrekvens med minimum 500-Kg-kapasitet og helst 1000-Kg-kapasitet.
Inngangsråvarene må være av rimelig renhet. Karbiddannende elementer som Mo, Va, Ti og W bør holdes til spor. Forsiktig: Mange kommersielle råjern inneholder høy Mo og Ti. Det er ønskelig at disse elementene i den endelige innsatsen skal kontrolleres til innenfor følgende grenser:
Mo > 0,05 prosent
Ti > 0,04 prosent
W > 0,02 prosent
Va > 0,02 prosent
Stålskrot er en kilde til trampelementer som kan forårsake uforutsigbare problemer i Ni-resist materialer. Stålskrotet bør begrenses til maks 10 prosent av ladningen så langt det er mulig og av kjent kilde og sammensetning.
Spon og boringer bør også holdes så lave som mulig, hvis de ikke kan unngås helt. Det er ønskelig å begrense disse til maks 60 prosent og bør være tørre og rene.Å blande chips jevnt i smelten er vanskelig. Tapene av enkelte grunnstoffer fra flisene er høye og det er fare for luft- og hydrogenfanger i flisene, som begge fremmer dårlig grafitt og grove/klyngede karbider.
Svovel i smelten er nødvendig i et smalt område. Den bør holdes rundt 0,06 prosent for å oppnå ønsket hardhet. Høyere svovel forårsaker problemer med mikrostrukturen.
Karbonekvivalent:
Karbonekvivalenten (CE) er kjent for å være en kritisk parameter for støpejern. Denne faktoren spiller en betydelig rolle i typen mikrostruktur som utvikles i støpingen. Det er nært knyttet til størkningshastigheten, som igjen påvirkes av tverrsnittene til støpegodset og temperaturene.
Den generelle konvensjonen er å beregne CE-verdien i henhold til volum/overflateforholdet (V/S) til et støpegods. For 3-dimensjonale støpinger, som har varierende tverrsnitt, er dette svært vanskelig. Sentrifugalpottene, selv om de er 3-dimensjonale, har imidlertid symmetrisk tverrsnitt over hele lengden, og derfor kan V/S beregnes for disse som vist i følgende formel:
Volum/overflateforhold V/S
V/S = ( D2 - d2 ) H / 4 ( DH pluss dH pluss ( D2 - d2 ) / 2 )
Hvor, D=Ytre diameter ( OD ) av sentrifugalstøpepotten
d=Innerdiameter (ID ) av sentrifugalstøpepotten
H=Høyde på sentrifugalstøpepotten
En bedre faktor for den sentrifugale støpte potten ville være metningsgraden, som er gitt av formelen:
Metningsgrad Sc :
;
hvor C, Si og Ni er de faktiske verdiene i vektprosent
For våre applikasjoner er den ønskelige verdien av Sc = 0,80 - 0,95
Installering av en CE-måler ved ovnen vil muliggjøre en tettere og mer umiddelbar kontroll over karbon- og silisiuminnholdet i metallet før støping av pottene.
Anbefalt utvalg av C, Si og Mn etter inokulering:
Karbon: 2,70 – 2,80 prosent
Silisium: 2,10 – 2,20 prosent
Mangan: 1,20 – 1,30 prosent
Smelting:
Det er viktig å stratifisere ladningsbelastningen inn i ovnen for optimal blanding av den store mengden nikkel og kobber i Ni-Resist-materialet. Den ønskelige ladesekvensen for inngangsmaterialet er å først bytte 50 prosent råjern pluss skrap, og når det bare smelter, tilsett nikkel, kobber, ferrolegeringer, karbon, og til slutt fylle på med resten 50 prosent råjern.
Karbon bør opprettholdes ved start i badet på 2.75 - 2.80 prosent, Ni ved 14.5 -15 prosent, silisium ved 1,8 – 1,9 prosent, krom ved 1,15 –1,2 prosent, Mn ved 1,2 – 1,25 prosent
Rollen til silisiumkarbid:
For å sikre tilstrekkelige nukleasjonssteder i smelten, spiller SiC en betydelig rolle. Derfor bør SiC være en del av den opprinnelige ladningssammensetningsberegningen. Og ytterligere SiC-tilsetninger er nødvendig rett før overoppheting av smelten, når kjemien er kontrollert og godkjent; og også etter at noen få øser tappes ut, slik at karbonmangel blir kompensert. Dette vil bidra til å sikre nære grenser for karboninnholdet og dermed en mer konsistent CE og mikrostruktur.
Den anbefalte mengden SiC i ladningssammensetningen er 0,25 prosent av total ladning sammen med legeringselementene lagt til ladningen. Dette tillegget beregnes inn i ladningssammensetningen for karbon og silisium. Etter at smelten når en temperatur på 1400C, kontrolleres kjemien og korrigeringer påføres om nødvendig, og kontrolleres på nytt. Når kjemien er godkjent, tilsettes ytterligere 0,1 prosent SiC og umiddelbart bringes ovnen til full innstilling og smelten overopphetes til arbeidstemperaturen (vanligvis 1480 – 1500 C, avhengig av forventet temperaturfall når hellingen i formen er fullført fra hver øse), og uttappingen i en skikkelig forvarmet øse starter.
