Características y medidas de prevención de precipitación de poros en hierro fundido gris

1. Características de la precipitación de poros en hierro fundido gris

La porosidad de precipitación en las partes grises de hierro fundido es un defecto de fundición común y específico. Es causada principalmente por la fuerte disminución en la solubilidad de los gases (principalmente hidrógeno y nitrógeno) disuelto en el hierro fundido durante el proceso de enfriamiento y solidificación, que no se puede liberar por completo y precipitarse en forma de burbujas y permanecer dentro de la fundición. Las principales características de los poros precipitados son las siguientes:

a. Características de la ubicación: principalmente que ocurren en los puntos calientes, las secciones gruesas y grandes, o áreas centrales de la solidificación final de las piezas fundidas: estas áreas tienen una tasa de solidificación lenta, proporcionando un tiempo más suficiente para la evolución del gas, la acumulación y el crecimiento. A menudo dentro de la fundición (lejos de la superficie): aunque a veces cerca de la superficie, generalmente se encuentra en el área interior o central del grosor de la pared de fundición, a diferencia de los poros subcutáneos que se adhieren estrechamente a la piel. Por lo general, manténgase alejado del sistema de activación y los elevadores: Debido a que el área del elevador de activación se solidifica más tarde y tiene menor presión, es más probable que el gas migre y escape a estas áreas. Es más probable que se formen los poros de precipitación en nodos calientes aislados lejos de estos "canales de escape".

b. Formas y características del tamaño: Forma: pequeños agujeros que son en su mayoría circulares, elípticos o con forma de lágrima. Si múltiples burbujas se acumulan en el frente de solidificación y crecen a lo largo de las dendritas, también pueden formar gusanos como un renacuajo o formas irregulares distribuidas a lo largo de los límites del grano. Tamaño: generalmente relativamente pequeño, con un rango de diámetro de alrededor de 0.5 mm a 3 mm. Pero también puede ser más grande, especialmente en secciones gruesas y grandes. Muro interno: suave, limpio y brillante (como un espejo), que es una de las características más típicas de los poros precipitados. Debido a que las burbujas se forman dentro del hierro fundido, sus paredes entran en contacto directo con el metal líquido sin oxidación ni contaminación.

do. Características de distribución: distribución agrupada aislada o pequeña: puede aparecer individualmente, pero más comúnmente, varios o más estomas se reúnen para formar grupos pequeños locales. Por lo general, no se dispersan o se distribuyen uniformemente (que es el caso cuando el contenido de gas disuelto es extremadamente alto). Disperso pero relativamente concentrado en la ubicación: dentro de una sección transversal gruesa y grande o área de punto caliente, puede haber múltiples puntos de poro de gas disperso.

d. Características distintivas de otros poros: distinción de los poros invasivos: los poros invasivos suelen ser más grandes y más irregulares, con paredes internas ásperas y oxidadas, y puede contener escoria (porque el gas proviene de fuentes externas como humedad de arena, descomposición de pintura, etc., y la invasión de gases puede transportar escoria). Los poros invasivos a menudo se encuentran en la superficie superior de las fundiciones o cerca de la superficie de la cavidad del moho/núcleo de arena. Diferencia de los poros subcutáneos: los poros subcutáneos se encuentran debajo de la superficie de la fundición (1-3 mm) y tienen forma de aguja o alargadas, a veces solo se descubren después del procesamiento o la limpieza. La formación de poros subcutáneos a menudo se relaciona con reacciones químicas en la superficie del hierro fundido (como FeO+C -> Fe+Co), y la oxidación también puede ocurrir en la pared interna. Diferencia de los poros reactivos: los poros reactivos (como los co -poros producidos por las reacciones de oxígeno de carbono) generalmente tienen un color oxidado (azul o oscuro) en la pared interna, con una forma más irregular, y a menudo se acompañan de escoras o inclusiones.

mi. Características relacionadas de las razones de formación: estrechamente relacionado con el contenido de gas original del hierro fundido: el hierro fundido con alto contenido de hidrógeno y nitrógeno tiene más probabilidades de producir poros de precipitación. Estrechamente relacionada con la velocidad de solidificación: las áreas de enfriamiento más gruesas y lentas tienen mayores riesgos. Relacionado con el tratamiento de hierro fundido: el uso de materiales de horno húmedos, corroídos y aceitosos, inoculantes húmedos/esferoides, agitación excesiva y altas temperaturas de sobrecalentamiento de hierro fundido (succión aumentada) puede aumentar la tendencia a los poros de precipitación. Resumen de puntos de identificación clave: Ubicación: espesor de fundición, sección transversal grande, punto caliente y núcleo. Forma: principalmente en forma de redonda/ovalada/lágrima en forma de en forma de gusano. Muro interno: suave, limpio y brillante (¡la característica más importante!). Tamaño: pequeño a mediano, generalmente menos de 3 mm. Distribución: grupos aislados o pequeños, concentrados en áreas locales. Identificar estas características es crucial para determinar con precisión el tipo de porosidad, trazar la causa raíz de defectos (como materias primas, procesos de fusión, tratamientos de inoculación, temperaturas de vertido, diseños de fundición) y desarrollar medidas preventivas efectivas. Medir el contenido de gas (especialmente el contenido de hidrógeno) del hierro fundido suele ser un paso de verificación clave al sospechar que es una formación de poros.

