مسبك حرق في عمق أكثر
معظم العيوب في صب المعادن سببها استخدام خليط صب غير لائق، مما أدى إلى مشاكل مثل حرق، والبقع الساخنة، وغيرها(1).
حرق على هو سبب المعدن المنصهر اختراق الضحلة في قالب الرمل، وعادة ما يحدث عندما يصبح العفن الساخنة بما فيه الكفاية للسماح التحلل الجزئي من الموثق، والسماح المعدن المنصهر للتدفق في الرمال (2). عندما يكون المعدن سائلاً لفترة زمنية مطولة قليلاً، يمكن أن يحدث الحرق أيضاً. وعادة ما تحدث هذه الظاهرة في الزوايا، بجانب أقسام الصب سميكة وعلى نوى رقيقة(3). ومن غير المعروف كم من الوقت مطلوب لإحداث مثل هذا التأثير.
مصطلح آخر لأخطر حالات الحرق على هو "الاختراق". هذا هو المكان الذي يسبب فيه ارتفاع درجة الحرارة ("النقاط الساخنة") تدفقًا أعمق إلى القالب (4). عموما على الرغم من ذلك ، على حد سواء تتطلب الآلات بعد الصب لإزالة هذه العيوب السطحية.
يرتبط ارتباطا وثيقا لحرق على "حرق في"، والمعروفة بشكل صحيح باسم الانصهار. التأثير الصافي للحرق في مماثلة لحرق على، ولكن يختلف في حجم وتوزيع العيوب. وهناك حرق آخر ذات صلة على ظاهرة هو تلبد من المكونات الطينية والسليكات في الرمال، إذا كان ذلك، السماح لتشكيل السيليكا الحديد في حالة صب الحديد / الصلب. يسمح التلبيد وذوبان هذه المركبات المعدن المنصهر بالتوغل أكثر في قالب الرمل(5)
حرق وحرق في ليست سوى بعض الأمثلة على عيوب سطح الناجمة عن التفاعل من المعدن المنصهر والرمال صب. وتشمل العيوب الأخرى تلك الناجمة عن انتقال العناصر من صب الرمل إلى المعدن والعكس بالعكس (على سبيل المثال السيليكون والفوسفور من الرمال والمنغنيز والحديد من المعدن) مما تسبب في تغيير كيميائي على السطح (6)، والتغيرات المادية المحتملة إلى البنية المجهرية الصب وبالتالي السطح والخواص السائبة للمنتج النهائي.
التبول هو قضية كثيرا ما يستشهد في الصب، وهو عامل مساهم في حرق مسبك على. مظاهر التبول هي أقرب إلى العديد من الحروق الأخرى على الظواهر - المعدن السائل يتمسك الرمال و / أو أكاسيد الحاضر، مما يعني أن المنتج المدلى بها ليست ناعمة أو حتى سمك عند الإفراج عن القالب - وسوف يتخللها نتوءات وغيرها من العيوب على فترات غير منتظمة. كما هو الحال مع العيوب السطحية الأخرى ، يجب إزالة آثار التبول عن طريق الآلات باليد أو مشعب معالجة آخر بعد الصب. يمكن أن تكون زيادة تكاليف الوقت والعمالة ضارة بخلاصة المسبك من خلال خفض كفاءة الإنتاج بشكل مفيد(7).
العلم وراء التبول معقد وينطوي على فهم مفصل لعلم السطح. ومع ذلك ، لفترة وجيزة ، فإن التبول هو قدرة السائل والصلب على الحفاظ على الاتصال نتيجة للتفاعلات السطحية. إذا وصف التفاعل بأنه "يبلل بقوة" ، فسيكون له تفاعل جيد بين السائل الصلب. على العكس من ذلك ، إذا كان التفاعل يوصف بأنه "التبول بشكل سيئ" ، فإن درجة التفاعل بين السائل الصلب منخفضة. المواد التي يمكن أن تقلل من احتمال حدوث تفاعلات ترطيب قوية مناسبة بشكل مثالي للحالات التي يمكن أن يصبح فيها الحرق مشكلة - فمن المنطقي أنه إذا كان هناك تفاعل ضعيف بين الصلبة والسائلة (الرمل و / أو العفن والمعدن) ، فسيكون هناك عدد أقل أو حتى عيوب سطحية صفرية محتملة. وتجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن إعادة استخدام القالب الذي تعرض للبلل في حالته الحالية - إضافة أخرى إلى التكاليف. مناقشة مفصلة حول wettability خارج نطاق هذه المقالة.
غبار الفحم
غبار الفحم هو المنتج المنتج عندما يكون الفحم الأرض ناعما. وعادة ما تكون ذات نوعية أعلى من الفحم مثل الجمرة الخبيثة وليس الليغنيت. فالفحم الأعلى جودة له نسب أعلى من الكربون النقي، وبالتالي فإنه يحرق بشكل أكثر نظافة من دون إطلاق غازات سامة مثل تلك المرتبطة بحرق الفحم البيتوميني. في وقت مبكر من عام 1945، أظهرت الدراسات في بريطانيا أن الظروف الصناعية حيث تم استخدام الفحم في بيئة مسبك كانت سيئة للصحة - ليس أقلها بسبب تطور الغازات السامة (8). استخدام الفحم ذات جودة أعلى يقلل من كمية الغازات الضارة المنتجة بحكم وجود انخفاض الكبريت والمواد البيتومية.
غبار الفحم هو منتج غير مكلف ويستخدم على نطاق واسع في صناعات الصهر والصب، كجزء من معامل الانكسار، على سبيل المثال. بل هو مادة مضافة حاسمة للرمل greensand المسبوكات بسبب قدرته على الحد من / منع العيوب المرتبطة ربط المعادن إلى الرمال.
منع حرق مسبك
لفترة وجيزة، لمنع حرق
الزبك؛
عن طريق زيادة كمية المواد الكربونية في قالب الصب ، فإن كمية فحم الكوك والزيادات الكربونية اللامعة. عند التدفئة، وهذه pyrolyse (وليس الاحتراق*) وتوفير طبقة حاجز من الغاز وطبقة من الكربون رقيقة بين المعدن المنصهر والرمال صب العفن. حتى طبقة صغيرة كافية لمنع كميات كبيرة من حرق على عدم السماح المعدن المنصهر أن يأتي في اتصال مع الرمال. كان يعتقد في السابق أن تشكيل المغلف الغازي كان العامل الرئيسي الذي يحد من العيوب السطحية المحترقة على النوع ، ولكن تحقيق تكوين طبقة الكربون حصر الجيب الغازي إلى حد كبير في إجراء وقائي ثانوي.
لصب الحديد التقليدية، عندما يتم استخدام الرمال أو العفن greensand مع محتوى الغبار الفحم كافية، والهيدروكربونات في هذا الفحم فورا المحرقة بسبب الحرارة الكبيرة الناجمة عن المعدن المنصهر. يتم إيداع طبقة رقيقة من الكربون الصلب بسرعة في واجهة السائل والرمال، وهذا يمنع اختراق المعادن في الرمال والعكس بالعكس، ويتيح الانتهاء من سطح ممتازة، مع عدم وجود نتوءات معدنية جاحظ. هذا السلوك غير الترطيب غير متوقع لأن الكربون قابل للذوبان في العديد من المعادن ، ولكن يتم تفسيره بطبقة كربون صلبة (على المعدن) تتصل بالكربون الصلب لاحقًا (على الرمال).
