Освоєння виробництва шрифтів методом термічного аналізу - MetalBlog

Блог експертів з металургії

виробництва

Термічний аналіз, цінний інструмент для кращого освоєння металургійного виробництва чавуну та отримання швидких реакцій (навіть до лиття деталей).

У чавунному ливарному виробництві, на відміну від інших сімейств матеріалів, освоєння хімічного складу недостатньо, щоб гарантувати хороший внутрішній стан деталей або відповідну структуру матеріалу. Характеристики, отримані на деталях, залежать від умов виробництва (склад плавлення плавлення, проведення плавлення, посів, обробка сфероїдизацією). Тепловий аналіз чавуну - приваблива техніка, яка дозволяє, реєструючи та інтерпретуючи криву охолодження рідкого металу, мати доступ в реальному часі до інформації про його склад (Ceq,% вуглецю,% кремнію тощо), його затвердіння (схильність до усадки, щільність графітових частинок) та на механічні характеристики затверділого металу (Rm, HB).

Історичний

Кваліфікаційне рідке залізо перед литтям (термічний аналіз, хімічний склад, температура тощо) має важливе значення !

Вплив хімічного складу (головним чином вмісту вуглецю та кремнію) є основою основного промислового застосування термічного аналізу (визначення вмісту вуглецю та кремнію в рідкому чавуні), який датується майже 50 роками ... інтерес до тому цей метод контролю не є останнім.

Мішель Гехт та Віллі Ван дер Перре були одними з попередників цього методу аналізу. Однак насправді лише з кінця 90-х років термічний аналіз був розроблений промислово, з демократизацією ІТ-ресурсів та з появою програмного забезпечення для управління виробництвом, що поширюється декількома постачальниками.

Принцип термічного аналізу

Тепловий аналіз складається із запису кривої охолодження чавуну під час його затвердіння (у невеликому спеціальному відрі з хімічно схоплюваного піску) та інтерпретації цієї кривої для виведення інформації про його склад та такі характеристики, як тенденція до усадки. або морфологія частинок графіту.

Особливі точки цієї кривої (та її першої похідної) можуть бути пов’язані з певним металургійним явищем: затвердіння першої складової (T Liquidus), затвердіння евтектики (довжина етапу евтектики), щільність графітових частинок (переохолодження та рекалесценція), кінець затвердіння (T Solidus)…. Потім інтерпретується різноманітна інформація, взята з цієї кривої. Таким чином, термічний аналіз забезпечує доступ у реальному часі до даних термоядерного процесу (вуглецевий еквівалент,% C,% Si, індекс інокуляції тощо) навіть до лиття деталей і без дорогого руйнівного контролю.

Звичайний термічний аналіз

Кілька досліджень показують, що термічний аналіз, який використовується "звичайним" способом, тобто без допомоги спеціального програмного забезпечення для обробки даних, виявляється потужним інструментом контролю металургійної якості чавуну., Дозволяє прослідкувати еволюцію цієї якості відповідно до параметрів процесу, дозволяє виявити аномалію в цьому процесі і дозволяє враховувати виправлення, а також дозволяє порівнювати різні продукти обробки між собою і, отже, оптимізувати споживання та витрати.

Цей звичайний підхід використовує одно- чи багаторазову регресію параметрів, взятих із кривої термічного аналізу. Дисперсії виявляються значними, і, отже, статистичний підхід є суттєвим для забезпечення ступеня надійності інформації, наданої термічним аналізом, від взяття зразка рідкого металу до обробки температурної кривої.

Зокрема, ланцюжок вимірювань повинна бути справедливою та повторюваною. Цей момент тим важливіший, оскільки фактори, що впливають на параметри кривої термічного аналізу, численні і іноді не контролюються (наявність залишкових хімічних елементів, активність кисню тощо).

