대형디젤엔진블록, 대형휠 허브, 대형볼 밀엔드커버, 고로냉각스테이브, 대형압연기프레임, 대형사출성형기템플릿, 대형증기터빈베어링시트, 풍력장비의휠 허브, 원자력장비의베이스및 폐슬래그탱크등과같은다양한유형의대형연성철 부품이있습니다. 표준에명시된기계적특성외에도이러한부품에는풍력주조에필요한저온충격인성과같은몇 가지특수성능요구사항과핵 슬래그탱크에대한많은추가특수승인표준이있습니다. 따라서이러한주물의생산은사전에신중하게고려해야합니다.
1) 가장먼저고려해야할 것은건전하고밀도가높으며적격사이즈의캐스팅을얻는방법입니다.
대형구상흑연주철부품을생산하는기술프로세스는구상흑연주철의특성에따라스케일선택과플라스크의디자인을약간수정하는한 기본적으로회주철부품의프로세스와동일합니다.
2) 둘째, 대형연성철 주물의공통특성에대해해당작업을수행해야합니다.
대형연성철 주물의공통적인특징은매우무겁다는것입니다. 대부분페라이트매트릭스가필요하고기계적특성이표준데이터를충족해야하며때로는저온충격성능요구사항이추가되기도합니다.
대형연성철 주물생산의특수문제
대규모연성철 부품의냉각속도가느리기때문에공융응고기간은몇 시간으로길어집니다. 이기간동안연성철의주요구조가형성됩니다. 따라서큰 단면연성철 또는대규모연성철 부품에고유한 일련의문제가나타납니다. ： 적은수의결절잉크, 큰직경의결절잉크, 결절잉크의왜곡, 흑연부유, 화학성분분리, 결정간 탄화물및 청키흑연 (청키그래파이트) 등. 이러한문제는오랫동안주목을받아왔습니다. 형성메커니즘이통일되지는않았지만특정문제를해결하기위한예비조치가취해졌습니다.
또다른중요한질문은저온충격인성요건을어떻게충족하고해결할수 있을까요? 문제의우연은이 두가지문제를해결하기위한방향과조치가거의동일하다는것입니다.
대형연성철 주물의고유한문제를해결하는방법
1) 응고가속화를위한냉각강화
하나는구상흑연의분쇄로인한것이고, 다른하나는특정합금원소, 특히 Ce와 La의열 흐름또는분리로인해오스테나이트껍질의안정성이감소한다는이론입니다. 구상잉크의성장패턴이변화하고형성됩니다. 이론이나이론에관계없이공융단계에서너무긴 응고시간 (즉, 느린냉각)이조각흑연형성의직접적이고객관적인요인이라는것은확실합니다. 따라서어떤방법을채택하든응고단계의시간을단축할 수있는한 조각화된 흑연의출현을효과적으로방지할 수있습니다.
또한구상잉크왜곡에대한임계냉각속도(0. 8 ℃/min)가있다는것도문헌에서지적되고있습니다. 흑연왜곡은때때로갑작스러운과정이므로냉각을가속화하고응고시간을단축하고특히유텍단계의응고시간을단축하여유텍응고단계를 2 시간미만으로단축하는방법을찾으면상당한영향을미칩니다. 이원칙에는강제냉각, 금속성모래걸기, 차가운철 사용등 여러가지방법이있습니다.
냉철의높은열전도율, 특히강력한열 저장능력은널리적용될수 있는강력한수단으로간주됩니다. 흑연의열전도율은모래가장착된냉철(각각 45W/m-℃ 및 17W/m-℃)보다높지만열 저장용량은냉철보다낮습니다. 강제냉각이있는경우비교를위해흑연이사용됩니다. 적합. 대형또는초대형연성철 주물의경우강제냉각은여전히강력한수단입니다. 일반적으로공냉식, 미스트냉각또는수냉식장치를사용할수 있으며액체질소냉각도주물의응고속도를가속화하는데 사용할수 있습니다. 데이터에따르면 20t 등급의연성철 사용후 용기주물이응고될 때열전달효과는금속유형열 흡수가 58 %, 흑연및 모래주형 (코어부품) 열흡수가 3 %를차지합니다. 5 %, 모래주형및 기타장치가부분적으로열을흡수합니다. 열은 3. 5%, 수냉식열전도가 3. 5%. 금속금형은주조열의 50 % 이상을전도할 수있는반면코어부품은열을거의전달하지못한다는것을알 수있습니다. 당연히강제냉각이필요합니다.
