توليد چدن نشکن

اين چدن بعد از جنگ جهاني دوم وارد صنعت شد و با توجه به خواص خوب مكانيكي كه داشت كاربرد هاي مهمي در صنعت پيدا كرد و به علت كاربرد بالاي آن و استحكام خوب آن رفته رفته جاي فولاد را گرفت . دلايل جايگزيني چدن نشكن به جاي فولاد : 1- در اين چدن ها عمدتا گرافيت به صورت كروي و با ضمينه پرليتي بوده و برخلاف چدن ماليبل اين نوع چدن ها قابليت چكشخواري و انعطاف پذيري بالايي دارند . 2- در مقايسه با چدن هاي ماليبل اين نوع چدن ها نياز به سيكل عمليات حرارتي ندارند لذا از لحاظ اقتصادي مقرورن به صرفه تر مي باشند همچنين با اضافه كردن عناصر آلياژي در ضمن ذوب ريزي گرافيت هاي ورقه اي به گرافيت هاي كروي تبديل مي شود . در تركيب شيميايي اين چدن ها حدود 0.03 درصد تا 0.05 درصد منيزيم وجود داشته و مقدار گوگرد موجود در اين چدن ها كمتر از 0.01 درصد مي باشد طرز تهيه و ريخته گري اين نوع چدن ها مشابه چدنها خاكستري مي باشد با اين تفاوت كه در فرآيند ذوب ريزي با استفاده از عناصر آلياژي نظير منيزيم ، گرافيت ورقه اي تبديل به گرافيت كروي مي شود . نكته : مقدار انبساط مذاب چدن نشكن از چدن خاكستري بيشتر بوده و به همين دليل در ريخته گري آن تغذيه هاي كوچكتري به كار مي رود و همچنين در بعضي موارد بدون تغذيه نيز مي توان ريخته گري را انجام داد . انواع كوره هاي جهت توليد چدن داكتيل (نشكن ): كوره كوپل و كوره هاي شعله اي و كوره هاي الكتريكي را مي توان جهت توليد چدن نشكن استفاده كرد :1- كوره كوپل : در روش كوره كوپل چون نياز است كه مقدار گوگرد را كاهش دهيم و ديگر اين كه كوره كوپل يكي از روش هايي مي باشد كه به علت استفاده از زغال سنگ بيشترين گوگرد را در مذاب ايجاد مي نمايد لذا بايد گوگرد زدايي را قبل از كروي كردن گرافيت ها انجام داد. مزاياي كوره كوپل : الف:كاهش قيمت تمام شده ذوب و عمليات ذوب :دوبله كردن كوره كوپل : در اين روش ابتدا مذاب تهيه شده در كوره هاي كوپل مقرون به صرفه مي باشد اما به علت بالا بودن ميزان گوگرد يك مرحله گوگرد زدايي و يك مرحله اضافه كردن كربن در صورت كم بودن ميزان كربن انجام مي شود سپس مذاب را داخل كوره القايي ريخته و مذاب را از نظر تركيبات شيميايي كنترل مي كنند مواد شارژ براي تهيه چدن نشكن در كوره هاي القايي معمولا موادي مانند شمش چدن – قراضه فولاد – فرو آلياژ ها – آهن اسفنجي – برگشتي هاي چدن نشكن – در كوره هاي القايي به عنوان شارژ استفاده مي كنند . شمش چدن : اين شمش معمولا تفاوت هاي با شمش چدن خاكستري داشته . معمولا در تهيه چدن خاكستري از شمش كوره بلند استفاده مي شود كه معمولا داراي گوگرد تقريبا زيادي مي باشد . شمش چدن جهت تهيه چدن داكتيل معمولا داراي درصد گوگرد پايين تري نسبت به شمش چدن هاي خاكستري مي باشد كه اين درصد معمولا كمتر از 0.02 درصد مي باشد اين شمش معمولا به شكل سوزن برزيلي و سوري كانادايي ريخته مي شود در اين شمش هاي