Wajib dibaca bagi pemula pengecoran: Bagaimana cara mengontrol kandungan karbon dan silikon dengan aman dan efisien selama peleburan besi cor?

Bagian I: Keselamatan Adalah Yang Utama

Setiap operasi yang melibatkan logam cair memiliki risiko yang sangat tinggi. Sebagai Pengecoran Besi Cor pemula, Anda harus menempatkannya keamanan di atas segalanya dan secara ketat mematuhi standar operasional berikut:

1. Penerapan Alat Pelindung Diri (APD) Secara Ketat

• Perlindungan Seluruh Tubuh: Anda harus mengenakan pakaian yang sesuai standar jas tahan api/pakaian kerja berbahan kulit untuk melindungi dari pancaran panas dan mencegah percikan logam cair.
• Perlindungan Mata dan Wajah: Pakailah yang terspesialisasi pelindung seluruh wajah (dengan filter berwarna untuk melindungi dari cahaya intens dan radiasi infra merah) dan keamanan glasses .
• Perlindungan Tangan: Gunakan sarung tangan bergagang panjang dan tahan panas .
• Perlindungan Kaki: Pakai keamanan boots (mereka harus dirancang agar tahan benturan, tahan tusukan, dan mencegah masuknya logam cair).
• Penggunaan Alat: Pastikan semua perkakas yang bersentuhan dengan logam cair dalam keadaan baik bergagang panjang dan telah dipastikan kering dan dipanaskan terlebih dahulu sebelum digunakan.

2. Pencegahan Bahaya Ledakan

• Dehumidifikasi Ketat: Ini adalah tindakan keamanan yang paling penting. Jika logam cair bersentuhan dengan uap air apa pun (bahkan dalam jumlah kecil pada perkakas, bahan pengisi daya, atau paduan), maka logam cair tersebut akan segera menghasilkan uap dalam jumlah besar, sehingga menyebabkan ledakan dahsyat. ledakan uap yang memercikkan logam cair ke mana-mana.
• Biaya Pemanasan Awal: Sebelum menambahkan skrap balik, skrap baja, atau bahkan aditif paduan (seperti ferrosilikon, karburator) ke dalam tungku, mereka harus benar-benar dipanggang dan dipanaskan terlebih dahulu to drive off adsorbed surface and internal moisture. Preheating temperatures should ensure complete drying, e.g., reaching $\ge 200^{\circ}C$.

3. Gas Beracun dan Pengendalian Lingkungan

• Ventilasi: Asap dalam jumlah besar akan dihasilkan selama peleburan, khususnya carbon monoxide ($\text{CO}$) dari oksidasi dan pembakaran pada permukaan lelehan. Toko peleburan pasti punya ventilasi pembuangan lokal yang sangat efisien dan ventilasi toko secara keseluruhan 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.

Bagian II: Pengendalian Kandungan Karbon dan Silikon yang Efisien

Sifat besi cor terutama ditentukan oleh kandungan karbon ($%C$) dan kandungan silikon ($%Si$), yang bersama-sama mengatur perilaku pemadatan dan struktur mikro akhir. Hal ini sering dinilai dengan menggunakan Setara Karbon (CE) :

$$CE = %C \frac{%Si %P}{3}$$

1. Pengendalian dan Penyesuaian Kandungan Karbon ($%C$) (Karburisasi)

Karbon merupakan elemen inti untuk membentuk grafit dan menentukan fluiditas besi cor. Ketika karbon hilang selama peleburan atau muatannya tidak mencukupi, a karburator harus ditambahkan.

• Pemilihan Karburator: Kemurnian dan ukuran partikel karburator secara langsung mempengaruhi laju disolusi dan efisiensi karburisasi (persentase karbon tambahan yang diserap oleh besi cair).
  • Grafit Kemurnian Tinggi/Grafit Buatan: Kemurnian tinggi, karbon tetap $>98%$, tingkat penyerapan tertinggi (biasanya $>90%$), cocok untuk peleburan kebutuhan tinggi atau peleburan tungku induksi.
  • Kokas Minyak Bumi: Karbon tetap yang hemat biaya antara $90%-95%$, karburator yang umum digunakan.
• Metode Penambahan Optimal: Efisiensi karburisasi erat kaitannya dengan posisi dan waktu penambahan.
  • Penambahan Mid-Charge (Tungku Listrik): Ini adalah paling direkomendasikan metode. Campur karburator dengan sebagian muatan (seperti revert scrap atau steel scrap) dan letakkan di tengah dan bawah kolam peleburan. Selama peleburan, karburator memiliki waktu kontak yang lebih lama di zona super panas untuk larut, sehingga mencapai tingkat penyerapan yang lebih tinggi.
  • Penambahan Permukaan Sebelum Mengetuk: Cocok untuk penyesuaian kecil. Itu terak harus disaring secara menyeluruh Pertama, kemudian karburator ditaburkan secara merata pada permukaannya, dengan menggunakan pengadukan elektromagnetik (dalam tungku induksi) atau pengadukan manual untuk meningkatkan pembubaran. Cara ini relatif kurang efisien namun lebih mudah dioperasikan.

2. Kontrol dan Penyesuaian Konten Silikon ($%Si$) (Silikonisasi)

Silikon itu kuat promotor grafitisasi , penting untuk mencegah pembentukan besi cor putih.

• Sumber Silikon Utama: Ferrosilicon ($\text{FeSi}$) . $\text{FeSi}75$ (containing approx. $75%$ silicon) is commonly used.
  • Metode Penambahan: Biasanya ditambahkan ke logam cair sesaat sebelum disadap . Untuk memastikan homogenitas, bahan tersebut harus ditambahkan setelah terak disaring, dan ditahan selama waktu perendaman yang cukup (sekitar 5-10 menit) agar dapat meleleh dan tercampur sempurna.
  • Pentingnya Pemanasan Awal: Gumpalan ferrosilikon harus dipanaskan terlebih dahulu untuk mencegah ledakan uap akibat kelembapan.
• Gabungan Aditif Karbon-Silikon: Silicon Carbide ($\text{SiC}$) adalah aditif 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.
  • Keuntungan: Ini secara bersamaan meningkatkan $%C$ dan $%Si$ dan sangat baik pra-inokulasi efek, berkontribusi pada pembentukan grafit halus. Biasanya ditambahkan ke biaya as a supplement or alternative to $\text{FeSi}$ and carburizers.

3. Menghindari dan Mengkompensasi Kerugian Oksidasi

Selama proses peleburan, terutama pada tahap akhir peleburan dan pemanasan berlebih, karbon dan silikon dapat hilang akibat reaksi dengan atmosfer atau oksida dalam terak:

• Reaksi Pembakaran:
  • $2[\text{C}] \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO} \uparrow$
  • $[\text{Si}] \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2$ (enters the slag)
• Penanggulangan:
  • Pengendalian Terak: Tepat waktu 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.
  • Kompensasi: Saat menentukan komposisi akhir, tertentu tunjangan pembakaran harus diperhitungkan, artinya jumlah yang ditambahkan harus sedikit melebihi nilai target untuk mengkompensasi kerugian normal selama peleburan.

Bagian III: Perbandingan Bahan Pengontrol Karbon dan Silikon Biasa

Untuk membantu Anda membuat pilihan yang tepat, tabel di bawah mencantumkan bahan penyesuaian karbon dan silikon yang umum serta karakteristik utamanya: