ज़िंदा ने ढलवां लोहे के उत्पादन में होने वाले स्लैग ब्लोहोल्स पर व्यवस्थित तकनीकी शोध किया है, जो कि एक विशिष्ट धातुकर्म दोष है और उत्पादन में भारी हानि का कारण बनता है तथा जिसका आसानी से गलत आकलन किया जा सकता है। दोष की आकृति और वितरण, धातुकर्म निर्माण तंत्र, सटीक निरीक्षण और पहचान तथा संपूर्ण प्रक्रिया रोकथाम और नियंत्रण रणनीति सहित चार आयामों के आधार पर, ज़िंदा ने एक पूर्ण एकीकृत तकनीकी प्रणाली स्थापित की है। यह प्रणाली विश्वभर के फाउंड्री उद्यमों को बड़े पैमाने पर ढलाई के स्क्रैपिंग की गंभीर समस्या के समाधान के लिए लागू करने योग्य और मानकीकृत तकनीकी सहायता प्रदान करती है।

I. स्लैग ब्लोहोल्स का वितरण और आकारिकीय विशेषताएँ

स्लैग ब्लोहोल्स में स्पष्ट रूप से स्थानिक प्रवृत्ति दिखाई देती है। ये मुख्य रूप से ढलाई की ऊपरी सतह पर जमा होते हैं जहाँ तैरता हुआ स्लैग इकट्ठा होता है, और बड़ी संख्या में ये रेत के कोर की निचली सतह से भी चिपके रहते हैं। चित्र में दिखाए गए कोर 1 और कोर 2 के निचले भाग इस दोष के लिए विशिष्ट उच्च जोखिम वाले क्षेत्र हैं। अधिकांश दोष गुहाएँ गोलाकार होती हैं, जबकि कुछ अनियमित आकार की होती हैं। गुहाओं की भीतरी दीवार सल्फाइड और ऑक्साइड की धूसर से नीले-धूसर मिश्रित स्लैग परत से ढकी होती है, और कुछ गुहाओं में जमने के दौरान अवक्षेपित मुक्त लोहे के कण होते हैं। गुहाओं का आकार अलग-अलग होता है, आमतौर पर छिद्र का व्यास ≤10 मिमी होता है, और ये घने समूहों में वितरित होते हैं।

ढलाई की खुरदरी मशीनिंग के बाद दोष पूरी तरह से सामने आ जाते हैं। स्लैग ब्लोहोल वाले वर्कपीस की मरम्मत करना बेहद मुश्किल होता है और इन्हें लगभग तुरंत ही स्क्रैप कर दिया जाता है, जिससे उत्पादन लागत में भारी नुकसान होता है। इस दोष की बनावट आक्रामक ब्लोहोल और रेत के जमाव से काफी मिलती-जुलती होती है। साइट पर मौजूद तकनीशियन अक्सर इसके मूल कारणों को अपर्याप्त मोल्ड सुखाने, पिघले हुए लोहे के ऑक्सीकरण और मोल्ड से रेत गिरने से जोड़कर देखते हैं और इसके प्रभावी उपचार के लिए लक्षित समाधान लागू करने में विफल रहते हैं। जिन उत्पादन लाइनों में कच्चे और सहायक सामग्रियों की अशुद्धियों पर नियंत्रण नहीं होता, कम तापमान पर ढलाई की जाती है और व्यापक प्रक्रिया प्रबंधन नहीं होता, वहां स्लैग ब्लोहोल की घटना तेजी से बढ़ जाती है।

II. स्लैग ब्लोहोल्स की धातुकर्म निर्माण प्रक्रिया

स्लैग ब्लोहोल, स्लैग समावेशन और अवक्षेपित गैस के संयोजन से निर्मित मिश्रित दोष हैं, जो दो लगातार धातुकर्म संबंधी प्रतिक्रियाओं द्वारा संचालित होते हैं:

1. कम गलनांक वाले तरल मैंगनीज सल्फाइड स्लैग का उत्पादन

   पिघले हुए लोहे में सल्फर ठोस-घुले हुए FeS के रूप में मौजूद होता है, जो पिघले हुए लोहे में मौजूद Mn के साथ ऊष्माक्षेपी विस्थापन अभिक्रिया करता है: FeS + Mn = Fe + MnS; उत्पन्न MnS लौह ऑक्साइड-आधारित ऑक्सीकरण स्लैग के साथ असीम रूप से घुलनशील होता है, जिससे स्लैग का द्रव तापमान काफी कम हो जाता है और उत्कृष्ट तरलता वाला तरल मिश्रित स्लैग बनता है। यह विस्थापन अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है। ऊष्मागतिकी के नियम बताते हैं कि डालने का तापमान जितना कम होगा, अभिक्रिया की अग्रगामी प्रवृत्ति उतनी ही प्रबल होगी और तरल स्लैग का उत्पादन घातीय रूप से बढ़ेगा। पिघले हुए लोहे में सल्फर और मैंगनीज की मूल मात्रा जितनी अधिक होगी, प्रणाली में कम गलनांक वाले स्लैग का संवर्धन उतना ही अधिक होगा, जिससे दोषों का पूर्व जोखिम काफी बढ़ जाता है।

2. स्लैग और गैस के साथ मौजूद गुहाओं का निर्माण

   पिघले हुए लोहे के साथ तरल स्लैग सांचे की गुहा में प्रवेश करने के बाद, यह कोर के निचले भाग और ढलाई की ऊपरी सतह पर जमा हो जाता है। स्लैग अवस्था में मौजूद FeO, पिघले हुए लोहे के मैट्रिक्स में मौजूद कार्बन के साथ अपचयन अभिक्रिया द्वारा गैस उत्पन्न करता है: FeO + C = Fe + CO↑; अभिक्रिया से लगातार CO गैस अवक्षेपित होती है, जो उच्च श्यानता वाले तरल स्लैग से घिरी रहती है और ऊपर तैरकर बाहर नहीं निकल पाती। ढलाई के जमने के बाद, स्लैग और गैस के साथ-साथ स्लैग के छिद्र बन जाते हैं।

III. दोषों की सटीक पहचान के लिए पदानुक्रमित विधियाँ

स्लैग ब्लोहोल्स को पारंपरिक ब्लोहोल्स और स्लैग समावेशन से अलग करने के लिए, ज़िंडा ने धातुकर्म परीक्षण, रासायनिक विश्लेषण और ऑन-साइट प्रक्रिया निरीक्षण को कवर करने वाला एक त्रिपक्षीय पहचान मानक स्थापित किया है:

1. धातुवैज्ञानिक संरचना पहचान के माध्यम से प्राथमिक स्क्रीनिंग

   धातुवैज्ञानिक नमूने दोषपूर्ण क्षेत्रों से तैयार किए जाते हैं। यदि गुहा की सीमाओं पर निरंतर पृथक और समृद्ध MnS सल्फाइड समावेशन मौजूद हों, साथ ही बिखरे हुए महीन ऑक्साइड स्लैग कण भी हों, तो दोष को प्रारंभिक रूप से स्लैग ब्लोहोल के रूप में पहचाना जा सकता है।

2. रासायनिक संरचना विश्लेषण और सल्फर प्रिंट परीक्षण के माध्यम से सटीक पहचान

   ढलाई सामग्री पर स्पेक्ट्रल रासायनिक जांच की जाती है। जब पिघले हुए लोहे में सल्फर की मात्रा 0.12% से 0.14% के बीच और मैंगनीज की मात्रा 0.6% से 0.8% से अधिक होती है, तो दोष वाले अनुप्रस्थ काटों पर सल्फर प्रिंट परीक्षण किया जाता है। यदि सल्फाइड के स्पष्ट बैंडेड पृथक्करण के निशान पाए जाते हैं, तो स्लैग ब्लोहोल की पूरी तरह से पुष्टि की जा सकती है।

3. प्रक्रिया तापमान के माध्यम से सहायक सत्यापन

   बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन के आंकड़े इस बात की पुष्टि करते हैं कि जब स्थिर ढलाई तापमान ≥1300℃ तक पहुंच जाता है, तो सिस्टम में कम पिघलने वाले MnS स्लैग का निर्माण काफी हद तक बाधित होता है, और स्लैग ब्लोहोल की घटना दर में काफी कमी आती है।

IV. दोष निवारण एवं नियंत्रण के लिए सहयोगात्मक पूर्ण-प्रक्रिया तकनीकी उपाय

स्लैग ब्लोहोल्स के संपूर्ण धातुकर्म निर्माण तंत्र के आधार पर और बड़े पैमाने पर ऑन-साइट उत्पादन के व्यावहारिक अनुभव के साथ, पिघलने, परिवहन, ढलाई और घटक अनुपात नियंत्रण को कवर करने वाली एक एकीकृत रोकथाम और नियंत्रण प्रणाली का निर्माण किया गया है:

1. पिघले हुए लोहे के तापमान क्षेत्र का सटीक नियंत्रण

   उच्च तापमान पर पिघलाने की प्रक्रिया अपनाएं, जिसमें अंतिम पिघलाने का न्यूनतम तापमान ≥1300℃ हो। यदि कच्चे पिघले लोहे में सल्फर की मात्रा मानक से अधिक हो, तो ऊष्मागतिकीय दृष्टिकोण से मैंगनीज सल्फाइड के निर्माण को रोकने के लिए पिघलाने का तापमान 30-50℃ तक बढ़ाया जा सकता है। पिघले लोहे के परिवहन की प्रक्रिया को छोटा करें और करछुल में पिघले लोहे के ठहराव के समय को सख्ती से नियंत्रित करें। उपयोग के बाद करछुल को पूरी तरह से खाली कर देना चाहिए। कम तापमान पर पिघले लोहे और स्लैग से भरे करछुल में उच्च तापमान पर पिघला हुआ नया लोहा डालना मना है, ताकि स्थानीय कम तापमान के कारण सल्फ्यूरेशन अभिक्रिया न हो।

2. लैडलों के लिए स्लैग स्किमिंग और स्लैग ब्लॉकिंग सिस्टम का उन्नयन

   संरचनात्मक डिज़ाइन के माध्यम से भट्टी के स्लैग के पूर्व-निपटान और पृथक्करण को सुनिश्चित करने के लिए टीपॉट-प्रकार के स्लैग पृथक्करण लैडल के उपयोग को प्राथमिकता दें। स्लैग एकत्र करने के लिए स्लैग बनाने वाले एजेंट मिलाए जाने चाहिए और प्रत्येक लैडल डालने से पहले स्लैग को अच्छी तरह से हाथ से छानना चाहिए। डालने की पूरी प्रक्रिया के दौरान तैरते हुए स्लैग को रोकने के लिए स्लैग स्टॉपर और स्लैग वियर लगाए जाने चाहिए। कम तापमान वाले स्लैग और पिघले हुए लोहे के अवशिष्ट मिश्रण से बचने के लिए लैडल को समय-समय पर उपयोग के बाद पूरी तरह से साफ किया जाना चाहिए।

3. स्लैग अवरोधन के लिए गेटिंग सिस्टम का संरचनात्मक अनुकूलन

   स्लैग ट्रैप, सिरेमिक फिल्टर और स्लैग बैफल जैसी बहु-स्तरीय स्लैग अवरोधक संरचनाओं को जोड़कर क्षैतिज रनर और इनगेट का पुनर्निर्माण करें। मोल्ड भरने के स्रोत पर ही तरल MnS मिश्रित स्लैग को रोका जाता है ताकि स्लैग ऊपर तैरकर कोर के तल से चिपक न जाए और लगातार गैस उत्पन्न न करे।

4. सल्फर-मैंगनीज संतुलन के लिए सटीक घटक अनुपात नियंत्रण

   मुक्त फेरस सल्फाइड को बेअसर करने के लिए पर्याप्त मैंगनीज सुनिश्चित करने हेतु सल्फर-मैंगनीज उदासीनीकरण संतुलन सूत्र Mn=1.7S+0.3% का पालन करें। सामग्री का चयन करते समय, स्लैग निर्माण को बढ़ाने वाले तत्वों की अधिकता से बचने के लिए S और Mn की मात्रा के मानक मानों की निचली सीमा का चयन करें। यदि कच्चे माल में सल्फर की मात्रा अधिक है, तो सल्फर को बेअसर करने के लिए केवल एक बार मैंगनीज की मात्रा न बढ़ाएं; दोष नियंत्रण के लिए ढलाई तापमान बढ़ाने को प्राथमिकता दी जानी चाहिए।