Enkele tips om centrifugale gietstukken van constante kwaliteit te garanderen
van korte luchtgekoelde matrijzen
Invoering:
Voor de fabricage van Ni-Resist-groefinzetstukken is het ideale systeem om centrifugaalgietmachines van het carrouseltype te hebben met zo lang mogelijke matrijzen, en uitgerust met automatische regeling van het toerental, de temperatuur en de cyclustijd. De bekende fabrikanten met een groot volume gebruiken over het algemeen 2-meterstempels. Getimede waterkoeling wordt toegepast om een uniforme temperatuur van de matrijs van begin tot eind te garanderen.
Bij het produceren van gevangen gietstukken of het verhuizen naar goedkope leveranciers, hebben de centrifugaalgietmachines die over het algemeen worden gebruikt korte matrijzen van 300 mm lang zonder waterkoeling. De controle op de microstructuur wordt moeilijker, met name aan de achterkant van de potten door snellere stolling. De voorkant van de pot blijft langer heet, omdat hij dichter bij het hete metaal zit dat aan dit uiteinde wordt ingeschonken.
Om de hoge kwaliteit en consistentie van de microstructuur van de inzetstukken die uit dergelijke potten worden geproduceerd, van het ene uiteinde naar het andere te waarborgen, moeten enkele eenvoudige principes strikt worden gevolgd in het productieproces.
Smelt Voorbereiding:
Invoer grondstoffen:
Het hoge percentage nikkel in dit materiaal vereist een efficiënte smelt- en mengoven met voldoende capaciteit. Het meest geschikt voor dit doel is een netfrequentie-inductieoven met een capaciteit van minimaal 500-Kg en bij voorkeur een capaciteit van 1000-Kg.
De gebruikte grondstoffen moeten van redelijke zuiverheid zijn. Carbidevormende elementen zoals Mo, Va, Ti en W moeten tot sporen worden beperkt. Let op: Veel commerciële ruwijzers bevatten een hoog Mo- en Ti-gehalte. Het is wenselijk dat deze elementen in de definitieve invoeging worden gecontroleerd tot binnen de volgende limieten:
Ma > 0,05 procent
Ti > 0,04 procent
W > 0,02 procent
Va > 0,02 procent
Staalschroot is een bron van trompelementen die onvoorspelbare problemen kunnen veroorzaken in Ni-resist materialen. Het staalschroot moet worden beperkt tot maximaal 10 procent lading, voor zover mogelijk en van bekende herkomst en samenstelling.
Spaanders en boringen moeten ook zo laag mogelijk worden gehouden, als ze niet helemaal kunnen worden vermeden. Het is wenselijk deze te beperken tot maximaal 60 procent en dient droog en schoon te zijn.Chips gelijkmatig mengen in de smelt is moeilijk. De verliezen van bepaalde elementen van de spanen zijn hoog en er bestaat een risico dat lucht en waterstof in de spanen vast komen te zitten, die beide slecht grafiet en grove/geclusterde carbiden bevorderen.
Zwavel in de smelt is nodig in een smal gebied. Het moet rond 0.06 procent worden gehouden om de gewenste hardheid te krijgen. Hogere zwavel veroorzaakt problemen met de microstructuur.
Koolstofequivalent:
Het koolstofequivalent (CE) staat bekend als een kritische parameter voor gietijzer. Deze factor speelt een belangrijke rol in het type microstructuur dat in het gietstuk wordt ontwikkeld. Het hangt nauw samen met de stollingssnelheid, die op zijn beurt wordt beïnvloed door de doorsneden van de gietstukken en de temperaturen.
De algemene conventie is om de CE-waarde te berekenen op basis van de Volume/Surface (V/S)-verhouding van een gietstuk. Voor 3-dimensionale gietstukken, die verschillende dwarsdoorsneden hebben, is dit erg moeilijk. Hoewel de centrifugale potten 3-dimensionaal zijn, hebben ze echter een symmetrische doorsnede over de hele lengte en daarom kan V/S hiervoor worden berekend, zoals weergegeven in de volgende formule:
Volume / Oppervlakte Verhouding V/S
V/S = ( D2 - d2 ) H / 4 ( DH plus dH plus ( D2 - d2 ) / 2 )
Waar, D=Buitendiameter (OD) van de centrifugale gegoten pot
d=Binnendiameter (ID) van de centrifugaal gegoten pot
H=Hoogte van de centrifugaal gegoten pot
Een betere factor voor de centrifugaal gegoten pot zou de mate van verzadiging zijn, die wordt gegeven door de formule:
Verzadigingsgraad Sc :
;
waarbij C, Si en Ni de werkelijke waarden in gewichtsprocent zijn
Voor onze toepassingen is de gewenste waarde van Sc = 0,80 - 0,95
Het installeren van een CE-meter bij de oven zal een strakkere en directere controle mogelijk maken over het koolstof- en siliciumgehalte in het metaal voordat de potten worden gegoten.
