Производња 410 делова од нерђајућег челика са силицијум-солом, тежине 205 грама, са дефектима површинских оксидационих мрља: узроци и решења

Када се користи циркон прах/песак као површински слој, у производњи 410 делова од нерђајућег челика (посебно малих делова тежине око 200 грама) појављују се тачке оксидације и мрље. Како да истражимо узроке и развијемо решења. Хајде да анализирамо основне закључке један по један: ова „тачкаста и тачка“ оксидација обично није узрокована једним фактором, већ је резултат насилне реакције између високо активне челичне течности и локално контаминираног интерфејса љуске. Основни узрок проблема углавном лежи у „квалитету љуске“ и „реакција интерфејса челичне течне љуске“.

1、 Анализирају се главни разлози за формирање оксидационих мрља/пега, комбиновани са карактеристикама „површинског слоја циркона у праху/песка“ и „тачкасте оксидације“. Главни разлози су поредани по могућности на следећи начин:

1. Контаминација површинског слоја шкољке (примарни сумњиви) Сам материјал цирконија: Лош квалитет или влажан цирконијум у праху/песак може садржати нечистоће као што су оксид гвожђа (Фе ₂ О3) и титанијум оксид (ТиО ₂). На високим температурама, ове нечистоће ће хемијски реаговати са елементима као што су хром (Цр) и алуминијум (Ал) у нерђајућем челику, остављајући локализоване трагове реакције (тј. трагове оксидације) на површини одливака. Загађење током рада: У радионици за израду шкољки, рђа, прашина и органске материје (као што су влакна рукавица и маст) могу да се мешају током процеса премазивања површине или брушења. Ови загађивачи ће формирати "слабе тачке" са ниским тачкама топљења или високом активношћу локално након калцинације љуске. Стабилност силицијум-сола: ако силицијум-сол има локални гел или загађење, то ће утицати на униформност премаза, што ће резултирати недовољном локалном чврстоћом или обогаћивањем нечистоћама.

2. Недовољно печење љуске и заостала влага (кључни разлог): Остаци влаге су један од најчешћих разлога за формирање „оксидационих тачака“. Ако је температура печења љуске недовољна (<900 ℃) или време изолације није довољно, у дубоким слојевима љуске (посебно дебелим и великим шкољкама) биће преостале кристалне воде или хемијске воде. Када се убризгава растопљени челик на високој температури, вода одмах испарава, а притисак паре је изузетно висок, пробијајући се кроз очврснулу танку љуску на предњој страни растопљеног челика, излажући свеж растопљени челик унутра и подвргавајући се реакцији оксидације са воденом паром: Фе+Х ₂ О → ФеО+Х ₂ и формирајући тачку оксида попут оксида. Остатак органског угљеника: Непотпуно печење може довести до карбонизације органских једињења у силицијум-солу и агенсима за отпуштање плесни уместо потпуног сагоревања, формирајући локализована подручја богата угљеником. Када растопљени челик дође у контакт са овом површином, угљеник ће смањити СиО ₂ у љусци, производећи гас ЦО, који ће такође оштетити површину истопљеног челика и изазвати локалну оксидацију и карбуризацију.

3. Недовољна заштита од топљења и изливања (основни разлог) непотпуна деоксидација: Хром у нерђајућем челику 410 је склон оксидацији. Ако је коначна деоксидација (обично коришћењем алуминијума) недовољна, садржај раствореног кисеоника у растопљеном челику ће бити висок, и он ће тежити да се агрегира на површини или да се комбинује са реактантима љуске на крају очвршћавања, формирајући тачке попут оксида. Недовољан проток заштите од ливења: Чак и са заштитом од гаса аргона, ако је проток ваздуха сувише слаб, неравномерно распршен или поремећен, ваздух ће и даље бити увучен у млаз за ливење и чашицу за изливање, узрокујући да капљице челика прскају и оксидирају и улазе у шупљину калупа са струјом, формирајући дисперговане тачке оксидације.

4. Неусклађеност параметара процеса (фактор окидања) Неусклађеност између температуре љуске и температуре изливања: Температура предгревања љуске је прениска (као што је <600 ℃), док је температура изливања растопљеног челика превисока. Температурна разлика између њих је превелика, што ће интензивирати експлозију гаса на интерфејсу и топлотни шок, и изазвати реакције тачке. Прегревање растопљеног челика: Превисока температура топљења (као што је већа од 1650 ℃) ће интензивирати хемијску реактивност између истопљеног челика и љуске.

2、 Систематско решење (од хитног до основног узрока) Корак 1: Истрага и руковање хитним случајевима на лицу места (одмах извршење)

1. Проверите пећ за печење: калибришите инструмент за мерење температуре. Уверите се да је температура печења ≥ 950 ℃ и да је време држања ≥ 2 сата (у зависности од повећања дебљине љуске), и проверите циркулацију атмосфере пећи да бисте били сигурни да се издувни гасови могу испустити.

2. Проверите сировине: Узмите нову серију циркона у праху/песку високе чистоће (хемијски чистог или првог степена) за упоредно испитивање. Обратите посебну пажњу на садржај гвожђа (Фе) и титана (Ти).

3. Проверите окружење за израду шкољки: Очистите радионицу за израду шкољки, уверите се да је површински премаз изолован од подручја за брушење и спречите загађење рђе прашином. Проверите да ли у силицијум-солу има честица или гела.

4. Ојачајте заштиту од ливења: привремено повећајте снагу заштите од гаса аргона како бисте осигурали да чаша за изливање буде потпуно покривена гасом аргона током ливења.

Корак 2: Краткорочна оптимизација процеса (у року од 1-2 недеље)

1. Оптимизујте процес печења: примените „печење са степеном загревања“: повећајте време изолације у фази од 400-600 ℃ како бисте омогућили да се органска материја потпуно распадне и испари; Одржавајте довољну изолацију изнад 900 ℃ да бисте избацили хемијску воду. За важне компоненте, сипајте одмах након печења или чувајте у рерни на високој температури (>200 ℃) да спречите упијање влаге.

2. Јачање третмана растопа: Строга коначна деоксидација: Пре тапкања, уметните алуминијумску жицу у дубоки део растопљеног челика за коначну деоксидацију и контролишите садржај преосталог алуминијума на 0,02% -0,08%. Одговарајуће смањите температуру изливања: Под претпоставком да обезбедите потпуно пуњење, смањите температуру изливања од прегревања (као што је 1550 ℃) за 10-20 ℃ да бисте смањили термичке реакције.

3. Подесите температуру љуске калупа: скратите интервал између вађења калупа из пећи и изливања на најкраће могуће време, обезбеђујући да температура унутар љуске калупа буде између 800-900 ℃. Високотемпературне шкољке могу смањити температурне разлике на интерфејсу и осигурати глатко очвршћавање растопљеног челика.

Корак 3: Дугорочна систематска контрола (основно решење)

1. Материјал омотача и надоградња процеса: Тест замене материјала површинског слоја: Ако проблем и даље постоји, размислите о замени материјала површинског слоја са инертнијим топљеним алуминијумом (Ал ₂ О3) или „белим корундом“. Иако је цена већа, реактивност са високохромираним челиком је нижа. Увођење процеса синтеровања површинског слоја: Након завршетка израде површинског слоја и љуске другог слоја, додаје се додатно нискотемпературно (800 ℃) синтеровање да би се површински слој згуснуо и унапред елиминисале неке супстанце које емитују гас.

2. Надоградња система за топљење и изливање: имплементација заштитног топљења аргона: коришћење гаса аргона за покривање или дување током топљења у индукционој пећи. Коришћење ливења у вакууму или заштитној атмосфери: За производе велике потражње, улагање у ливење за топљење у вакуумској индукционој пећи или у кутије за ливење пуњене аргоном је најтемељније решење.

3. Успоставити тачке праћења процеса: Инспекција сировина: Спровести узорковање садржаја нечистоћа за сваку серију праха циркона. Запис о печењу љуске: Успоставите праћење криве температуре и времена за сваку пећ за печење. Мапа дефекта у ливењу: Снимите фотографије и архивирајте локацију и морфологију оксидационих тачака, анализирајте корелацију са позицијом дрвета и пратите извор загађења.

Сумирајте препоручени процес решавања проблема за проблем „оксидационих тачака/тачака на површинском слоју песка у праху од циркона у одливу од 205 грама“. Препоручује се да одредите приоритет решавања проблема на следећи начин:

1. Примарна сумња: Да ли је печење шкољке довољно? Спроведите упоредне експерименте повећањем температуре печења и времена држања.

2. Секундарна сумња: Да ли је материјал циркона чист? Замените серију познатих материјала високе чистоће за упоредна испитивања.

3. Истовремено проверите: Да ли је заштита од изливања заиста ефикасна? Проверите статус протока ваздуха на цевоводу аргона, мерачу протока и посуди.

4. Коначна оптимизација: Подесите усклађивање параметара процеса, углавном температуре љуске и температуре сипања. Кроз горенаведено систематско истраживање и оптимизацију, посебно обезбеђујући апсолутну сувоћу и чистоћу шкољке и јачајући заштиту интерфејса, оксидационе тачке и мрље на површини прецизних одливака од нерђајућег челика 410 могу се ефикасно елиминисати.