Í steypuiðnaðinum hafa gæði kolefnisefna bein áhrif á gæði bráðins járns, steypuafköst og lokakostnað. Köfnunarefni og brennisteinn eru tveir mjög mikilvægir þættir og áhrif þeirra eru flókin og krefjast strangrar eftirlits.
I. Áhrif köfnunarefnis (N): Tvíeggjað-sverð
Köfnunarefni hefur tvöfalt hlutverk í bráðnu járni og áhrif þess fer eftir samsetningu bráðna járnsins, kælihraða og endanlegu köfnunarefnisinnihaldi.
1. Jákvæð áhrif (gagnsæ áhrif, við miðlungs og stýrðar aðstæður):
• Styrking ferríts: Köfnunarefni leysist upp í ferríti, gegnir hlutverki við að styrkja fastar lausnir og örlítið auka styrk steypujárns.
• Stöðugleiki Austenít: Hjálpar til við að koma á stöðugleika í austenítbyggingunni.
• Stuðla að karbíðmyndun: Sameinast ákveðnum þáttum, það getur stuðlað að myndun perlíts, aukið styrk og hörku.
• Sem málmblöndur: Í sumum hágæða gráu steypujárni eða sveigjanlegu steypujárni getur hæfilegt magn af köfnunarefni myndað örsmá nítríð með magnesíum, kalsíum o.s.frv., sem virka sem kjarnar fyrir grafítkristöllun, hreinsa grafít, bæta formgerð grafíts og þannig auka vélræna eiginleika efnisins.
2. Neikvæð áhrif (hættur, þegar innihald er of hátt eða aðstæður eru óhagstæðar):
• Myndun niturhola (pinholes): Þetta er banvænasta hættan af köfnunarefni. Þegar uppleyst köfnunarefnisinnihald í bráðnu járni er of hátt minnkar leysni köfnunarefnis verulega við storknunarferli steypunnar. Yfirmettað köfnunarefni fellur út í formi loftbóla og myndar svitaholur undir húð eða fínar, dreifðar svitaholur. Þessar svitaholur skerða verulega þéttleika, vélræna eiginleika og yfirborðsgæði steypunnar.
• Framleiðsla á brotnu grafíti (köfnunarefnis-framkallað grafítaflögun): Í gráu steypujárni sem er ofsafengið, leiðir of hátt köfnunarefnisinnihald til óeðlilegs grafítflöguvaxtar, myndar skarpar, brotnar grafítformgerðir sem brjóta gróft fylkið, sem dregur verulega úr styrkleika og hörku fitu og seigleika. mótstöðu.
• Aukinn stökkleiki í steypu: Of mikið af nítríðum eykur stökkleika efnisins.
Kolefnisefni eru ein helsta uppspretta köfnunarefnis í bráðnu járni. Sérstaklega þegar ofnhleðsla er notuð með háu hlutfalli af ruslstáli inniheldur ruslstálið sjálft köfnunarefni og ef kolefnisefnið hefur hátt köfnunarefnisinnihald (eins og sum jarðolíukokskolefni), getur það auðveldlega leitt til of mikils heildarniturs í bráðnu járninu.
II. Áhrif brennisteins (S): Frá "skaðlegum" í "gagnlegar"
Áhrif brennisteins eru í grundvallaratriðum ólík gráu steypujárni og sveigjanlegu steypujárni.
1. Í gráu steypujárni:
• Hefðbundið útsýni (skaðlegt): Brennisteinn myndar lágt-bræðslu-járnsúlfíð (FeS), dreift við kornmörk, eykur heitt stökkleika steypu, dregur úr vökva og ýtir undir rýrnun. Það er almennt talið skaðlegt efni og þarf að hafa stjórn á því.
• Nútímaskilningur (í meðallagi gagnlegur): Viðeigandi magn af brennisteini (almennt mælt með 0,06%-0,12%) getur sameinast mangani og myndað mangansúlfíðagnir með háum-bræðslumarki (MnS). Þessar agnir geta virkað sem kjarnar fyrir grafítmyndun, stuðlað að grafítgerð, betrumbætt grafít og þannig bætt styrk og hörku gráu steypujárns. Þess vegna, í nútíma steypuferlum, er lægra brennisteinsinnihald ekki alltaf betra; frekar, það þarf að vera stöðugt innan viðeigandi sviðs.
