Производство на 410 части от неръждаема стомана със силициев зол, с тегло 205 грама, с повърхностни дефекти от окислителни петна: причини и решения

Когато използвате цирконов прах/пясък като повърхностен слой, при производството на части от неръждаема стомана 410 (особено малки части с тегло около 200 грама) се появяват точки на окисление и петна. Как трябва да проучим причините и да разработим решения. Нека анализираме основните заключения един по един: това "точково и точково" окисляване обикновено не е причинено от един единствен фактор, а по-скоро резултат от бурна реакция между силно активна стоманена течност и локално замърсен интерфейс на корпуса. Основната причина за проблема се крие главно в „качеството на черупката“ и „реакцията на интерфейса на стоманената течна обвивка“.

1、 Анализират се основните причини за образуването на окислителни петна/петна, съчетани с характеристиките на „цирконов прах/пясъчен повърхностен слой“ и „точково окисление“. Основните причини са подредени по ред на възможност, както следва:

1. Замърсяване на повърхностния слой на обвивката (основно заподозряно) Циркониевият материал с лошо качество: Нискокачествен или влажен циркониев прах/пясък може да съдържа примеси като железен оксид (Fe ₂ O3) и титанов оксид (TiO ₂). При високи температури тези примеси ще реагират химически с елементи като хром (Cr) и алуминий (Al) в неръждаема стомана, оставяйки локализирани следи от реакция (т.е. следи от окисление) върху повърхността на отливката. Замърсяване по време на работа: В работилницата за производство на черупки ръжда, прах и органични вещества (като влакна от ръкавици и грес) могат да се смесят по време на процеса на повърхностно покритие или шлайфане. Тези замърсители ще образуват "слаби точки" с ниски точки на топене или висока активност на местно ниво след калциниране на корпуса. Стабилност на силициевия зол: ако силициевият зол има локален гел или замърсяване, това ще повлияе на равномерността на покритието, което ще доведе до недостатъчна локална якост или обогатяване с примеси.

2. Недостатъчно изпичане на черупката и остатъчна влага (ключова причина): Остатъчната влага е една от най-честите причини за образуването на „точки на окисление“. Ако температурата на печене на черупката е недостатъчна (<900 ℃) или времето за изолация не е достатъчно, ще има остатъчна кристална вода или химическа вода в дълбоките слоеве на черупката (особено дебелите и големи черупки). Когато се инжектира високотемпературна разтопена стомана, водата се изпарява мигновено и налягането на парите е изключително високо, пробивайки втвърдената тънка обвивка в предната част на разтопената стомана, излагайки прясно разтопената стомана вътре и претърпявайки окислителна реакция с водна пара: Fe+H ₂ O → FeO+H ₂, образувайки точки като ямки и оксидни люспи. Органичен въглероден остатък: Непълното изпичане може да доведе до карбонизация на органични съединения в силициевия зол и отделящите агенти за плесени вместо пълно изгаряне, образувайки локализирани зони, богати на въглерод. Когато разтопената стомана влезе в контакт с тази област, въглеродът ще намали SiO ₂ в черупката, произвеждайки CO газ, който също ще повреди повърхността на разтопената стомана и ще причини локално окисляване и карбуризиране.

3. Недостатъчна защита от топене и изливане (основна причина) непълно дезоксидиране: Хромът в неръждаема стомана 410 е склонен към окисляване. Ако крайната дезоксидация (обикновено с използване на алуминий) е недостатъчна, съдържанието на разтворен кислород в разтопената стомана ще бъде високо и тя ще има тенденция да се агрегира на повърхността или да се комбинира с реагентите на обвивката в края на втвърдяването, образувайки точковидни оксиди. Недостатъчен поток за защита на отливката: Дори при защита от газ аргон, ако въздушният поток е твърде слаб, неравномерно разпръснат или нарушен, въздухът все още ще бъде изтеглен в потока на отливката и чашата на леяка, което ще доведе до пръскане и окисляване на стоманени капчици и навлизане в кухината на матрицата с потока, образувайки диспергирани точки на окисление.

4. Несъответствие на параметрите на процеса (задействащ фактор) Несъответствие между температурата на корпуса и температурата на изливане: Температурата на предварително загряване на корпуса е твърде ниска (като например <600 ℃), докато температурата на изливане на разтопената стомана е твърде висока. Температурната разлика между двете е твърде голяма, което ще засили експлозията на интерфейсния газ и топлинния шок и ще предизвика точкови реакции. Прегряване на разтопена стомана: Прекомерната температура на топене (като например над 1650 ℃) ще засили химическата реактивност между разтопената стомана и корпуса.

2、 Систематично решение (от спешност до първопричина) Стъпка 1: Разследване и обработка на спешни случаи на място (незабавно изпълнение)

1. Проверете пещта за печене на черупки: калибрирайте уреда за измерване на температурата. Уверете се, че температурата на печене е ≥ 950 ℃ и времето на задържане е ≥ 2 часа (в зависимост от увеличаването на дебелината на черупката) и проверете циркулацията на атмосферата на пещта, за да се уверите, че отработените газове могат да бъдат изхвърлени.