Tilsetning av SiC må også gjøres med jevne mellomrom under hellesyklusen for å fylle på karbontapet. For å vurdere det nøyaktige kravet til mengde og tidspunkt for SiC-tilsetninger for et gitt smelteoppsett og driftsforhold, er det best å kjøre flere nøye overvåkede oppvarminger for karbonfall over tid. I en kontinuerlig produksjonsmodus vil kontroll av karboninnholdet i hver øse som tappes gi tilstrekkelige data til å bestemme når karbonet faller av mer enn 0.05 prosent, på hvilket stadium en beregnet mengde SiC må tilsettes til ovnen og tillatt å svelge noen minutter før du taper ut forsterkningen.
øsefylling og inokulering:
Før en øse settes ut til produksjonsområdet, bør den varmes opp grundig slik at fôret er helt tørt og så varmt som mulig med brennerflammen som brukes. Den endelige oppvarmingen ved skiftstart og etter en pause skal gjøres ved å fylle på igjen med smeltet metall fra ovnen. Mer enn én omladning kan være nødvendig for å bringe øsen til minimumstemperaturen på 750C før metall tappes for bruk. Et kontaktpyrometer bør brukes for å sikre at temperaturen er riktig.
Teoretisk sett er materialer med høyt Ni selvinokulerende. For våre seksjoner av sentrifugalstøpegods og de stive kontrollene på mikrostruktur, er det imidlertid ønskelig og nødvendig å foreta en inokulering i øsen så nært tidspunktet for helling som mulig. Driftsområdet for inokulering med høyverdig ferrosilisium (75 prosent) er beregnet for å bringe inn 0.20 til 0.25 prosent Si-oppsamling. Det er tilrådelig å ikke bruke konvensjonelle støpejernsinokulanter som superseed i dette materialet på grunn av forstyrrelser fra strontium.
Å introdusere sjeldne jordarter vil hjelpe mikrostrukturen vår. Muligheten for å bruke et bedre inokuleringsmiddel RESEED, med cerium, kan utforskes.
Også kontrollert mengde Nikkel-Mag introdusert med inokuleringsmidlet kan ha svært god effekt på å unngå kjølt grafitt.
dør:
Design:
Kontrollert vannkjøling er ideell for å sikre en jevn temperatur på dysen fra den ene enden til den andre. Men hvis det er vanskelig å bringe inn vannkjøling, prøv gjennomførbarheten av luftkjøling av dysen under en passende kappe med inntak foran og varmluft som kommer ut bak.
Siden bearbeidbarhetsproblemet stort sett er begrenset til de bakre endeinnsatsene, anbefales det å studere mikrostrukturene til de bakre endeinnsatsene og bestemme minimum cut-off som er nødvendig for å sikre at bare gode mikrostrukturinnsatser kommer i produksjon. For naturlig luftkjølte korte dyser med en lengde på 300 mm kreves vanligvis en avskjæring på minst 40- mm.
På lang sikt bør lengden på pottene økes med 30 – 35 mm ved å lage nye bakende plugger. Dette vil muliggjøre enda større avskjæring uten at det går på bekostning av antall innsatser kuttet fra hver gryte.
En mer optimal løsning ligger i å re-designe disse dysene for å ta en 600 mm lang gryte, der produktiviteten økes selv med en cut-off på 50 mm i bakenden.
Isolasjon:
Mange korte dyser bruker tørre fornærmende materialer i ID som fungerer som isolasjon og en separator. Det er overlegne våtisolasjonsmaterialer, som vil gi en bedre beskyttelse mot nedkjøling.
Det er også ønskelig å isolere de fremre og om mulig bakre flensene på formene.
ID-overflaten til dysen bør ikke være under 300C når som helst under nyttig produksjon. Et kontaktpyrometer bør være praktisk ved hver dyse for å sikre dette.
Ved begynnelsen av hvert skift og etter hver pause, skal 1 eller flere dummy-gryter helles etter behov for å sikre at temperaturen på terningen ved ID er over 300C.
Etter hvert som produksjonen fortsetter, vil temperaturen på dysen øke gradvis og stabilisere seg på 450 – 500 C. Dette er en optimal temperatur for de korte, naturlig avkjølte dysene.
Rekorder:
Det er viktig å kontinuerlig overvåke alle parametere og opprettholde riktige og nøyaktige registreringer.
I utviklingsstadiene er det også klokt å opprettholde karbon- og silisiumregistreringene for hver øse og utvikle SiC-tilsetningsprogrammet derfra.
Kontrollen av mikrostrukturen bør gjøres så ofte som mulig/nødvendig på det siste nyttige innsatssnittet fra bakenden av en gryte, til parameterne for støping og avskjæring er fullstendig stabilisert.