• Hlutverk kolefnisefna: Ef kolefnisefnið inniheldur of mikið brennisteini mun það valda miklum sveiflum í brennisteinsinnihaldi bráðna járnsins sem gerir það erfitt að stjórna því. Stöðug lág-brennisteinskolefni eru grunnurinn að því að framleiða hágæða grátt steypujárn.
2. Í sveigjanlegu járni:
• Mjög skaðlegt frumefni: Brennisteinn er "númer eitt óvinur" sveigjanlegs járns. Brennisteinn hefur mjög sterka sækni í kúlueyðandi efni (eins og Mg, Ce, osfrv.), og mun helst hvarfast við kúlueyðandi efnin til að mynda súlfíð (eins og MgS), sem neytir mikið magn af dýrmætum kúlueyðandi efnum og leiðir til niðurbrots kúluvæðingar.
• Skemmdir á kúluvæðingu grafíts: Eftir að hafa neytt kúlueyðandi efnisins mun brennisteinsleifar trufla kúluvöxt grafíts, sem leiðir til aflögunar grafítkúlu, minnkaðs fjölda grafítkúlna og útlits grafítflaga, sem versnar verulega vélrænni eiginleika.
• Hætta á innfellingum: Aukin myndun súlfíðgjallis eykur hættuna á innfellingargöllum.
• Strangar kröfur um kolefnisgjafa: Þess vegna verður framleiðsla á sveigjanlegu járni að nota kolefnisefni með mjög lágu brennisteinsinnihaldi (venjulega S < 0,05%, há-gæða þurfa < 0,02%) til að draga úr brennisteinsinnihaldi hrájárnsins og tryggja kúlumyndunaráhrif og stöðugleika.
III. Ráðleggingar fyrir steypufyrirtæki:
1. Skýrðu þarfir: Í fyrsta lagi skaltu ákvarða hvort framleiða eigi grátt steypujárn eða sveigjanlegt járn, og markflokkinn.
2. Strangt stjórna hráefnum: Stjórna carburizers sem mikilvæg vinnsluefni frekar en venjulegt hjálparefni. Setja skýra og stranga innkaupastaðla fyrir köfnunarefnis- og brennisteinsinnihald þeirra.
3. Forgangsraðaðu hágæða kolefnisbúnaði-:
• Grafítaðir kolefnisgjafar: Búnir til úr grafítrafskautum eða ruslum, þeir hafa hátt kolefnisinnihald, afar lágt brennisteins- og köfnunarefnisinnihald og hátt frásogshraða, sem gerir þá að besti kosturinn til að framleiða hágæða steypujárn (sérstaklega sveigjanlegt járn og há-gráða grátt járn), en þeir eru dýrari.
• Há-hitabrenndir jarðolíukók-karburarar: Eftir ítarlega brennslu minnkar brennisteinn, köfnunarefni og rokgjörn efni verulega, sem býður upp á mikla-kostnaðarhagkvæmni og gerir þá að meðal-til-há-valkosti.
• Forðastu að nota: Óbrennda eða léttbrennda jarðolíukoks eða kola-endurkolunarefni, þar sem mikið brennisteins-, köfnunarefnis- og rokgjörn efni leiða auðveldlega til steypugalla.
Styrktu ferlivöktun: Gerðu reglulega for-ofnagreiningu (td litrófsgreiningu) á bráðnu járni til að fylgjast með breytingum á köfnunarefnis- og brennisteinsinnihaldi, sem gerir kleift að breyta ferlinu tímanlega.
Í stuttu máli eru köfnunarefni og brennistein í endurkolunarbúnaði kjarnabreyturnar sem ákvarða stöðugleika steypugæða. Með því að velja vísindalega og stjórna gæðum endurkolunarefna er hægt að koma í veg fyrir meiriháttar galla eins og grop, grafítskekkjur og lélega kúlumyndun, sem bætir steypugæði og framleiðslu skilvirkni.
