Productie van 410 roestvrijstalen onderdelen met silicasol, met een gewicht van 205 gram, met oppervlakteoxidatievlekkendefecten: oorzaken en oplossingen

Bij gebruik van zirkoonpoeder/zand als oppervlaktelaag ontstaan ​​er oxidatiepunten en -vlekken bij de productie van 410 roestvrijstalen onderdelen (vooral kleine onderdelen met een gewicht van ongeveer 200 gram). Hoe moeten we de oorzaken onderzoeken en oplossingen ontwikkelen? Laten we de kernconclusies één voor één analyseren: deze "point and spot"-oxidatie wordt meestal niet veroorzaakt door één enkele factor, maar eerder door een gewelddadige reactie tussen zeer actieve staalvloeistof en lokaal vervuild omhulselgrensvlak. De hoofdoorzaak van het probleem ligt voornamelijk in de "schaalkwaliteit" en de "stalen vloeistofschaalgrensvlakreactie".

1. De belangrijkste redenen voor de vorming van oxidatievlekken/vlekken worden geanalyseerd, gecombineerd met de kenmerken van "zirkoonpoeder/zandoppervlaktelaag" en "puntoxidatie". De belangrijkste redenen zijn als volgt gerangschikt in volgorde van mogelijkheid:

1. Verontreiniging van de oppervlaktelaag van de schaal (hoofdverdachte) Zirkoniumoxidemateriaal zelf: Zirkoniumoxidepoeder/zand van slechte kwaliteit of vochtig kan onzuiverheden bevatten zoals ijzeroxide (Fe₂ O3) en titaniumoxide (TiO₂). Bij hoge temperaturen zullen deze onzuiverheden chemisch reageren met elementen zoals chroom (Cr) en aluminium (Al) in roestvrij staal, waardoor plaatselijke reactiesporen (d.w.z. oxidatiesporen) op het oppervlak van het gietstuk achterblijven. Vervuiling tijdens het gebruik: In de werkplaats voor het maken van schelpen kunnen roest, stof en organisch materiaal (zoals handschoenvezels en vet) worden vermengd tijdens het oppervlaktecoating- of schuurproces. Deze verontreinigende stoffen zullen plaatselijk "zwakke punten" vormen met lage smeltpunten of hoge activiteit na het calcineren van de schaal. Stabiliteit van silicasol: als de silicasol lokaal gel of vervuiling bevat, zal dit de uniformiteit van de coating beïnvloeden, wat resulteert in onvoldoende lokale sterkte of verrijking van onzuiverheden.

2. Onvoldoende roosteren van de schaal en restvocht (belangrijkste reden): Vochtresten zijn een van de meest voorkomende redenen voor de vorming van "oxidatiepunten". Als de braadtemperatuur van de schaal onvoldoende is (<900 ℃) of de isolatietijd niet voldoende is, zal er kristalwater of chemisch water achterblijven in de diepe lagen van de schaal (vooral dikke en grote schelpen). Wanneer gesmolten staal op hoge temperatuur wordt geïnjecteerd, verdampt het water onmiddellijk en is de dampdruk extreem hoog, waardoor het door de gestolde dunne schil aan de voorkant van het gesmolten staal breekt, het verse gesmolten staal aan de binnenkant blootlegt en een oxidatiereactie ondergaat met waterdamp: Fe + H ₂ O → Fe O + H ₂, waarbij puntvormige putten en oxideschilfers worden gevormd. Organisch koolstofresidu: Onvolledig roosten kan leiden tot carbonisatie van organische verbindingen in silicasol en losmiddelen in plaats van volledige verbranding, waardoor plaatselijke koolstofrijke gebieden ontstaan. Wanneer het gesmolten staal in contact komt met dit gebied, zal koolstof het SiO₂ in de schaal verminderen, waardoor CO-gas ontstaat, dat ook het oppervlak van het gesmolten staal zal beschadigen en lokale oxidatie en carbonering zal veroorzaken.

3. Onvoldoende bescherming tegen smelten en gieten (fundamentele reden) onvolledige deoxidatie: Chroom in roestvrij staal 410 is gevoelig voor oxidatie. Als de uiteindelijke deoxidatie (meestal met behulp van aluminium) onvoldoende is, zal het opgeloste zuurstofgehalte in het gesmolten staal hoog zijn, en zal het de neiging hebben om zich op het oppervlak te aggregeren of te combineren met de omhullingsreagentia aan het einde van het stollen, waardoor puntachtige oxiden worden gevormd. Onvoldoende gietbeschermingsstroom: zelfs met argongasbescherming zal, als de luchtstroom te zwak, ongelijk verdeeld of verstoord is, nog steeds lucht in de gietstroom en de aanspuitbeker worden gezogen, waardoor stalen druppels gaan spatten en oxideren en met de stroom de vormholte binnendringen, waardoor verspreide oxidatiepunten worden gevormd.

4. Mismatch van procesparameters (triggerfactor) Mismatch tussen schaaltemperatuur en giettemperatuur: De voorverwarmingstemperatuur van de schaal is te laag (zoals <600 ℃), terwijl de giettemperatuur van het gesmolten staal te hoog is. Het temperatuurverschil tussen de twee is te groot, wat de gasexplosie en thermische schok op het grensvlak zal intensiveren en puntreacties zal veroorzaken. Oververhitting van gesmolten staal: Een te hoge smelttemperatuur (zoals het overschrijden van 1650 ℃) zal de chemische reactiviteit tussen het gesmolten staal en de schaal intensiveren.

2. Systematische oplossing (van noodgeval tot hoofdoorzaak) Stap 1: Noodonderzoek en afhandeling ter plaatse (onmiddellijke uitvoering)

1. Controleer de schaalbakoven: kalibreer het temperatuurmeetinstrument. Zorg ervoor dat de roosttemperatuur ≥ 950 ℃ is en de houdtijd ≥ 2 uur (afhankelijk van de toename van de schaaldikte) en controleer de circulatie van de ovenatmosfeer om ervoor te zorgen dat het uitlaatgas kan worden afgevoerd.

2. Controleer de grondstoffen: Neem een ​​nieuwe partij zeer zuiver (chemisch zuiver of eerste kwaliteit) zirkoonpoeder/zand voor vergelijkende tests. Besteed speciale aandacht aan het ijzer- (Fe) en titanium (Ti) gehalte.

3. Controleer de omgeving waar de schaal wordt gemaakt: maak de werkplaats voor het maken van de schaal schoon, zorg ervoor dat de oppervlaktecoating geïsoleerd is van het schuurgebied en voorkom vervuiling door roeststof. Controleer de silicasol op deeltjes of gel.

4. Versterk de gietbescherming: verhoog tijdelijk de sterkte van de argongasbescherming om ervoor te zorgen dat de schenkbeker tijdens het gieten volledig bedekt is met argongas.

Stap 2: Procesoptimalisatie op korte termijn (binnen 1-2 weken)

1. Optimaliseer het roostproces: implementeer "stapsverwarmend roosteren": verhoog de isolatietijd in de fase van 400-600 ℃ zodat organisch materiaal volledig kan ontbinden en verdampen; Zorg voor voldoende isolatie boven 900 ℃ om chemisch water te verdrijven. Voor belangrijke componenten direct na het bakken uitgieten of in een oven op hoge temperatuur (>200 ℃) bewaren om vochtopname te voorkomen.

2. Versterking van de smeltbehandeling: strikte definitieve deoxidatie: steek vóór het tappen aluminiumdraad in het diepe deel van het gesmolten staal voor definitieve deoxidatie en controleer het resterende aluminiumgehalte op 0,02% -0,08%. Verlaag de giettemperatuur op passende wijze: Verlaag, uitgaande van een volledige vulling, de giettemperatuur bij oververhitting (zoals 1550 ℃) met 10-20 ℃ om thermische reacties te verminderen.

3. Pas de temperatuur van de vormschaal aan: verkort het interval tussen het uit de oven halen en gieten van de vormschaal tot de kortst mogelijke tijd, waarbij u ervoor zorgt dat de temperatuur in de vormschaal tussen 800-900 ℃ ligt. Hogetemperatuurschalen kunnen temperatuurverschillen in het grensvlak verminderen en zorgen voor een soepele stolling van gesmolten staal.

Stap 3: Systematische controle op lange termijn (fundamentele oplossing)

1. Shell-materiaal en procesupgrade: Vervangingstest voor oppervlaktelaagmateriaal: Als het probleem aanhoudt, overweeg dan om het materiaal van de oppervlaktelaag te vervangen door meer inert gesmolten aluminiumoxide (Al₂ O3) of "wit korund". Hoewel de kosten hoger zijn, is de reactiviteit met hoog chroomstaal lager. Introductie van het sinterproces van de oppervlaktelaag: Na voltooiing van het maken van de oppervlaktelaag en de tweede laagschaal, wordt een extra sintering bij lage temperatuur (800 ℃) toegevoegd om de oppervlaktelaag te verdichten en vooraf enkele gasuitstotende stoffen te elimineren.

2. Verbetering van het smelt- en gietsysteem: implementatie van argonbescherming. Smelten: gebruik van argongas om te bedekken of te blazen tijdens het smelten van inductieovens. Gebruik van gieten onder vacuüm of onder beschermende atmosfeer: Voor producten waar veel vraag naar is, is investeren in smeltgieten in een vacuüm-inductieoven of met argon gevulde gietdozen de meest grondige oplossing.

3. Breng procesbewakingspunten tot stand: Inspectie van grondstoffen: Voer monsters van de onzuiverheid uit voor elke partij zirkoonpoeder. Registratie van het roosteren van de schaal: Stel een monitoring van de temperatuur-tijdcurve in voor elke roostoven. Kaart met gietfouten: maak foto's en archiveer de locatie en morfologie van oxidatiepunten, analyseer de correlatie met de positie van de boom en traceer de bron van vervuiling.

Vat het aanbevolen probleemoplossingsproces samen voor het probleem van "oxidatiepunten/vlekken op de oppervlaktelaag van zirkoonpoederzand in een gietstuk van 205 gram". Het wordt aanbevolen om als volgt prioriteit te geven aan het oplossen van problemen:

1. Primaire verdenking: is het roosteren van de schaal voldoende? Voer vergelijkende experimenten uit door de braadtemperatuur en de bewaartijd te verhogen.

2. Secundair vermoeden: is het zirkoonmateriaal zuiver? Vervang een partij bekende hoogzuivere materialen voor vergelijkende tests.

3. Controleer tegelijkertijd: Is de schenkbescherming echt effectief? Controleer de luchtstroomstatus bij de argonleiding, de flowmeter en de aanspuitbeker.

4. Laatste optimalisatie: pas de afstemming van procesparameters aan, voornamelijk de schaaltemperatuur en de giettemperatuur. Door het bovenstaande systematische onderzoek en optimalisatie, waarbij vooral wordt gezorgd voor absolute droogheid en zuiverheid van de schaal en het versterken van de interfacebescherming, kunnen de oxidatiepunten en vlekken op het oppervlak van 410 roestvrijstalen precisiegietstukken effectief worden geëlimineerd.