Aanbevolen bereik van C, Si & Mn na inoculatie:
Koolstof: 2,70 - 2,80 procent
Silicium: 2,10 – 2,20 procent
Mangaan: 1,20 – 1,30 procent
Smeltend:
Het is belangrijk om de lading in de oven te stratificeren voor een optimale menging van de grote hoeveelheid nikkel en koper in Ni-Resist-materiaal. De gewenste oplaadvolgorde van het invoermateriaal is om eerst 50 procent ruwijzer plus schroot te verversen, en als het net smelt nikkel, koper, ferrolegeringen, koolstof toe te voegen en ten slotte bij te vullen met de rest 50 procent ruwijzer.
Koolstof moet bij het begin in het bad op 2,75 - 2,80 procent worden gehouden, Ni op 14,5 -15 procent, silicium op 1,8 - 1,9 procent, chroom op 1,15 -1,2 procent, Mn op 1,2 - 1,25 procent
De rol van siliciumcarbide:
Om te zorgen voor voldoende nucleatieplaatsen in de smelt, speelt SiC een belangrijke rol. Daarom moet SiC deel uitmaken van de oorspronkelijke berekening van de ladingsopbouw. En verdere SiC-toevoegingen zijn nodig net voordat de smelt oververhit raakt, zodra de chemie is gecontroleerd en goedgekeurd; en ook nadat er om de zoveel pollepels zijn afgetapt, zodat koolstofuitputting wordt gecompenseerd. Dit zal helpen zorgen voor nauwe limieten voor het koolstofgehalte en dus voor een meer consistente CE en microstructuur.
De aanbevolen hoeveelheid SiC in de ladingsopbouw is 0.25 procent van de totale lading, samen met de legeringselementen die aan de lading zijn toegevoegd. Deze toevoeging wordt verrekend in de ladingsopbouw voor koolstof en silicium. Nadat de smelt een temperatuur van 1400C heeft bereikt, wordt de chemie gecontroleerd en worden indien nodig correcties toegepast, en opnieuw gecontroleerd. Zodra de chemie is goedgekeurd, wordt er nog eens 0,1 procent SiC toegevoegd en wordt de oven onmiddellijk op volledige temperatuur gebracht en wordt de smelt oververhit tot de werktemperatuur (doorgaans 1480 -1500 C, afhankelijk van de verwachte temperatuurdaling tegen de tijd dat de het gieten in de matrijs wordt voltooid vanaf elke pollepel), en het uitkloppen in een goed voorverwarmde pollepel begint.
Toevoeging van SiC moet ook met regelmatige tussenpozen worden gedaan tijdens de gietcyclus om de koolstofverliezen aan te vullen. Om de exacte behoefte aan hoeveelheid en timing van SiC-toevoegingen voor een bepaalde smeltopstelling en bedrijfsomstandigheden te beoordelen, is het het beste om verschillende nauwlettend gecontroleerde heats uit te voeren voor koolstofafname in de loop van de tijd. In een continue productiemodus levert het controleren van het koolstofgehalte in elke afgetapte pollepel voldoende gegevens op om te bepalen wanneer de koolstof meer dan 0,05 procent afneemt, in welk stadium een berekende hoeveelheid SiC aan de oven moet worden toegevoegd en toegestaan om een paar minuten in te nemen voordat je winst aftapt.
Pollepel Vullen en enten:
Voordat een pollepel naar het productiegebied wordt ingezet, moet deze grondig worden verwarmd, zodat de voering volledig droog en zo heet mogelijk is met de gebruikte fakkelvlam. De laatste verwarming aan het begin van de dienst en na een pauze moet worden gedaan door het gesmolten metaal uit de oven opnieuw op te scheppen. Het kan nodig zijn om meer dan één keer opnieuw te gieten om de pollepel op de minimaal vereiste temperatuur van 750C te brengen voordat metaal wordt afgetapt voor gebruik. Er moet een contactpyrometer worden gebruikt om ervoor te zorgen dat de temperatuur goed is.