2) 프로세스기술개선
(1) 원재료선택에신중을기합니다.
고품질의대형연성철 부품을생산하기위해서는어떻게든용광로충전을선택하는것이좋습니다. 원료의간섭요소는가능한한 낮아야합니다. 선철의공급원, 고철의종류및 침탄제선택에특별한주의를기울여야합니다.
(2) 화학성분설계
CE가너무높으면안됩니다 (4. 2% ~ 4. 3%), w(C)가 3. 6% ~ 3. 7 %, w (Si)는 1. 8 % ~ 2. 0%로낮아야하며, w(Mn)<0. 3%, w( P) 및 w(S)도엄격하게제한해야합니다. 특별한경우를제외하고는일반적으로합금을사용하지않으므로고철을엄격하게선택해야합니다.
그렇지않으면파편화된흑연이쉽게나타나고저온성능이요구사항을충족하지못합니다. 문제는낮은 w(Si) 또는낮은 w(Si)와그로인해발생하는병폐에있습니다. 일본의 100톤사용후핵연료용기의구성은 w(C) 3. 6%, w(Si) 2. 01%, w(Mn) 0. 27%, w(P) 0. 025%, w(S) 0. 004%, w(Ni) 0. 78%, w(Mg) 0. 065%입니다.
(3) 듀플렉스제련선택
이중제련은큐폴라용철의강력한핵 형성능력과전기로의높은열 효율을최대한발휘할수 있습니다. 용철은고온에서배출되어야하며가능한경우 S를제거할 수있으며전기로에서의시간이너무길어서는안됩니다. 구상화온도는상황에따라결정되며너무높거나너무낮을수 없습니다.
저자는너무오래걸리기때문에큰 조각의구형화를위해플러싱방법을사용하지말 것을권장합니다. 적어도덮개방법, 가급적이면특수방법또는실크공급방법을사용하십시오. 실크는고정된 장소에공급되며비옥한 실크와함께공급할수도있습니다. 일반적으로사용되는구상화제는사용하지마세요. 무거운희토류구상화제와가벼운희토류구상화제를혼합하는것이가장좋습니다. 구상화제를사용하는경우 w (Mg) 6%, w (RE) 1. 0% ~ 1. 5%면충분하며선철이비교적순수한경우 w (RE) 0. 5% ~ 1. 0%도허용됩니다. 와이어공급방법을사용하는경우 w (Mg) 양이많은구상화제를사용할수 있지만 w (RE)는낮고 Ca가약간있어야합니다.
주입온도는너무높지않고적절한온도 (1300 ~ 1350 ℃)여야하며그렇지않으면액체수축이너무커집니다. 중속주입에는분산된 내부러너를사용하고연성철의자체공급을위해흑연화 팽창을최대한활용하기위해가능한한 고강성금형을사용하는것이좋습니다. 라이저의부담을줄이고주물의내부콤팩트함을보장합니다.
(4) 임신문제에주의하십시오.
접종은가장중요한기술적조치중 하나입니다. 이문제를해결해야만문제없이낮은 w (Si) 함량을보장하고저온성능을보장할 수있습니다. 접종문제는접종제및 접종처리방법의선택에지나지않습니다. Ba 함유제제(회주철및 낮은 Ca에는 Sr 함유제제가더 효과적임), 흑연함유접종제또는접종제에 RESiFe의적절한혼합과같이접종시간이긴 접종제를선택할수 있습니다.
