Silika sol ile 205 gram ağırlığında, yüzeyinde oksidasyon lekeleri bulunan 410 paslanmaz çelik parçanın üretilmesi: nedenleri ve çözümleri

410 paslanmaz çelik parçanın (özellikle 200 gram civarındaki küçük parçalar) üretiminde yüzey katmanı olarak zirkon tozu/kum kullanıldığında oksidasyon noktaları ve lekeler ortaya çıkar. Nedenlerini nasıl araştırıp çözüm geliştirmeliyiz? Temel sonuçları tek tek analiz edelim: Bu "nokta ve nokta" oksidasyonu genellikle tek bir faktörden kaynaklanmaz, daha ziyade yüksek derecede aktif çelik sıvısı ile yerel olarak kirlenmiş kabuk arayüzü arasındaki şiddetli reaksiyonun sonucudur. Sorunun temel nedeni esas olarak "kabuk kalitesi" ve "çelik sıvı kabuk arayüz reaksiyonu"nda yatmaktadır.

1、 Oksidasyon lekelerinin/lekelerinin oluşumunun ana nedenleri, "zirkon tozu/kum yüzey tabakası" ve "nokta oksidasyonu" özellikleriyle birlikte analiz edilir. Başlıca nedenler olasılık sırasına göre şu şekilde sıralanmıştır:

1. Kabuğun yüzey tabakası kontaminasyonu (birincil şüpheli) Zirkonya malzemesinin kendisi: Düşük kaliteli veya nemli Zirkonya tozu/kum, demir oksit (Fe ₂ O3) ve titanyum oksit (TiO ₂) gibi safsızlıklar içerebilir. Yüksek sıcaklıklarda, bu yabancı maddeler paslanmaz çelikteki krom (Cr) ve alüminyum (Al) gibi elementlerle kimyasal olarak reaksiyona girecek ve döküm yüzeyinde lokal reaksiyon izleri (yani oksidasyon işaretleri) bırakacaktır. Çalışma sırasındaki kirlilik: Kabuk yapım atölyesinde, yüzey kaplama veya zımparalama işlemi sırasında pas, toz ve organik maddeler (eldiven lifleri ve yağ gibi) karışabilir. Bu kirleticiler, kabuğun kalsinasyonundan sonra yerel olarak düşük erime noktalarına veya yüksek aktiviteye sahip "zayıf noktalar" oluşturacaktır. Silika solunun stabilitesi: Eğer silika solünün lokal jeli veya kirliliği varsa, bu durum kaplamanın tekdüzeliğini etkileyerek yetersiz lokal mukavemete veya yabancı madde zenginleşmesine neden olacaktır.

2. Yetersiz kabuk kavrulması ve kalan nem (temel neden): Nem kalıntısı, "oksidasyon noktalarının" oluşmasının en yaygın nedenlerinden biridir. Kabuğun kavurma sıcaklığı yetersizse (<900 °C) veya izolasyon süresi yeterli değilse, kabuğun derin katmanlarında (özellikle kalın ve büyük kabuklarda) kristal su veya kimyasal su kalacaktır. Yüksek sıcaklıkta erimiş çelik enjekte edildiğinde, su anında buharlaşır ve buhar basıncı son derece yüksektir, erimiş çeliğin ön tarafındaki katılaşmış ince kabuğu kırar, içerideki taze erimiş çeliği açığa çıkarır ve su buharıyla oksidasyon reaksiyonuna girer: Fe+H ₂ O → FeO+H ₂, çukurlar ve oksit pulları gibi noktalar oluşturur. Organik karbon kalıntısı: Eksik kavurma, silika sol ve kalıp ayırıcı maddelerdeki organik bileşiklerin tam yanma yerine karbonlaşmasına yol açarak lokal karbon açısından zengin alanlar oluşturabilir. Erimiş çelik bu alanla temas ettiğinde karbon, kabuktaki SiO₂'yi azaltacak ve CO gazı üretecek, bu da erimiş çeliğin yüzeyine zarar verecek ve lokal oksidasyona ve karbürleşmeye neden olacaktır.

