Füllsand, auch als Pfannensand oder Düsensand bekannt, ist ein granulares feuerfestes Material, das verwendet wird, um den Kontakt zwischen geschmolzenem Stahl und Schieber-Gate-System zu vermeiden.
Der Gießprozess in der Stahlherstellung beinhaltet das Vorbeifahren der Stahlpfanne vom Anzapfen zum Abschlagen. Dies wird fortgesetzt, bis das Halbzeug gebildet wird. Ein wichtiger Faktor, der diesen Prozess behindern kann, ist das "nicht-freie Öffnen" des Schiebetorsystems, das den Stahlfluss von der wimmelnden Pfanne zum Tundish blockiert. An dieser Stelle kommen Füllsande herein. Sie werden im Innenbereich der Düse und im Brunnenblock eingesetzt, um den Kontakt zwischen dem gegossenen geschmolzenen Stahl und dem Schieber-Gate-System zu verhindern. Es wird in der sekundären Stahlraffination verwendet.
Von allen Arten von Füllsand, Chromit-basierte Sandsind sind die am häufigsten verwendeten. Die wichtigsten Eigenschaften eines Füllsandes sind in den meisten Teilen die Partikelgrößenverteilung, geringe Wärmeausdehnung, Refractoriness, Zusammensetzung und Verpackung. Diese Eigenschaften haben einen erheblichen Einfluss auf die Bildung der gesinterten Kruste und ihre Eigenschaften, wenn der Füllsand mit flüssigem Stahl in Kontakt kommt.
Vielleicht ist die wichtigste Eigenschaft von Füllsand seine Fähigkeit, gesinterte Krusten von etwa der richtigen Dicke zu bilden, wenn es in Kontakt mit geschmolzenem Metall gebracht wird.
Der ideale Füllsand muss eine gute Balance zwischen Oberflächenschmelzen und Refraktorität haben und eine zersplitterte Oberflächenschicht erzeugen. Trotzdem darf die zersplitterte Schicht nicht zu dick sein.
Operatoren in Gießereiindustrie oft Schwierigkeiten beim Entfernen des Sandes durch Sintern. Wenn der verwendete Sand der Düse im Weg steht, wird eine Sauerstoffverbrennung notwendig. Die Sauerstoffverbrennung verschlechtert jedoch die Qualität des produzierten Stahls und wirkt sich in einigen Fällen auf den gesamten Prozess aus.
Diese pfannenfreie Öffnungsrate ist es, die den Metallurgen und Betreibern in der Gießereiindustrie den Albtraum am meisten einbringt. Es ist auch aus diesem Grund, dass Füllsand verwendet werden und bevorzugt gegenüber anderen Mitteln, um die Pfanne offen zu halten, wie mit einer Sauerstofflanze.
Wenn der Füllstoff/Pfannen-/Düsensand hauptsächlich aus Chromerz, wird es als Chromit-basierter Sand bezeichnet. Chromit-basierter Sand besteht hauptsächlich aus Chromitsand und einigen Additiven. Abseits seiner Vorteile von guter Fließfähigkeit, hohem Schmelzpunkt und hoher Dichte; es wird nie übersintert.
Wenn die Chromitsand in der Pfannendüse Füllsand ist über 60, bildet es eine kontinuierliche sinterte Schicht, wenn verwendet. Dies liegt daran, dass der Chromitsand in kontinuierlicher Verteilung ist.
Bei sehr hohen Temperaturen löst sich der FeO-Bestandteil des Chromitsandes auf und bildet einen sekundären Spinell. Dieser sekundäre Spinell wiederum ändert das Volumen der sinterten Schicht und verursacht Risse beim Öffnen des Schiebetores.
Nach dem Öffnen des Schiebetores fließt der ungelernte Füllsand am unteren Teil der Düse sehr schnell aus. Dadurch bilden Risse auf der sinterten Schicht. Die sinterte Schicht wird dann unter dem statischen Druck von geschmolzenem Stahl gebrochen. Damit wird eine automatische Öffnung erreicht. Diese Chromit-basierte Pfanne nuzfüllt Sand wird von den meisten großen Stahlwerken angenommen.
Im Allgemeinen besteht der Pfannenfüllersand hauptsächlich aus feuerfestem Rohmaterial aus Kieselsäuresand und Chromitsand. Wenn man die Dinge relativiert, besteht Füllsand aus, , , mit einer Massendichte von etwa 1,6-2,2 g/cc.
Wie Füllsande verwendet werden
Platzierung
Obwohl es mehrere Möglichkeiten gibt, den Sand in die Pfanne zu legen, sind zwei dieser Methoden die häufigsten. Im ersten Verfahren wird der Füllsand in mehrere Plastiktüten unterteilt. Der Sand wird dann in die Mitte des Kloapplochs geworfen. Dann verschlechtert sich der Füllsand allmählich.
Andernfalls können Sie ein Metallrohr über dem Gewindebohren positionieren. Danach in den Sand gießen, so dass es das Schiebetorsystem bedeckt.
Eine andere Methode der Platzierung, die von einigen Gießereiindustrien verwendet wird, ist die Platzierung eines Sandpatrons, wenn die Pfanne gereinigt werden soll. Der verwendete Schutzpatron besteht aus Blech und wird meistens beim Anzapfen des Lochs schmelzen.
Sinterprozess
Es ist äußerst wichtig, dass die gebildete Sinterschicht dünn, aber nicht zu dünn ist. Ein höherer Druck wird erforderlich sein, um die Pfanne spontan zu öffnen, wenn die sinterte Schicht zu dick ist. Wenn es stattdessen zu dünn herauskommt, kann der Sand durchdringen und dabei die Düse verstopfen.
