液態(tài)鐵水中的膜
當鐵水在爐子或者用傳統(tǒng)耐火材料比如矽石內(nèi)襯的鐵水包中保
持高溫(1500℃)時,能看到一副迷人的景象。鑄鐵液的表面被無
聲而神秘的閃光碎片不時地點綴著,這些現(xiàn)象突然出現(xiàn)并在大約一
秒內(nèi)擴展到覆蓋幾個厘米的尺寸范圍。碎片環(huán)形漂移,與其他的碎
片合并在一起,最后粘到了容器壁上并在容器壁上凝固冷卻而進入
渣殼中。這些碎片由鐵水包壁和包底上耐火材料熔化下來的液滴形
成。當傾斜鐵水包將其清空的時候,能清楚地看到包底直立的“鐘
乳石”和包壁上向上的突起和液滴,這正好標記了液滴脫離的位置。
與熔融金屬液系統(tǒng)中的所有組分一樣,當熔渣與金屬液反應的
時候,它會很快的改變其成分。在高溫下,熔渣中的鐵、錳、硅將
從各自的氧化物中還原出來,進入鐵水中,而那些穩(wěn)定的氧化物,
比如Al和Ca的氧化物,會聚集成干燥的熔渣,或者叫做渣滓。
這些在鐵水表面的熔渣層厚度能達到0.1mm 以上(在沖天爐中,
這個厚度經(jīng)常在lOOmm 左右甚至更多)。這一節(jié)并不討論這些宏觀
表面層的問題。關(guān)于這些大尺度表面問題的實用解決方案,會放在
第二卷有關(guān)澆注系統(tǒng)和集渣包的章節(jié)處理。本節(jié)只考慮那些在一定
條件下,金屬液表面自動形成微觀尺度的表面薄膜(無論保溫爐內(nèi)
襯材料的耐火性是如何的好)。
在氧化環(huán)境下鑄造灰口鑄鐵時,澆注和充型過程中溫度的降低
將保證表面膜在這個關(guān)鍵的后期階段成為液體。如果膜卷入到金屬
液中,它們會很快球化成致密的小圓滴。
這些小圓滴的密度比鐵水低得多,因此會很快浮起來。到達鑄
件表面之后,它們相互融合,已經(jīng)存在的液態(tài)膜將它們吸收,并在
表面擴展開來。有些灰口鑄鐵表面上的玻璃狀光澤可能就是這種凝
固方式形成的表皮。
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