Eine Pflichtlektüre für Gusseinsteiger: Wie lässt sich der Kohlenstoff- und Siliziumgehalt beim Gusseisenschmelzen sicher und effizient kontrollieren?

Teil I: Sicherheit steht an erster Stelle

Jeder Vorgang mit geschmolzenem Metall birgt äußerst hohe Risiken. Als Gusseisenguss Anfänger, Sie müssen platzieren Sicherheit vor allem anderen und halten Sie sich strikt an die folgenden betrieblichen Standards:

1. Strikte Einführung persönlicher Schutzausrüstung (PSA)

• Ganzkörperschutz: Sie müssen normgerecht tragen Flammhemmende Anzüge/Arbeitskleidung aus Leder zum Schutz vor Strahlungshitze und zur Vermeidung von Spritzern geschmolzenen Metalls.
• Augen- und Gesichtsschutz: Tragen Sie spezialisiert Vollgesichtsschutz (mit getönten Filtern zum Schutz vor intensiver Licht- und Infrarotstrahlung) und Sicherheit glasses .
• Handschutz: Benutzen langstielige, hitzebeständige Handschuhe .
• Fußschutz: Tragen Sicherheit boots (Sie müssen schlagfest und durchstoßfest sein und verhindern, dass geschmolzenes Metall einströmt.)
• Werkzeugverwendung: Stellen Sie sicher, dass alle Werkzeuge, die mit geschmolzenem Metall in Berührung kommen, in Berührung kommen langstielig und wurden vor der Verwendung als trocken und vorgewärmt bestätigt.

2. Vermeidung von Explosionsgefahren

• Strikte Entfeuchtung: Dies ist die wichtigste Sicherheitsmaßnahme. Wenn geschmolzenes Metall mit Feuchtigkeit in Kontakt kommt (sogar Spuren in Werkzeugen, Einsatzmaterialien oder Legierungen), erzeugt es sofort eine große Dampfmenge, die einen heftigen Dampfausstoß verursacht Dampfexplosion das überall geschmolzenes Metall verspritzt.
• Ladung vorheizen: Bevor Sie Altschrott, Stahlschrott oder sogar Legierungszusätze (wie Ferrosilizium, Aufkohlungsmittel) in den Ofen geben, werden sie muss gründlich gebacken und vorgewärmt sein to drive off adsorbed surface and internal moisture. Preheating temperatures should ensure complete drying, e.g., reaching $\ge 200^{\circ}C$.

3. Giftige Gase und Umweltkontrolle

• Belüftung: Insbesondere beim Schmelzen entstehen große Mengen Rauch carbon monoxide ($\text{CO}$) durch Oxidation und Verbrennung an der Schmelzoberfläche. Die Schmelzerei muss es haben hocheffiziente lokale Absaugung und insgesamt eine gute Belüftung des Ladens.
• Luftüberwachung: It is recommended to be equipped with $\text{CO}$ monitors to ensure the air quality in the working area meets safety standards.

Teil II: Effiziente Kontrolle des Kohlenstoff- und Siliziumgehalts

Die Eigenschaften von Gusseisen werden hauptsächlich durch den Kohlenstoffgehalt ($%C$) und den Siliziumgehalt ($%Si$) bestimmt, die zusammen das Erstarrungsverhalten und die endgültige Mikrostruktur bestimmen. Dies wird oft anhand der beurteilt Kohlenstoffäquivalent (CE) :

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

1. Kontrolle und Einstellung des Kohlenstoffgehalts ($%C$) (Aufkohlung)

Kohlenstoff ist das Kernelement für die Bildung von Graphit und bestimmt die Fließfähigkeit von Gusseisen. Wenn beim Schmelzen Kohlenstoff verloren geht oder nicht genügend Kohlenstoff in der Charge vorhanden ist, a Aufkohler müssen hinzugefügt werden.

