Producerea a 410 piese din oțel inoxidabil cu sol de silice, cu o greutate de 205 grame, cu defecte pete de oxidare la suprafață: cauze și soluții

Când se utilizează pulbere/nisip de zircon ca strat de suprafață, în producția de 410 piese din oțel inoxidabil apar puncte de oxidare și pete (în special piese mici cu o greutate de aproximativ 200 de grame). Cum ar trebui să investigăm cauzele și să dezvoltăm soluții. Să analizăm concluziile de bază una câte una: această oxidare „punct și punctual” nu este de obicei cauzată de un singur factor, ci mai degrabă rezultatul unei reacții violente între lichidul de oțel foarte activ și interfața de înveliș contaminată local. Cauza principală a problemei constă în principal în „calitatea carcasei” și „reacția interfeței carcasei lichide din oțel”.

1、 Sunt analizate principalele motive pentru formarea de pete/pete de oxidare, combinate cu caracteristicile „strat de suprafață pulbere/nisip de zircon” și „oxidare punctuală”. Principalele motive sunt ordonate în ordinea posibilităților, după cum urmează:

1. Contaminarea stratului de suprafață al carcasei (suspect principal) Materialul de zirconiu în sine: pulberea/nisipul de zirconiu umed sau de proastă calitate poate conține impurități precum oxid de fier (Fe ₂ O3) și oxid de titan (TiO ₂). La temperaturi ridicate, aceste impurități vor reacționa chimic cu elemente precum cromul (Cr) și aluminiul (Al) din oțel inoxidabil, lăsând urme de reacție localizate (adică urme de oxidare) pe suprafața turnării. Poluarea în timpul funcționării: În atelierul de fabricare a carcasei, rugina, praful și materia organică (cum ar fi fibrele de mănuși și grăsimea) pot fi amestecate în timpul procesului de acoperire a suprafeței sau de șlefuire. Acești poluanți vor forma „puncte slabe” cu puncte de topire scăzute sau activitate ridicată la nivel local după calcinarea cojii. Stabilitatea solului de silice: dacă solul de silice are gel local sau poluare, acesta va afecta uniformitatea acoperirii, rezultând o rezistență locală insuficientă sau îmbogățire cu impurități.

2. Prăjirea insuficientă a cojii și umiditatea reziduală (motivul principal): Reziduul de umiditate este unul dintre cele mai comune motive pentru formarea „punctelor de oxidare”. Dacă temperatura de prăjire a cochiliei este insuficientă (<900 ℃) sau timpul de izolare nu este suficient, va exista apă cristalină reziduală sau apă chimică în straturile adânci ale cochiliei (în special cochilii groase și mari). Când oțelul topit la temperatură înaltă este injectat, apa se evaporă instantaneu, iar presiunea vaporilor este extrem de ridicată, rupând învelișul subțire solidificat din partea din față a oțelului topit, expunând oțelul topit proaspăt în interior și trecând printr-o reacție de oxidare cu vapori de apă: Fe+H ₂ O → FeO+H ₂, formând puncte de oxid precum gropi de oxid. Reziduu de carbon organic: Prăjirea incompletă poate duce la carbonizarea compușilor organici în sol de silice și agenți de eliberare a mucegaiului în loc de ardere completă, formând zone bogate în carbon localizate. Când oțelul topit intră în contact cu această zonă, carbonul va reduce SiO ₂ în înveliș, producând CO gaz, care va deteriora, de asemenea, suprafața oțelului topit și va provoca oxidarea locală și cementarea.

3. Protecție insuficientă la topire și turnare (motiv fundamental) dezoxidare incompletă: Cromul din oțelul inoxidabil 410 este predispus la oxidare. Dacă dezoxidarea finală (de obicei folosind aluminiu) este insuficientă, conținutul de oxigen dizolvat în oțelul topit va fi mare și acesta va tinde să se agrega la suprafață sau să se combine cu reactanții învelișului la sfârșitul solidificării, formând un punct precum oxizi. Flux insuficient de protecție a turnării: Chiar și cu protecția cu gaz argon, dacă fluxul de aer este prea slab, dispersat neuniform sau perturbat, aerul va fi în continuare atras în fluxul de turnare și în cupa de colectare, provocând stropirea și oxidarea picăturilor de oțel și să intre în cavitatea matriței împreună cu fluxul, formând puncte de oxidare dispersate.

4. Nepotrivire a parametrilor procesului (factor de declanșare) Nepotrivire între temperatura carcasei și temperatura de turnare: Temperatura de preîncălzire a carcasei este prea scăzută (cum ar fi <600 ℃), în timp ce temperatura de turnare a oțelului topit este prea mare. Diferența de temperatură dintre cele două este prea mare, ceea ce va intensifica explozia gazului de interfață și șocul termic și va induce reacții punctuale. Supraîncălzirea oțelului topit: temperatura de topire excesivă (cum ar fi depășirea 1650 ℃) va intensifica reactivitatea chimică dintre oțelul topit și carcasă.

2、 Soluție sistematică (de la urgență la cauza principală) Pasul 1: Investigarea și gestionarea situației de urgență la fața locului (execuție imediată)

1. Verificați cuptorul de coacere: calibrați instrumentul de măsurare a temperaturii. Asigurați-vă că temperatura de prăjire este ≥ 950 ℃ și timpul de menținere este ≥ 2 ore (în funcție de creșterea grosimii carcasei) și verificați circulația atmosferei cuptorului pentru a vă asigura că gazele de eșapament pot fi evacuate.

2. Verificați materiile prime: luați un nou lot de pulbere/nisip de zircon de înaltă puritate (pură chimic sau de primă calitate) pentru teste comparative. Acordați o atenție deosebită conținutului său de fier (Fe) și titan (Ti).

3. Verificați mediul de fabricare a cochiliei: curățați atelierul de fabricare a cochiliei, asigurați-vă că stratul de suprafață este izolat de zona de șlefuire și preveniți poluarea cu praf de rugină. Verificați solul de silice pentru particule sau gel.

4. Întăriți protecția la turnare: creșteți temporar rezistența protecției împotriva gazului argon pentru a vă asigura că paharul de turnare este complet acoperit de gaz argon în timpul turnării.

Pasul 2: optimizarea procesului pe termen scurt (în decurs de 1-2 săptămâni)

1. Optimizați procesul de prăjire: implementați „prăjirea cu încălzire în etape”: creșteți timpul de izolare în stadiul de 400-600 ℃ pentru a permite materiei organice să se descompună și să se evapore complet; Mențineți o izolație suficientă peste 900 ℃ pentru a elimina apa chimică. Pentru componentele importante, turnați imediat după coacere sau depozitați într-un cuptor cu temperatură înaltă (>200 ℃) pentru a preveni absorbția umidității.

2. Tratamentul de întărire a topiturii: Dezoxidare finală strictă: înainte de atingere, introduceți sârmă de aluminiu în partea adâncă a oțelului topit pentru dezoxidarea finală și controlați conținutul de aluminiu rezidual la 0,02% -0,08%. Reduceți în mod corespunzător temperatura de turnare: Pe premisa de a asigura umplerea completă, reduceți temperatura de turnare de la supraîncălzire (cum ar fi 1550 ℃) cu 10-20 ℃ pentru a reduce reacțiile termice.

3. Reglați temperatura carcasei matriței: scurtați intervalul dintre scoaterea carcasei matriței din cuptor și turnare la cel mai scurt timp posibil, asigurându-vă că temperatura din interiorul carcasei matriței este între 800-900 ℃. Învelișurile de temperatură ridicată pot reduce diferențele de temperatură ale interfeței și pot asigura solidificarea lină a oțelului topit.

Pasul 3: Control sistematic pe termen lung (soluție fundamentală)

1. Materialul învelișului și modernizarea procesului: Test de înlocuire a materialului stratului de suprafață: Dacă problema persistă, luați în considerare înlocuirea materialului stratului de suprafață cu alumină topită mai inertă (Al ₂ O3) sau „corindon alb”. Deși costul este mai mare, reactivitatea cu oțel cu conținut ridicat de crom este mai mică. Introducerea procesului de sinterizare a stratului de suprafață: După finalizarea confecționării stratului de suprafață și al celui de al doilea strat, se adaugă o sinterizare suplimentară la temperatură joasă (800 ℃) pentru a densifica stratul de suprafață și a elimina în avans unele substanțe care emit gaze.

2. Îmbunătățirea sistemului de topire și turnare: implementarea protecției topirii argonului: utilizarea gazului argon pentru a acoperi sau sufla în timpul topirii cuptorului cu inducție. Utilizarea turnării în vid sau în atmosferă protectoare: pentru produsele cu cerere mare, investiția în turnarea de topire în cuptor cu inducție în vid sau în cutii de turnare umplute cu argon este soluția cea mai completă.

3. Stabiliți puncte de monitorizare a procesului: Inspecția materiilor prime: Efectuați eșantionarea conținutului de impurități pentru fiecare lot de pulbere de zircon. Înregistrarea prăjirii cu coajă: Stabiliți monitorizarea curbei de timp a temperaturii pentru fiecare cuptor de prăjire. Harta defectelor de turnare: Faceți fotografii și arhivați locația și morfologia punctelor de oxidare, analizați corelația cu poziția arborelui și urmăriți sursa de poluare.

Rezumați procesul recomandat de depanare pentru problema „punctelor/petelor de oxidare pe stratul de suprafață de nisip pulbere de zircon într-o turnare de 205 grame”. Se recomandă să prioritizați depanarea după cum urmează:

1. Suspiciune primară: este suficientă prăjirea coajelor? Efectuați experimente comparative prin creșterea temperaturii de prăjire și a timpului de menținere.

2. Suspiciune secundară: materialul zircon este pur? Înlocuiți un lot de materiale cunoscute de înaltă puritate pentru teste comparative.

3. Verificați simultan: Protecția la turnare este cu adevărat eficientă? Verificați starea fluxului de aer la conducta de argon, debitmetru și cupa de colectare.

4. Optimizare finală: Reglați potrivirea parametrilor procesului, în principal temperatura învelișului și temperatura de turnare. Prin investigarea și optimizarea sistematică de mai sus, în special asigurând uscăciunea și curățenia absolută a carcasei și întărirea protecției interfeței, punctele de oxidare și petele de pe suprafața pieselor turnate de precizie din oțel inoxidabil 410 pot fi eliminate în mod eficient.