Експертні системи термічного аналізу

Використання специфічного програмного забезпечення дозволяє по-іншому використовувати криві теплового аналізу, використовуючи концепції штучного інтелекту. Це програмне забезпечення для термічного аналізу виконує самонавчання з реальних даних: мікроструктурних характеристик, спектрометричного аналізу, механічного опору тощо, введених користувачем згодом.

Отримання великого обсягу даних на етапі навчання дає можливість "відкалібрувати" теоретичні моделі до конкретного середовища кожного ливарного заводу. Цей етап навчання може бути відносно тривалим, але важливий для того, щоб скористатися передбачувальними можливостями пристрою.

Це програмне забезпечення для термічного аналізу ливарного виробництва продається, серед іншого, такими:

  • Novacast із програмним забезпеченням ATAS для адаптивної системи теплового аналізу (в якій для інтерпретації кривих використовується експертна система). Novacast - один з попередників термічного аналізу,
  • Foseco-Vesuvius and Proservice Srl для ITACA 8 (програмне забезпечення для термічного аналізу),
  • Heraeus Electro-Nite з приладом для термічного аналізу QuiK-Lab-E та QuiK-Cup,
  • Azterlan, який розробив програмне забезпечення Thermolan (для чавуну та алюмінію),
  • Northern Instruments Ltd з DIGICARB 2D та 3,
  • Elkem, який пропонує EPIC,
  • Fassmet (допомога ливарному виробництву в металургійних технологіях), яка пропонує TCAST.
  • Системи MeltLab (D.SPARKMAN - США)

Інтерес термічного аналізу

Тепловий аналіз може стати справжнім "контрольним центром" якості виробленого чавуну, контролювати процес плавлення і тим самим обмежувати швидкість брухту, пов'язану з металургійними причинами. Цей метод дає можливість вимірювати вміст вуглецю та кремнію в чавуні, обчислювати еквівалентний вуглець (Ceq), кількісно оцінювати ефекти продукту (перезаправки або інокулянта), прогнозувати вузловистість чавунних сферичних графітів та ризик виродженого графіту, краще контролювати тенденцію до усадки (FGL та FGS), оцінювати механічні властивості (Rm) і твердість (HB) перед литтям і, нарешті, пропонувати металургійні корекції у разі дрейфу

Потужний інструмент, що вимагає специфічного ноу-хау

На закінчення можна сказати, що термічний аналіз є потужним інструментом, здатним надати першокласну інформацію про виробничий процес та металургійні характеристики чавуну та його здатність виробляти деталі внутрішнього здоров'я та відповідну мікроструктуру. Однак це інструмент, який продовжує активно використовуватися і вимагає високопродуктивного вимірювального ланцюга, адаптації в кожному конкретному випадку до кожного ливарного цеху та добре навченого персоналу.

17 коментарів

Здравствуйте,
перші результати, які я спостерігав на чавунах FGS з високим вмістом кремнію, вказували мені, що найкраща конфігурація - це не середина допуску, а нижня частина за певними критеріями.
Дослідження, проведені в термічному аналізі, орієнтовані більше на FGL, ніж на FGS ?

Привіт Джером,
Нам завжди здається кращим опинитися в середині діапазону допусків. Ця оптимальна середня точка отримана, серед іншого, на основі термічного аналізу. Тепловий аналіз в основному стосується FGS. Він іноді використовується для FGL (визначення C і Si перед відливанням), але надає набагато менше інформації, ніж для FGS.

Також в O.C.C є система термічного аналізу (Німеччина), компанія, яку нещодавно придбала б HEREAUS ELECTRO-NITE.

Крім того, в США система AT - MELTLAB від D.SPARKMAN.

Привіт Андре і дякую за ці технічні деталі щодо термічного аналізу чавуну. Ми згадали про Герея, але не про MeltLab Systems (у Сполучених Штатах). Ми додали його до нашого переліку систем термічного аналізу.

