Què fa un inoculant al ferro fos
Un inoculant és un material afegit al ferro fos poc abans de la colada per tal de controlar l'estructura de solidificació. En ferro gris, la inoculació afavoreix la formació de grafit i evita la formació d'estructures de carbur dur i trencadissa conegudes com a fred. Sense inoculació, les seccions primes d'una fosa es refreden ràpidament i tendeixen a formar carburs, que són difícils de mecanitzar i redueixen la ductilitat. L'inoculant funciona proporcionant partícules nucleants a la fosa sobre les quals pot créixer el grafit, de manera que el ferro es solidifica amb grafit fi i uniformement distribuït en lloc de flocs i carburs gruixuts.
El mateix mecanisme millora el ferro dúctil, on la inoculació augmenta el nombre de nòduls de grafit i redueix el risc de carburs i grafit explotat. En ambdós casos l'objectiu és una fosa ben nucleada que encara estigui activa quan el metall entra al motlle.
Per què s'esvaeix la inoculació
La inoculació té un greu problema pràctic: el seu efecte s'esvaeix amb el temps. Les partícules de nucleació es dissolen o es tornen inactives mentre es manté el ferro fos, de manera que l'efecte és més fort immediatament després de l'addició i es debilita durant els minuts següents. En una foneria normal, l'efecte pot decaure notablement entre 5 i 10 minuts després de la seva retenció, i després de 20 a 30 minuts pot haver-hi una gran part. Si la fosa es manté massa temps abans d'abocar, la fosa mostra els mateixos defectes que si no s'hagués afegit cap inoculant.
L'esvaïment empitjora per l'alta temperatura de retenció, per una llarga distància de transport des de l'estació de tractament fins al motlle i per les addicions tardanes que no tenen temps de dissoldre's correctament. És per això que les foneries controlen amb molta cura el temps entre la inoculació i l'abocament, i per això es van desenvolupar inoculants d'acció prolongada.
Com el bari i l'estronci estenen l'efecte
Un inoculant d'acció llarga està dissenyat per resistir l'esvaïment afegint elements que frenen la pèrdua de nucleació. Els més importants són el bari i l'estronci. El bari reforça el poder nucleador de les partícules riques en silici i alenteix la seva dissolució a la fosa, per això els inoculants de silici bari continuen treballant durant períodes més llargs. L'estronci és especialment eficaç per reduir el fred en seccions primes de ferro gris i sovint es combina amb bari en inoculants premium.
El calci i l'alumini també estan presents en petites quantitats a la majoria d'inoculants comercials, on ajuden a controlar la reacció i la formació de nuclis efectius. Un inoculant típic d'acció llarga conté del 70 al 75 per cent de silici, del 2 al 6 per cent de bari, del 0,5 al 2 per cent d'estronci, del 0,5 al 2,5 per cent de calci i del 0,5 al 2 per cent d'alumini, amb l'equilibri de ferro. Els inoculants de terres rares s'utilitzen en ferro dúctil, on el ceri i el lantà ajuden a contrarestar els elements residuals que interfereixen amb la nodularització.
Qualificacions, tarifes d'addició i pràctica de fosa
Els inoculants d'acció llarga es subministren en diverses formes, incloent-hi pols grumoll, granular i fina, i la forma s'adapta al mètode d'addició. En la inoculació en motlle i en corrent, s'utilitzen graus fins, mentre que les addicions de cullerot fan servir graus més gruixuts. Les taxes d'addició típiques són del 0,1 al 0,5 per cent del pes del ferro fos, amb la taxa exacta depenent del ferro base, el nivell de sofre i el gruix de la secció de la fosa.
L'eficiència de l'inoculant es comprova normalment mesurant la profunditat del fred en una prova de falca i examinant l'estructura de grafit al microscopi. Com que l'efecte de la inoculació sempre decau, la prova s'ha de fer sobre una mostra abocada al mateix temps que la fosa de producció. Una foneria que aboca grans motlles lentament, o que conté el ferro en un cullerot de transfer, guanya el màxim d'un grau d'actuació llarga. Els inoculants es subministren segons els requisits químics de l'especificació del client, i el proveïdor certifica el contingut de silici, bari, estronci, calci i alumini per a cada lot.
Preguntes freqüents
P: Què és un inoculant d'acció prolongada?
Un inoculant d'acció llarga és un inoculant a base de silici que conté bari, estronci o tots dos, de manera que el seu efecte de nucleació de grafit sobreviu més temps en ferro fos que l'efecte del ferrosilici normal.
P: Quant de temps és efectiu un inoculant d'acció prolongada?
L'efecte depèn de la temperatura del ferro, el nivell de sofre i el temps de retenció. En condicions normals de fosa encara pot ser útil entre 15 i 30 minuts després de l'addició, mentre que una addició de ferrosilici normal pot perdre gran part del seu efecte en 5 a 10 minuts.
P: Quina diferència hi ha entre els inoculants de bari i estronci?
El bari és l'element antidecoloració més fort i s'adapta a temperatures més altes i condicions de conservació més llargues. L'estronci és especialment bo per prevenir el refredament en seccions primes i sovint s'escull quan l'acabat superficial i la mecanització són importants.
P: Quanta quantitat d'inoculant d'acció prolongada s'ha d'afegir?
Les taxes típiques són del 0,1 al 0,5 per cent en pes del ferro fos. La taxa correcta s'estableix mitjançant peces de fosa de prova i una prova de falca de fred en lloc d'una única regla fixa.
P: Un inoculant d'acció prolongada pot substituir la inoculació tardana?
Redueix la necessitat d'una addició molt tardana, però les dues pràctiques funcionen millor juntes. Un grau d'acció llarga manté la massa fosa nucleada durant la retenció, i una petita addició tardana o en corrent restaura l'efecte just abans que el metall entri al motlle.
