Tài liệu phải đọc dành cho người mới bắt đầu đúc: Làm thế nào để kiểm soát hàm lượng carbon và silicon một cách an toàn và hiệu quả trong quá trình luyện gang?

Phần I: An toàn là trên hết

Bất kỳ hoạt động nào liên quan đến kim loại nóng chảy đều tiềm ẩn rủi ro cực kỳ cao. Như một Đúc gang người mới bắt đầu, bạn phải đặt an toàn trên hết và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn hoạt động sau:

1. Thực hiện nghiêm ngặt việc trang bị thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE)

• Bảo vệ toàn thân: Bạn phải mặc đồ theo tiêu chuẩn bộ quần áo chống cháy/quần áo làm việc bằng da để che chắn khỏi nhiệt bức xạ và ngăn chặn sự bắn tung tóe của kim loại nóng chảy.
• Bảo vệ mắt và mặt: Mặc chuyên dụng tấm chắn toàn mặt (với các bộ lọc màu để bảo vệ khỏi ánh sáng mạnh và bức xạ hồng ngoại) và an toàn glasses .
• Bảo vệ tay: sử dụng găng tay dài chịu nhiệt .
• Bảo vệ chân: mặc an toàn boots (phải được thiết kế chống va đập, chống đâm thủng, ngăn chặn kim loại nóng chảy chảy vào).
• Cách sử dụng công cụ: Đảm bảo tất cả các dụng cụ tiếp xúc với kim loại nóng chảy đều được xử lý lâu dài và đã được xác nhận là khô và được làm nóng trước khi sử dụng.

2. Phòng chống nguy cơ cháy nổ

• Hút ẩm nghiêm ngặt: Đây là biện pháp an toàn quan trọng nhất. Nếu kim loại nóng chảy tiếp xúc với bất kỳ hơi ẩm nào (thậm chí một lượng nhỏ trong dụng cụ, vật liệu tích điện hoặc hợp kim), nó sẽ ngay lập tức tạo ra một lượng hơi nước lớn, gây ra phản ứng dữ dội. vụ nổ hơi nước làm bắn tung tóe kim loại nóng chảy khắp nơi.
• Sạc làm nóng trước: Trước khi thêm bất kỳ phế liệu hoàn nguyên, phế liệu thép hoặc thậm chí các chất phụ gia hợp kim (như ferrosilicon, bộ chế hòa khí) vào lò, chúng phải được nướng kỹ và làm nóng trước to drive off adsorbed surface and internal moisture. Preheating temperatures should ensure complete drying, e.g., reaching $\ge 200^{\circ}C$.

3. Khí độc và kiểm soát môi trường

• Thông gió: Một lượng lớn khói sẽ được tạo ra trong quá trình nấu chảy, đặc biệt là carbon monoxide ($\text{CO}$) khỏi quá trình oxy hóa và đốt cháy trên bề mặt nóng chảy. Cửa hàng nấu chảy phải có thông gió xả cục bộ hiệu quả cao và thông gió tổng thể tốt của cửa hàng.
• Giám sát không khí: It is recommended to be equipped with $\text{CO}$ monitors to ensure the air quality in the working area meets safety standards.

Phần II: Kiểm soát hiệu quả hàm lượng cacbon và silic

Các đặc tính của gang chủ yếu được xác định bởi hàm lượng carbon ($%C$) và hàm lượng silicon ($%Si$), chúng cùng nhau chi phối hành vi hóa rắn và cấu trúc vi mô cuối cùng. Điều này thường được đánh giá bằng cách sử dụng Tương đương cacbon (CE) :

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

1. Kiểm soát và điều chỉnh hàm lượng carbon ($%C$) (Carburization)

Carbon là nguyên tố cốt lõi để hình thành than chì và quyết định tính lưu động của gang. Khi carbon bị mất đi trong quá trình tan chảy hoặc không đủ điện tích, bộ chế hòa khí phải được thêm vào.

