في الساعة السابعة صباحًا في ورشة الصب، رفعت الرافعة الحزم الأولى من الحديد المصهور الحار، وانعكست الأشعة البرتقالية على نظارات الحماية للعامل المخضرم لاو تشانغ. "درجة حرارة الحديد المصهور 1450℃، والتركيب مطابق للمعايير!" جاء صوت مفتش الجودة شياو لي عبر جهاز الاتصال الداخلي، فأعد لاو تشانغ سرعة الصب ببراعة — هذه هي الروتين اليومي في خط إنتاج الحديد الزهر لمصنع آلات ثقيلة، وأول نقطة تحكم في جودة الحديد الأسود. باعتباره المادة الأساسية التي تتحمل الأجزاء الجوهرية للآلات، فإن خشونة السطح، والبنية الميكروسكوبية، والخصائص الكيميائية للحديد الزهر تحدد مباشرة عمر الاستخدام وسلامة المنتج، وكل معيار من هذه المعايير يعكس التحكم الدقيق للمصنع في تفاصيل العملية.

أولاً: خشونة السطح — معركة بالملليمتر من "الرمل النموذجي" إلى "الصب"

خشونة سطح قطع الحديد الزهر (عادة بمقدار Ra) هي أول معيار يلاحظه العميل ويقيم من خلاله جودة المنتج، كما أنها الأساس لدقة المعالجة اللاحقة. في إنتاج هيكل ماكينات الحديد الزهر الرمادي في مصنعنا، أدى تجاوز Ra إلى 6.3μm (المطلوب ≤3.2μm) إلى زيادة استهلاك أدوات القطع بنسبة 30% لدى العملاء. وعند مراجعة العملية، تبين أن السبب كان في ما يبدو رمال نموذجية عادية.

يعتمد صب الحديد الأسود على تشكيل القوالب الرملية، فتركيبة الرمل، وكثافته، وتهويته تؤثر مباشرة على استواء السطح. تستخدم تركيبتنا الحالية "رمل كوارتز + بنتونيت + فحم"، حيث يلعب البنتونيت دور المادة اللاصقة ويجب التحكم في نسبته بدقة بين 8%-10%: أقل من 8% يؤدي إلى ضعف الرمل وسهولة تآكله أثناء الصب، أكثر من 10% يقلل تهوية الرمل ويتشكل تجويف فقاعي على السطح. لضبط التركيب بدقة، تم إدخال خلاط رمل أوتوماتيكي بالكامل لمراقبة نسبة البنتونيت ±0.5%.

مرحلة الصب تمثل تحديًا آخر. درجة حرارة الحديد المصهور المنخفضة (<1380℃)>1480℃) فتزيد توسع القالب الحراري وتلاصق حبيبات الرمل على السطح، مكونة "رمل ملتصق" يصعب تنظيفه. لذلك قمنا بتركيب مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء داخل الحزمة، نسجل كل 5 دقائق، مع ضبط سرعة الصب حسب سمك القطعة: أقل من 20 مم بسرعة 5كغ/ث، وأكثر من 50 مم بسرعة 3كغ/ث لتدفق ثابت.

اليوم، من خلال التحكم المزدوج في الرمل والصب، تصل نسبة القطع المؤهلة إلى 99.2%، مع أعلى Ra يصل إلى 1.6μm، ما يعادل نعومة ما بعد صنفرة ورق الرملي الناعم — كل ذلك يعكس التزام صارم بكل حبة رمل وكل درجة حرارة.

ثانياً: البنية الميكروسكوبية — "ثورة الهيكل" تحت المجهر

إذا كانت خشونة السطح هي "ملابس" الحديد الزهر، فإن البنية الميكروسكوبية هي "هيكله العظمي". بالنسبة للأجزاء الأساسية مثل أعمدة الكرنك من الحديد الزهر الكروي، تحدد شكل الجرافيت والبنية الأساسية مقاومتها للشد وعمر التعب. في مختبرنا، يقوم الفني شياو وانغ يوميًا بقطع 20 عينة وملاحظة "شفرة الشفرة" للجرافيت تحت مجهر 400x.