3. Yetersiz erime ve dökülme koruması (temel neden) eksik deoksidasyon: 410 paslanmaz çelikteki krom oksidasyona eğilimlidir. Nihai deoksidasyon (genellikle alüminyum kullanılarak) yetersizse, erimiş çelikteki çözünmüş oksijen içeriği yüksek olacak ve yüzeyde toplanma eğiliminde olacak veya katılaşmanın sonunda kabuk reaktanlarıyla birleşerek nokta benzeri oksitler oluşturacaktır. Yetersiz döküm koruma akışı: Argon gazı koruması olsa bile, hava akışı çok zayıfsa, eşit olmayan bir şekilde dağılmışsa veya bozulmuşsa, hava yine de döküm akışına ve yolluk kabına çekilerek çelik damlacıklarının sıçramasına ve oksitlenmesine ve akışla birlikte kalıp boşluğuna girerek dağınık oksidasyon noktaları oluşturmasına neden olacaktır.

4. Proses parametrelerinin uyumsuzluğu (tetikleyici faktör) Kabuk sıcaklığı ile dökme sıcaklığı arasındaki uyumsuzluk: Kabuğun ön ısıtma sıcaklığı çok düşük (<600 °C gibi), erimiş çeliğin dökme sıcaklığı ise çok yüksek. İkisi arasındaki sıcaklık farkı çok büyüktür, bu da arayüzdeki gaz patlamasını ve termal şoku yoğunlaştıracak ve nokta reaksiyonlarına neden olacaktır. Erimiş çeliğin aşırı ısınması: Aşırı erime sıcaklığı (1650 °C'yi aşmak gibi) erimiş çelik ile kabuk arasındaki kimyasal reaktiviteyi yoğunlaştıracaktır.

2、 Sistematik çözüm (acil durumdan temel nedene) Adım 1: Sahada acil durum araştırması ve müdahale (derhal uygulama)

1. Kabuk pişirme fırınını kontrol edin: sıcaklık ölçüm cihazını kalibre edin. Kavurma sıcaklığının ≥ 950 ≥ ve bekletme süresinin ≥ 2 saat olduğundan emin olun (kabuk kalınlığındaki artışa bağlı olarak) ve egzoz gazının tahliye edilebildiğinden emin olmak için fırın atmosferinin sirkülasyonunu kontrol edin.

2. Hammaddeleri kontrol edin: Karşılaştırmalı testler için yeni bir parti yüksek saflıkta (kimyasal olarak saf veya birinci sınıf) zirkon tozu/kum alın. Demir (Fe) ve titanyum (Ti) içeriğine özellikle dikkat edin.

3. Kabuk yapım ortamını kontrol edin: Kabuk yapım atölyesini temizleyin, yüzey kaplamasının zımparalama alanından izole edildiğinden emin olun ve pas tozu kirliliğini önleyin. Silika solunu parçacık veya jel açısından kontrol edin.

4. Döküm korumasını güçlendirin: döküm sırasında dökme kabının tamamen argon gazıyla kaplanmasını sağlamak için argon gazı korumasının gücünü geçici olarak artırın.

Adım 2: Kısa vadeli süreç optimizasyonu (1-2 hafta içinde)

1. Kavurma işlemini optimize edin: "kademeli ısıtmalı kavurma" uygulayın: organik maddenin tamamen ayrışmasına ve buharlaşmasına izin vermek için 400-600 °C aşamasında yalıtım süresini artırın; Kimyasal suyu dışarı atmak için 900 °C'nin üzerinde yeterli izolasyon sağlayın. Önemli bileşenler için, nem emilimini önlemek için pişirmeden hemen sonra dökün veya yüksek sıcaklıktaki bir fırında (>200 ℉) saklayın.

