Ilmakehän ohjaus sintratun teräksen sintrausprosessin aikana ja sen suorituskyky

Sintrausilmapiiri ja sen valinta

Jos otetaan huomioon vain hiilipitoisen teräksen sintraus, jauhemetalliteollisuudessa käytetty sintrausilmapiiri on vety, typpi, typpi + vety (hiilipotentiaali tai ei hiilipotentiaalia), ammoniakin hajoaminen, endoterminen kaasu, endoterminen kaasu + typpi, synteesi Kaasun ja tyhjiön osalta sintrausilmakehän oikea valinta edellyttää eri sintrausilmakehän ominaisuuksien ja suorituskyvyn ymmärtämistä ja valintaa laadun varmistamisen ja kustannusten alentamisen periaatteiden mukaisesti.

Vety on voimakas pelkistävä ilmakehä. Monet uskovat, että vedyllä on tietty hiilenpoistovaikutus, mutta tämä riippuu suurelta osin käytetyn vedyn puhtaudesta eikä itse vedystä. Yleensä vety elektrolyysin tai katalyyttisen konversion jälkeen sisältää tietyn määrän epäpuhtauskaasua, kuten H2, O2, CO ja CH4 jne., Joskus kokonaismäärä voi nousta noin 0.5 prosenttiin. Siksi on parasta kuivata ja puhdistaa se ennen käyttöä sen happipitoisuuden ja kastepisteen vähentämiseksi. Vedyn korkean hinnan vuoksi puhdasta vetyä käytetään kuitenkin harvoin sintrausilmakehässä, ellei ole erityisiä syitä.

Typpi on turvallinen ja halpa inertti kaasu, mutta koska puhdasta typpeä ei voida pelkistää sintrauslämpötilassa, puhdasta typpeä käytetään harvoin sintrausilmakehänä perinteisen jauhemetallurgisen teräksen valmistuksessa. Viime vuosina, kun typenpuhdistuskustannukset ovat laskeneet ja sintrausuunin ilmatiiviys on parantunut, typpeä on myös alettu käyttää sintrausilmakehänä hiilipitoisen teräksen sintraamiseen.

Viime vuosina typen ja vedyn seosta on käytetty yhä enemmän hiiliteräksen sintrauksessa. Typpi/vetyä käytetään yleensä välillä 95/5-50/50. Tällä seoksella on tietty pelkistettävyysaste ja kastepiste voi nousta alle -60 ℃, yleisesti ottaen tietty määrä CH4: ää tai C3H8: ta on lisättävä tietyn hiilipotentiaalin ylläpitämiseksi käytettäessä tätä kaasua lämpötilassa 1050-1150 ℃ hiiliteräksen yli 1250 ℃ ei tarvitse hallita hiilipotentiaalia. Tällä seoksella voidaan sintrata kromia sisältäviä rautapohjaisia ​​seoksia alle 1120 ° C ilman hapettumista.

Hajoava ammoniakki valmistetaan hajottamalla ammoniakkikaasua kuumennetun katalyytin läpi, mukaan lukien 75% H2 ja 25% N2. Mutta yleisesti ottaen pieni määrä hajoamattomia ammoniakkimolekyylejä jää aina hajotettuun ammoniakkiin. Kun ne joutuvat kosketuksiin kuuman metallin kanssa korkeissa lämpötiloissa, ne hajoavat erittäin aktiivisiksi vety- ja typpiatomeiksi, mikä nitrodoi metallia. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että jos niitä ohjataan asianmukaisesti, sintraus AstaloyCrM 1120 ° C: ssa hajoaa ja ammonisoi 90N2/10H2 -seoksen voimakkaammin pelkistettävissä. Tärkein syy on se, että nämä aktiiviset vetyatomit, jotka on juuri hajotettu sintrausprosessin aikana, ovat tehokkaampia kuin 90N2/ 10H2 -sekakaasun vedyn pelkistyvyys on voimakkaampi ja se voi tehokkaasti vähentää AstaloyCrM -hiukkasten ulkopuolista oksidikerrosta. Voit puhdistaa ja hajottaa ammoniakin siirtämällä sen veden läpi ja kuivaamalla sen tai käyttämällä aktivoitua alumiinioksidia tai molekyyliseulaa jäljellä olevan ammoniakin poistamiseksi.

