Produzione di pezzi in acciaio inossidabile 410 con sol di silice, del peso di 205 grammi, con difetti di macchie di ossidazione superficiale: cause e soluzioni

Quando si utilizza polvere/sabbia di zirconio come strato superficiale, nella produzione di parti in acciaio inossidabile 410 compaiono punti e macchie di ossidazione (soprattutto piccole parti del peso di circa 200 grammi). Come dovremmo indagare le cause e sviluppare soluzioni. Analizziamo le conclusioni principali una per una: questa ossidazione "punto e punto" di solito non è causata da un singolo fattore, ma piuttosto il risultato di una reazione violenta tra il liquido di acciaio altamente attivo e l'interfaccia del guscio localmente contaminato. La causa principale del problema risiede principalmente nella "qualità del guscio" e nella "reazione dell'interfaccia del guscio liquido in acciaio".

1、 Vengono analizzate le ragioni principali della formazione di macchie/macchie di ossidazione, combinate con le caratteristiche di "polvere di zircone/strato superficiale di sabbia" e "punto di ossidazione". I motivi principali sono classificati in ordine di possibilità come segue:

1. Contaminazione dello strato superficiale del guscio (sospetto principale) Materiale di zirconio stesso: polvere/sabbia di zirconio di scarsa qualità o umida può contenere impurità come ossido di ferro (Fe ₂ O3) e ossido di titanio (TiO ₂). Ad alte temperature, queste impurità reagiscono chimicamente con elementi come il cromo (Cr) e l'alluminio (Al) nell'acciaio inossidabile, lasciando segni di reazione localizzati (cioè segni di ossidazione) sulla superficie della fusione. Inquinamento durante il funzionamento: nell'officina di produzione dei gusci, ruggine, polvere e materiale organico (come fibre di guanti e grasso) possono mescolarsi durante il processo di rivestimento o levigatura della superficie. Questi inquinanti formeranno "punti deboli" con bassi punti di fusione o elevata attività localmente dopo la calcinazione del guscio. Stabilità del sol di silice: se il sol di silice presenta gel locale o inquinamento, ciò influenzerà l'uniformità del rivestimento, con conseguente resistenza locale insufficiente o arricchimento di impurità.

2. Cottura del guscio insufficiente e umidità residua (motivo principale): i residui di umidità sono uno dei motivi più comuni per la formazione di "punti di ossidazione". Se la temperatura di tostatura del guscio è insufficiente (<900 ℃) o il tempo di isolamento non è sufficiente, ci sarà acqua cristallina residua o acqua chimica negli strati profondi del guscio (soprattutto gusci spessi e grandi). Quando viene iniettato acciaio fuso ad alta temperatura, l'acqua evapora istantaneamente e la pressione del vapore è estremamente elevata, sfondando il sottile guscio solidificato nella parte anteriore dell'acciaio fuso, esponendo l'acciaio fuso fresco all'interno e subendo una reazione di ossidazione con il vapore acqueo: Fe+H ₂ O → FeO+H ₂, formando punti simili a cavità e scaglie di ossido. Residuo di carbonio organico: la tostatura incompleta può portare alla carbonizzazione dei composti organici nel sol di silice e negli agenti distaccanti invece della combustione completa, formando aree localizzate ricche di carbonio. Quando l'acciaio fuso entra in contatto con quest'area, il carbonio ridurrà il SiO₂ nel guscio, producendo gas CO, che danneggerà anche la superficie dell'acciaio fuso e causerà ossidazione e cementazione locale.

3. Protezione insufficiente dalla fusione e dal versamento (motivo fondamentale) disossidazione incompleta: il cromo nell'acciaio inossidabile 410 è soggetto a ossidazione. Se la disossidazione finale (solitamente utilizzando alluminio) è insufficiente, il contenuto di ossigeno disciolto nell'acciaio fuso sarà elevato e tenderà ad aggregarsi in superficie o a combinarsi con i reagenti del guscio al termine della solidificazione, formando ossidi puntiformi. Flusso di protezione della colata insufficiente: anche con la protezione del gas argon, se il flusso d'aria è troppo debole, disperso in modo non uniforme o disturbato, l'aria verrà comunque aspirata nel flusso di colata e nella coppa del canale di colata, provocando schizzi e ossidazione di goccioline di acciaio che entrano nella cavità dello stampo con il flusso, formando punti di ossidazione dispersi.

4. Discrepanza dei parametri di processo (fattore scatenante) Discrepanza tra la temperatura del guscio e la temperatura di colata: la temperatura di preriscaldamento del guscio è troppo bassa (come <600 ℃), mentre la temperatura di colata dell'acciaio fuso è troppo alta. La differenza di temperatura tra i due è troppo grande, il che intensificherà l'esplosione del gas di interfaccia e lo shock termico e indurrà reazioni puntiformi. Surriscaldamento dell'acciaio fuso: una temperatura di fusione eccessiva (come superiore a 1650 ℃) intensificherà la reattività chimica tra l'acciaio fuso e il guscio.

2、 Soluzione sistematica (dall'emergenza alla causa principale) Fase 1: Investigazione e gestione dell'emergenza in loco (esecuzione immediata)

1. Controllare il forno di cottura a guscio: calibrare lo strumento di misurazione della temperatura. Assicurarsi che la temperatura di tostatura sia ≥ 950 ℃ e il tempo di mantenimento sia ≥ 2 ore (a seconda dell'aumento dello spessore del guscio) e controllare la circolazione dell'atmosfera del forno per garantire che il gas di scarico possa essere scaricato.

2. Controllare le materie prime: prendere un nuovo lotto di polvere/sabbia di zircone ad elevata purezza (chimicamente pura o di prima scelta) per eseguire test comparativi. Prestare particolare attenzione al contenuto di ferro (Fe) e titanio (Ti).

3. Controllare l'ambiente di produzione dei gusci: pulire l'officina di produzione dei gusci, assicurarsi che il rivestimento superficiale sia isolato dall'area di levigatura e prevenire l'inquinamento da polvere di ruggine. Controllare il sol di silice per eventuali particelle o gel.

4. Rafforzare la protezione della fusione: aumentare temporaneamente la resistenza della protezione del gas argon per garantire che la tazza di colata sia completamente coperta dal gas argon durante la fusione.

Fase 2: ottimizzazione del processo a breve termine (entro 1-2 settimane)

1. Ottimizzare il processo di tostatura: implementare la "tostatura con riscaldamento a fasi": aumentare il tempo di isolamento nella fase di 400-600 ℃ per consentire alla materia organica di decomporsi ed evaporare completamente; Mantenere un isolamento sufficiente sopra i 900 ℃ per espellere l'acqua chimica. Per i componenti importanti, versare immediatamente dopo la cottura o conservare in un forno ad alta temperatura (>200 ℃) per evitare l'assorbimento di umidità.

2. Rafforzamento del trattamento della fusione: disossidazione finale rigorosa: prima della maschiatura, inserire il filo di alluminio nella parte profonda dell'acciaio fuso per la disossidazione finale e controllare il contenuto di alluminio residuo allo 0,02% -0,08%. Ridurre adeguatamente la temperatura di versamento: con la premessa di garantire un riempimento completo, ridurre la temperatura di versamento dal surriscaldamento (come 1550 ℃) di 10-20 ℃ per ridurre le reazioni termiche.

3. Regolare la temperatura del guscio dello stampo: ridurre l'intervallo tra l'estrazione del guscio dello stampo dal forno e il versamento al più breve tempo possibile, assicurandosi che la temperatura all'interno del guscio dello stampo sia compresa tra 800 e 900 ℃. I gusci ad alta temperatura possono ridurre le differenze di temperatura dell'interfaccia e garantire una solidificazione uniforme dell'acciaio fuso.

Fase 3: controllo sistematico a lungo termine (soluzione fondamentale)

1. Aggiornamento del materiale del guscio e del processo: test di sostituzione del materiale dello strato superficiale: se il problema persiste, valutare la possibilità di sostituire il materiale dello strato superficiale con allumina fusa più inerte (Al ₂ O3) o "corindone bianco". Sebbene il costo sia più elevato, la reattività con l’acciaio ad alto contenuto di cromo è inferiore. Introduzione del processo di sinterizzazione dello strato superficiale: dopo aver completato la realizzazione dello strato superficiale e del guscio del secondo strato, viene aggiunta un'ulteriore sinterizzazione a bassa temperatura (800 ℃) per densificare lo strato superficiale ed eliminare in anticipo alcune sostanze che emettono gas.

2. Miglioramento del sistema di fusione e colata: implementazione della fusione con protezione dell'argon: utilizzo del gas argon per coprire o soffiare durante la fusione nel forno a induzione. Utilizzo della fusione sotto vuoto o in atmosfera protettiva: per i prodotti molto richiesti, investire in una fusione in forno a induzione sotto vuoto o in casse di colata riempite di argon è la soluzione più completa.

3. Stabilire punti di monitoraggio del processo: Ispezione delle materie prime: condurre il campionamento del contenuto di impurità per ciascun lotto di polvere di zircone. Registrazione della tostatura in guscio: stabilire il monitoraggio della curva temporale della temperatura per ciascun forno di tostatura. Mappa dei difetti di fusione: scatta foto e archivia la posizione e la morfologia dei punti di ossidazione, analizza la correlazione con la posizione dell'albero e traccia la fonte dell'inquinamento.

Riepilogare il processo di risoluzione dei problemi consigliato per il problema dei "punti/macchie di ossidazione sullo strato superficiale della sabbia di polvere di zircone in una fusione da 205 grammi". Si consiglia di dare la priorità alla risoluzione dei problemi come segue:

1. Primo sospetto: la tostatura del guscio è sufficiente? Condurre esperimenti comparativi aumentando la temperatura di tostatura e il tempo di mantenimento.

2. Sospetto secondario: il materiale zircone è puro? Sostituire un lotto di materiali noti ad elevata purezza per test comparativi.

3. Verificare contemporaneamente: la protezione antispruzzo è veramente efficace? Controllare lo stato del flusso d'aria sulla tubazione dell'argon, sul flussometro e sulla coppa del canale di colata.

4. Ottimizzazione finale: regolare la corrispondenza dei parametri di processo, principalmente la temperatura del guscio e la temperatura di colata. Attraverso l'indagine e l'ottimizzazione sistematica di cui sopra, garantendo in particolare l'assoluta secchezza e pulizia del guscio e rafforzando la protezione dell'interfaccia, i punti e le macchie di ossidazione sulla superficie delle fusioni di precisione in acciaio inossidabile 410 possono essere efficacemente eliminati.