• Lựa chọn bộ chế hòa khí: Độ tinh khiết và kích thước hạt của bộ chế hòa khí ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ hòa tan và hiệu suất cacbon hóa (tỷ lệ phần trăm cacbon bổ sung được hấp thụ bởi sắt nóng chảy).
  • Than chì có độ tinh khiết cao / Than chì nhân tạo: Độ tinh khiết cao, carbon cố định $>98%$, tỷ lệ hấp thụ cao nhất (thường là $>90%$), thích hợp cho việc nấu chảy yêu cầu cao hoặc nấu chảy trong lò cảm ứng.
  • Than cốc dầu mỏ: Carbon cố định, tiết kiệm chi phí trong khoảng $90%-95%$, một bộ chế hòa khí thường được sử dụng.
• Phương pháp bổ sung tối ưu: Hiệu suất cacbon hóa có liên quan chặt chẽ đến vị trí và thời gian bổ sung.
  • Bổ sung giữa phí (Lò điện): Đây là được đề nghị nhiều nhất phương pháp. Trộn bộ chế hòa khí với một phần điện tích (như phế liệu hoàn nguyên hoặc phế liệu thép) và đặt nó ở phần giữa và phần dưới của bể nóng chảy. Trong quá trình tan chảy, bộ chế hòa khí có thời gian tiếp xúc lâu hơn trong vùng quá nhiệt để hòa tan, đạt được tỷ lệ hấp thụ cao hơn.
  • Bổ sung bề mặt trước khi khai thác: Thích hợp cho những điều chỉnh nhỏ. các xỉ phải được hớt kỹ đầu tiên, sau đó bộ chế hòa khí được rắc đều lên bề mặt, sử dụng khuấy điện từ (trong lò nung cảm ứng) hoặc khuấy thủ công để thúc đẩy quá trình hòa tan. Phương pháp này tương đối kém hiệu quả hơn nhưng dễ vận hành hơn.

2. Kiểm soát và điều chỉnh hàm lượng silicon ($%Si$) (Silicizing)

Silicon rất mạnh chất xúc tác đồ họa hóa , rất quan trọng để ngăn chặn sự hình thành gang trắng.

• Nguồn silicon chính: Ferrosilicon ($\text{FeSi}$) . $\text{FeSi}75$ (containing approx. $75%$ silicon) is commonly used.
  • Phương pháp bổ sung: Thường được thêm vào kim loại lỏng ngay trước khi khai thác . Để đảm bảo tính đồng nhất, nên cho xỉ vào sau khi đã hớt xỉ và ngâm trong thời gian vừa đủ (khoảng 5-10 phút) để tan chảy và trộn đều hoàn toàn.
  • Tầm quan trọng của việc làm nóng trước: Các cục Ferrosilicon phải được làm nóng trước để tránh hiện tượng nổ hơi nước do hơi ẩm.
• Phụ gia cacbon-silic kết hợp: Silicon Carbide ($\text{SiC}$) là một chất phụ gia tổng hợp tuyệt vời.
  • Nguyên tắc: $\text{SiC}$ 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.
  • Ưu điểm: Nó đồng thời tăng $%C$ và $%Si$ và có hiệu suất tuyệt vời tiêm chủng trước tác dụng, góp phần hình thành than chì mịn. Nó thường được thêm vào tính phí as a supplement or alternative to $\text{FeSi}$ and carburizers.

3. Tránh và bù đắp tổn thất oxy hóa

Trong quá trình nấu chảy, đặc biệt là ở các giai đoạn nóng chảy và quá nhiệt sau này, carbon và silicon có thể bị mất do phản ứng với khí quyển hoặc các oxit trong xỉ:

• Phản ứng đốt cháy:
  • $2[\text{C}] \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO} \uparrow$
  • $[\text{Si}] \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2$ (enters the slag)
• Biện pháp đối phó:
  • Kiểm soát xỉ: kịp thời 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.
  • Bồi thường: Khi xác định thành phần cuối cùng, một số trợ cấp đốt cháy nên được tính vào, nghĩa là lượng bổ sung sẽ vượt quá giá trị mục tiêu một chút để bù đắp cho những tổn thất thông thường trong quá trình nấu chảy.

Phần III: So sánh vật liệu kiểm soát cacbon và silicon thông thường

Để giúp bạn đưa ra lựa chọn sáng suốt, bảng dưới đây liệt kê các vật liệu điều chỉnh carbon và silicon phổ biến cũng như các đặc điểm chính của chúng: