Влияние размера частиц углеродного добавки на процесс плавки и литья

Влияние размера частиц углеродного добавки на процесс плавки и литья

Размер частиц углеродной добавки оказывает значительное влияние на эффективность поглощения углерода, время плавки, 

потери от окисления и конечную качество отливок в процессе плавки и литья. Основные факторы влияния можно обобщить следующим образом:

Ключевое влияние размера частиц на процесс плавки и литья

‌Баланс между скоростью растворения и потерями от окисления:‌

‌Мелкий размер частиц‌ (например, <1 мм): большая удельная поверхность,‌ быстрое растворение‌, 

но‌ высокая подверженность окислению и выгоранию‌, что приводит к снижению коэффициента поглощения и увеличению запыленности.

‌Крупный размер частиц‌ (например, >10 мм):‌ медленное растворение‌, возможное всплывание на поверхность расплавленного железа,‌ 

неполное поглощение‌, что может даже привести к задержке углеценасыщения или неравномерности состава.

Коэффициент поглощения и эффективность углецевого обогащения:

Слишком мелкий (микропорошок) или слишком крупный (крупные частицы) размер частиц снижает коэффициент поглощения. 

Испытания показали, что углецевый добавки с равномерным распределением частиц (например, тип B), 

из которых удалены микропорошок и крупные частицы, достигают 90-процентного коэффициента углецевого обогащения за минимальное время (всего 6 минут), 

в то время как тип C, содержащий большое количество микропорошка, требует 13 минут.

Идеальный диапазон размеров частиц обычно составляет 1–8 мм, в зависимости от типа печи.

Совместимость с плавильным оборудованием: печи различной мощности и типа предъявляют разные требования к размеру частиц:

1. Электропечи (индукционные печи):

2. ≤1 т: 0,5–3 мм

3. 1–3 т: 1–5 мм

4. 3–10 т: 3–20 мм (в некоторых источниках рекомендуется 5–8 мм)

5. Мартеновская печь: из-за короткого времени пребывания в печи рекомендуется использовать мелкую фракцию (например, 1–3 мм) для ускорения реакции.

6. Покрытие литейного ковша: рекомендуется 0,5–1 мм.

‌Стабильность технологического процесса и эффективность работы:‌

1. Неравномерность размера частиц приводит к колебаниям поглощения, что сказывается на точности контроля состава.

2. При высоких температурах или коротком времени плавки следует отдавать предпочтение мелким частицам для обеспечения полного растворения; 

при низких температурах или длительной плавке можно использовать частицы среднего и крупного размера.

‌Косвенное влияние на качество отливок:‌

1. Недостаточное поглощение или неравномерное распределение углерода могут вызвать такие проблемы, как неравномерность твердости, склонность к белому чугуну и ухудшение обрабатываемости.

2. Избыток микропорошка может привести к попаданию примесей, что увеличивает риск образования пористости или газовых пузырьков.

1. Эффективность углеценасыщения: углеценасыщающий агент с подходящей фракцией может в полной мере контактировать с расплавленным железом, что обеспечивает быструю скорость углеценасыщения и высокую степень поглощения. При слишком крупной фракции площадь контакта с расплавленным железом уменьшается, растворение происходит медленно, а эффективность углеценасыщения снижается; при слишком мелкой фракции агент легко окисляется, что также снижает эффективность углеценасыщения.

2. Производственные затраты: углеродный добавка с подходящей фракцией может повысить степень поглощения, уменьшить расход и снизить затраты. Если фракция слишком велика или мала, что приводит к неудовлетворительному эффекту углецевого обогащения, необходимо увеличить расход, что приведет к росту производственных затрат.

3. Время плавки: угледобавка со средней фракцией имеет оптимальную скорость растворения, что позволяет сократить время плавки и повысить производительность. Слишком крупная фракция замедляет растворение, что удлиняет цикл плавки; слишком мелкая фракция, хотя и растворяется быстро, может привести к преждевременному окислению и досрочному завершению процесса угледобавки, что также сказывается на времени плавки.

4. Качество расплавленного чугуна: угледобавка с однородной фракцией обеспечивает более равномерное распределение углерода в расплавленном чугуне, что способствует улучшению его качества и уменьшению таких дефектов, как сегрегация компонентов. Слишком крупная или слишком мелкая фракция может привести к неравномерному распределению углерода, что негативно скажется на качестве отливок.