2. Eriyik işleminin güçlendirilmesi: Sıkı son deoksidasyon: Vurmadan önce, son deoksidasyon için alüminyum teli erimiş çeliğin derin kısmına yerleştirin ve kalan alüminyum içeriğini %0,02 -%0,08 oranında kontrol edin. Dökme sıcaklığını uygun şekilde azaltın: Tam doldurmayı sağlamak amacıyla, termal reaksiyonları azaltmak için aşırı ısınmadan kaynaklanan dökme sıcaklığını (1550 ℉ gibi) 10-20 ℉'ye kadar azaltın.

3. Kalıp kabuğunun sıcaklığını ayarlayın: kalıp kabuğunun fırından çıkarılması ile mümkün olan en kısa sürede dökülmesi arasındaki süreyi kısaltın, kalıp kabuğunun içindeki sıcaklığın 800-900 ° C arasında olmasını sağlayın. Yüksek sıcaklıktaki kabuklar arayüz sıcaklık farklarını azaltabilir ve erimiş çeliğin düzgün katılaşmasını sağlayabilir.

Adım 3: Uzun vadeli sistematik kontrol (temel çözüm)

1. Kabuk malzemesi ve proses yükseltmesi: Yüzey katmanı malzemesi değiştirme testi: Sorun devam ederse, yüzey katmanı malzemesini daha atıl erimiş alümina (Al ₂ O3) veya "beyaz korindon" ile değiştirmeyi düşünün. Maliyeti daha yüksek olmasına rağmen yüksek kromlu çelikle reaktivite daha düşüktür. Yüzey katmanı sinterleme işleminin tanıtılması: Yüzey katmanı ve ikinci katman kabuk yapımı tamamlandıktan sonra, yüzey katmanını yoğunlaştırmak ve bazı gaz yayan maddeleri önceden ortadan kaldırmak için ek bir düşük sıcaklıkta (800 ° C) sinterleme eklenir.

2. Eritme ve dökme sisteminin iyileştirilmesi: argon korumasının uygulanması eritme: indüksiyon ocağında eritme sırasında kaplamak veya üflemek için argon gazının kullanılması. Vakum veya koruyucu atmosfer dökümünün kullanılması: Yüksek talep gören ürünler için, vakum indüksiyon ocağı eritme dökümüne veya argon dolu döküm kutularına yatırım yapmak en kapsamlı çözümdür.

3. Proses izleme noktaları oluşturun: Hammadde denetimi: Her zirkon tozu partisi için safsızlık içeriği numunesi alın. Kabuk kavurma kaydı: Her kavurma fırını için sıcaklık-zaman eğrisi izleme oluşturun. Döküm kusur haritası: Fotoğraf çekin ve oksidasyon noktalarının konumunu ve morfolojisini arşivleyin, ağaç konumuyla korelasyonu analiz edin ve kirliliğin kaynağını izleyin.

"205 gramlık bir dökümde zirkon tozu kumunun yüzey katmanındaki oksidasyon noktaları/lekeler" sorunu için önerilen sorun giderme sürecini özetleyin. Sorun gidermeye aşağıdaki şekilde öncelik vermeniz önerilir:

1. Birincil şüphe: Kabuğun kavrulması yeterli mi? Kavurma sıcaklığını ve bekletme süresini artırarak karşılaştırmalı deneyler yapın.

2. İkincil şüphe: Zirkon malzemesi saf mı? Karşılaştırmalı testler için bilinen yüksek saflıkta malzeme grubunu değiştirin.

3. Eş zamanlı olarak şunları kontrol edin: Dökme koruması gerçekten etkili mi? Argon boru hattındaki, akış ölçerdeki ve yolluk kabındaki hava akışı durumunu kontrol edin.

4. Son optimizasyon: Başta kabuk sıcaklığı ve dökme sıcaklığı olmak üzere proses parametrelerinin eşleşmesini ayarlayın. Yukarıdaki sistematik araştırma ve optimizasyon sayesinde, özellikle kabuğun mutlak kuruluğunun ve temizliğinin sağlanması ve arayüz korumasının güçlendirilmesi, 410 paslanmaz çelik hassas dökümlerin yüzeyindeki oksidasyon noktaları ve noktalar etkili bir şekilde ortadan kaldırılabilir.