Wat zijn de effecten van hoge en lage restmagnesium op overmatige grafietdiameter en grafietbloeidefecten in nodulair gietijzer

Het resterende magnesiumgehalte bij de productie van nodulair gietijzer moet nauwkeurig worden gecontroleerd binnen een "optimaal vensterbereik" (meestal rond de 0,04% -0,055%, afhankelijk van de samenstelling en het proces). Afwijking van dit bereik, zowel te hoog als te laag, kan een verslechtering van de grafietmorfologie veroorzaken, maar de manifestatie en het fundamentele mechanisme zijn compleet anders.

1. De impact van een laag restmagnesiumgehalte is dat het restmagnesiumgehalte lager is dan de minimale kritische waarde die vereist is voor sferoïdisatie (doorgaans ongeveer 0,03% -0,035%), wat de meest directe en fundamentele reden is voor grafietbloeidefecten, en de impact op de grafietdiameter is secundair. Het fundamentele mechanisme van de beslissende invloed op de bloei van grafiet is dat de kernrol van het magnesiumelement is om te adsorberen aan het kristaloppervlak van grafietgroei, de gelaagde groei ervan te onderdrukken, de isotrope groei te forceren en zo een bolvorm te vormen. Wanneer het resterende magnesiumgehalte onvoldoende is, faalt dit adsorptie- en remmingseffect in het latere stadium van de grafietgroei, vooral in het late stadium van eutectische stolling. Defectvorming: Onbeperkt grafiet zal zijn snelle en onstabiele groeimodus herstellen, waardoor het reeds gevormde bolvormige grafiet zal scheuren en vervormen, wat resulteert in uitholling van binnen en barstende of koraalachtige randen, wat een typisch "bloeiend grafiet" is. Dit geeft aan dat de sferoïdisatie feitelijk is mislukt. Het indirecte effect op de grafietdiameter: in de lokale gebieden waar het resterende magnesium op het punt staat onvoldoende te zijn, maar nog niet volledig is mislukt, kan de vermindering van effectieve kiemkernen ertoe leiden dat een klein aantal resterende grafietbollen groter wordt. Het meest opvallende kenmerk in dit geval is echter het verschijnen van een grote hoeveelheid niet-bolvormig grafiet (wormachtig, bloemachtig), en de eenvoudige grofheid van grafiet is niet de belangrijkste manifestatie ervan. ·De algemene oorzaak van een laag resterend magnesiumgehalte is het hoge zwavelgehalte in het oorspronkelijke gesmolten ijzer, dat te veel magnesium verbruikt. Onvoldoende berekening van de toegevoegde hoeveelheid sferoïdiserend middel of lage reactie-absorptiesnelheid. Na een sferoïdisatiebehandeling is de verblijftijd van gesmolten ijzer te lang en wordt magnesium ernstig afgebroken. Er zijn sterke interfererende elementen zoals lood en bismut in het gesmolten ijzer, die het sferoïdiserende effect van magnesium neutraliseren. Samenvatting: Een laag restmagnesium leidt tot verlies van sferoïdisatievermogen en bevordert direct de bloei van grafiet.

2. De impact van een overmatig restmagnesiumgehalte is aanzienlijk hoger dan het optimale bereik (zoals het overschrijden van 0,06% -0,07%), wat voornamelijk niet leidt tot bloei, maar door een reeks indirecte effecten een belangrijke factor wordt bij het bevorderen van een overmatige (grove) grafietdiameter, vergezeld van andere ernstige gietfouten. Het indirecte promotiemechanisme voor een te grote (grof) grafietdiameter is het verzwakken van het incubatie-effect en het verkleinen van de kiemkern. Magnesium is een sterk anti-grafitiserings(witmakend) element. Overmatig restmagnesium zal de neiging tot onderkoeling van gesmolten ijzer aanzienlijk vergroten. Dit maakt het moeilijk voor de heterogene kern die wordt geleverd door conventionele ferrosiliciuminoculanten om stabiel te functioneren, wat resulteert in een verslechtering van de "incubatierespons". Het directe gevolg is een vermindering van het aantal bolvormige grafietkernen. Onder het uitgangspunt van een constant totaal koolstofgehalte geldt: hoe minder kernen er zijn, hoe groter de grootte is waartoe elke grafietbal kan uitgroeien, waardoor grove maar mogelijk nog steeds relatief ronde grafietballen worden gevormd. Mechanisme 2: Ongepaste procesaanpassingen veroorzaken. Om de witte neiging, veroorzaakt door een hoog magnesiumgehalte, tegen te gaan, kunnen operators gedwongen worden het koolstofequivalent (vooral het siliciumgehalte) te verhogen of een overmatige incubatie te ondergaan. Onder omstandigheden met een hoog koolstofequivalent, vooral wanneer de afkoeling van dikke en grote secties langzaam is, biedt dit gunstige omstandigheden voor de grovere groei van grafiet. Magnesium, dat een grote potentiële impact heeft op de morfologie van grafiet, kan een afname van de rondheid van grafietbollen veroorzaken, waardoor het gemakkelijker wordt om klonterig of onregelmatig grafiet te produceren, maar het vormt meestal niet direct de typische explosieve bloei. Het risico op insluiting van slak is dramatisch toegenomen als gevolg van andere ernstige procesproblemen: overtollig magnesium heeft de neiging te reageren met zuurstof en zwavel, waardoor slakken zoals MgO en MgS ontstaan, die in gietstukken kunnen worden gerold en defecten in de slakinsluiting kunnen vormen. Intensivering van de krimpneiging: Hoog magnesium vergroot het stollingsbereik van de pasta zoals ijzervloeistof, belemmert krimpaanvulling, verhoogt de neiging tot microkrimp aanzienlijk en heeft een ernstige invloed op de dichtheid van gietstukken. Verminderde liquiditeit en toegenomen krimp.

