تولید 410 قطعه فولادی ضد زنگ با سل سیلیس به وزن 205 گرم با عیوب لکه های اکسیداسیون سطحی: علل و راه حل ها

هنگام استفاده از پودر زیرکون / ماسه به عنوان لایه سطحی، نقاط اکسیداسیون و لکه ها در تولید 410 قطعه فولاد ضد زنگ (به ویژه قطعات کوچک با وزن حدود 200 گرم) ظاهر می شوند. چگونه باید علل را بررسی کنیم و راه حل ها را توسعه دهیم. بیایید نتایج اصلی را یک به یک تجزیه و تحلیل کنیم: این اکسیداسیون "نقطه و نقطه" معمولاً توسط یک عامل منفرد ایجاد نمی شود، بلکه نتیجه یک واکنش خشونت آمیز بین مایع فولادی بسیار فعال و رابط پوسته آلوده محلی است. علت اصلی مشکل عمدتا در "کیفیت پوسته" و "واکنش رابط پوسته مایع فولادی" نهفته است.

1، دلایل اصلی تشکیل لکه ها / لکه های اکسیداسیون، همراه با ویژگی های "لایه سطحی پودر زیرکون / شن" و "اکسیداسیون نقطه" تجزیه و تحلیل می شوند. دلایل اصلی به ترتیب احتمال به شرح زیر رتبه بندی می شوند:

1. آلودگی لایه سطحی پوسته (مظنون اولیه) خود مواد زیرکونیا: پودر/ماسه زیرکونیا با کیفیت پایین یا مرطوب ممکن است حاوی ناخالصی هایی مانند اکسید آهن (Fe2O3) و اکسید تیتانیوم (TiO2) باشد. در دماهای بالا، این ناخالصی ها با عناصری مانند کروم (Cr) و آلومینیوم (Al) در فولاد ضد زنگ واکنش شیمیایی می دهند و علائم واکنش موضعی (یعنی علائم اکسیداسیون) را روی سطح ریخته گری باقی می گذارند. آلودگی در حین کار: در کارگاه پوسته سازی، زنگ، گرد و غبار و مواد آلی (مانند الیاف دستکش و گریس) ممکن است در طول فرآیند پوشش سطح یا سنباده زدن مخلوط شوند. این آلاینده ها پس از تکلیس پوسته به صورت موضعی "نقاط ضعیف" با نقطه ذوب کم یا فعالیت زیاد را تشکیل می دهند. پایداری سل سیلیس: اگر سل سیلیس دارای ژل یا آلودگی موضعی باشد، روی یکنواختی پوشش تأثیر می گذارد و در نتیجه استحکام موضعی کافی یا غنی سازی ناخالصی ایجاد نمی کند.

2. برشته شدن پوسته ناکافی و رطوبت باقیمانده (دلیل کلیدی): باقیمانده رطوبت یکی از شایع ترین دلایل تشکیل «نقاط اکسیداسیون» است. اگر دمای برشته شدن پوسته کافی نباشد (<900 ℃) یا زمان عایق کاری کافی نباشد، در لایه های عمیق پوسته (به خصوص پوسته های ضخیم و بزرگ) آب کریستالی یا آب شیمیایی باقیمانده وجود خواهد داشت. هنگامی که فولاد مذاب با دمای بالا تزریق می شود، آب فورا تبخیر می شود و فشار بخار بسیار زیاد است، پوسته نازک جامد شده در قسمت جلوی فولاد مذاب را می شکند، فولاد مذاب تازه را در داخل قرار می دهد و تحت واکنش اکسیداسیون با بخار آب قرار می گیرد: Fe+H2O → FeO+H2 نقطه های مشابه اکسید و تشکیل می شود. بقایای کربن آلی: برشته کردن ناقص می تواند منجر به کربن شدن ترکیبات آلی در سل سیلیس و عوامل آزاد کننده قالب به جای احتراق کامل شود و مناطق غنی از کربن محلی را تشکیل دهد. هنگامی که فولاد مذاب با این ناحیه تماس پیدا می کند، کربن SiO2 را در پوسته کاهش می دهد و گاز CO تولید می کند که همچنین به سطح فولاد مذاب آسیب می رساند و باعث اکسیداسیون موضعی و کربوریزه شدن می شود.

3. حفاظت ناکافی از ذوب و ریختن (دلیل اساسی) اکسیداسیون ناقص: کروم در فولاد ضد زنگ 410 مستعد اکسیداسیون است. اگر اکسید زدایی نهایی (معمولاً با استفاده از آلومینیوم) کافی نباشد، محتوای اکسیژن محلول در فولاد مذاب بالا خواهد بود و تمایل به تجمع روی سطح یا ترکیب با واکنش دهنده های پوسته در پایان انجماد پیدا می کند و نقطه ای مانند اکسید تشکیل می دهد. جریان حفاظتی ناکافی از ریخته گری: حتی با حفاظت از گاز آرگون، اگر جریان هوا خیلی ضعیف، به طور ناموزون پراکنده یا مختل شود، هوا همچنان به داخل جریان ریخته گری و فنجان اسپرو کشیده می شود و باعث می شود که قطرات فولادی پاشیده و اکسید شوند و همراه با جریان وارد حفره قالب شوند و نقاط اکسیداسیون پراکنده را تشکیل دهند.

4. عدم تطابق پارامترهای فرآیند (عامل محرک) عدم تطابق بین دمای پوسته و دمای ریختن: دمای پیش گرم کردن پوسته بسیار پایین است (مانند 600 ℃)، در حالی که دمای ریختن فولاد مذاب بسیار زیاد است. اختلاف دما بین این دو بسیار زیاد است که انفجار گاز مشترک و شوک حرارتی را تشدید می کند و واکنش های نقطه ای را القا می کند. گرمای بیش از حد فولاد مذاب: دمای ذوب بیش از حد (مانند بیش از 1650 ℃) واکنش شیمیایی بین فولاد مذاب و پوسته را تشدید می کند.

2، راه حل سیستماتیک (از اورژانس تا علت اصلی) مرحله 1: بررسی و رسیدگی اضطراری در محل (اجرای فوری)

1. کوره پخت پوسته را بررسی کنید: ابزار اندازه گیری دما را کالیبره کنید. اطمینان حاصل کنید که دمای برشته کردن ≥ 950 ℃ و زمان نگهداری ≥ 2 ساعت است (بسته به افزایش ضخامت پوسته)، و گردش جو کوره را بررسی کنید تا مطمئن شوید که گاز خروجی می تواند تخلیه شود.

2. مواد خام را بررسی کنید: یک دسته جدید پودر/شن زیرکون با خلوص بالا (از نظر شیمیایی خالص یا درجه یک) برای آزمایش مقایسه ای بردارید. به میزان آهن (Fe) و تیتانیوم (Ti) آن توجه ویژه ای داشته باشید.

3. محیط پوسته سازی را بررسی کنید: کارگاه پوسته سازی را تمیز کنید، اطمینان حاصل کنید که پوشش سطح از منطقه سنباده جدا شده است و از آلودگی گرد و غبار زنگ جلوگیری کنید. سل سیلیس را برای ذرات یا ژل بررسی کنید.

4. تقویت محافظ ریخته گری: استحکام محافظ گاز آرگون را به طور موقت افزایش دهید تا اطمینان حاصل شود که فنجان ریخته گری به طور کامل توسط گاز آرگون در هنگام ریخته گری پوشانده شده است.

مرحله 2: بهینه سازی فرآیند کوتاه مدت (در عرض 1-2 هفته)

1. فرآیند برشته کردن را بهینه کنید: "برشت با حرارت مرحله ای" را اجرا کنید: زمان عایق را در مرحله 400-600 ℃ افزایش دهید تا مواد آلی به طور کامل تجزیه و تبخیر شوند. عایق کافی بالای 900 ℃ برای دفع آب شیمیایی حفظ کنید. برای اجزای مهم، بلافاصله پس از پخت بریزید یا در فر با دمای بالا (بیش از 200 درجه سانتیگراد) نگهداری کنید تا از جذب رطوبت جلوگیری شود.

2. عملیات مذاب تقویتی: اکسید زدایی نهایی دقیق: قبل از ضربه زدن، سیم آلومینیومی را در قسمت عمیق فولاد مذاب برای اکسید زدایی نهایی وارد کنید و میزان آلومینیوم باقیمانده را در 0.02٪ -0.08٪ کنترل کنید. دمای ریختن را به طور مناسب کاهش دهید: برای اطمینان از پر شدن کامل، دمای ریختن را از گرمای فوق العاده (مانند 1550 درجه سانتیگراد) 10-20 ℃ کاهش دهید تا واکنش های حرارتی کاهش یابد.

3. دمای پوسته قالب را تنظیم کنید: فاصله بین بیرون آوردن پوسته قالب از کوره و ریختن آن را تا کمترین زمان ممکن کوتاه کنید، اطمینان حاصل کنید که دمای داخل پوسته قالب بین 800-900 ℃ است. پوسته های با دمای بالا می توانند اختلاف دمای رابط را کاهش دهند و از انجماد صاف فولاد مذاب اطمینان حاصل کنند.

مرحله 3: کنترل سیستماتیک بلند مدت (راه حل اساسی)

1. مواد پوسته و ارتقاء فرآیند: آزمایش جایگزینی مواد لایه سطحی: اگر مشکل ادامه داشت، مواد لایه سطحی را با آلومینا ذوب شده بی اثرتر (Al2O3) یا "کوروندوم سفید" جایگزین کنید. اگرچه هزینه بالاتر است، اما واکنش پذیری با فولاد کروم بالا کمتر است. معرفی فرآیند تف جوشی لایه سطحی: پس از تکمیل لایه سطحی و ساخت پوسته لایه دوم، یک تف جوشی اضافی در دمای پایین (800 ℃) اضافه می شود تا لایه سطحی متراکم شود و برخی از مواد منتشر کننده گاز از قبل حذف شوند.

2. ارتقاء سیستم ذوب و ریختن: اجرای ذوب حفاظتی آرگون: استفاده از گاز آرگون برای پوشاندن یا دمیدن در حین ذوب کوره القایی. استفاده از ریخته گری با خلاء یا اتمسفر محافظ: برای محصولات با تقاضای بالا، سرمایه گذاری در ریخته گری ذوب کوره القایی خلاء یا جعبه های ریخته گری پر از آرگون کامل ترین راه حل است.

3. ایجاد نقاط نظارت بر فرآیند: بازرسی مواد خام: نمونه برداری از محتوای ناخالصی را برای هر دسته از پودر زیرکون انجام دهید. رکورد برشته کردن پوسته: نظارت بر منحنی زمان دما را برای هر کوره برشته ایجاد کنید. نقشه نقص ریخته گری: عکس بگیرید و مکان و مورفولوژی نقاط اکسیداسیون را بایگانی کنید، همبستگی را با موقعیت درخت تجزیه و تحلیل کنید و منبع آلودگی را ردیابی کنید.

فرآیند عیب یابی توصیه شده برای مشکل "نقاط/نقاط اکسیداسیون روی لایه سطحی ماسه پودر زیرکون در ریخته گری 205 گرم" را خلاصه کنید. توصیه می شود عیب یابی را به شرح زیر در اولویت قرار دهید:

1. شک اولیه: آیا برشته کردن پوسته کافی است؟ آزمایش های مقایسه ای را با افزایش دمای برشته کردن و زمان نگهداری انجام دهید.

2. شبهه ثانویه: آیا ماده زیرکن خالص است؟ دسته ای از مواد شناخته شده با خلوص بالا را برای آزمایش مقایسه ای جایگزین کنید.

3. به طور همزمان بررسی کنید: آیا محافظ ریختن واقعاً مؤثر است؟ وضعیت جریان هوا را در خط لوله آرگون، دبی سنج و فنجان اسپرو بررسی کنید.

4. بهینه سازی نهایی: تطبیق پارامترهای فرآیند، عمدتاً دمای پوسته و دمای ریختن را تنظیم کنید. از طریق بررسی سیستماتیک و بهینه سازی فوق، به ویژه اطمینان از خشکی و تمیزی مطلق پوسته و تقویت حفاظت رابط، نقاط اکسیداسیون و لکه های روی سطح ریخته گری دقیق فولاد ضد زنگ 410 را می توان به طور موثر از بین برد.