Een must-read voor beginnende gieters: Hoe kun je het koolstof- en siliciumgehalte veilig en efficiënt controleren tijdens het smelten van gietijzer?

Deel I: Veiligheid staat voorop

Elke bewerking waarbij gesmolten metaal betrokken is, brengt extreem hoge risico's met zich mee. Als een Gietijzeren gieten beginner, je moet plaatsen veiligheid boven alles en houd u strikt aan de volgende operationele normen:

1. Strikte implementatie van persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM’s)

• Volledige lichaamsbescherming: Je moet normconforme kleding dragen vlamvertragende pakken/leren werkkleding om te beschermen tegen stralingswarmte en spatten van gesmolten metaal te voorkomen.
• Oog- en gezichtsbescherming: Draag gespecialiseerd volgelaatsschermen (met getinte filters ter bescherming tegen intens licht en infraroodstraling) en veiligheid glasses .
• Handbescherming: Gebruik hittebestendige handschoenen met lange steel .
• Voetbescherming: Slijtage veiligheid boots (ze moeten zo zijn ontworpen dat ze slagvast en lekbestendig zijn en voorkomen dat gesmolten metaal naar binnen stroomt).
• Gereedschapsgebruik: Zorg ervoor dat alle gereedschappen die in contact komen met gesmolten metaal dat wel zijn lang behandeld en zijn vóór gebruik droog en voorverwarmd.

2. Preventie van explosiegevaar

• Strikte ontvochtiging: Dit is de meest kritische veiligheidsmaatregel. Als gesmolten metaal in contact komt met vocht (zelfs sporenhoeveelheden in gereedschappen, vulmaterialen of legeringen), zal het onmiddellijk een grote hoeveelheid stoom genereren, wat een hevige explosie veroorzaakt. stoom explosie dat overal gesmolten metaal spettert.
• Lading voorverwarmen: Voordat er restschroot, staalschroot of zelfs legeringsadditieven (zoals ferrosilicium, carburateurs) aan de oven worden toegevoegd, moet grondig worden gebakken en voorverwarmd to drive off adsorbed surface and internal moisture. Preheating temperatures should ensure complete drying, e.g., reaching $\ge 200^{\circ}C$.

3. Giftige gassen en milieubeheersing

• Ventilatie: Vooral tijdens het smelten zal een grote hoeveelheid dampen ontstaan carbon monoxide ($\text{CO}$) door oxidatie en verbranding op het smeltoppervlak. De smelterij moet dat hebben gedaan zeer efficiënte lokale afzuigventilatie en een goede algemene winkelventilatie.
• Luchtbewaking: It is recommended to be equipped with $\text{CO}$ monitors to ensure the air quality in the working area meets safety standards.

Deel II: Efficiënte controle van het koolstof- en siliciumgehalte

De eigenschappen van gietijzer worden voornamelijk bepaald door het koolstofgehalte ($%C$) en het siliciumgehalte ($%Si$), die samen het stollingsgedrag en de uiteindelijke microstructuur bepalen. Vaak wordt dit beoordeeld aan de hand van de Koolstofequivalent (CE) :

$$CE = %C \frac{%Si %P}{3}$$

1. Controle en aanpassing van het koolstofgehalte ($%C$) (carburisatie)

Koolstof is het kernelement voor het vormen van grafiet en het bepalen van de vloeibaarheid van gietijzer. Wanneer koolstof verloren gaat tijdens het smelten of onvoldoende is in de lading, a carburateur moet worden toegevoegd.

