Partie I : La sécurité est primordiale
Toute opération impliquant du métal en fusion comporte des risques extrêmement élevés. En tant que Moulage en fonte débutant, vous devez placer sécurité avant tout et respecter strictement les normes opérationnelles suivantes :
1. Mise en œuvre stricte des équipements de protection individuelle (EPI)
- Protection complète du corps : Vous devez porter des vêtements conformes aux normes combinaisons ignifuges/vêtements de travail en cuir pour protéger contre la chaleur rayonnante et empêcher les éclaboussures de métal en fusion.
- Protection des yeux et du visage : Porter spécialisé écrans faciaux complets (avec filtres teintés pour protéger contre la lumière intense et le rayonnement infrarouge) et sécurité glasses .
- Protection des mains : Utiliser gants à long manche résistant à la chaleur .
- Protection des pieds : Porter sécurité boots (ils doivent être conçus pour être résistants aux chocs, aux perforations et empêcher le métal en fusion de s'écouler).
- Utilisation de l'outil : Assurez-vous que tous les outils qui entrent en contact avec le métal en fusion sont à long manche et ont été confirmés secs et préchauffés avant utilisation.
2. Prévention des risques d'explosion
- Déshumidification stricte : Il s’agit de la mesure de sécurité la plus critique. Si le métal en fusion entre en contact avec de l'humidité (même des traces dans les outils, les matériaux de facturer ou les alliages), il générera immédiatement un grand volume de vapeur, provoquant un violent choc. explosion de vapeur qui projette du métal en fusion partout.
- Préchauffage de charge : Avant d'ajouter des déchets de rebut, de la ferraille d'acier ou même des additifs d'alliage (comme le ferrosilicium, des carburateurs) au four, ils doit être bien cuit et préchauffé to drive off adsorbed surface and internal moisture. Preheating temperatures should ensure complete drying, e.g., reaching $\ge 200^{\circ}C$.
3. Gaz toxiques et contrôle environnemental
- Aération : Une grande quantité de fumées sera générée lors de la fusion, en particulier carbon monoxide ($\text{CO}$) de l'oxydation et de la combustion à la surface de la matière fondue. L'atelier de fusion doit avoir ventilation locale par aspiration très efficace et une bonne ventilation générale du magasin.
- Surveillance de l'air : It is recommended to be equipped with $\text{CO}$ monitors to ensure the air quality in the working area meets safety standards.
Partie II : Contrôle efficace de la teneur en carbone et en silicium
Les propriétés de la fonte sont principalement déterminées par la teneur en carbone ($%C$) et en silicium ($%Si$), qui régissent ensemble le comportement de solidification et la microstructure finale. Ceci est souvent évalué à l’aide du Équivalent carbone (CE) :
$$CE = %C \frac{%Si %P}{3}$$
1. Contrôle et ajustement de la teneur en carbone ($%C$) (Carburation)
Le carbone est l'élément central pour former le graphite et déterminer la fluidité de la fonte. Lorsque le carbone est perdu lors de la fusion ou insuffisant dans la charge, un carburateur doit être ajouté.
- Sélection du carburateur : La pureté et la taille des particules du carburateur affectent directement sa vitesse de dissolution et efficacité de carburation (le pourcentage de carbone ajouté absorbé par le fer en fusion).
- Graphite de haute pureté/Graphite artificiel : Carbone fixe de haute pureté $>98%$, taux d'absorption le plus élevé (généralement $>90%$), adapté aux fusions à hautes exigences ou à la fusion au four à induction.
- Coke de pétrole : Carbone fixe rentable entre 90 % et 95 % $, un carburateur couramment utilisé.
- Méthode d'addition optimale : L'efficacité de la carburation est étroitement liée à la position et au moment de l'ajout.
- Ajout de charge moyenne (fournaise électrique) : C'est le le plus recommandé méthode. Mélangez le carburateur avec une partie de la charge (comme de la ferraille ou de la ferraille d'acier) et placez-le au milieu et en bas du bassin de fusion. Pendant la fusion, le carburateur a un temps de contact plus long dans la zone surchauffée pour se dissoudre, obtenant ainsi des taux d'absorption plus élevés.
