Chất lượng củacacbua silicđể đúc tập trung vào việc "đáp ứng tiêu chuẩn hàm lượng chính, tạp chất có thể kiểm soát được và kích thước phù hợp." Các chỉ số chính và định nghĩa của chúng như sau:
| Loại chỉ báo | Chỉ số cốt lõi | Định nghĩa và chức năng | Giới hạn khuyến nghị của ngành |
| Các chỉ số nội dung chính | Nội dung SiC (Silic cacbua) | Chỉ số cốt lõi xác định hiệu quả khử oxy, làm giàu silicon và làm giàu carbon | Vật đúc cao cấp-Lớn hơn hoặc bằng 97%, vật đúc thông thường Lớn hơn hoặc bằng 88%, vật đúc tiết kiệm Lớn hơn hoặc bằng 70% |
| Các chỉ số phụ trợ chính | Nội dung Carbon (FC) miễn phí | Bổ sung carbon phụ trợ; nội dung quá mức có thể dễ dàng gây ra khuyết tật nổi than chì. | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,3% (truyền-cao cấp), Nhỏ hơn hoặc bằng 4,0% (truyền thông thường) |
| Chỉ số tạp chất có hại | Hàm lượng Fe₂O₃ (Sắt Oxit) | Đưa tạp chất sắt vào ảnh hưởng đến độ tinh khiết và khả năng chống ăn mòn của vật đúc. | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,6% (Truyền-cao cấp), Nhỏ hơn hoặc bằng 1,5% (Truyền thông thường) |
| Giới hạn thông số tạp chất | Hàm lượng Al₂O₃ (Alumina) | Tạo thành các tạp chất cứng và giòn, làm giảm khả năng gia công của vật đúc | Nhỏ hơn hoặc bằng 3,0% (Giới hạn tổng thể) |
| Độ ẩm | Hàm lượng H₂O (Độ ẩm) | Để ngăn chặn các khuyết tật về độ xốp và lỗ kim trong vật đúc | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5% |
| Tính chất vật lý | Phân bố kích thước | Ảnh hưởng đến tốc độ hòa tan và tính đồng nhất của phản ứng | Cục 1-50mm, Bột 100-240 lưới |
Tác động cụ thể của các chỉ số cốt lõi đến hiệu ứng đúc
(1) Nội dung SiC: Đảm bảo cốt lõi cho chức năng đúc
Tương quan hiệu quả khử oxy:
SiC Lớn hơn hoặc bằng 97% (Cấp{1}}cao cấp):Khi thêm 0,5%-1,0%, hàm lượng oxy trong sắt nóng chảy giảm từ 60-80ppm xuống 20-30ppm, đạt hiệu suất khử oxy là 70% và tỷ lệ phế liệu chỉ 0,3% đối với tạp chất oxit;
SiC=88% (Cấp thông thường):Với cùng một lượng bổ sung, hàm lượng oxy giảm xuống 30-40ppm, đạt hiệu suất khử oxy 55% -60%, thích hợp cho đúc thép cacbon và hợp kim thông thường;
SiC=70% (Loại hình kinh tế):Yêu cầu tăng lượng bổ sung từ 20% -30% để đạt được hiệu quả khử oxy tương tự, phù hợp với các vật đúc có yêu cầu chất lượng thấp hơn.
Tác dụng làm giàu silicon và carbon:
SiC Lớn hơn hoặc bằng 90%:Sau đó, hàm lượng silicon của sắt nóng chảy tăng 0,3% -0,5% và hàm lượng carbon tăng 0,1% -0,2%, không cần thêm chất làm giàu carbon, đơn giản hóa quá trình;
SiC＜80%:Hiệu quả làm giàu silicon và carbon không ổn định, cần bổ sung thêm bột ferrosilicon và than chì, làm tăng chi phí sản xuất.
(2) Hàm lượng tạp chất: “Nguy cơ tiềm ẩn” đối với chất lượng vật đúc
Cacbon tự do (FC):
Trạng thái tuân thủ (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,3%):Hỗ trợ làm giàu carbon mà không tạo ra than chì nổi, tạo ra cấu trúc đúc đồng nhất;
Trạng thái quá mức (＞4,0%):Dễ dàng hình thành sự tích tụ than chì trên bề mặt vật đúc, làm tăng tỷ lệ khuyết tật từ 0,5% lên 2,8%, không phù hợp cho vật đúc chính xác.
Fe₂O₃ và Al₂O₃:
Fe₂O₃ > 1,5%:Tạp chất sắt quá mức dẫn đến độ cứng không đồng đều trong vật đúc và độ mài mòn của dụng cụ tăng 40%;
Al₂O₃ > 3,0%:Các tạp chất Al₂O₃ (độ cứng trên HV1800) được hình thành, làm giảm 30% độ bền va đập của vật đúc và khiến chúng dễ bị gãy khi bị căng.
(3) Phân bố kích thước: Chìa khóa để điều chỉnh hiệu suất phản ứng phù hợp với các kịch bản ứng dụng
Chặn cacbua silic (1-50mm):
1-10mm:Thích hợp cho lò-tần số trung bình và lò vòm, thời gian hòa tan 3-5 phút, phản ứng đồng đều, tỷ lệ thu hồi silicon 75%-85%;
10-50mm:Thích hợp để khử oxy trong các thùng lớn, cần khuấy kỹ sau khi thêm để tránh phản ứng cục bộ không hoàn toàn. Silicon
bột cacbua (100-240 lưới):
Lưới 100-180:Được sử dụng làm chất phụ gia trong lớp phủ và cát lõi để cải thiện khả năng chống mài mòn của lớp phủ (giảm 50% độ mài mòn) và độ thấm của lõi;
Lưới 220-240:Thích hợp cho việc đúc chính xác, nó có thể được phân tán đều trong cát đúc, làm giảm khuyết tật bám dính của cát trên bề mặt vật đúc.