وقد اقترحت مواصفات لأنواع الكربون المثالية. مصادر غبار الفحم التي هي في الغالب anthracite، لديها قدرة جيدة الكوك، وليس لديها أكثر من 30٪ من المواد المتطايرة من حيث الوزن، مع أقل من 0.8٪ من الكبريت الوزن ولها محتويات الرماد منخفضة مفضلة(9). وتشير أدبيات براءات الاختراع منذ أواخر الستينات إلى أن درجات الفحم الأعلى جودة كانت تستخدم منذ ذلك الحين فصاعدا كبديل لغبار الفحم واسع الطيف. وأشار مؤلفو براءات الاختراع إلى أن الأنثراسيت بحجم طحن يبلغ 0.3 مم بكميات تصل إلى 3٪ من حيث الوزن سيكون كافيا لاستبدال غبار الفحم (10). واستمر نفس المؤلفين في الادعاء بأن الأنثراسيت، عند استخدامه، ينتج نسبة أكبر من الكربون اللامع. هذا الكربون اللامع هو نفس "الفيلم رقيقة" المودعة على سطح المعدن الرمل / العفن، كما ذكر سابقا.
لا يقتصر الانحلال الحراري على المواد الكربونية في القالب. يمكن أيضاً أن تتفكك الموثقات في هذا الأسلوب، واعتماداً على مكونات الموثق، فإنها قد تحسين أو تفاقم الانتهاء من السطح. سوف تنهار اليوريتيان وغيرها من المجلدات العضوية بطريقة مماثلة لأتربة الفحم ولا توفر أي عيوب سطحية ، وفي بعض الحالات ، يتم تشطيب السطح المتفوق. من ناحية أخرى، يمكن للجليدات التي تحتوي على بعض الألياف، الأحماض السلفونية أو الفوسفورية أن تتحلل من التحلل إلى مواد مسببة للخلل السطحي. يمكن أن يتفاعل بخار حمض الفوسفوريك مع أكسيد الحديد أو الكروميت (في حالة الخضر) ويشكل فوسفات الحديد ، والذي يمكن أن يتفاعل مع مكونات في معدن حديدي يتم إلقاءه. يمكن للأحماض السلفونية أن تتفاعل مع العديد من المكونات في الرمال في ظل ظروف حرارة عالية، مما يشكل في نهاية المطاف السلفونات وأخيرا كبريتيدات. هذه الكبريتيدات يمكن أن تسبب ضررا لمواد الزهر. فيما يتعلق بهذه الآثار الكيميائية على حرق نوع، ما يكفي من غبار الفحم في الرمال يمكن منع هذه عن طريق الطرق المذكورة أعلاه.
يرتبط غبار الفحم في خليط صب الرمل بزيادة الضغط(11). مثل هذه الزيادات هي على ما يبدو دراماتيكية (فقط 5٪ من غبار الفحم في خليط الخضر سيؤدي إلى زيادة الضغط مرتين من greensand وحدها) ولكن هي جيدة ضمن التحمل وهناك خطر ضئيل على العفن أو مربع الرمل. وبطبيعة الحال، من المتوقع زيادة الضغط بسبب تطور الغازات من احتراق غبار الفحم، بالإضافة إلى تبخر المياه من الرمال. بسبب نصف قطرها الذري الصغير، فإن المشكلة المحتملة الوحيدة مع الضغط المرتفع هي إذا كان هناك الهيدروجين الحاضر. الهيدروجين يمكن أن تخترق المعدن (12).
وكما ذكر سابقا، هناك نوع آخر من الحرق هو تكوين السيليكا الحديدية عندما يتفاعل السيليكا مع أكسيد الحديد، مما يتسبب في دمج حبيبات الرمل ومزجها في بعضها البعض، وإيداعها على السطح المصبوب، والتي يصعب إزالتها(13). الوقاية من تكوين أكسيد الحديد هو المفتاح لتخفيف هذه الظاهرة، ويتحقق أيضا عن طريق الانحلال الحراري لغبار الفحم إنتاج الغلاف الجوي الحد الذي أكسدة الحديد لا يمكن أن يحدث(14). وقد شهدت آثار مماثلة مع الكروميت الصف الأدنى, الذي غالبا ما يحتوي على كميات صغيرة من السيليكا. ويساعد على الحد من الغلاف الجوي إنتاج غاز الهيدروجين من الانحلال الحراري لغبار الفحم، وغيرها من المواد، وهذا يمكن أن يساعد في منع تكوين الأكاسيد والسيليكات(15).
