Process variation evaluation in ductile iron production
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
59+2
Series
Abstract
Obtaining a consistently dense and spheroidal graphite structure in ductile iron is an important factor in achieving a high-quality product. To this end, the sources of variation must be minimized. The aim of the thesis was to investigate the effect of process variation on the morphology and density of graphite nodules in ductile iron. The observed process variation encompasses both measurement variation, and true process variation. The production process here refers only to the melting and treatment of the ductile iron melt — excluding process variation in casting from the scope of the study. The theoretical background section explores the current understanding of the factors affecting graphite shape, the mechanisms determining its growth, and the challenges associated with production of ductile iron. This review informs the research methods and interpretation of results. A series of 57 production melts were examined, collecting data on 67 process parameters (of which 54 are concentrations of elements). For the testing, the superheating temperature and raw material composition were varied. The carbon morphology was evaluated from standard production sample and separately produced thin-section samples. In addition, for 15 of the melts, heavy-section samples were produced to evaluate the generalizability of results. It was found that none of the measured process parameters could predict the nodularity of the cast iron. The nodule density could be accurately predicted, however, a mechanistic explanation for the effect of the observed variables could not be conclusively determined. The capability of the measurement system was also evaluated. The results were in agreement with newer research on the effect of certain process parameters. Critically, it showed the significance of measurement variation as a particular area of improvement.Erhållandet av en jämnt rund och tät grafitstruktur är en viktig faktor i produktionen av hög-kvalitets segjärn. För att detta ska uppnås måste variationskällorna minimeras. Detta slutarbetets avsikt var att utvärdera effekten av processvariation på nodu- lariteten och nodultätheten av grafitnodulerna i segjärn. Den observerade processvariationen sammanfattar både den egentliga processvariationen och variationen från mätprocessen. I detta arbete innefattar produktionsprocessen endast smältningen, och smältbehandlingen av segjärnet — variationen som uppkommer från avgjutningen och påföljande processkeden exkluderas från undersökningen. I sektionen angående den teoretiska bakgrunden behandlas den nuvarande uppfattningen av de faktorer som påverkar grafitstukturen, de underliggande mekanismerna bakom deras tillväxt, samt segjärnstillverkningens utmaningar. Totalt utforskades 57 produktionssmältsatser, genom analys av 67 processpara- metrar (varav 54 bestod av mätningar av ämnessammansättningar). För experimenteringen varierades överhettninstemperaturen samt råmaterialssammansättningen. Grafitmorfologin utvärderades från bägge ordinarie metallografiska-provstavar, samt separat prover med tunn sektion. För att utvärdera resultatens generaliserbarhet producerades också utöver detta grova prover för 15 av smältsatserna. Det fastställdes att nodulariteten inte kunde förutsägas på basis av processparametrarna. Nodultätheten kunde däremot noggrant förutsägas, även om en slutgiltig mekanistisk förklaring för processparametrarnas inverkan inte kunde återges. Ytterligare utvärderades också mätprocedurernas tillräcklighet. Resultaten var i linje med nyare forskning angående processparametrars inverkan. Väsentligen påvisades också mätvariationens minimering som ett viktigt utvecklings- objekt.Description
Supervisor
Orkas, JuhaniThesis advisor
Koljonen, MikkoJalava, Kalle