ねずみ鋳鉄およびダクタイル鋳鉄鋳造における FeSi72 の用途

フェロシリコン FeSi72 は公称シリコン含有量が約 72% の鉄-シリコン合金で、ねずみ鋳鉄やダクタイル鋳鉄の鋳造工場で黒鉛の形成を促進し、鋳造時の微細構造を改善するために使用されます。-

鋳造の課題: グラファイトとマトリックス構造の制御

ねずみ鋳鉄およびダクタイル鋳鉄の生産は、硬くて脆いセメンタイトとしてではなくグラファイトとしての炭素の制御された析出に依存しています。このバランスを達成するには正確な化学管理が必要であり、シリコンは凝固中の炭素の挙動を決定する上で炭素に次いで最も影響力のある元素です。

鋳造工場は実際的な緊張に直面しています。銑鉄と鋼スクラップから溶解された地鉄には、最終的な鋳造仕様に必要な正確なレベルのシリコンが含まれていることはほとんどありません。さらに、黒鉛の核生成環境は、溶融鉄が取鍋または注湯容器内で待機するにつれて時間の経過とともに悪化します。接種-核剤の意図的な添加-により、凝固が始まる直前にグラファイト形成に好ましい条件が回復します。 FeSi72 は、化学調整と接種ワークフローの両方において主要なシリコン含有材料として機能します。-

シリコンが鋳鉄の微細構造を形作る仕組み

FeSi72 が効果的である理由を理解するには、液体および凝固鉄中でシリコンが制御する冶金学的メカニズムを調べる必要があります。

グラファイトプロモーション

シリコンは強力な黒鉛化元素です。鉄-炭素-シリコン系では、シリコンは炭素が炭化鉄として結合した形で残るのではなく、黒鉛として析出する熱力学的推進力を高めます。適切なシリコンがないと、鋳物は炭化物相で凝固して、被削性が低下し、工具の摩耗が増加し、延性が低下する危険があります。

ねずみ鋳鉄では、グラファイトは振動の減衰と良好な機械加工性を提供するフレークとして現れます。ダクタイル鋳鉄では、マグネシウム処理後に黒鉛が小塊状になり、より高い強度と伸びが得られます。どちらの場合も、シリコン レベルによって、目的のグラファイト形態が完全に発達するか、薄い部分または冷却端での炭化物の形成によって損なわれるかが決まります。

FeSi72 の核生成能力は、そのシリコン含有量だけでなく、グラファイトの不均一核生成サイトとして機能する超顕微鏡的な化合物を形成する可能性がある微量のカルシウムとアルミニウムの存在にも影響されます。これが、鋳造工場が、名目上同一のシリコンレベルを有する他の供給源よりも、特定の FeSi72 供給源からの接種反応が良好であることを観察する場合がある理由です。

炭素当量と流動性

鋳物工場は、関係式 CE=%C + (%Si / 3) を使用して炭素当量 (CE) を計算しますが、場合によってはリンを若干調整します。この値は、液相線温度、流動性、および収縮挙動を予測します。毎日のスクラップ混合の変動により炭素含有量がドリフトするため、鋳造工場では FeSi72 を使用してシリコンを調整し、一貫した鋳造品質に必要な狭い範囲内で CE を安定させます。

一貫した CE を維持することは、同じ炉で、ある加熱では薄肉のポンプ ハウジングを製造し、次の加熱では厚肉のバルブ ボディを製造する可能性がある鋳造工場で特に重要です。-安定した CE は、ミスランやコールド シャットなどの金型充填欠陥の頻度を減らし、液相線温度を予測可能な範囲内に維持することでゲート システムの設計を簡素化します。{3}

フェライトの安定化と機械的特性

シリコンは金属マトリックスに溶解し、フェライトを安定化します。結果として生じる微細構造は、硬度、引張強度、および機械加工性に影響を与えます。ブレーキドラム、機械ベース、ポンプハウジングの鋳物はそれぞれ異なる硬度範囲を目標にしており、鋳造工場は加熱ごとに炉の装入レシピを変更するのではなく、FeSi72 の添加を制御してシリコンを調整することでこれらの目標を達成します。

