Bahagian I: Keselamatan Adalah Diutamakan
Sebarang operasi yang melibatkan logam cair membawa risiko yang sangat tinggi. Sebagai a Tuangan Besi Tuang pemula, anda mesti meletakkan keselamatan di atas segalanya dan mematuhi piawaian operasi berikut dengan tegas:
1. Pelaksanaan Ketat Peralatan Pelindung Diri (PPE)
- Perlindungan Badan Penuh: Anda mesti memakai yang mematuhi standard sut kalis api/pakaian kerja kulit untuk melindungi daripada haba sinaran dan mengelakkan percikan logam cair.
- Perlindungan Mata dan Muka: Pakai khusus pelindung muka penuh (dengan penapis berwarna untuk melindungi daripada cahaya sengit dan sinaran inframerah) dan keselamatan glasses .
- Perlindungan Tangan: guna sarung tangan tahan panas yang dikendalikan panjang .
- Perlindungan Kaki: pakai keselamatan boots (ia mesti direka bentuk untuk tahan hentaman, tahan tusukan, dan menghalang logam cair daripada mengalir masuk).
- Penggunaan alat: Pastikan semua alatan yang bersentuhan dengan logam cair adalah terurus panjang dan telah disahkan kering dan dipanaskan sebelum digunakan.
2. Pencegahan Bahaya Letupan
- Penyahlembapan Tegas: Ini adalah langkah keselamatan yang paling kritikal. Jika logam lebur menyentuh sebarang lembapan (walaupun jumlah surih dalam alatan, bahan cas atau aloi), ia akan segera menjana isipadu stim yang besar, menyebabkan ganas letupan wap yang memercikkan logam cair di mana-mana.
- Caj Prapanas: Sebelum menambah apa-apa sekerap terbalik, sekerap keluli, atau bahan tambahan mengaloi (seperti ferrosilikon, karburizer) ke dalam relau, mereka mesti dibakar dengan sempurna dan dipanaskan to drive off adsorbed surface and internal moisture. Preheating temperatures should ensure complete drying, e.g., reaching $\ge 200^{\circ}C$.
3. Gas Toksik dan Kawalan Alam Sekitar
- Pengudaraan: Sejumlah besar asap akan terhasil semasa peleburan, terutamanya carbon monoxide ($\text{CO}$) daripada pengoksidaan dan pembakaran pada permukaan cair. Kedai leleh mesti ada pengudaraan ekzos tempatan yang sangat cekap dan pengudaraan keseluruhan kedai yang baik.
- Pemantauan Udara: It is recommended to be equipped with $\text{CO}$ monitors to ensure the air quality in the working area meets safety standards.
Bahagian II: Kawalan Cekap Kandungan Karbon dan Silikon
Sifat-sifat besi tuang ditentukan terutamanya oleh kandungan karbon ($%C$) dan kandungan silikon ($%Si$), yang bersama-sama mengawal tingkah laku pemejalan dan struktur mikro akhir. Ini sering dinilai menggunakan Setara Karbon (CE) :
$$CE = %C \frac{%Si %P}{3}$$
1. Kawalan dan Pelarasan Kandungan Karbon ($%C$) (Pengkarbonan)
Karbon ialah unsur teras untuk membentuk grafit dan menentukan kecairan besi tuang. Apabila karbon hilang semasa lebur atau tidak mencukupi dalam cas, a carburizer mesti ditambah.
- Pemilihan Carburizer: Ketulenan dan saiz zarah carburizer secara langsung mempengaruhi kadar pembubarannya dan kecekapan pengkarbonan (peratusan karbon tambahan yang diserap oleh besi cair).
- Grafit Ketulenan Tinggi/Grafit Buatan: Ketulenan tinggi, karbon tetap $>98%$, kadar penyerapan tertinggi (biasanya $>90%$), sesuai untuk pencairan berkeperluan tinggi atau peleburan relau aruhan.
- Petroleum Coke: Karbon tetap yang menjimatkan kos antara $90%-95%$, kaburizer yang biasa digunakan.
- Kaedah Penambahan Optimum: Kecekapan pengkarbonan berkait rapat dengan kedudukan dan masa penambahan.
- Tambahan Caj Pertengahan (Relau Elektrik): Ini adalah paling disyorkan kaedah. Campurkan carburizer dengan sebahagian cas (seperti sekerap balik atau sekerap keluli) dan letakkan di bahagian tengah dan bawah kolam lebur. Semasa lebur, kaburizer mempunyai masa sentuhan yang lebih lama dalam zon panas lampau untuk larut, mencapai kadar penyerapan yang lebih tinggi.