معمولا منيزيم به عنوان عنصر تلقيحي استفاده مي شود و درصد گوگرد را پايين در نظر مي گيرند تا از تلفات منيزيم جلوگيري شود . قراضه فولاد : به علت وجود گوگرد كم در توليد چدن هاي داكتيل كاربرد اين نوع چدن ها در صنعت بين 40 تا 50 درصد مي باشد و عيب آن بالا بودن نقطه ذوب و كربن آن مي باشد كه جهت صرفه جويي درانرژي قراضه ها را قبل از ريخته گري پيش گرم مي كنندآهن اسفنجي : محصول كوره هاي غير مستقيم بوده كه از آن در صنعت بين 10 الي 15 درصد استفاده مي كنند و علت استفاده آن كاهش قيمت تمام شده آن مي باشد . و عيب كلي آن افزايش درجه حرارت و افزايش مصرف مواد نسوز مي باشد برگشتي ها : اين نوع مواد در صنعت در حدود 30 درصد در شارژ كوره استفاده مي شود فرو آلياژ ها : عموما اين نوع مواد شامل فرو سيليكوم منيزيم و فرو سيليس مي باشندكه در اين مواد فروسليكوم منيزيم به عنوان ماده كروي كننده استفاده مي شود و فرو سيليسيم به عنوان ماده جوانه زا استفاده مي شود . مزايا فرو آلياژ ها : 1- عموما از تلفات عناصر آلياژي جلوگيري مي كنند . 2- فرو سيليس باعث افزايش سياليت مذاب مي شود .و جلوگيري از تشكيل كاربيد مي شود . 3- باعث افزايش جوانه زايي مي شود . تهيه و اماده نمودن مذاب كه شامل سه مرحله مي باشد . 1- كنترل درجه حرارت 2- كنترل تركيب شيميايي 3- اضافه نمودن مواد كروي كننده 1- كنترل درجه حرارت : درجه حرارت بالاي مذاب باعث حذف مواد پايدار كننده گرافيت مي شود وتاثير تلقيح را كاهش مي دهد از طرفي درجه حرارت پايين باعث كاهش سياليت مذاب مي شود . درجه حرارت معمولا براي تهيه مذاب در چدن هاي نشكن در حدود دامنه دمايي 1450 تا 1560 مي باشد كه انتخاب درجه حرارت بستگي به حجم مذاب و روش كروي سازي و مقدار مواد كروي كننده دارد . 2- كنترل تركيب شيميايي : گوگرد باعث تلفات مواد كروي كننده مي شود و از طرفي باعث پايداري فاز كاربيد مي باشد اگر درصد گوگرد بالا باشد قبل از اضافه كردن مواد كروي كننده گوگرد زدايي انجام مي شود در اين حالت گوگرد زدا بايد در پاتيل بازي و توسط مواد گوگرد زدا (كاربيد كلسيم CaO2 سياناميد كلسيم CaN2O2 –NaCH – Na2Ca5- CaO-CaCO3)مي باشد . براي انجام بهتر عمليات گوگرد زدايي دو مورد را بايد رعايت كرد . 1- تماس مواد گوگرد زدا با مذاب بايد حداكثر ممكن باشد . 2- زمان فعل و انفعال : اگر زمان گوگرد زدايي طولاني باشد باعث ورود مجدد گوگرد از سرباره به مذاب مي شود لذا پس از گوگرد زدايي بايد سريعا عمليات سرباره گيري و پاتيل به پاتيل انجام شود . عناصر كروي كننده : كه اين مواد شامل منيزيم، سريم و منيزيم تزريق شده به كك مي باشد . منيزيم داراي نقطه ذوب 620 درجه سانتيگراد مي باشد كه اين عنصر در درجه حرارت 1100 درجه تبخير مي شود كه در اين درجه فشار داخلي منيزيم به بيشترين حد خود مي رسد . كه پس از اضافه كردن به مذاب باعث پاشش مذاب مي شود لذا براي اضافه كردن منزيم از آلياژ ها و آميژن هاي منيزيم استفاده مي شود قابل توجه است كه منيزيم مي تواند به دو شكل استفاده مي شود. 1- منيزيم فلزي : در مواقعي استفاده مي شود كه در مواقعي استفاده مي شود كه حجم مذاب كم باشد . اين مواد را مي توان به اشكال پودر منيزيم – شمش منيزيم و قراضه منيزيم به همراه آهن و بريكتهاي منيزيم فشرده استفاده كرد .2- آلياژ هاي منيزيم :كه عمدتا به دو گروه تقسيم مي شوند . الف : الياژ هاي نيكل منيزيم : نيكل به علت خاصيت پرليت زايي باعث افزايش خواص مكانيكي چدن مي شود كه تنها محدوديت استفاد ه ان در صنعت قيمت تمام شده بالاي آن مي باشد آلياژ هاي مختلف نيكل منيزيم عبارتند از آلياژ 50 درصد نيكل 30 درصد سيليسيم و 20 درصد منيزيم – 85 درصد نيكل 15 منيزيم – 70 درصد نيكل 30 منيزيم -95 نيكل 5درصد منيزيم بايد توجه داشت كه به علت آن كه نيكل داراي قيمت بالايي مي باشد معمولا به جاي نيكل از عناصر مشابه آن ( مس ) براي آلياژ سازي استفاده مي كنند .نكته : معمولا از آلياژ نيكل منيزيم در روش هاي ساندويچي و پاتيل سرباز استفاده مي كنند . ب- آلياژ هاي منيزيم سيلسيم آهن ( فروسيليكم منزيم ): اين نوع آلياژ هاي در مقايسه با آلياژ هاي نيكل ارزان تر بوده همچنين سيليس موجود در اين آلياژ ها مي تواند به عنوان عنصر تلقيح در مذ اب عمل كند علاوه بر آن اين آلياژ تاثير كروي سازي شديد دارد لذا اين عنصر در صنعت بيشتر به كار مي رود و تركيب شيميايي آن 5 درصد منيزيم و 45 درصد سيلسيم و 50 درصد آهن مي باشد .2- روش منيزيم تزريق شده در كك : اين روش كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد و علت آن گوگرد زياد موجود در كك مي باشد و اين امر باعث مي شود كه ميزان مصرف منيزيم در اين روش افزايش پيدا كند . 3- سريم : درجه حرارت تبخير اين عنصر 3000 درجه سانتيگراد بنابراين مشكلات منيزمي را در كروي سازي ندارد اما به علت آن كه عنصري كمياب مي باشد د ر صنعت كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد و عموما از آن در مواردي خاص همراه منيزيم استفاده مي كنند .روش افزايش مو اد كروي كنند ه : روش پاتيل سرباز : در اين روش مواد كروي كننده در كف پاتيل قرار گرفته و مذاب روي اين مواد ريخته مي شود . در اين روش چون مذاب روي منيزيم ريخته مي شود و تماس مستقيم مذاب با منيزيم برقرار مي شود لذا ميزان بازيابي منيزيم در مذاب پايين مي باشد كه ميزان بازيابي را در اين روش مي توان بين 20 تا 25 درصد تخمين زد.نكته : در كليه روش هاي تلقيح در پاتيل بايد نسبت ارتفاع پاتيل به قطر را رعايت كرد كه اين نسبت 3 به 1 مي باشد . (H<3d) a=" سطح" t=" زمان" w=" وزن" t=" حداقل" m=" وزن" v=" حجم" h=" ارتفاع" h ="ارتفاع" t=" زمان" h=" ارتفاع" p=" ارتفاع" zc=" ارتفاع" ep="انرژي" ek =" انرژي" h="ارتفاع" p=" نيروي" e=" انرژي" v=" سرعت" 2=" سرعت" 1=" دبي" mn="4.MS" mr="1.2Mnمحاسبه" h="7.5Mr" d="5Mrنكته">