الجوهر في البنية الميكروسكوبية هو "جرافيت + مصفوفة"، ففي الحديد الزهر الكروي المثالي يجب أن يكون "جرافيت كروي + مصفوفة من اللؤلؤية": الكروية تقلل الإجهاد على المصفوفة، بينما الشكل الصفائحي أو التجمعي يركز الإجهاد عند الأطراف ويسبب كسرًا. يتحكم شكل الجرافيت عبر مرحلتي "المعالجة التحضيرية" و"المعالجة الكروية".

في الصهر، نضيف الحديد الخام والخردة بنسبة 3:1 إلى فرن الحث، وعند وصول الحرارة 1420℃ نضيف سيليكون لتحفيز تكوين الجرافيت الصغير، ثم إضافة سبائك المغنيسيوم للمعالجة الكروية، مع دقة ±0.05%. نستخدم طريقة "الحقن" لضمان توزع المغنيسيوم بشكل متجانس، مع التحريك بالنيتروجين 3 دقائق لمنع فقدان العنصر.

سرعة التبريد تحدد نوعية المصفوفة: للأعمدة عالية القوة نستخدم تبريد بماء 40℃ بسرعة 15℃/د لتكوين لؤلؤية ≥90%، ولأجسام صمامات عالية الليونة نستخدم تبريد صندوقي بسرعة 2℃/د لتكوين مصفوفة جزئية من الفيريت. اليوم، معدل كروية الجرافيت ≥90% ومعدل نجاح المصفوفة >98%، مما حل مشكلة كسر الأعمدة سابقًا.

ثالثاً: الخصائص الكيميائية — "حماية التركيب من التآكل والأكسدة"

في معدات الكيمياء، تحدد الخصائص الكيميائية للحديد الزهر — خصوصًا مقاومة التآكل والأكسدة — سلامة التشغيل. في مصنعنا، حدث صدأ خلال 6 أشهر في وعاء تفاعل بسبب كروم منخفض (0.1% مقابل المطلوب 0.5%-1%). من هنا أدركنا أهمية التحكم الكيميائي.

خصائص الحديد الأسود تعتمد على عناصره: الكروم والنيكل يشكلان طبقة ممانعة للتآكل، النحاس يزيد مقاومة الأكسدة، أما الكبريت والفوسفور فهي عناصر ضارة. لذلك أنشأنا "نظام تحكم مسبق بالتركيب" لتحديد النسب المناسبة حسب استخدام العميل، مثل: كروم 0.8%، نيكل 0.3%، نحاس 0.5%، كبريت ≤0.03%، فوسفور ≤0.08%.

أثناء الصهر، نستخدم محلل طيفي مباشر لأخذ عينتين لكل فرن، حيث يُقاس محتوى 16 عنصرًا خلال 30 ثانية. في الشتاء الماضي، تم تجاوز الكبريت 0.045%، فأُضيف المنغنيز لتكوين MnS وتقليل FeS، وبعد القياس النهائي تم تخفيض الكبريت إلى 0.028% قبل الصب. بعد التشكيل، نأخذ 10% عينات لإجراء اختبار الرذاذ الملحي 5% NaCl عند 35℃ لمدة 48 ساعة، مع معيار صدأ ≤5%، ما يعزز سمعة منتجاتنا في مجال الكيمياء بنسبة إعادة شراء 85%.

الخاتمة: التحكم في الجودة هو "خط الحياة" للحديد الزهر

في السادسة مساءً، بعد جميع اختبارات خشونة السطح والتحليل الميكروسكوب والاعتماد الكيميائي، تم وضع الملصقات على القطع المؤهلة. وقال مدير الورشة لاو وانغ: "صب الحديد الزهر مثل طهي حساء قديم، الحرارة والمكونات والأدوات، لا يمكن الاستغناء عن أي خطوة." من تركيبة الرمل إلى صهر الحديد، من الملاحظة الميكروسكوبية إلى اختبار مقاومة التآكل، كل خطوة تعكس روح الحرفية.

في عصر التصنيع عالي المستوى، لم يعد الحديد الزهر مرادفًا للخشونة، بل أصبح حجر أساس موثوق لدعم الماكينات الدقيقة والمعدات الكيميائية، حيث نتحكم في خشونة السطح وبنية الجرافيت ونسبة العناصر الكيميائية لنحمي ثقة العملاء ومستقبل الصناعة — هذا هو "سر جودة" صب الحديد الزهر.