Endoterminen kaasu on eräänlainen sekakaasu, joka saadaan sekoittamalla hiilivetykaasua (CH4 tai C3H8) ilmaan tietyssä suhteessa, esilämmittämällä 900-1000 ° C ja muuntamalla katalyyttisesti nikkelioksidikatalyytillä. Riippuen ilman ja hiilikaasun suhteesta muuntamisprosessiin liittyy endotermisiä tai eksotermisiä reaktioita. Tuloksena olevaa sekakaasua kutsutaan endotermiseksi kaasuksi tai eksotermiseksi kaasuksi, ja reaktio voi olla seuraava:

CmHn+m(O2+3.774N2)—mCO+n/H2+1.887mN2

Jos yllä oleva reaktio on tarkoitus suorittaa kokonaan, eli kaikki CmHm: ssä oleva C on juuri reagoinut O2: n kanssa ilmassa, vaaditun ilman/kaasun tulee olla m/2 (1+3.774), joka on 2.387 m. Jos esimerkiksi käytetty hiilivetykaasu on CH4, vaaditun ilman/kaasun tulee olla 2.387 ja tällä hetkellä tuotettu sekakaasu sisältää 40.9% H2: ta, 38.6% N2: ta ja 20.5% CO: ta. Reaktion jälkeen seos sisältää H2: ta CO- ja CO -pitoisuus vähenee ilman/kaasun lisääntyessä, mutta H2O- ja CO2 -pitoisuus lisääntyvät. Se osoittaa myös, että sekakaasun hiilipotentiaali reaktion jälkeen vähenee ilman/kaasun lisääntyessä ja hapettumiskyky paranee. Tämä on myös tärkein syy siihen, miksi eksotermistä kaasua käytetään harvoin hiilipitoisen teräksen sintrauksessa, ja suurin osa endotermisestä kaasusta käytetään.

Yleisesti ilmaa/kaasua 2.0-3.0: n välillä tuottamaa sekakaasua kutsutaan absorptiokuumaksi kaasuksi, ja seosta, joka syntyy, kun suhde on suurempi kuin 5.0, kutsutaan eksotermiseksi kaasuksi. CH4: n raaka -aineena tuotetun endotermisen kaasun kastepisteen ja ilman/kaasun suhde osoittaa, että ilma/kaasu nousee vain 2.4: stä 2.5: een ja tuotetun sekakaasun kastepiste nousee -25 ° C: sta yli 0 ° C. Siksi, jos käyttäjät tuottavat endotermistä kaasua itse, heidän on kiinnitettävä erityistä huomiota raaka -aineiden ilman ja kaasun suhteen hallintaan (mieluiten enintään 2.4), jotta saadaan endoterminen kaasu, jonka kastepiste on riittävän alhainen. Sekoitetussa kaasussa reaktion jälkeen eri kaasujen suhde vastaa reaktion lopussa olevaa suhdetta, joka on yleensä (1000-1100 ° C).

Jos reaktion jälkeen kaasun lämpötila muuttuu, sekakaasun hiilipotentiaali, kastepiste ja eri kaasujen suhde muuttuvat. Monet jauhemetallurgiavalmistajat käyttävät yhtä eksotermistä kaasugeneraattoria tarvittavan sintrausilmapiirin syöttämiseksi useille sintrausuunille samanaikaisesti putkilinjan kautta. Ilmakehän lämpötila on laskenut ennen kuin se saavuttaa sintrausuunin. . Jos putkilinjan eristys ei ole hyvä ja putkilinjan seinämän lämpötila on alle 800 ° C, osa sekoitetun kaasun hiilestä kerääntyy putken seinälle hiilimustana. Toisin sanoen, kun sekoitettu kaasu lämmitetään uudelleen sintrausuunin sintrauslämpötilaan, sen hiililämpö on paljon pienempi kuin hiilipotentiaali, jonka endoterminen kaasugeneraattori voi tarjota.

Tässä tapauksessa sintrausuuniin on lisättävä sopiva määrä metaania tai propaania, jotta voidaan varmistaa uunin hiilipotentiaali. Nyt jotkut ulkomaiset jauhemetallurgiavalmistajat ovat alkaneet asentaa pienen endotermisen kaasugeneraattorin jokaisen sintrausuunin viereen ja käyttämään juuri tuotettua endotermistä kaasua suoraan sintrausuuniin ilman jäähdytystä, jotta vältetään lämpötilan muutoksista johtuva sintrausilmakehä . . Toinen asia, joka on muistettava, on se, että vaikka nikkelioksidikatalyytin katalyyttinen vaikutus olisi, pieni määrä hiilivetykaasua (CH4 tai C3H8 jne.) Jää kuljetuksen jälkeen saatuun sekakaasuun. Lisäksi 900-1100 ℃: n kaasujen välillä Kun reaktio on saavuttanut tasapainon, syntyy pieni määrä CO2 ja H2 (kaasumaista), jotka on kuivattava ennen käyttöä.