Samenvatting: Overmatig restmagnesium leidt indirect tot verruwing van het grafiet door "het remmen van kiemvorming en het verminderen van het aantal bollen", en brengt een reeks kwaadaardige bijwerkingen met zich mee, zoals insluiting van slak en krimp.

3. De impact van restmagnesium "gepast maar afnemend" is het meest voorkomende scenario dat men tegenkomt bij de daadwerkelijke productie, wat leidt tot een buitensporige grafietdiameter. Het onthult het belang van dynamische veranderingen in het ‘effectieve magnesiumgehalte’. Uitgangspunt: Aan het einde van de sferoïdisatiebehandeling bevindt het resterende magnesium zich in het optimale bereik, is het volledig gevoed, en zijn de grafietbolletjes klein, rond en overvloedig aanwezig. Afnameproces: Vanaf de voltooiing van de behandeling tot het stollen van het gieten ondergaat het gesmolten ijzer retentie, resulterend in "afname van sferoïdisatie" (verbranding en drijven van magnesiumelement) en "afname van incubatie" (oplossen of falen van de kernkern). ·Defectvormingsmechanisme: het effectieve resterende magnesiumgehalte neemt geleidelijk af, en de beperking op de grafietgroei verzwakt. Het aantal effectieve kiemkernen neemt in de loop van de tijd af. Het superpositie-effect van de twee: voordat het resterende magnesium het "kritieke punt" bereikt dat bloei veroorzaakt, zullen de resterende grafietbollen blijven groeien onder omstandigheden van verminderde beperkingen en voldoende koolstofbronnen, waardoor uiteindelijk grafiet ontstaat met een grove afmeting maar nog steeds een acceptabele morfologie (zoals klasse 6 of zelfs grover). Als de achteruitgang zich voortzet, zal deze afglijden naar een slechte sferoïdisatie en bloei.

Het kerndoel van de uiteindelijke samenvatting van de praktische richtlijnen is niet alleen om het resterende magnesium op de streefwaarde te houden, maar ook om de effectiviteit en stabiliteit ervan gedurende het gehele gietproces te garanderen. Voorkomen van bloei (de sleutel is om een ​​laag magnesiumgehalte te voorkomen): Verminder en stabiliseer het zwavelgehalte van het oorspronkelijke gesmolten ijzer strikt. Zorg voor voldoende en nauwkeurige toevoeging van sferoïdiserend middel. Minimaliseer de verblijftijd na sferoïdisatie om snel gieten te bereiken. Voorkomen van verruwing (sleutel tot het handhaven van een evenwicht tussen effectieve kiemvorming en magnesium): Het gebruik van efficiënte en anti-verouderingstechnieken voor incubatie in een laat stadium (zoals flow-inenting en in-mould-inenting) om continu nieuwe kiemkernen te leveren, is de meest effectieve manier om bederf tegen te gaan en grafiet te verfijnen. Het blindelings verhogen van het restmagnesiumgehalte vermijden ter wille van de "verzekering" is een uiteenlopende weg richting krimp, insluiting van slak en verruwing van het grafiet. Voor dikke en grote secties is het noodzakelijk om het koolstofequivalente ontwerp en de koelomstandigheden volledig te optimaliseren. Kortom, "stabiliseren van zwavel, beheersen van magnesium (matig), snel gieten en sterke post-inenting" zijn belangrijke procescriteria voor het verkrijgen van een hoogwaardige nodulair gietijzeren structuur terwijl grafietbloei en verruwing wordt vermeden.