(4) Độ ẩm: Nguyên nhân chính gây ra khuyết tật về độ xốp.
Độ ẩm > 0,5%:Phân hủy ở nhiệt độ cao tạo ra H₂, tăng hàm lượng hydro trong sắt nóng chảy từ 2-3 ppm lên 8-10 ppm và nâng tỷ lệ khuyết tật độ xốp trong vật đúc từ 0,2% lên 1,5%. Nó cần phải được sấy khô (100-120 độ, 2 giờ) trước khi sử dụng.
Phân loại và ứng dụng cacbua silic để đúc
(1) Phân loại theo cấp chất lượng
| Lớp chất lượng | Yêu cầu về chỉ số cốt lõi (SiC/FC/Fe₂O₃) | Kịch bản phù hợp | Ứng dụng điển hình |
| Cấp-cao cấp | Lớn hơn hoặc bằng 97%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 0,3%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 0,6% | Vật đúc chính xác, vật đúc hợp kim-cao cấp | Khối động cơ, bệ máy công cụ |
| Lớp tiêu chuẩn | Lớn hơn hoặc bằng 88%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 4,0%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 1,5% | Đúc thép carbon thông thường, các bộ phận máy | Phụ tùng máy nông nghiệp, phần cứng xây dựng |
| Loại hình kinh tế | Lớn hơn hoặc bằng 70%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 5,0%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 3,0% | Vật đúc có yêu cầu-thấp, gang tái chế | Đối trọng, các bộ phận kết cấu đơn giản |
(2) Phân loại theo hình thái
| Hình thái học | Phạm vi kích thước | Ưu điểm cốt lõi | Quy trình tương thích |
| Cacbua silic dạng khối | 1-5mm, 5-10mm, 10-50mm | Tốc độ hòa tan vừa phải, phản ứng ổn định | Lò nung cảm ứng nóng chảy, khử oxy bằng muôi |
| Bột cacbua silic | Lưới 100-180, lưới 220-240 | Diện tích bề mặt riêng lớn, phân bố đều | Phụ gia phủ, cải tạo cát lõi |
| Khối silicon cacbua (than bánh) | 10-30mm | Khả năng định dạng tốt, tạo bụi thấp | Quá trình khử oxy-quy mô lớn trong muôi đúc |
Lựa chọn và kiểm soát việc sử dụng Silicon Carbide để đúc
(1) Logic lựa chọn: So khớp các chỉ số theo yêu cầu đúc
| Loại đúc | Lớp chất lượng được đề xuất | Yêu cầu về chỉ số hiệu suất chính | Liều lượng khuyến nghị |
| Đúc hợp kim chính xác | Cấp-cao cấp | SiC Lớn hơn hoặc bằng 97%, FC Nhỏ hơn hoặc bằng 0,3%, 1-10mm | 0.5%-0.8% |
| Đúc cơ khí thông thường | Lớp bình thường | SiC Lớn hơn hoặc bằng 88%, FC Nhỏ hơn hoặc bằng 4,0%, 1-5mm | 0.8%-1.2% |
| Truyền yêu cầu-thấp | Tiết kiệm | SiC Lớn hơn hoặc bằng 70%, 10-50mm | 1.2%-1.5% |
| Lớp phủ / Cát lõi | Lớp bột | SiC Lớn hơn hoặc bằng 98,5%, 100-240 lưới | Tỷ lệ bổ sung lớp phủ: 5% -8% |
(2) Biện pháp phòng ngừa khi sử dụng
Kiểm tra đầu vào:
Lấy mẫu và kiểm tra hàm lượng SiC, tạp chất, độ ẩm theo từng mẻ. Máy quang phổ được sử dụng để đo thành phần và phương pháp sấy khô được sử dụng để đo độ ẩm nhằm đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn.
Thời gian bổ sung:
Cacbua silic khối được thêm vào trong các giai đoạn nấu chảy sau này (nhiệt độ sắt nóng chảy 1450-1500 độ). Cacbua silic dạng bột được trộn đều trong quá trình chuẩn bị lớp phủ.
Lưu trữ và bảo vệ:
Bảo quản trong môi trường khô ráo và thông thoáng. Cacbua silic bị chặn không nên được lưu trữ quá 6 tháng. Cacbua silic dạng bột phải được bịt kín để ngăn chặn sự hấp thụ độ ẩm và vón cục.
Sử dụng hiệp đồng:
Khi thêm vào kết hợp vớihợp kim canxi silicvà ferromanganese, nó có thể cải thiện quá trình khử lưu huỳnh (tỷ lệ khử lưu huỳnh lên tới 60%) và giảm các khuyết tật về độ giòn nóng trong vật đúc.
Xu hướng của ngành: Hướng nâng cấp cho cacbua silic trong đúc
Độ tinh khiết cao:Nhu cầu ngày càng tăng đối với-các sản phẩm cao cấp có SiC Lớn hơn hoặc bằng 99% trong quá trình đúc chính xác đang thúc đẩy việc giảm hơn nữa hàm lượng tạp chất (FC Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1%, Fe₂O₃ Nhỏ hơn hoặc bằng 0,2%);
Tùy chỉnh:Phát triển cacbua silic với kích thước và thành phần cụ thể cho các quy trình đúc khác nhau (lò-tần số trung bình, lò cupola, đúc chính xác);
Xanh hóa:Áp dụng các quy trình sản xuất thân thiện với môi trường để giảm ô nhiễm bụi đồng thời cải thiện việc sử dụng tài nguyên, phù hợp với xu hướng trung hòa carbon trong ngành đúc.
