डक्टाइल आइरन नोडुलराइज़ेशन एवं इनोक्युलेशन: FeSiMg उपचार, मैग्नीशियम प्राप्ति एवं फ़ेड प्रबंधन
डक्टाइल (नोडुलर) आइरन आधुनिक अभियांत्रिकी के सबसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक कास्ट-आयरन पदार्थों में से एक है। इसके गुणों को खोलने वाला धातुकर्मीय चरण नोडुलराइज़िंग उपचार है: मैट्रिक्स में ग्रेफाइट को तनाव-संकेंद्रित लैमेलर के बजाय गोल नोड्यूलों के रूप में अवक्षेपित करना। यह रूपांतरण मैग्नीशियम द्वारा संचालित होता है, जिसे नोडुलराइज़र FeSiMg के रूप में आपूर्त किया जाता है और फेरोसिलिकॉन तथा कैल्शियम-सिलिकॉन इनोक्युलेशन द्वारा पोषित किया जाता है। दैनिक चुनौती संकरे लक्ष्य अवशिष्ट मैग्नीशियम को प्राप्त करना, पोरिंग के दौरान नोड्यूल न्यूक्लिएशन को बनाए रखना और भारी-अनुभाग कास्टिंग में मैग्नीशियम फ़ेड का प्रबंधन करना है।
मैग्नीशियम डक्टाइल आइरन को संभव बनाता है, परंतु यह केवल संकरे विंडो में कार्य करता है। लगभग 0.03% और 0.06% के बीच अवशिष्ट मैग्नीशियम अच्छी तरह नोडुलराइज़्ड ग्रेफाइट उत्पन्न करता है; इससे कम ग्रेफाइट संघनित या लैमेलर रूप में नष्ट हो जाता है और कास्टिंग डक्टिलिटी खो देती है; अधिक होने पर मैग्नीशियम वाष्प चमकती है, ड्रॉस अशुद्धियाँ बनती हैं और दोष गुणक होते हैं। FeSiMg उस विंडो में गिरने के लिए निर्मित एवं मात्रा में जोड़ा जाना चाहिए। 5–10% मैग्नीशियम, कैल्शियम तथा वैकल्पिक रेअर-अर्थ के साथ FeSiMg, मानक उपचार शर्तों में 40–60% मैग्नीशियम प्राप्ति देता है।
नोडुलराइज़िंग उपचार मैग्नीशियम स्तर स्थापित करता है, परंतु इनोक्युलेशन यह सुनिश्चित करता है कि ग्रेफाइट वास्तव में नोड्यूलों के रूप में न्यूक्लिएट हो। फेरोसिलिकॉन-आधारित इनोक्युलेंट्स — प्रायः कैल्शियम-सिलिकॉन युक्त, कभी-कभी बेरियम या रेअर-अर्थ के साथ — से ढलाई से पहले इनोक्युलेट करने पर असंगत न्यूक्लिएशन साइट जुड़ती हैं, जिससे उच्च नोड्यूल गणन एवं सूक्ष्म, एकसमान नोडुलर संरचना होती है। प्रभावी इनोक्युलेशन के बिना नोडुलराइज़्ड आइरन भी ठोसीकरण के दौरान अतिशीतन के कारण नष्ट ग्रेफाइट दिखा सकता है, विशेष रूप से तेज़ जमने वाली पतली दीवारों में। इनोक्युलेशन सामान्यतः ढलाई के दौरान प्रवाह में (विलंबित) या मोल्ड में किया जाता है।
मैग्नीशियम फ़ेड — उपचार एवं पोरिंग के बीच धारण के दौरान अवशिष्ट मैग्नीशियम की क्रमिक हानि — डक्टाइल-आयरन उत्पादन की पुरानी चुनौती है। धारण के दौरान मैग्नीशियम वाष्प पिघले हुए सतह से भाग जाती है और धारण जितना लंबा, अवशिष्ट मैग्नीशियम उतना ही निम्न। लंबे समय तक पोर की जाने वाली भारी-अनुभाग कास्टिंग में देर से पोर नोडुलरिटी सीमा से नीचे गिर सकते हैं। मानक बचाव हैं: उच्च अवशिष्ट मैग्नीशियम से प्रारंभ करना (सुसंगत, सही-आकार FeSiMg द्वारा), धारण समय न्यूनतम करना, और विलंबित इनोक्युलेशन जो न्यूक्लिएशन को ताज़ा करे। विश्वसनीय FeSiMg को अनुशासित इनोक्युलेशन के साथ जोड़ने वाली फाउंड्रियाँ — जैसा हमारे फाउंड्री फेरोसिलिकॉन वितरण में दिखाया गया है — नियमित रूप से 85% से अधिक नोडुलरिटी और निम्न स्क्रैप प्राप्त करती हैं।
चार्ज सामग्री — विशेष रूप से पुनर्चक्रित स्टील या दूषित स्क्रैप वाली — अक्सर टाइटेनियम, लेड, बिस्मथ और एंटिमनी के अंश लाती हैं जो ppm स्तर पर भी नोडुलरिटी में बाधा डालते हैं। रेअर-अर्थ-युक्त FeSiMg ग्रेड (सेरियम, लैंथेनम) इन विनाशकारी तत्वों को उदासीन कर देते हैं। FeSiMg स्रोत तीन प्रश्नों में सिकुड़ता है: क्या मैग्नीशियम सामग्री प्रमाणित एवं बैच-दर-बैच सुसंगत है? क्या आकार उपचार विधि से मेल खाता है? क्या आपूर्ति इतनी विश्वसनीय है कि कार्यक्रम के मध्य में ग्रेड न बदलना पड़े? सुसंगत FeSiMg आपूर्ति वह आधार है जिस पर नोडुलरिटी, यांत्रिक गुण और स्क्रैप-दर नियंत्रण सभी निर्भर करते हैं।