Привіт, я зараз працюю на металургійному комбінаті Анор у ливарному секторі.
Ми працюємо за напрямком чавуну GS, але в основі ми - засновники сталі.
Я хотів би провести базовий аналіз шрифтів GS типу 400.15, 500.7, 700.2.
В даний час ми аналізуємо чавуни GS за допомогою термічного аналізу + спектроаналізу
щоб побачити відсоток магнію.
Ось термічний аналіз для GS700.2: C: 3.5; Si: 1,5 перед додаванням магнію та посівом у пакет.
Кінцевий результат спектра з медаллю у кишені: C: 3,4; Si: 2,6; Mg 0,05 .
Температура печі 1400 °, температура прес-форми 1340 ° для деталі товщиною 150 мм.
На цих частинах у нас проблеми з раковиною.
Це проблема аналізу чи температура? Наші кишені не призначені для GS.
.

Апріорі це проблема термічного аналізу: з вмістом вуглецю на рівні 3,5 на базовому чавуні ви відчуваєте гіпофазію, і фаза відводу є важливою. Необхідно прагнути до більш високого вуглецю 3,7 на базовому чавуні, щоб отримати чавун, оброблений евтектикою, і використовувати фазу розширення.

Привіт Себастьєне,
для 700,2 потрібно приблизно 3,6% C, 1,7% Si, 0,8% Mn і 0,9% Cu.
Отже, у вашому основному чавуні у вас занадто багато FeSi, врахуйте, що ваш FeSiMg у вашому обробному мішку дає вам на 0,7% до 0,8% більше Si порівняно з термічним аналізом.
Для деталі 150 мм я б знизив T ° лиття на дні форми до 1320 ° C, і якщо це пряме лиття, покладіть екзотермічний порошок на втулку, щоб зменшити швидкість його охолодження.

Дякую за ваші дописи. Вони щоразу дуже цікаві!

Привіт Франк. Дякуємо, що дуже регулярно стежите за нами на MetalBlog і насолоджуєтесь нашими статтями. Не соромтеся пропонувати теми публікацій.

Привіт, як дістатися до опанування твердості. Вона все ще дуже висока. Дуже дякую.

Привіт Дякуємо за вашу швидку і дуже насичену відповідь, сподіваючись завжди підтримувати зв’язок та раді знати Вас

Нещодавно ми зіткнулися з серйозною проблемою холодної краплі в відливаннях Disamatic. деталей у GL250.

Що ви думаєте про цю проблему ?

Привіт Мусса і дякую за питання. «Краплі холоду» - це металеві включення, часто сферичні, які розташовані в нижній частині молдингу. Їх хімічний склад ідентичний такому деталі, у випадку чавунів, це часто "біла" структура через швидке охолодження. Вони також часто оточені оксидами. Краплі холоду не обробляють дефекти. Це краплі рідкого металу, які передчасно потрапляють через вентиляційні отвори і падають на дно форми, і затвердівають до того, як метал заповнить форму. Ці краплі також можуть бути обумовлені дуже турбулентним режимом наповнення, з виступами металу під час самого наповнення. Засоби лікування зосереджені на конкретних запобіжних заходах та менш турбулентному ливарному пристрої.

Якщо я дам вам характеристики шрифту, визначені лабораторним аналізом,
може кваліфікувати відповідний чавун і сказати мені, чи підходить він більш-менш для виготовлення супортів дискових гальм для легкого автомобіля ?
З% 3,51
Якщо% 3.3
Mn% 0,45
S% 0,017
Р% 0,020
Cu% 0,090
Ni% Gaillard каже:

Гальмівні супорти зазвичай виготовляються з чавуну GS 500.7. Хімічний аналіз може бути таким
C 3,5 до 3'7 Якщо від 2,5 до 2,7 Cu від 0,25 до 0'35 в залежності від товщини склепіння, сірка занадто низька для чугуну GS, вона повинна після обробки знаходитися в межах від 0,003 до 0,005, магній також занадто низький 0,035 до 0,045 залежно від товщини, хром занадто високий, він не повинен перевищувати 0,050, фосфор і Mn нормально

Привіт Крістіане і дякуємо за твій відгук про GS 500-7.