Typen lisääminen endotermiseen kaasuun voi vähentää CO: n, CO hallita.

Synteettinen kaasu on menetelmä, jota ulkomaiset sintrausuunivalmistajat ovat viime vuosina ehdottaneet tuottamaan (laimennettua) endotermistä kaasua suoraan sintrausuunissa (ilman tarvetta endotermiselle kaasugeneraattorille uunin ulkopuolella). Se sekoittaa kaasumaisen metyylialkoholin ja typen tietyssä suhteessa ja siirtää sen sitten suoraan sintrausuuniin. Seuraavat reaktiot tapahtuvat korkean lämpötilan sintrausvyöhykkeellä:

CH3H - CO+2H2

Koska CO: n ja H2: n suhde hajotetussa kaasussa on sama kuin tavanomaisella menetelmällä CH4: n kanssa tuotetun endotermisen kaasun suhde, ja sekoitettu typpi voidaan yhdistää syntetisoimaan sekailmakehä, jonka koostumus on sama kuin endotermisen kaasun (1 L Metaani vastaa 1.05 nm3 typpeä). Sen suurin etu on, että se ei vaadi endotermistä kaasugeneraattoria uunin ulkopuolella. Lisäksi käyttäjät voivat sekoittaa eri määriä typpikaasua laimennetun endotermisen kaasun tuottamiseksi omien tarpeidensa mukaan.

Tyhjiö on myös eräänlainen sintrausilmapiiri, jota käytetään enimmäkseen ruostumattoman teräksen ja muiden materiaalien sintraamiseen, mutta ei yleisesti hiiliteräksen sintraukseen.

Sintrausilmakehän fysikaaliset ominaisuudet

Suurin osa sintrausilmakehän papereista ja raporteista käsittelee pääasiassa eri sintrausilmakehien ja sintratun kappaleen välistä kemiallista käyttäytymistä sintrausprosessin aikana, mutta harvoin keskustellaan eri ilmakehän fysikaalisten ominaisuuksien vaikutuksesta sintraukseen, vaikka tämä vaikutus on monissa tapauksissa jätetään huomiotta. Esimerkiksi kaasun viskositeetin ero aiheuttaa sintratun kappaleen kemiallisen pitoisuusgradientin pinnalta sisäänpäin aukkoa pitkin, mikä vaikuttaa sintratun kappaleen pintaominaisuuksiin. Toisessa esimerkissä eri kaasujen lämpökapasiteetilla ja lämmönjohtavuudella on suuri vaikutus sintrausaikaan ja jäähdytysnopeuteen. Tässä osassa luetellaan joidenkin sintrausilmakehien tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet eri lämpötiloissa (sintrauslämpötilan ympärillä).

Esimerkkejä ilmakehän ongelmista sintrauksen aikana

1 Esimerkkejä osien pinnan halkeilusta vahanpoiston aikana

Kun käytetään verkkohihnasintrausuunia ja sintrausilmana käytetään endotermistä kaasua, jos lämpötilan nousunopeutta ja ilmavirtaa vahanpoistovyöhykkeellä ei hallita hyvin, tapahtuu pinnan halkeilua. Monet ihmiset ajattelevat, että tämä ilmiö johtuu voiteluaineen nopeasta hajoamisesta Se johtuu, mutta näin ei ole. Todellinen syy on se, että endotermisen kaasun hiilimonoksidi hajoaa kiinteäksi hiileksi ja hiilidioksidiksi lämpötila-alueella 450-700 ℃ raudan, nikkelin ja muiden metallien katalyysissä. Sintratun kappaleen huokosiin hiljattain kerrostunut kiinteä hiili laajentaa sen tilavuutta ja aiheuttaa edellä mainitun pintamurtuman.