현재많은회사에서자체제작한 접종제를보유하고있으며이원칙을따르고있는것 같습니다. 요컨대, 배양은 "지연되어야하지만즉각적이어야한다"는것은효과가좋을뿐만아니라복용량을크게줄일수 있습니다. 치료중 덮는것과같은기존방법은효과가매우좋지않지만 w (Si)가낮아집니다. 이제문제는 w (Si)를낮추고효과를좋게하려면방법을바꾸는것 외에는방법이없다는것입니다. 사실 2. 0%의 w(Si)를달성할수 있다는것이증명되었고, 성공의신호는흑연의크기가작아져야한다는것입니다. 더작으면구상화율이더 높아집니다. 더작으면시멘타이트가생성되지않습니다. 더작으면분리정도가더 가벼워집니다. 대형부품의경우흑연볼의수가 200개/mm2 이상이고크기가 5~6이면구상화속도와페라이트의양은당연히문제가되지않습니다. 한마디로, 흑연과싸우고더 작고더 많은흑연을위해노력하는주요방법은접종을통한것입니다. w(Si)가낮고유리시멘타이트가없으며상온및 저온에서가소성및 충격인성이통과하기쉽습니다. 대형주물의경우주입컵에서큰 접종공정을수행하고러너에접종블록을넣는것이쉽습니다. 문제는올바른개념이있어야한다는것입니다.
(5) 합금및 미량원소활용
초대형연성철 주물에사용할수 있는유일한합금원소는독특한효과로인해 Ni입니다. 기술적관점에서볼 때 w(Ni)<1%는유익하지만사용여부는특정상황과경제적고려사항에따라달라집니다.
대형품목에서성숙한사용경험을가진미량원소는 Bi와 Sb입니다. w(Bi) 0.008%～0. 010%, 그래서 w(RE)/w(Bi)=1. 4～1. 5 비율, 공의수를늘리기위해, 그것은조각흑연의위험을줄이는것이유익하다. Sb는두껍고부피가큰 부품에도사용할수 있습니다. 어떤사람들은펄라이트의양을늘릴것이라고생각하지만어떤사람들은페라이트연성철에사용합니다. 그것은양에문제가될 수있으며 50ppm의양은문제가되지않아야합니다. 저우지양교수는한때 w (Sb) 0. 005 % ~ 0을사용하면 007. 007%를사용하면용철에서과도한 Ti와 RE의유해한영향을억제할 수있습니다.
Bi와 Sb의첨가역할과메커니즘에대한업계의의견은아직통일되지않았지만 Ni의첨가에대해서는공감대가형성되어있습니다.
(6) 전처리의역할이중요합니다.
구상화전에흑연전처리제로구상철 원액을전처리하면주물의품질을개선하고안정화시키는긍정적인효과가있습니다[3]. 방법은다음과같습니다:
조성조정후[전처리로 w(C) 0. 2% 증가] → 탈-S → 전기로복귀 → 1/4 부피첨가시 전처리제 0. 2% ~ 0. 25% 첨가 → 전기로복귀후 온도를 1,470 ～ 1,480℃로약간상승 → 구상화처리 → 접종처리(울트라시드가능) → 붓는순서로진행합니다.
(7) 분화구방지제 QKS 사용
본발명자는구상잉크의중앙에 1μm의이물질이포함되어이중층코어를형성하고, 내부층은 MgS, CaS (0. 5μm), 외부층은 MgO, SiO 및규산염이라고믿습니다. 따라서, 본발명자는접종제에일정량의 O 및 S를첨가하여접종제의금속원소와결합하여더 많은황화물및 산화물을생성하여더 많은흑연코어를형성하여 Ca, Ce 및 S, O의페로실리콘접종제를생성한다. 이접종제는흑연구의수를크게증가시킬수 있으며결정화후기단계에서침전되며흑연화팽창의후기기간은고화후기단계에서수축을효과적으로상쇄할수 있습니다. 특히국소핫 조인트의수축다공성에더 효과적입니다 [4]. 실험결과, 5-40mm의계단식테스트블록의경우 SrSiFe를사용하면흑연볼이 300/mm2에서 150/mm2로감소하고 Ca-Ce-O-S 에이전트를사용하면흑연볼의수가벽 두께에영향을받지않습니다. BaSiFe 및 75SiFe와비교. 크로스테스트블록의핫 조인트의수축결함은 Ba 및 Sr을포함하는접종제를사용한단면의핫 조인트에수축구멍이있는반면 Ca-Ce-O-S 에이전트는그렇지않다는것을보여줍니다.
