Cầu hóa và mầm nuôi gang cầu: xử lý FeSiMg, tỷ lệ thu hồi magie và quản lý suy giảm
Gang cầu (ductile) là một trong những vật liệu gang kết cấu quan trọng nhất của kỹ thuật hiện đại. Bước luyện kim mở khóa tính chất của nó là xử lý cầu hóa: làm grafit kết tủa thành các nốt cầu thay vì tấm tập trung ứng suất. Phản biến này do magie điều khiển, được cung cấp dạng chất cầu hóa FeSiMg và duy trì bằng mầm nuôi ferrosilic và canxi-silic. Thách thức hàng ngày là trúng vùng magie dư mục tiêu hẹp, duy trì mầm nốt trong khi rót và quản lý suy giảm Mg trong phôi tiết diện dày.
Magie làm gang cầu khả thi, nhưng chỉ hoạt động trong một cửa sổ hẹp. Magie dư giữa 0,03% và 0,06% tạo grafit cầu hóa tốt; dưới mức đó grafit thoái hóa thành compact hoặc tấm và phôi mất độ dẻo; trên mức đó hơi magie chớp sáng, tạp dross hình thành và khuyết tật nhân đôi. Hợp kim xử lý FeSiMg phải được phối chế và định liều để vào cửa sổ đó. FeSiMg với magie 5–10%, canxi và đất hiếm tùy chọn, với tỷ lệ thu hồi 40–60% trong điều kiện tiêu chuẩn, trúng mục tiêu dư.
Xử lý cầu hóa thiết lập mức magie, nhưng mầm nuôi đảm bảo grafit thực sự kết tủa thành nốt. Mầm nuôi bằng inoculant nền ferrosilic — thường chứa canxi-silic, đôi khi với bari hoặc đất hiếm — bổ sung vị trí mầm dị thể trước khi rót, thúc đẩy số nốt cao và cấu trúc cầu mịn đều. Không có mầm nuôi hiệu quả, gang cầu hóa tốt vẫn có thể cho grafit thoái hóa do quá lạnh khi đông đặc, nhất là ở thành mỏng đông nhanh. Mầm nuôi thường tiến hành trong dòng chảy khi rót (muộn) hoặc trong khuôn.
Suy giảm magie — mất dần Mg dư giữa xử lý và rót — là thách thức mạn tính. Hơi magie thoát khỏi bề mặt luyện trong lúc lưu giữ; càng lưu lâu, Mg dư càng thấp. Ở phôi tiết diện dày rót lâu, các mẻ rót muộn có thể rơi dưới ngưỡng. Phòng vệ tiêu chuẩn: bắt đầu với Mg dư cao (qua FeSiMg nhất quán và đúng cỡ), rút ngắn thời gian lưu giữ và dùng mầm nuôi muộn làm mới sự tạo mầm. Các xưởng đúc kết hợp FeSiMg đáng tin cậy với mầm nuôi kỷ luật — như giao ferrosilic cho xưởng đúc của chúng tôi minh họa — thường đạt độ cầu hóa trên 85% với phế thấp.
Liệu — đặc biệt chứa thép tái chế hoặc phế liệu nhiễm — thường mang vết titani, chì, bismuth và antimon cản trở cầu hóa ngay ở ppm. Grade FeSiMg chứa đất hiếm (ceri, lanthan) trung hòa chúng. Nguồn cung FeSiMg gói về ba câu hỏi: hàm lượng Mg có chứng nhận và nhất quán lô-đến-lô không? Cỡ hạt có phù hợp phương pháp không? Nguồn cung có đáng tin cậy không? FeSiMg nhất quán là nền tảng mà độ cầu hóa, tính chất cơ học và kiểm soát tỷ lệ phế cùng dựa vào.