Wenn der Füllsand mit einer Hochtemperaturpfanne erhitzt wird, reagieren seine Komponenten – Chromit und Kieselsäure – auf eine flüssige Bildung. Diese flüssige Form wird dann im Verlauf des Sinterprozesses in eine hochfeste Schicht umgewandelt.
Die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, in dem sich der Füllsand in der Pfanne befindet, und dem Eingießen des geschmolzenen Metalls in die Pfanne wird als Vorsinterzeit bezeichnet.
Idealerweise sollten Temperatur und Haltezeit niedrig gehalten werden, um die Wirksamkeit der Produktion zu erhöhen und die Umweltbelastung zu verringern.
Während des Raffinationsprozesses, der in der Pfanne stattfindet, wird die bereits gesinterte Schicht durch Erosion allmählich abgenutzt. Die Verschleißrate der sinterten Schicht ist für die freie Öffnungsrate der Pfanne unerlässlich, da ohne sie die sinterte Schicht zu dick wird.
Auswahlprozess
Das Gießverfahren wird zum Gießen von Metallen verwendet, die nicht mit einem durchgehenden Gehäuse gegossen werden können. Dies ist auf die erheblichen Unterschiede in der Zusammensetzung bei der Erstarrung zurückzuführen. Das bedeutet, dass beim Abkühlen das gesamte Material nicht auf einmal erstarrt, was zu unterschiedlichen Mikrostrukturen und Zusammensetzungen führt.
Daher ist es vorzuziehen, die Metalle zu verwerfen. Dies geschieht durch bergauf gießen, wo das geschmolzene Metall in eine dauerhafte Form entweder von oben oder unten entladen wird.
Kurz zuvor darf jedoch das flüssige Metall in der Flasche der Pfanne mit dem Füllsand herausfließen, um saubereren Stahl zu bekommen.
Die Formen werden dann mit dem geschmolzenen Metall gefüllt und dann abgekühlt, bevor sie zum Fräsen genommen werden.
Vor- und Nachteile verschiedener Formen von Füllsanden
Während die häufigsten Formen von Füll- oder Pfannensand auf Chromit- oder Kieselsäuresand enden, sind einige Füllsande auf Zirkonbasis. Sie haben jedoch einige Nachteile in ihrer Anwendung im Vergleich zu chromitbasierten und Kieselsäure-basierten Sanden.
Zirkonbasierte Pfannen-/Füllsande haben den Nachteil, dass sie sich an den Brunnen- und Düsenfeuerfeststoffen halten. Im Laufe der Zeit führt dies zu einer Verschlechterung der Pfanne, die in einigen Fällen den Austausch dieser mechanischen Teile erforderlich machen könnte. Darüber hinaus schwanken Angebot und Preisgestaltung ständig.
Der auf Kieselsäure basierende Füllsand ist eine kostengünstigere Option und hat einige Vorteile, die er in einigen Gießereiländern bevorzugt. Feiner Kohlenstoff, einer seiner Hauptbestandteile, wird verwendet, um die Durchlässigkeit des geschmolzenen Stahls in das Sandbett zu begrenzen. Es wird auch verwendet, um einige der korrosiven Auswirkungen des geschmolzenen Stahls auf die Brunnen- und Düsenbaugruppe zu reduzieren.
Gießerei Chromit sand oder Chromsand ist einer der besten Füllsand auf dem Markt. Es hat eine gute beheizte Volumenstabilität sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Dies zeigt sich, wenn es mit dem geschmolzenen Metall in Berührung kommt.
Darüber hinaus hat es eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Grundschlacke, Eisenoxid und andere chemische Reaktionen. Es hat die Eigenschaften des Festphasensinterns und verhindert gut das Eindringen von geschmolzenem Metall. Es eignet sich für die Herstellung aller Formen von Edelstahl, legiertem Stahl und Kohlenstoffstahl. Bei der Verwendung werden Sanddefekte wie z.B. Einschlüsse reduziert.
Filler Sands Vs. Es sind Alternativen
Zum größten Teil hat die Verwendung von Füllsand eine Vielzahl von Vorteilen im Vergleich zu Sauerstofflanze, die als künstliches Mittel zur Gewährleistung einer "freien Öffnung" verwendet werden könnte.
Neben einer hohen freien Öffnungsrate erhöht auch die Verwendung von Pfannen-/Füllsand die Produktivität. Es wurde festgestellt, dass Sauerstofflanzen die Qualität des in vielen Gießereiindustrien hergestellten Stahls aufgrund der Stahloxidation verringern oder verringern. Dies steht jedoch in krassem Gegensatz zu dem, was bei der Verwendung von Füllsand enden kann.
Füllsande tragen dazu bei, die Qualität von Stahl sowie die Gesamtproduktivität zu steigern. Es trägt auch dazu bei, die Effizienz des Produktionsprozesses zu erhöhen, da die Anzahl der Schritte reduziert wird.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Füllsand ist, dass der Wärmeverlust während des Stahlherstellungsprozesses reduziert wird und sogar die Stahlwiederoxidation.
Diese Reoxidation im Stahl ist die Ursache für viele Mängel in der Stahlherstellung. Die Schmelze wird wieder oxidieren, wenn das Stahlbad nach der Desoxidation Sauerstoff aus einer externen Quelle ausgesetzt wird.
Normalerweise ist der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Stahl nach der Desoxidation gering. Die Reoxidation erfolgt, wenn diese Schmelze Sauerstoffgas oder der umgebenden Luft ausgesetzt ist. Dieser zusätzliche Sauerstoff, der der desoxidierten Schmelze zugesetzt wird (Reoxidation), erhöht die Menge der sekundären Aufnahme während der Erstarrung.
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