Izrada 410 delova od nerđajućeg čelika sa silicijum-solom, težine 205 grama, sa defektima površinskih oksidacionih mrlja: uzroci i rešenja

Kada se koristi cirkon prah/pijesak kao površinski sloj, oksidacijske tačke i mrlje se pojavljuju u proizvodnji 410 dijelova od nehrđajućeg čelika (posebno malih dijelova težine oko 200 grama). Kako bismo trebali istražiti uzroke i razviti rješenja. Analizirajmo ključne zaključke jedan po jedan: ova oksidacija "točkasta i točka" obično nije uzrokovana jednim faktorom, već je rezultat nasilne reakcije između visoko aktivne čelične tekućine i lokalno kontaminiranog spoja ljuske. Osnovni uzrok problema uglavnom leži u "kvalitetu ljuske" i "reakcija sučelja čelične tečne ljuske".

1、 Analiziraju se glavni razlozi za nastanak oksidacijskih mrlja/mrlja, u kombinaciji sa karakteristikama "cirkon prah/površinski sloj pijeska" i "tačkasta oksidacija". Glavni razlozi su poredani po mogućnosti kako slijedi:

1. Kontaminacija površinskog sloja ljuske (primarni sumnjivi) Sam materijal cirkonija: Loš kvalitet ili vlažan cirkonijum u prahu/pijesak može sadržavati nečistoće kao što su željezni oksid (Fe ₂ O3) i titanijum oksid (TiO ₂). Na visokim temperaturama, ove nečistoće će kemijski reagirati s elementima kao što su krom (Cr) i aluminij (Al) u nehrđajućem čeliku, ostavljajući lokalizirane tragove reakcije (tj. tragove oksidacije) na površini odljevka. Zagađenje tokom rada: U radionici za izradu školjki, hrđa, prašina i organska materija (kao što su vlakna rukavica i mast) mogu se umiješati tokom procesa premazivanja površine ili brušenja. Ovi zagađivači će formirati "slabe tačke" sa niskim tačkama topljenja ili visokom aktivnošću lokalno nakon kalcinacije ljuske. Stabilnost silicijum-sola: ako silicijum-sol ima lokalni gel ili zagađenje, to će uticati na uniformnost premaza, što će rezultirati nedovoljnom lokalnom čvrstoćom ili obogaćivanjem nečistoćama.

2. Nedovoljno pečenje ljuske i zaostala vlaga (ključni razlog): Ostaci vlage su jedan od najčešćih razloga za stvaranje "oksidacijskih tačaka". Ako je temperatura pečenja ljuske nedovoljna (<900 ℃) ili vrijeme izolacije nije dovoljno, u dubokim slojevima ljuske (posebno debelim i velikim školjkama) bit će preostala kristalna voda ili kemijska voda. Kada se ubrizgava rastopljeni čelik na visokim temperaturama, voda trenutno isparava, a pritisak pare je izuzetno visok, probijajući očvrsnu tanku ljusku na prednjoj strani rastopljenog čelika, izlažući svježi rastopljeni čelik unutra i podvrgavajući se reakciji oksidacije s vodenom parom: Fe+H ₂ O → FeO+H ₂ i formirajući oksidnu skalu. Ostaci organskog ugljika: Nepotpuno prženje može dovesti do karbonizacije organskih spojeva u silicijum-solu i sredstvima za otpuštanje plijesni umjesto potpunog sagorijevanja, formirajući lokalizirana područja bogata ugljikom. Kada rastopljeni čelik dođe u kontakt s ovim područjem, ugljik će smanjiti SiO ₂ u ljusci, proizvodeći plin CO, koji će također oštetiti površinu rastaljenog čelika i uzrokovati lokalnu oksidaciju i karburizaciju.

3. Nedovoljna zaštita od topljenja i izlijevanja (osnovni razlog) nepotpuna deoksidacija: Krom u nerđajućem čeliku 410 je sklon oksidaciji. Ako je konačna deoksidacija (obično korištenjem aluminija) nedovoljna, sadržaj otopljenog kisika u rastopljenom čeliku bit će visok, i on će težiti agregiranju na površini ili kombiniranju s reaktantima ljuske na kraju skrućivanja, formirajući točke poput oksida. Nedovoljan protok zaštite od livenja: Čak i sa zaštitom od gasa argona, ako je protok vazduha preslab, neravnomerno raspršen ili poremećen, vazduh će i dalje biti uvučen u mlaz za livenje i čašicu za lijevanje, uzrokujući da kapljice čelika prskaju i oksidiraju i ulaze u šupljinu kalupa sa strujom, formirajući dispergirane oksidacijske točke.

4. Neusklađenost parametara procesa (faktor okidanja) Neusklađenost između temperature ljuske i temperature izlivanja: Temperatura predgrijavanja ljuske je preniska (kao što je <600 ℃), dok je temperatura izlivanja rastopljenog čelika previsoka. Temperaturna razlika između njih je prevelika, što će intenzivirati eksploziju plina na međuprostoru i toplinski šok, te izazvati reakcije u tački. Pregrijavanje rastopljenog čelika: Prekomjerna temperatura topljenja (kao što je preko 1650 ℃) će pojačati hemijsku reaktivnost između rastaljenog čelika i ljuske.

2、 Sistematsko rješenje (od hitnog do osnovnog uzroka) Korak 1: Istraga i postupanje u hitnim slučajevima na licu mjesta (trenutno izvršenje)

1. Provjerite peć za pečenje: kalibrirajte instrument za mjerenje temperature. Osigurajte da je temperatura pečenja ≥ 950 ℃ i da je vrijeme držanja ≥ 2 sata (u zavisnosti od povećanja debljine ljuske) i provjerite cirkulaciju atmosfere peći kako biste osigurali da se izduvni plinovi mogu ispustiti.

2. Provjerite sirovine: Uzmite novu seriju praha/pijeska cirkona visoke čistoće (hemijski čistog ili prvog razreda) za uporedno ispitivanje. Obratite posebnu pažnju na sadržaj željeza (Fe) i titana (Ti).

3. Provjerite okruženje za izradu školjki: Očistite radionicu za izradu školjki, osigurajte da je površinski premaz izoliran od područja brušenja i spriječite zagađenje rđe prašinom. Provjerite ima li u silicij-solu čestica ili gela.

4. Pojačajte zaštitu od livenja: privremeno povećajte snagu zaštite od gasa argona kako biste osigurali da čaša za izlivanje bude potpuno prekrivena gasom argona tokom livenja.

Korak 2: Kratkoročna optimizacija procesa (unutar 1-2 sedmice)

1. Optimizirajte proces pečenja: implementirajte „pečenje u koracima grijanja“: povećajte vrijeme izolacije u fazi od 400-600 ℃ kako biste omogućili organskoj tvari da se potpuno razgradi i ispari; Održavajte dovoljnu izolaciju iznad 900 ℃ da izbacite hemijsku vodu. Za važne komponente, sipajte odmah nakon pečenja ili stavite u rernu na visokoj temperaturi (>200 ℃) da sprečite upijanje vlage.

2. Jačanje tretmana topljenjem: Stroga konačna deoksidacija: Prije urezivanja, umetnite aluminijsku žicu u duboki dio rastaljenog čelika za konačnu deoksidaciju i kontrolirajte sadržaj preostalog aluminija na 0,02% -0,08%. Odgovarajuće smanjite temperaturu izlivanja: Pod pretpostavkom da osigurate potpuno punjenje, smanjite temperaturu izlivanja od pregrijavanja (kao što je 1550 ℃) za 10-20 ℃ da biste smanjili termičke reakcije.

3. Podesite temperaturu ljuske kalupa: skratite interval između vađenja ljuske kalupa iz peći i izlivanja na najkraće moguće vrijeme, osiguravajući da temperatura unutar ljuske kalupa bude između 800-900 ℃. Visokotemperaturne ljuske mogu smanjiti temperaturne razlike međupovršine i osigurati glatko skrućivanje rastopljenog čelika.

Korak 3: Dugoročna sistematska kontrola (osnovno rješenje)

1. Materijal omotača i nadogradnja procesa: Test zamjene materijala površinskog sloja: Ako problem i dalje postoji, razmislite o zamjeni materijala površinskog sloja s inertnijim topljenim aluminijem (Al ₂ O3) ili "bijelim korundom". Iako je cijena veća, reaktivnost s čelikom s visokim udjelom kroma je niža. Uvođenje procesa sinterovanja površinskog sloja: Nakon završetka izrade površinskog sloja i ljuske drugog sloja, dodaje se dodatno sinterovanje na niskoj temperaturi (800 ℃) kako bi se zgusnuo površinski sloj i unaprijed eliminisale neke supstance koje emituju gas.

2. Nadogradnja sistema za topljenje i izlivanje: implementacija zaštitnog topljenja argona: korišćenje gasa argona za pokrivanje ili puhanje tokom topljenja u indukcionoj peći. Upotreba livenja u vakuumu ili zaštitnoj atmosferi: Za proizvode velike potražnje, ulaganje u livenje u vakuumskoj indukcijskoj peći za topljenje ili u kutije za livenje punjene argonom je najtemeljitije rješenje.

3. Uspostaviti tačke praćenja procesa: Inspekcija sirovina: Sprovesti uzorkovanje sadržaja nečistoća za svaku seriju praha cirkona. Zapis o pečenju ljuske: Uspostavite praćenje krivulje temperature i vremena za svaku peć za pečenje. Mapa defekta u livenju: Snimite fotografije i arhivirajte lokaciju i morfologiju oksidacionih tačaka, analizirajte korelaciju sa pozicijom stabla i pratite izvor zagađenja.

Sumirajte preporučeni proces rješavanja problema za problem "oksidacijskih tačaka/mjesta na površinskom sloju pijeska u prahu od cirkona u odljevku od 205 grama". Preporučljivo je odrediti prioritet rješavanja problema na sljedeći način:

1. Primarna sumnja: Da li je pečenje školjke dovoljno? Provedite uporedne eksperimente povećanjem temperature pečenja i vremena držanja.

2. Sekundarna sumnja: Da li je materijal cirkona čist? Zamijenite seriju poznatih materijala visoke čistoće za uporedna ispitivanja.

3. Istovremeno provjerite: Da li je zaštita od izlijevanja zaista efikasna? Provjerite status protoka zraka na cjevovodu argona, mjeraču protoka i čašici sprudice.

4. Konačna optimizacija: Podesite usklađivanje parametara procesa, uglavnom temperature ljuske i temperature izlivanja. Kroz gore navedeno sistematsko istraživanje i optimizaciju, posebno osiguravajući apsolutnu suhoću i čistoću ljuske i jačajući zaštitu sučelja, oksidacijske tačke i mrlje na površini 410 preciznih odlivaka od nerđajućeg čelika mogu se efikasno eliminisati.