パーライトねずみ鋳鉄グレードでは、シリコンを特定の範囲内に保持する必要があります。つまり、完全な黒鉛化を確実にするのに十分な高さでありながら、耐摩耗性を提供するパーライト母材を維持するのに十分な低さです。フェライト系ダクタイル鋳鉄グレードでは、圧力容器やパイプの用途に必要な伸びを維持しながらフェライト系マトリックスを強化するため、シリコンの含有量が多いことが望ましいです。-

共晶シフトとセクション感度

シリコンは鉄-炭素系の共晶点を移動させます。ゆっくりと冷却される重い断面の鋳物では、シリコンの含有率が高く、中心線の炭化物が防止されます。急速に冷却される薄肉鋳物では、過剰なシリコンにより強度が不十分な完全なフェライト母材が生成される可能性があります。したがって、鋳造工場は、現在の生産構成の断面厚さ分布に一致するように FeSi72 の添加量を決定します。

このセクションの感度では、単一の鋳造工場が 2 つ以上の FeSi72 サイズ フラクションを在庫する理由を説明します。炉の装入物に加えられた粗い塊は徐々に溶解し、バルクシリコンの熱レベルを上昇させます。取鍋または流れで追加される細粒により、炉の化学反応とは独立して調整された、直前の急速なシリコン ブーストと接種効果が得られます。-

鋳造用途別推奨FeSi72仕様

適切な FeSi72 サイズ分率と添加速度は、鋳造タイプ、溶解方法、および接種方法によって異なります。次の表は、業界の一般的なガイダンスを示しています。-最終パラメータは、鋳造工場独自のプロセス データと照合して確認する必要があります。

鋳造タイプ	最終アイアンの目標Si	推奨される FeSi72 サイズ	一般的な加算ポイント	注意事項
ねずみ鉄、薄肉	1.6–2.0%	1～10mmの顆粒	取鍋またはストリーム接種	急速冷却には炭化物を防ぐために適切なシリコンが必要です
ねずみ鋳鉄、重量部	1.8–2.4%	3～25mmの顆粒	レードル接種	Si が高いと、徐冷センターでの完全な黒鉛化が促進されます。-
ダクタイル鋳鉄、前処理-	1.0～1.4%ベース	1～10mmの顆粒	-Mg 処理後の取鍋	ベースアイアンは低く保たれています。マグネシウムの球状化後にSiが隆起
ダクタイル鋳鉄、最終	2.2–2.8%	1～10mmの顆粒	注ぐときの二次接種	細粒は乱流移送流中で素早く溶解します。
カウンターウェイト / 非クリティカル-	1.4–2.2%	10～50mmの塊	炉の装入量	化学的許容範囲が広い場合、粗い材料も許容可能
高強度設計	2.0–2.6%	1～10mmの顆粒	ストリームまたは型内接種-	厳密な化学的管理。微量元素の制限が適用される場合があります-

これらの範囲は概算であり、各鋳造所での特定の溶解方法、基礎鉄の化学的性質、および冷却条件に照らして確認される必要があります。購入者は、選択した FeSi72 仕様が自社のプロセス能力および品質基準と一致していることを常に確認する必要があります。

典型的なファウンドリの使用例

個々のプラントの実践方法は異なりますが、次のシナリオは、FeSi72 が生産環境に一般的にどのように展開されるかを示しています。

ねずみ鋳鉄エンジンブロックおよび工作機械ベース

エンジン ブロック、ギアボックス、機械ベッド用の大型ねずみ鋳鉄鋳物を製造する鋳物工場では、通常、中周波誘導炉で溶解します。-彼らは、流動性を最大化し、重い部分の収縮気孔率を最小限に抑えるために、共晶組成に近い炭素当量を目指しています。 FeSi72 顆粒は、シリコンを 1.8 ～ 2.2 パーセントの範囲まで上げるために、出湯中に取鍋に追加されます。接種効果は約 10 ～ 15 分で消えるため、核形成効率が許容レベルを下回る前に注入スケジュールが完了するように設計されています。