- Penambahan Permukaan Sebelum Mengetik: Sesuai untuk pelarasan kecil. The sanga mesti disapu dengan teliti pertama, kemudian carburizer ditaburkan sama rata pada permukaan, menggunakan kacau elektromagnet (dalam relau aruhan) atau kacau manual untuk menggalakkan pembubaran. Kaedah ini agak kurang cekap tetapi lebih mudah untuk dikendalikan.
2. Kawalan dan Pelarasan Kandungan Silikon ($%Si$) (Siliconizing)
Silikon adalah yang kuat penggalak grafitisasi , penting untuk mencegah pembentukan besi tuang putih.
- Sumber Silikon Utama: Ferrosilicon ($\text{FeSi}$) . $\text{FeSi}75$ (containing approx. $75%$ silicon) is commonly used.
- Kaedah Penambahan: Biasanya ditambah kepada logam cecair sejurus sebelum diketuk . Untuk memastikan kehomogenan, ia perlu ditambah selepas menyapu sanga, dan dipegang selama masa rendaman yang mencukupi (kira-kira 5-10 minit) untuk membolehkan pencairan dan pencampuran lengkap.
- Kepentingan Prapemanasan: Gumpalan ferosilikon mesti dipanaskan terlebih dahulu untuk mengelakkan letupan wap daripada kelembapan.
- Bahan Tambahan Karbon-Silikon Gabungan: Silicon Carbide ($\text{SiC}$) adalah bahan tambahan komposit yang sangat baik.
- Prinsip: $\text{SiC}$ does not melt in the iron melt but dissociates via the reaction $\text{SiC} \rightarrow [\text{Si}] [\text{C}]$, releasing both silicon and carbon into the iron.
- Kelebihan: Ia pada masa yang sama meningkatkan $%C$ dan $%Si$ dan mempunyai cemerlang pra-inokulasi kesan, menyumbang kepada pembentukan grafit halus. Ia biasanya ditambah kepada caj as a supplement or alternative to $\text{FeSi}$ and carburizers.
3. Mengelak dan Mengimbangi Kehilangan Pengoksidaan
Semasa proses peleburan, terutamanya pada peringkat akhir lebur dan pemanasan lampau, karbon dan silikon boleh hilang akibat tindak balas dengan atmosfera atau oksida dalam sanga:
- Reaksi Terbakar:
- $2[\text{C}] \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO} \uparrow$
- $[\text{Si}] \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2$ (enters the slag)
- Tindakan balas:
- Kawalan sanga: tepat pada masanya removal of slag containing high iron oxide ($\text{FeO}$) . $\text{FeO}$ in the slag will continuously oxidize the $\text{C}$ and $\text{Si}$ in the molten iron.
- Pampasan: Apabila menentukan komposisi akhir, tertentu elaun bakar perlu diambil kira, bermakna jumlah yang ditambah harus sedikit melebihi nilai sasaran untuk mengimbangi kerugian biasa semasa peleburan.
Bahagian III: Perbandingan Karbon Biasa dan Bahan Kawalan Silikon
Untuk membantu anda membuat pilihan termaklum, jadual di bawah menyenaraikan bahan pelarasan karbon dan silikon biasa serta ciri utamanya:
| Nama Bahan | Komponen Utama | Elemen Dibekalkan | Kaedah Penambahan yang Disyorkan | Kecekapan Karburisasi/Silikon | Ciri-ciri Utama |
| Grafit Ketulenan Tinggi/Tiruan | Karbon Tetap $>98%$ | Carbon ($\text{C}$) | Permukaan cas pertengahan atau Cecair | Sangat Tinggi (Karburasi) | Ketulenan tertinggi, kadar pembubaran cepat, sesuai untuk kawalan yang tepat. |
| Karburizer Coke Petroleum | Karbon Tetap $90%-95%$ | Carbon ($\text{C}$) | Tengah cas | Agak Tinggi (Carburization) | Kos efektif, paling banyak digunakan. |
| Ferrosilicon ($\text{FeSi}75$) | Silikon $\lebih kurang 75%$ | Silicon ($\text{Si}$) | Penambahan Permukaan/Strim Cecair | Tinggi (Siliconizing) | Ejen silikon yang paling biasa; mesti dipanaskan dan dikeringkan. |
| Silicon Carbide ($\text{SiC}$) | High $\text{SiC}$ Content | Carbon ($\text{C}$) and Silicon ($\text{Si}$) | Tengah cas | Tinggi (Dwi Fungsi) | Simultaneously provides $\text{C}$ and $\text{Si}$, and has a pre-inoculation effect. |