Osien laatu vaihtelee lämpötilan mukaan sintrausprosessin aikana eri ilmakehissä. Niistä ilmakehä 3 on kuiva endoterminen hiilikaasu, ja ilmakehät 4 ja 5 ovat endoterminen hiilikaasu, johon on lisätty eri vesihöyrymääriä. Voidaan nähdä, että sintrausprosessin aikana osien laatu alkaa heiketä noin 200 ° C: ssa, mikä tarkoittaa, että sen sisällä oleva kiinteä voiteluaine hajoaa jatkuvasti ja ylittää sintrausrungon, mikä heikentää sen laatua. Tietenkin, jos sekajauheessa ei ole kiinteää voiteluainetta, yllä olevaa ilmiötä ei ole. Jos käytetään edellä mainittuja kolmea ilmakehää, mitä kuivempi ilmakehä on sintratun kappaleen laadusta noin 450 ° C: ssa, sitä vakavampi tämä ilmiö on.

Mielenkiintoista on kuitenkin se, että kun käytetään kaasua 3 (kuiva endoterminen kaasu), pinnan halkeilua tapahtuu riippumatta kiinteiden voiteluaineiden läsnäolosta, mikä osoittaa, että se ei liity suoraan vahanpoistoon, ja halkeamista löytyy runsaasti hiilikaasua. Ilmiö, voimme vahvistaa yllä olevan selityksen paikkansapitävyyden.

On olemassa useita tapoja välttää edellä mainittu halkeilua. Suora asia on muuttaa sintrausilmapiiri endotermisestä kaasusta vety-typpiseokseen halkeamatta katkoviivoja. Jos sintrausilmapiiriä ei voida muuttaa, on kaksi tapaa. Yksi on puhaltaa osa endotermisestä kaasusta, joka sisältää vesihöyryä sintrausuunin vahanpoistovyöhykkeelle. Tätä menetelmää on kuitenkin vaikea saada vakaaseen hallintaan todellisessa käytössä.

Sintrausuunin ilmavirran säätö ei ole hyvä, ja ilmiö, että sintrausalueelle pääsee korkea kastepiste, voi vaikuttaa sintrauksen laatuun. Toinen ja paras tapa on lisätä sintrausuunin vahanpoistovyöhykkeen osien kuumennusnopeutta, jotta se läpäisee 450 mahdollisimman pian. Alueella, jossa halkeilua esiintyy -600 ° C: ssa, ns. Nopea vahanpoisto on yleensä suunniteltu tätä ilmiötä varten.

2 AstaloyCrM -sintrausesimerkki

Metallikromia käytetään laajalti seosteräksessä sen alhaisen hinnan ja hyvän vahvistavan vaikutuksen vuoksi. Kuitenkin kromia sisältävä sintrattu teräs kohtaa monia ongelmia tuotantoprosessissaan. Yksi niistä on kromia sisältävän rautajauheen valmistus, joka on läpäistävä tiukalla sumutus- ja hehkutusprosessilla, jotta saadaan raaka-ainejauhe, jolla on alhaisempi happi- ja hiilipitoisuus. .

Ruotsalainen Honganas AB on tällä hetkellä ainoa valmistaja maailmassa, joka voi valmistaa tämän raaka -ainejauheen edullisesti. Toinen on se, että vaikka voidaan saada korkealaatuista kromia sisältävää rautajauhetta, jos sintrausta ja väliaineen lämpötilaa, erityisesti sintrausilmakehää, ei voida hallita hyvin, se todennäköisesti hapettuu sintrauksen ja hapetuksen aikana, ja sintrauskyky heikkenee.

Termodynaamiset laskelmat ja lukuisat kokeet ovat osoittaneet, että jos endotermistä kaasua käytetään AsaloyCrM: n sintrausilmakehässä, sintrausvaatimuksia ei voida täyttää, vaikka kastepiste on hyvin alhainen.

Toisin sanoen AsaloyCrM: n sintraukseen voidaan käyttää vain puhdasta vetyä tai vety-typpiseosta. Tällä hetkellä suurin osa jälkimmäisistä on käytössä. , Vedyn osuus on 5-20%. Lukijaa on muistutettava paitsi varmistamaan sintrausilmakehän koostumus myös varmistamaan sintrausilmakehän laatu.

Ns. Laatu viittaa tässä hapettumisasteeseen sintrausilmakehässä, joka yleensä kalibroidaan hapen osapaineella ilmakehässä. Sintrattaessa 1120 ° C: ssa, jos hapen osapaine ilmakehässä on alle 1 × 10-14Pa, sintrausprosessin aikana ei tapahdu hapettumista.