¿De dónde viene el gas de los poros precipitantes en hierro fundido gris? El gas en los poros del hierro fundido gris proviene principalmente del gas disuelto en el hierro fundido durante el proceso de fusión y vertido. Estos gases precipitan debido a una fuerte disminución de la solubilidad durante el enfriamiento y solidificación del hierro fundido. Su mecanismo de generación y disolución implica procesos físicos y químicos complejos, con los gases centrales de hidrógeno (H ₂) y nitrógeno (N ₂), y una pequeña cantidad que posiblemente involucra monóxido de carbono (CO).

Las principales fuentes y procesos de disolución de estos gases son los siguientes:

a. Mecanismo de fuente y generación de gas central

a. 1. Hydrogen (H ₂) - the main source of evolved gases: moisture and oil in furnace materials: moist furnace materials (pig iron, scrap steel, recycled materials), rust (Fe ₂ O ∝· nH ₂ O), oil or organic matter (such as cutting oil, plastics) decompose at high temperatures: 2H ₂ O → 2H ₂+O ₂ C ₘ H ₙ (Hidrocarburos) → MC+(N/2) H ₂ Vapor de agua en el entorno de fusión: humedad en hornos de fusión húmedos, cucharones sin ires, herramientas o cubiertas. Ambiente del horno: la atmósfera que contiene H ₂ O generada por la combustión de combustible (como gas natural, gas de horno de coque). Absorción de humedad de inoculantes/aditivos: los inoculantes o aleaciones como el ferrosilicón y el ferromanganeso absorben la humedad del aire. Mecanismo de disolución: el hierro puede disolver el gas de hidrógeno cuando está en un estado líquido de alta temperatura. A altas temperaturas, la solubilidad es relativamente alta (hasta 5-7 ppm a 1500 ℃), pero durante la solidificación, la solubilidad cae bruscamente a aproximadamente 1/3 ~ 1/2 (casi insoluble en estado sólido)

a. 2. Nitrógeno (N ₂): una fuente importante, especialmente en materiales de horno de nitrógeno alto. Fuente: Materiales de aleaciones/hornos que contienen nitrógeno: acero desembolsado (especialmente acero de aleación), hierro de cerdo que contiene nitrógeno, nitrógeno en carburadores. Nitrógeno en gas horno: aproximadamente el 78% del aire es N ₂, que se inhala cuando el hierro fundido se expone al aire o agita en hornos de arco eléctrico o hornos de inducción. Descomposición de arena/recubrimiento de resina: agentes de curado de resina de furano y curado de amina se descomponen para producir gases que contienen nitrógeno (como NH3) HCN ）。 Mecanismo de disolución: la solubilidad del nitrógeno en el hierro fundido también aumenta con la temperatura, pero se ve afectado por la composición del hierro molido (carbono y silicón reducen el nitrógeno). La solubilidad disminuye significativamente durante la solidificación (la solubilidad sólida es extremadamente baja).

a. 3. Monóxido de carbono (CO) - Secundario pero posiblemente involucrado Fuente: El carbono (C) en el hierro fundido reacciona con oxígeno disuelto (O) u óxidos (como FEO): (NOTA: Las burbujas de CO generalmente forman poros reactivos en lugar de poros de precipitación atípica, pero pueden coexistir en condiciones específicas).

3. Cómo prevenir y controlar la ocurrencia de defectos de los poros de gas: Estrategia de prevención: cortando la fuente de gas+Escape de promoción

a. Controle estrictamente el material del horno y el ambiente de fusión: el material del horno está seco, sin óxido y libre de manchas de aceite. Secar completamente el cucharón y las herramientas (> 800 ℃). Evite el sobrecalentamiento excesivo (> 1500 ℃) y el aislamiento prolongado.

b. Optimizar el tratamiento con hierro fundido: inoculante/aleación pre horno (200 ~ 300 ℃). Use arena de resina de nitrógeno baja o arena de moldeo reforzada para el escape.

do. Escape de diseño de diseño de proceso: instale hierro frío para acelerar la solidificación en áreas gruesas y grandes. Diseñe razonablemente el elevador y el canal de escape para facilitar la migración de gas hacia el elevador.

d. Si es necesario, realice un tratamiento de desgasificación: introduzca gas inerte (como AR) para impulsar el hidrógeno o agregar agente de desgasificación (como la aleación de tierras raras).

Resumen: El gas que precipita los poros en hierro fundido gris es esencialmente H ₂ y N ₂ disuelto durante el proceso de fusión de hierro fundido, originado por materiales de horno húmedos/nitrógeno, gas horno y operación inadecuada. Durante la solidificación, la sobresaturación precipita debido a una disminución repentina de la solubilidad, y finalmente es capturada por dendritas para formar poros circulares lisos en la pared interna. El control de la disolución de gas de origen y la optimización del proceso de solidificación son la clave para curar el problema.