ダクタイル鉄管継手および自動車部品

パイプ継手、サスペンション コンポーネント、クランクシャフトを製造するダクタイル鋳鉄鋳造工場は、2 段階のシリコン戦略に従っています。{0}}地鉄は、処理後の調整のための余裕を残すために、意図的に低いシリコン レベル（通常は 1.0 ～ 1.4 パーセント）まで溶解されます。-転炉または処理取鍋でマグネシウム処理した後、FeSi72 顆粒を注湯取鍋に追加して、最終的なシリコンを 2.2 ～ 2.8 パーセントの範囲にします。この順序により、最終的な鉄の適切な黒鉛化の可能性を確保しながら、塊状化中のマグネシウムの回収がシリコンによって妨げられるのを防ぎます。

さまざまなスクラップミックスを使用する小規模な鋳造工場

さまざまなスクラップチャージからさまざまなサイズやグレードの部品を鋳造する鋳造工場は、日々の化学的変動に直面しています。これらの鋳造工場では、加熱ごとに炉の装入量を再調整するのではなく、柔軟な補正ツールとして FeSi72 を使用しています。タップする前に分光写真で簡単にチェックすることで、その日の目標を達成するために必要なシリコンの量がわかり、それに応じて FeSi72 が計量されて追加されます。 1 ～ 10 mm の顆粒サイズは、タップしてから注ぐまでの時間を延長することなく、直前の化学調整に十分な速さで溶解します。-

よくある質問

質問	答え
FeSi72 が鋳造に使用されるのはなぜですか?	FeSi72 は、濃縮された制御可能な形でシリコンを導入します。シリコンはグラファイトの形成を促進し、炭素当量を高め、マトリックス内のフェライトを安定させ、共晶組成を変化させます。-これらはすべて、望ましい微細構造と機械的特性を備えた鋳物を製造するために不可欠です。
FeSi72を使用する鋳造プロセスはどれですか?	FeSi72 は、キュポラ溶解、誘導炉溶解、取鍋接種、ストリーム接種、および鋳型内接種に使用されます。-どちらを選択するかは、鋳造所の設備、鋳造量、品質管理の要件によって異なります。
FeSi72はダクタイル鋳鉄の製造に適していますか?	はい。 FeSi72 は、ダクタイル鋳鉄の加工におけるマグネシウム処理後のシリコン調整に一般的に使用されます。球状グラファイトの形成を妨げる可能性のある不要な元素を導入することなく、シリコンを最終仕様に引き上げます。
シリコン含有量は鋳造にどのように影響しますか?	シリコンは黒鉛化を促進し、炭素当量と流動性を高め、金属マトリックス中のフェライトを安定化し、硬度と機械加工性に影響を与えます。最適なレベルは、鋳造断面の厚さ、冷却速度、および目標の機械的特性プロファイルによって異なります。
FeSi72 の選択に影響を与える要因は何ですか?	主な要素には、ベース鉄の化学的性質、鋳造断面の厚さ、接種方法、必要な溶解速度、特定の用途における微量元素の制限値、鋳造所の過去の回収データなどが含まれます。{0}購入者は見積もりを依頼する際にこれらの詳細を共有する必要があります。
FeSi72は鋳造生産中にどのように添加されますか?	FeSi72 は、塊として炉の装入物に、出湯中に顆粒として取鍋に、制御されたフィーダーを介して注入流に、または型内反応チャンバーに添加されます。-。キャスト間のばらつきを避けるには、一貫した計量、サイズ設定、タイミングが不可欠です。--