- Ajout de surface avant de tarauder : Convient pour des ajustements mineurs. Le les scories doivent être soigneusement écumées d'abord, puis le carburateur est uniformément saupoudré sur la surface, en utilisant agitation électromagnétique (dans les fours à induction) ou agitation manuelle pour favoriser la dissolution. Cette méthode est relativement moins efficace mais plus facile à mettre en œuvre.
2. Contrôle et ajustement de la teneur en silicium ($%Si$) (siliconisation)
Le silicium est un puissant promoteur de graphitisation , crucial pour empêcher la formation de fonte blanche.
- Source principale de silicium : Ferrosilicon ($\text{FeSi}$) . $\text{FeSi}75$ (containing approx. $75%$ silicon) is commonly used.
- Méthode d'addition : Généralement ajouté au métal liquide juste avant de taper . Pour garantir l'homogénéité, il doit être ajouté après avoir écumé les scories et maintenu pendant un temps de trempage suffisant (environ 5 à 10 minutes) pour permettre une fusion et un mélange complets.
- Importance du préchauffage : Les morceaux de ferrosilicium doivent être préchauffés pour éviter les explosions de vapeur dues à l'humidité.
- Additif combiné carbone-silicium : Silicon Carbide ($\text{SiC}$) est un excellent additif composite.
- Principe : $\text{SiC}$ 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.
- Avantages : Il augmente simultanément $%C$ et $%Si$ et possède un excellent pré-inoculation effets, contribuant à la formation de graphite fin. Il est généralement ajouté au charge as a supplement or alternative to $\text{FeSi}$ and carburizers.
3. Éviter et compenser les pertes par oxydation
Au cours du processus de fusion, en particulier dans les étapes ultérieures de fusion et de surchauffe, du carbone et du silicium peuvent être perdus en raison de la réaction avec l'atmosphère ou des oxydes présents dans les scories :
- Réactions de brûlure :
- $2[\text{C}] \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO} \uparrow$
- $[\text{Si}] \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2$ (enters the slag)
- Contre-mesures :
- Contrôle des scories : En temps opportun 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.
- Rémunération : Lors de la détermination de la composition finale, un certain indemnité de brûlage doit être pris en compte, ce qui signifie que la quantité ajoutée doit légèrement dépasser la valeur cible pour compenser les pertes normales lors de la fusion.
Partie III : Comparaison des matériaux de contrôle courants au carbone et au silicium
Pour vous aider à faire un choix éclairé, le tableau ci-dessous répertorie les matériaux d'ajustement courants en carbone et en silicium et leurs principales caractéristiques :
| Nom du matériau | Composant principal | Élément fourni | Méthode d'ajout recommandée | Efficacité de carburation/siliconisation | Caractéristiques clés |
| Graphite artificiel/de haute pureté | Carbone Fixe $>98%$ | Carbon ($\text{C}$) | Charge moyenne ou surface liquide | Extrêmement élevé (carburation) | Pureté la plus élevée, taux de dissolution rapide, adapté à un contrôle précis. |
| Carburateur de coke de pétrole | Carbone fixe $90 %-95 %$ | Carbon ($\text{C}$) | Charge moyenne | Relativement élevé (carburation) | Rentable, le plus largement utilisé. |
| Ferrosilicon ($\text{FeSi}75$) | Silicium $\environ 75 %$ | Silicon ($\text{Si}$) | Ajout de surface/flux liquide | Élevé (siliconisation) | Agent de silicone le plus courant ; doit être préchauffé et séché. |
| Silicon Carbide ($\text{SiC}$) | High $\text{SiC}$ Content | Carbon ($\text{C}$) and Silicon ($\text{Si}$) | Charge moyenne | Élevé (double fonction) | Simultaneously provides $\text{C}$ and $\text{Si}$, and has a pre-inoculation effect. |