Theoretisch zijn materialen met een hoog Ni-gehalte zelfinoculerend. Voor onze secties van centrifugale gietstukken en de rigide controles op microstructuur is het echter wenselijk en noodzakelijk om een inenting in de gietpan te maken zo dicht mogelijk bij het tijdstip van gieten. Het werkbereik voor inoculatie met hoogwaardig ferrosilicium (75 procent) is berekend voor het binnenbrengen van 0,20 tot 0,25 procent Si-opname. Het is raadzaam om de conventionele gietijzeren inoculanten zoals superseed niet in dit materiaal te gebruiken vanwege interferentie door strontium.
De introductie van zeldzame aardmetalen zal onze microstructuur helpen. De mogelijkheid van het gebruik van een beter entmiddel RESEED, met cerium, kan worden onderzocht.
Ook een gecontroleerde hoeveelheid nikkel-mag die met het inoculant wordt geïntroduceerd, kan een zeer goed effect hebben op het vermijden van gekoeld grafiet.
Overlijdt:
Ontwerp:
Gecontroleerde waterkoeling is ideaal om te zorgen voor een gelijkmatige temperatuur van de matrijs van het ene uiteinde naar het andere. Als het echter moeilijk is om waterkoeling aan te brengen, probeer dan luchtkoeling van de matrijs onder een geschikt omhulsel met inlaat aan de voorkant en hete lucht aan de achterkant.
Aangezien het probleem van de bewerkbaarheid meestal beperkt is tot de wisselplaten aan de achterkant, is het raadzaam om de microstructuren van de wisselplaten aan de achterkant te bestuderen en de minimale afsnijding te bepalen die nodig is om ervoor te zorgen dat alleen wisselplaten met een goede microstructuur in productie gaan. Voor natuurlijk luchtgekoelde korte matrijzen met een lengte van 300 mm is over het algemeen een afsnijding van ten minste 40- mm vereist.
Op de lange termijn zou de lengte van de potten met 30 – 35 mm moeten worden vergroot door nieuwe achterpluggen te maken. Dit maakt een nog grotere afsnijding mogelijk zonder afbreuk te doen aan het aantal inzetstukken dat uit elke pot wordt gesneden.
Een meer optimale oplossing ligt in het herontwerpen van deze matrijzen om een pot van 600 mm lang te kunnen nemen, waarbij de productie wordt verhoogd, zelfs met een afsnijding van 50 mm aan de achterkant.
Isolatie:
Veel korte matrijzen gebruiken droge beledigende materialen in ID die fungeren als isolatie en separator. Er zijn superieure natte isolatiematerialen, die een betere bescherming tegen afkoeling zouden bieden.
Het is ook wenselijk om de voorste en, indien mogelijk, de achterste flenzen van de matrijzen te isoleren.
Het ID-oppervlak van de matrijs mag tijdens nuttige productie op geen enkel moment onder de 300C zijn. Een contactpyrometer zou bij elke dobbelsteen handig moeten zijn om dit te waarborgen.
Aan het begin van elke dienst en na elke pauze moeten naar behoefte 1 of meer dummypotten worden gegoten om ervoor te zorgen dat de temperatuur van de matrijs bij de ID hoger is dan 300C.
Naarmate de productie vordert, zal de temperatuur van de matrijs geleidelijk toenemen en zich stabiliseren op 450 – 500 C. Dit is een optimale temperatuur voor de korte, natuurlijk gekoelde matrijzen.
Registraties:
Het is essentieel om continu alle parameters te controleren en een goede en nauwkeurige administratie bij te houden.
In de ontwikkelingsfasen is het verstandig om ook de koolstof- en siliciumrecords voor elke gietpan bij te houden en het SiC-toevoegingsprogramma daaruit te ontwikkelen.
De controle van de microstructuur moet zo vaak mogelijk/noodzakelijk worden uitgevoerd op het laatste bruikbare inzetstuk dat uit de achterkant van een pot wordt gesneden, totdat de parameters voor het gieten en afsnijden volledig zijn gestabiliseerd.
