在不銹鋼精鑄車間,氧化皮夾雜(以下簡稱“黑皮”)是“老大難”:探傷不過、酸洗不掉、客戶退貨。大家第一反應往往是“調(diào)溫度”,可到底降溫還是升溫,現(xiàn)場卻吵成兩派:
A派:溫度低一點,鋼水不翻騰,氧化自然少;
B派:溫度高一點,渣子浮得快,夾帶概率低。
誰對?用三張原理圖告訴你答案。
一、黑皮從哪里來?——“三源一通道”
鋼液內(nèi)源:Cr、Si、Al 等元素與溶解氧反應,生成 Cr?O?、SiO? 等微米級夾雜物;
爐襯/包襯剝落:MgO、Al?O? 顆粒混入;
二次氧化:澆包到型腔的“瀑布”把空氣卷進去,生成新的 FeO·Cr?O? 膜;
通道不暢:澆道渦流、死角把已浮上的渣子重新卷回。
二、溫度對“三源一通道”的影響——一張魚骨圖看懂
┌──→ 粘度↑ → 渣子難聚、難浮 → 黑皮↑
溫度過低 -----┤
└──→ 凝固殼早 → 卷渣死角↑
┌──→ 粘度↓ → 渣子易聚、易浮 → 黑皮↓
溫度過高 -----┤
└──→ 二次氧化劇烈 → 新黑皮↑
┌──→ 粘度適中 → 既有浮力又少二次氧化
溫度適中 -----┤
└──→ 凝固殼適時 → 死角↓
結(jié)論:溫度過低、過高都會讓黑皮增多,真正的敵人是“偏離工藝窗口”。
三、工藝窗口怎么算?——一張不銹鋼“溫度-粘度-氧活度”圖
以CF8(304)為例:
? 液相線 1400 ℃;
? 推薦澆注窗口 1530–1560 ℃;
? 該區(qū)間黏度約 4.5–5.5 mPa·s,既能保證 90 % 以上夾雜物在 10 s 內(nèi)上?。部诟叨?300 mm 時),又使二次氧化速率處于低平臺區(qū)。
現(xiàn)場經(jīng)驗可簡化為:
“每降 20 ℃,黑皮概率×1.3;每升 20 ℃,黑皮概率×1.2”——兩邊都不是好事。
四、現(xiàn)場三步驗證法
看顏色:澆口杯鋼液亮黃帶橘(1530 ℃左右)最好;暗紅需升溫,白熾刺眼需降溫。
算時間:從鋼包開澆到充滿型腔≤15 s,若超時先修澆道,再調(diào)溫度。
檢渣層:保溫爐內(nèi)渣層厚度<20 mm,且呈玻璃態(tài),說明脫氧、造渣已到位;渣層厚、發(fā)泡,先把渣調(diào)好再談溫度。
五、一句話答案
“溫度不是越低越好,也不是越高越好,而是讓鋼水在‘粘度夠低、氧化不快’的窄窗口里跳舞?!薄獙τ?04系不銹鋼,把澆注溫度釘在液相線+130~160 ℃,黑皮就能從“退貨級”降到“可拋光級”。
六、額外錦囊
? 控氧:AOD后扒渣干凈,加鋁終脫氧 0.03 %;
? 控流:采用陶瓷泡沫過濾片(PPI 10–15);
? 控冷:鑄件最厚截面≥25 mm 時,模殼溫度≥950 ℃,減緩凝固殼過早封閉。
結(jié)語
下次再遇到“黑皮多,調(diào)溫度”的爭論,不妨把這篇文章扔過去:先查窗口溫度,再查澆道和渣層,比盲目升降溫更有效。