2. Проверете суровините: Вземете нова партида цирконов прах/пясък с висока чистота (химически чист или първи клас) за сравнително тестване. Обърнете специално внимание на съдържанието на желязо (Fe) и титан (Ti).

3. Проверете средата за производство на черупки: Почистете работилницата за производство на черупки, уверете се, че повърхностното покритие е изолирано от зоната за шлайфане и предотвратете замърсяване с прах от ръжда. Проверете силициевия зол за частици или гел.

4. Укрепване на защитата при леене: временно увеличете силата на защитата с газ аргон, за да сте сигурни, че чашата за изливане е напълно покрита с газ аргон по време на леене.

Стъпка 2: Краткосрочна оптимизация на процеса (в рамките на 1-2 седмици)

1. Оптимизирайте процеса на печене: приложете „стъпково нагряване на печене“: увеличете времето за изолация на етапа 400-600 ℃, за да позволите на органичните вещества да се разградят и изпарят напълно; Поддържайте достатъчна изолация над 900 ℃, за да изгоните химическата вода. За важни компоненти изсипете веднага след изпичане или съхранявайте във фурна с висока температура (>200 ℃), за да предотвратите абсорбирането на влага.

2. Укрепваща обработка на стопилка: Строго окончателно дезоксидиране: Преди потупване вкарайте алуминиева тел в дълбоката част на разтопената стомана за окончателно дезоксидиране и контролирайте остатъчното съдържание на алуминий на 0,02% -0,08%. Намалете по подходящ начин температурата на изливане: Предпоставката за осигуряване на пълно пълнене, намалете температурата на изливане от прегряване (като 1550 ℃) с 10-20 ℃, за да намалите топлинните реакции.

3. Регулирайте температурата на корпуса на формата: съкратете интервала между изваждането на корпуса на формата от пещта и изливането до възможно най-краткото време, като се уверите, че температурата вътре в корпуса на формата е между 800-900 ℃. Високотемпературните черупки могат да намалят температурните разлики на интерфейса и да осигурят гладко втвърдяване на разтопената стомана.

Стъпка 3: Дългосрочен систематичен контрол (фундаментално решение)

1. Материал на обвивката и надграждане на процеса: Тест за подмяна на материала на повърхностния слой: Ако проблемът продължава, помислете за замяна на материала на повърхностния слой с по-инертен разтопен алуминиев оксид (Al ₂ O3) или "бял корунд". Въпреки че цената е по-висока, реактивността при стомана с високо съдържание на хром е по-ниска. Въвеждане на процеса на синтероване на повърхностния слой: След завършване на производството на повърхностния слой и обвивката на втория слой се добавя допълнително синтероване при ниска температура (800 ℃), за да се уплътни повърхностният слой и предварително да се елиминират някои вещества, излъчващи газ.

2. Модернизиране на системата за топене и изливане: прилагане на аргонова защита на топенето: използване на газ аргон за покриване или продухване по време на топене в индукционна пещ. Използване на леене във вакуум или защитна атмосфера: За продукти с голямо търсене инвестирането в леене във вакуумна индукционна пещ или пълни с аргон леярски кутии е най-задълбоченото решение.

3. Установете точки за мониторинг на процеса: Инспекция на суровините: Извършете вземане на проби от съдържанието на примеси за всяка партида цирконов прах. Запис на печенето на черупки: Установете мониторинг на кривата на температурата и времето за всяка пещ за печене. Карта на дефектите при леене: Направете снимки и архивирайте местоположението и морфологията на точките на окисляване, анализирайте корелацията с позицията на дървото и проследете източника на замърсяване.

Обобщете препоръчителния процес за отстраняване на неизправности за проблема с „точки/петна на окисление върху повърхностния слой от цирконов прах от пясък в 205-грамова отливка“. Препоръчително е отстраняването на неизправности да се приоритизира по следния начин:

1. Първоначално подозрение: Достатъчно ли е изпичането на черупките? Провеждане на сравнителни експерименти чрез повишаване на температурата на печене и времето на задържане.

2. Вторично подозрение: Чист ли е материалът циркон? Заменете партида от известни материали с висока чистота за сравнително изпитване.

3. Едновременно проверете: Ефективна ли е защитата от изливане? Проверете състоянието на въздушния поток в тръбопровода за аргон, разходомера и леечната чаша.

4. Окончателна оптимизация: Регулирайте съвпадението на параметрите на процеса, главно температурата на корпуса и температурата на изливане. Чрез горното систематично изследване и оптимизиране, особено осигуряване на абсолютна сухота и чистота на обвивката и укрепване на защитата на интерфейса, точките на окисление и петна по повърхността на 410 прецизни отливки от неръждаема стомана могат да бъдат ефективно елиминирани.