بالإضافة إلى منع حرق المسبك ، ويقال إن إضافة غبار الفحم إلى خليط الرمل إلى زيادة معتدلة في قوة ضغط الرمال ، على الأرجح بسبب الجمعيات الجيدة تشكيل مع الطين (16).
وعموما، يمكن القول بثقة أن استخدام غبار الفحم يزيد من الجودة العامة للصب عن طريق منع حرق، وحرق في وعمليات التفاعل الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، لا ينبغي أن ننسى أن الجمرة الخبيثة يمكن أن تتصرف كمادة الانكسار في حد ذاتها (المواد التي هي متسامحة للغاية مع التغير المادي أو الكيميائي عندما تتعرض لدرجات حرارة عالية) وجزء من نداء anthracite في إعداد المسبك يرتبط بهذه الخاصية. تتم مناقشة Anthracite كمادة الانكسار في العمق في مكان آخر على هذا الموقع.
اعتبارات التشغيل
وكما هو الحال في جميع الهيدروكربونات المعرضة للانكاء، سيتم إنتاج كمية من الملوثات. إذا كان غبار الفحم المستخدم عبارة عن درجة أعلى من الفحم المجفف ، مثل الأنثراسيت ، فسوف ينبعث منه ملوثات خطرة أقل بكثير (17) من الفحم البيتوميني الأقل درجة (18). الفحم أدنى درجة (حتى أقل من البيتومينوس) تحتوي على أقل الكربون النقي والمزيد من الكبريت والمواد الراتنجية. Lignite، على سبيل المثال، لديها محتوى الكربون من بين 20 و 35٪ - مما يجعل استخدامه فقط لتوليد الطاقة كما هو نوعية رديئة جدا لأي شيء آخر تقريبا. هناك شيء من هذا القبيل كما الكثير من غبار الفحم - ثقوب الغاز، misruns وتشكيل الجلد الأزرق على الصب كلها النتائج المحتملة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات غبار الفحم في الرمال الخضراء إلى انخفاض في نفاذية وتحسين متطلبات الرطوبة. كميات نموذجية من غبار الفحم المستخدمة في قوالب صب الرمل نادرا ما تتجاوز 5٪، لأن أكثر من هذا يقلل من نفاذية خليط الرمل ويتطلب المزيد من محتوى الموثق(19).
إضافة إلى المزايا المذكورة أعلاه من غبار الفحم لمنع العيوب السطحية، غبار الفحم يزيد
من الانكسار
من العفن الرملي الأخضر، وعلى هذا النحو يمكن أن القالب تحمل درجة حرارة أعلى، مع غبار الفحم وجود درجة حرارة الانصهار تتجاوز 1600 درجة مئوية.
وقد ثبت أيضا أن الأنثراسيت المتكلس له فائدة في مكافحة الحرق على التطبيقات كمصدر للكربون ، حيث يتصرف بطريقة مشابهة إلى حد كبير للجمرة الخبيثة التقليدية ولكنه مناسب بشكل أفضل للمسابك التي تعمل مع درجات حرارة صب أعلى بكثير(20). ولكن ربما كان من غير البديهي أن الأنثراسيت المتكلس الذي يحتوي على حشوات وإضافات رملية مصبوبة لم يكن له أي خصائص استقرار أفضل مقارنة بنظرائه غير المتكلسين، أو الفحم التقليدي الأقل درجة.
يجب عليك تسجيل الدخول لكتابة تعليق.