• Carburateurselectie: De zuiverheid en deeltjesgrootte van de carburateur hebben rechtstreeks invloed op de oplossnelheid carbonisatie-efficiëntie (het percentage toegevoegde koolstof dat door het gesmolten ijzer wordt geabsorbeerd).
  • Hoogzuiver grafiet/kunstmatig grafiet: Hoge zuiverheid, vaste koolstof $>98%$, hoogste absorptiegraad (meestal $>90%$), geschikt voor smeltingen met hoge eisen of smelten in inductieovens.
  • Petroleumcokes: Kosteneffectieve, vaste koolstof tussen $ 90% -95% $, een veelgebruikte carburateur.
• Optimale toevoegingsmethode: De efficiëntie van de opkoling hangt nauw samen met de plaats en het tijdstip van de toevoeging.
  • Toevoeging middenlading (elektrische oven): Dit is de meest aanbevolen methode. Meng de carburateur met een deel van de lading (zoals oud schroot of staalschroot) en plaats dit in het middelste en onderste deel van het smeltbad. Tijdens het smelten heeft de carburateur een langere contacttijd in de oververhitte zone om op te lossen, waardoor hogere absorptiesnelheden worden bereikt.
  • Oppervlaktetoevoeging vóór het tappen: Geschikt voor kleine aanpassingen. De slakken moeten grondig worden afgeroomd eerst wordt de carburateur gelijkmatig op het oppervlak gestrooid met behulp van elektromagnetisch roeren (in inductieovens) of handmatig roeren om het oplossen te bevorderen. Deze methode is relatief minder efficiënt, maar eenvoudiger te bedienen.

2. Controle en aanpassing van het siliciumgehalte ($%Si$) (siliconiseren)

Silicium is een sterk grafitiseringspromotor , cruciaal voor het voorkomen van de vorming van wit gietijzer.

• Belangrijkste siliciumbron: Ferrosilicon ($\text{FeSi}$) . $\text{FeSi}75$ (containing approx. $75%$ silicon) is commonly used.
  • Toevoegingsmethode: Meestal toegevoegd aan de vloeibaar metaal vlak voor het tappen . Om de homogeniteit te garanderen, moet het worden toegevoegd nadat de slak is afgeroomd en moet het voldoende lang worden geweekt (ongeveer 5-10 minuten) om volledig te smelten en te mengen.
  • Voorverwarmen Belang: Ferrosiliciumklonten moeten worden voorverwarmd om stoomexplosies door vocht te voorkomen.
• Gecombineerd koolstof-siliciumadditief: Silicon Carbide ($\text{SiC}$) is een uitstekend samengesteld additief.
  • Principe: $\text{SiC}$ does not melt in the iron melt but dissociates via the reaction $\text{SiC} \rightarrow [\text{Si}] [\text{C}]$, releasing both silicon and carbon into the iron.
  • Voordelen: Het verhoogt tegelijkertijd $%C$ en $%Si$ en heeft een uitstekende waarde pre-inenting effecten, die bijdragen aan de vorming van fijn grafiet. Het wordt meestal toegevoegd aan de opladen as a supplement or alternative to $\text{FeSi}$ and carburizers.

3. Vermijden en compenseren van oxidatieverliezen

Tijdens het smeltproces, vooral in de latere stadia van smelten en oververhitting, kunnen koolstof en silicium verloren gaan als gevolg van reactie met de atmosfeer of oxiden in de slak:

• Burn-off reacties:
  • $2[\text{C}] \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO} \uparrow$
  • $[\text{Si}] \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2$ (enters the slag)
• Tegenmaatregelen:
  • Slakkenbestrijding: Tijdig removal of slag containing high iron oxide ($\text{FeO}$) . $\text{FeO}$ in the slag will continuously oxidize the $\text{C}$ and $\text{Si}$ in the molten iron.
  • Vergoeding: Bij het bepalen van de uiteindelijke compositie geldt een bepaalde afbrandvergoeding Er moet rekening mee worden gehouden, wat betekent dat de toegevoegde hoeveelheid de doelwaarde enigszins moet overschrijden om de normale verliezen tijdens het smelten te compenseren.

Deel III: Vergelijking van gebruikelijke koolstof- en siliciumcontrolematerialen

Om u te helpen een weloverwogen keuze te maken, vindt u in de onderstaande tabel veelgebruikte afstelmaterialen van koolstof en silicium en hun belangrijkste kenmerken: