용융 금속의 과열은 주조 생산에서 흔히 발생하는 공정 이상이며, 그 위험은 숨겨져 있고 지연됩니다. 종종 후속 가공 단계까지 노출되지 않아 일반적인 공정 변동보다 훨씬 큰 손실을 초래합니다.

용융 과열은 합금 등급에 대해 지정된 정상적인 용융 상한 온도를 초과하는 용융 온도가 일정 기간 지속되어 용융물의 품질 및 후속 구조적 특성이 저하되는 현상을 말합니다. 과열 정도에 따라 두 가지 수준으로 나눌 수 있습니다.

일반 과열: 용융 온도가 공정 상한 온도를 10-30°C 초과하고 30분 미만 지속될 경우, 용융물의 산화 및 수소 흡수가 증가하지만 구조 저하는 아직 심각하지 않습니다. 처리 후 등급을 낮추어 사용할 수 있습니다.

심각한 과열: 용융 온도가 공정 상한 온도를 30°C 이상 초과하거나 과열이 1시간 이상 지속되면 용융물이 심하게 산화되고 연소되며, 원소가 심하게 증발하고 국부적인 과열이 발생할 수도 있습니다. 잉곳 구조는 비가역적으로 조악해집니다.

온도가 합금의 고상선 온도를 초과하여 결정립계의 저융점상이 용융되는 것을 과소결이라고 하며, 이는 가장 심각한 온도 사고이며 용융물은 실질적으로 가치를 잃습니다.

용융 과열의 해악은 용융물 자체에만 반영되는 것이 아니라 잉곳 및 후속 가공 제품으로 전달되어 전체 공정에 걸쳐 품질 손실을 유발합니다.

첫째, 잉곳의 야금 결함률이 크게 증가했습니다. 과열된 용융물은 수소 함량이 높고 산화물 개재물이 많아 주조 잉곳의 기공, 느슨함, 슬래그 개재물 결함률을 2-5배 증가시킬 수 있습니다. 심한 경우 전체 용해로 잉곳이 비파괴 검사에 불합격하여 직접 폐기될 수 있습니다.

둘째, 잉곳은 조악한 구조와 감소된 성능을 가집니다. 과열 정도가 클수록 응고 후 결정립이 조악해지고, 심지어 조악한 기둥상 결정이 나타날 수 있어 잉곳의 연성 및 인성이 크게 감소하고 압출 및 압연 가공 중 균열이 발생하기 쉽습니다. 열처리 강화 합금의 경우 과열은 결정립계 편석 증가를 유발하여 용액 처리 후 결정립계 과소결을 초래하고 기계적 특성이 표준 요구 사항을 충족하지 못하게 할 수 있습니다.

셋째, 후속 표면 가공 품질이 저하됩니다. 과열로 생성된 작은 산화물 개재물은 압출 및 압연 후 스트립 형태의 결함으로 확장되며, 양극 산화 및 스프레이 처리 후 표면 줄무늬, 구멍, 벗겨짐으로 나타나 제품의 표면 합격률을 크게 감소시킵니다. 또한, 심하게 과열된 용융물은 라이닝 부식을 악화시키고 용해로의 수명을 단축하며 장비 유지 보수 비용을 증가시킬 수 있습니다.

• 즉시 난방원 차단: 버너 또는 난방 전원을 끄고 계속 가열하는 것을 중단하며, 동시에 용해로를 단단히 덮어 공기 유입을 줄이고 산화를 강화합니다.
• 급속 냉각: 예열된 깨끗한 용해로 재료 또는 동일 브랜드의 재활용 재료를 용해로에 추가하여 냉간 재료의 열을 흡수하여 용융물의 온도를 빠르게 낮추고, 알루미늄 액체의 비산을 피하기 위해 급이 중 천천히 추가합니다.
• 균일 온도: 냉각 과정 중 충분한 교반을 수행하여 국부적인 과열 영역을 제거하고, 전체 용융물의 온도를 균일하고 일관되게 만듭니다.
• 강화 정련: 온도가 정상 범위로 떨어진 후, 정련 시간을 10%~20% 적절히 연장하거나 정련제 양을 늘려 가스 및 슬래그 제거를 강화하여 과열로 인한 개재물 및 수소를 상쇄합니다.
• 품질 평가: 처리 후 수소 함량, 조성 및 개재물 수준을 샘플링하여 테스트하여 품질 수준을 평가합니다. 일반적으로 과열은 처리 후 일반 제품에 사용할 수 있습니다. 심하게 과열된 용융물은 고급 제품에 사용하는 것이 금지되며 등급을 낮추어 사용하거나 재용해해야 합니다. 확인된 과소결 용융물은 직접 폐기하고 용해로로 되돌려야 하며, 다음 공정으로 흐르는 것이 금지됩니다.

• 점진적 가열: 온도가 공정 하한 이하인 경우, 순간적인 고출력 가열로 인한 국부적인 과열을 피하기 위해 점진적으로 온도를 높입니다.
• 충분한 교반: 가열 과정 중 정기적으로 교반하여 전체 용해로의 온도를 균일하게 유지합니다.
• 재평가: 온도가 너무 낮아 용융물의 국부적인 응고를 유발하는 경우, 직접적인 정련 및 주조는 금지됩니다. 완전 용해 후 조성을 재조정하고 정련해야 하며, 자격 확인 후 사용할 수 있습니다.