• Auswahl des Aufkohlers: Die Reinheit und Partikelgröße des Aufkohlers wirken sich direkt auf seine Auflösungsgeschwindigkeit aus Aufkohlungseffizienz (der Prozentsatz des hinzugefügten Kohlenstoffs, der von der Eisenschmelze absorbiert wird).
  • Hochreiner Graphit/künstlicher Graphit: Hochreiner, fester Kohlenstoff >98 %$, höchste Absorptionsrate (normalerweise >90 %$), geeignet für Schmelzen mit hohen Anforderungen oder zum Schmelzen im Induktionsofen.
  • Petrolkoks: Kostengünstiger, fester Kohlenstoff zwischen 90 % und 95 %, ein häufig verwendeter Aufkohler.
• Optimale Additionsmethode: Die Effizienz der Aufkohlung hängt eng mit der Position und dem Zeitpunkt der Zugabe zusammen.
  • Mittelladungszugabe (Elektroofen): Das ist das am meisten empfohlen Methode. Mischen Sie den Aufkohler mit einem Teil der Charge (z. B. Altschrott oder Stahlschrott) und geben Sie ihn in den mittleren und unteren Teil des Schmelzbades. Während des Schmelzens hat der Aufkohler eine längere Kontaktzeit in der überhitzten Zone, um sich aufzulösen, wodurch höhere Absorptionsraten erreicht werden.
  • Oberflächenzugabe vor dem Gewindeschneiden: Geeignet für kleinere Anpassungen. Die Schlacke muss gründlich abgeschöpft werden Zuerst wird der Aufkohler gleichmäßig auf die Oberfläche gestreut elektromagnetisches Rühren (in Induktionsöfen) oder manuelles Rühren zur Förderung der Auflösung. Diese Methode ist relativ weniger effizient, aber einfacher zu bedienen.

2. Kontrolle und Einstellung des Siliziumgehalts ($%Si$) (Silikonisierung)

Silizium ist ein starkes Graphitisierungsförderer , entscheidend für die Verhinderung der Bildung von weißem Gusseisen.

• Hauptsiliziumquelle: Ferrosilicon ($\text{FeSi}$) . $\text{FeSi}75$ (containing approx. $75%$ silicon) is commonly used.
  • Additionsmethode: Wird normalerweise dem hinzugefügt flüssiges Metall kurz vor dem Abstich . Um die Homogenität zu gewährleisten, sollte es nach dem Abschöpfen der Schlacke hinzugefügt und für eine ausreichende Einweichzeit (ca. 5–10 Minuten) gehalten werden, um ein vollständiges Schmelzen und Mischen zu ermöglichen.
  • Wichtigkeit des Vorwärmens: Ferrosiliciumklumpen müssen vorgewärmt werden, um Dampfexplosionen durch Feuchtigkeit zu verhindern.
• Kombiniertes Kohlenstoff-Silizium-Additiv: Silicon Carbide ($\text{SiC}$) ist ein ausgezeichnetes Verbundadditiv.
  • Prinzip: $\text{SiC}$ 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.
  • Vorteile: Es erhöht gleichzeitig $%C$ und $%Si$ und hat hervorragende Eigenschaften Vorimpfung Effekte, die zur Bildung von feinem Graphit beitragen. Es wird normalerweise dem hinzugefügt Gebühr as a supplement or alternative to $\text{FeSi}$ and carburizers.

3. Vermeidung und Ausgleich von Oxidationsverlusten

Während des Schmelzprozesses, insbesondere in den späteren Stadien des Schmelzens und Überhitzens, können Kohlenstoff und Silizium durch Reaktionen mit der Atmosphäre oder Oxiden in der Schlacke verloren gehen:

• Abbrandreaktionen:
  • $2[\text{C}] \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO} \uparrow$
  • $[\text{Si}] \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2$ (enters the slag)
• Gegenmaßnahmen:
  • Schlackenkontrolle: Rechtzeitig 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.
  • Vergütung: Bei der Festlegung der endgültigen Zusammensetzung ist eine gewisse Abbrenngeld Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Zugabemenge leicht über dem Zielwert liegen sollte, um die normalen Verluste beim Schmelzen auszugleichen.

Teil III: Vergleich gängiger Kohlenstoff- und Silizium-Kontrollmaterialien

Um Ihnen eine fundierte Entscheidung zu erleichtern, sind in der folgenden Tabelle gängige Kohlenstoff- und Silizium-Einstellungsmaterialien und ihre wichtigsten Eigenschaften aufgeführt: