주조 공정 중 내열강 주물의 균열이나 기공을 방지하는 방법은 무엇입니까?

소개
내열강 주물 석유화학, 야금, 에너지, 기계 등 부품이 고온, 기계적 응력, 부식성 환경을 견뎌야 하는 산업에서 널리 사용됩니다. 그러나 주조 과정에서 균열, 기공 등의 결함이 자주 발생하여 최종 제품의 강도와 신뢰성, 수명이 저하됩니다. 균열은 열 응력, 부적절한 냉각 속도 또는 합금 분리로 인해 발생할 수 있으며, 기공은 가스 포착, 수축 또는 불충분한 공급으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 결함을 방지하려면 재료 선택, 공정 제어, 금형 설계 및 후처리 조치를 포함하는 포괄적인 접근 방식이 필요합니다.

재료 구성 및 합금 선택
합금 구성의 선택은 주조 결함을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 내열강에는 일반적으로 고온 안정성을 향상시키기 위해 크롬, 니켈, 몰리브덴과 같은 원소가 포함되어 있습니다. 그러나 과도한 합금화는 분리 또는 취성을 유발하여 균열을 일으킬 수 있습니다. 탄소 함량이 높을수록 고온 균열에 대한 민감도가 높아질 수 있으므로 탄소 함량을 제어하는 ​​것도 중요합니다. 합금 원소의 균형을 세심하게 조정함으로써 제조업체는 위험을 최소화하면서 원하는 성능을 달성할 수 있습니다.

금형 설계 및 공급 시스템
금형 설계는 용융 금속이 어떻게 응고되는지, 즉 균열이나 기공이 형성되는지 여부를 결정하는 방식에 직접적인 영향을 미칩니다. 부적절한 게이팅 또는 라이저 배치로 인해 난류가 발생하고 가스가 포착되어 기공 형성이 증가할 수 있습니다. 마찬가지로 라이저 용량이 부족하면 수축 공동이 발생할 수 있습니다. 금형은 방향성 응고를 제공하여 완전한 응고가 이루어질 때까지 용융 금속이 중요한 부분을 향해 흐르도록 해야 합니다.

주입 온도 및 냉각 속도
급속 냉각 중 열 응력으로 인해 균열이 발생하는 경우가 많으며, 가스가 적절하게 제거되지 않으면 기공이 형성될 수 있습니다. 최적의 주입 온도를 유지하면 유동성과 가스 용해도의 균형을 맞추는 데 도움이 됩니다. 과열하면 가스 흡수가 증가하고, 과소 가열하면 흐름이 감소하여 충전이 불완전해집니다. 마찬가지로 냉각을 제어하면 뜨거운 찢어짐이나 균열을 일으킬 수 있는 급격한 온도 변화를 방지할 수 있습니다.
실용적인 지침은 합금 구성 및 금형 재료에 따라 주입 온도 범위를 모니터링하는 것입니다. 금형 예열을 제어하면 안정적인 냉각 속도를 유지하는 데에도 도움이 됩니다.

가스 제어 및 탈기 방법
가스 포집은 강철 주물에 기공이 생기는 주요 원인 중 하나입니다. 가스 공급원에는 용융 중에 흡수된 수소, 질소 및 산소가 포함됩니다. 예방 조치에는 청정 충전 재료 사용, 용융 금속 표면을 플럭스로 덮기, 진공 또는 불활성 가스 탈기 적용 등이 포함됩니다. 금형의 효과적인 환기 채널은 주입 중에 가스가 빠져나가는 데 도움이 됩니다.

예열 및 스트레스 제어
금형을 예열하고 온도를 일정하게 유지하면 주조품에 대한 갑작스러운 열 충격이 줄어듭니다. 고르지 못한 온도 분포는 열 균열의 일반적인 원인입니다. 제어된 냉각을 단계적으로 적용하면 응력이 완화되고 변형이 최소화됩니다. 일부 제조업체는 잔류 응력을 줄이기 위해 주조 후 노 냉각을 제어하기도 합니다.

발열 물질 및 오한의 사용
응고를 제어하기 위해 주조에 일반적으로 발열 재료와 냉각이 적용됩니다. 발열 라이저 슬리브는 용융 금속 온도를 더 오랫동안 유지하여 완전한 공급을 촉진하고 기공 수축을 줄입니다. 전략적으로 배치된 금속 냉각은 방향성 응고를 강화하고 냉각 과정을 안내하여 내부 공극과 균열을 방지합니다. 이들을 결합하여 사용하면 보다 예측 가능한 응고 경로가 가능해집니다.

주조 후 열처리
주조 후 열처리는 내부 응력을 완화하고 미세구조 균일성을 향상시키는 데 필수적입니다. 어닐링, 노멀라이징, 응력 완화 등의 공정을 통해 사용 중에 사소한 내부 결함이 큰 균열로 발전하지 않도록 합니다. 열처리는 또한 합금 분포를 균질화하여 분리를 줄이고 인성을 향상시킵니다.

검사 및 품질 관리
비파괴 검사(NDT) 방법은 초기 단계의 균열과 기공을 감지하여 최종 사용 전에 시정 조치를 취하는 데 도움이 됩니다. 방사선 사진 테스트는 내부 다공성을 식별할 수 있는 반면, 초음파 테스트는 표면 아래 균열을 감지할 수 있습니다. 염료 침투 테스트는 표면 균열에 유용합니다. 엄격한 검사 프로토콜을 구현하면 결함이 없는 주물만 적용이 진행됩니다.

운영자 교육 및 프로세스 모니터링
첨단 장비를 갖추고 있더라도 작업자의 기술이 주조 결함을 줄이는 데 결정적인 역할을 합니다. 타설 기술, 금형 처리 및 온도 모니터링에 대한 적절한 교육은 일관성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 열화상이나 자동화 센서와 같은 실시간 모니터링 시스템은 피드백을 제공하여 빠른 조정이 가능합니다. 주조 공장 내에서 품질 인식 문화를 구축하면 균열이나 기공으로 이어지는 인적 오류가 더욱 최소화됩니다.

안정적인 주조를 위한 통합 접근 방식
내열강 주물에서 균열과 기공을 방지하려면 야금학적 원리, 설계 최적화, 공정 제어 및 후처리를 결합한 통합 접근 방식이 필요합니다. 어떤 단일 조치도 결함 없는 주조를 보장할 수 없습니다. 대신, 전체 생산 주기에 걸쳐 예방 전략의 조합을 적용해야 합니다.