Kun lämpötilaa alennetaan, hapettumisen estämiseksi ilmakehän hapen osapaineen on oltava jopa alhainen. Se voi myös varmistaa, että 1125 ℃: ssa sintrattu AsaloyCrM ei hapetu 1 × 10-14 Pa: n paineessa. Yllä oleva laskelma on vahvistettu kokeellisilla tiedoilla.

Säilytä tämän artikkelin lähde ja osoite uudelleenpainamista varten: Ilmakehän ohjaus sintratun teräksen sintrausprosessin aikana ja sen suorituskyky

Minghe Die Casting Company ovat omistautuneet valmistukseen ja tarjoavat laadukkaita ja korkean suorituskyvyn valukomponentteja (metalliset painevalukappaleet sisältävät pääasiassa Ohutseinäinen valukappale,Kuuma kamari die casting,Kylmäkammion die casting), Pyöreä palvelu (painevalupalvelu,CNC-työstö,Muotin valmistus, Pintakäsittely) .Jokainen räätälöity alumiinipainevalu, magnesium- tai Zamak / sinkkipainevalu ja muut valutarvikkeet ovat tervetulleita ottamaan yhteyttä meihin.

Kaikki prosessit suoritetaan ISO9001: n ja TS 16949: n valvonnassa satojen kehittyneiden painevalukoneiden, 5-akselisten koneiden ja muiden laitteiden kautta, aina blastereista Ultra Sonic -pesukoneisiin. kokeneiden insinöörien, käyttäjien ja tarkastajien tiimi asiakkaan suunnittelun toteuttamiseksi.

Painevalujen sopimusvalmistaja. Toiminnot sisältävät kylmäkammion alumiinipainevalukappaleet, joiden paino on 0.15 paunaa. 6 lbs., nopea vaihto ja koneistus. Lisäarvopalveluihin kuuluvat kiillotus, tärinä, purseiden poisto, puhallus, maalaus, pinnoitus, päällystys, kokoonpano ja työkalut. Materiaalit, joiden kanssa on työskennelty, sisältävät seoksia, kuten 360, 380, 383 ja 413.

Sinkkipainevalusuunnitteluapu / samanaikaiset suunnittelupalvelut. Mukautettujen sinkkipainevalujen valmistaja. Pienikokoisia valuja, korkeapainevalukappaleita, moniliukuisia muottivaluja, tavanomaisia ​​muottivaluja, yksikkömuotteja ja itsenäisiä muottivaluja ja ontelosuljettuja valukappaleita voidaan valmistaa. Valukappaleita voidaan valmistaa pituudeltaan ja leveydeltään jopa 24 tuumaa +/- 0.0005 tuuman toleranssilla.  

ISO 9001: 2015 -sertifioitu painevaletun magnesiumin valmistaja, ominaisuuksia ovat korkeapaineinen magneettivalumuotoinen valu jopa 200 tonnin kuumakammioon ja 3000 tonnin kylmäkammioon, työkalujen suunnittelu, kiillotus, muovaus, työstö, jauhe- ja nestemaalaus, täydellinen laadunvalvonta CMM-ominaisuuksilla , kokoonpano, pakkaus ja toimitus.

ITAF16949-sertifioitu. Lisävalupalvelu sisältää investointien valu,hiekkavalu,Painovoima valu, Lost vaahto valu,Keskipakovalu,Tyhjö valu,Pysyvä muottien valuKykyihin kuuluvat EDI, tekninen apu, vankka mallinnus ja toissijainen käsittely.

Casting Industries Osatapaustutkimukset: Autot, polkupyörät, lentokoneet, soittimet, vesijetit, optiset laitteet, anturit, mallit, elektroniset laitteet, kotelot, kellot, koneet, moottorit, huonekalut, korut, jigit, tietoliikenne, valaistus, lääkinnälliset laitteet, valokuvauslaitteet, Robotit, veistokset, äänilaitteet, urheiluvälineet, työkalut, lelut ja paljon muuta. 

Mitä voimme auttaa sinua tekemään seuraavaksi?

∇ Siirry kotisivulle Die Casting Kiina

By Minghe-painevaluvalmistaja | Luokat: Hyödyllisiä artikkeleita |Materiaali Tunnisteet: Alumiinin valu, Sinkkivalu, Magnesiumvalu, Titaanivalu, Ruostumattoman teräksen valu, Messinkivalu,Pronssivalu,Suoratoista video,Yrityksen historia,Alumiinivalu | Kommentit pois päältä