درروش ریخته گری پیوسته، فلز مذاب دربرابر دیواره های قالب منجمد شده و همزمان ازانتهای قالب با سرعتی متناسب، به شکلی که نسبت ورود مذاب به خروج جامد ثابت باشد،کشیده می شود. پس از وارد شدن مذاب از کوره به پاتیل، عملیات متالورژی ثانویه همچون اضافه کردن افزودنی ها روی مذاب انجام می شود، سپس به کمک جرثقیل، پاتیل به روی تاندیش (مخزن ذخیره مذاب به منظورجلوگیری از قطع ریخته گری ) منتقل می شود و ازطریق نازلهایی که معمولا از جنس آلومینا – گرافیت هستند به داخل قالب ریخته می شود. پس از ورود مذاب به قالب پدیده های متعددی در فرآیند انجماد و شکل گیری پوسته ی اولیه تأثیر گذارند.
فولاد مذاب به درون قالب از طریق دریچه ای، که در درون مذاب قرارگرفته است وارد مذاب می شود و معمولاً به دو شاخه تقسیم می شود. سرعت های بالای مذاب موجب بوجود آمدن عددهای رینولدز بیش از صد هزار و جریان کاملاً آشفته می شوند. گاز آرگون به درون نازل برای جلوگیری از مسدود شدن آن دمیده می شود. حباب های بوجود آمده، موجب شناوری می شوند که این به شدت الگوی جریان را هم در نازل و هم در قالب تحت تأثیر قرار می دهد. همچنین این حباب ها، نا خالصي ها را جمع می کنند و ممکن است که در پوسته در حال انجماد به دام بیفتند که این امر موجب بوجود آمدن عیوب سطحی بسیار مهمی در محصول نهایی خواهد شد. مذاب پس از ترك نازل درون قالب جریان می یابد و با پوسته برخورد می کند و منجمد می شود. فوق گداز جریان مذاب می تواند موجب فرسایش پوسته در قسمت هایی از پوسته که به طور موضعی نازک هستند شود و در شرایط حاد ممکن است موجب پارگی پوسته شود، و در این هنگام است که فولاد مذاب از درون پوسته به سمت بیرون شیوع پیدا می کند.
جریان مذاب خارج شده از نازل پس از برخورد با سطح مقابل، به سمت سطح آزاد بالایی و یا به سمت پایین پخش می شود. مناطق دایره ای از جریان، هم در پایین و هم در بالای آن بوجود می آیند. این شکل جریان هنگامی که نرخ تزریق گاز آرگون را افزایش دهیم و یا از نیروهای الکترومغناطیسی استفاده كنيم، تغییر پیدا می کند.
جریان مذاب در سطح آزاد قالب بسیار مهم و بر کیفیت فولاد تأثیر گذار است. سرعت افقی در فصل مشترک منجر به تولید جریان می شود و انتقال حرارت را در بین لایه های مذاب، جامد و فلاکس که در سطح شناور هستند کنترل می کند. پوشش ناکافی فلاکس مایع منجر به انجماد اولیه غیر یکنواخت و در نتیجه انواع عیوب سطحی خواهد شد. چنانچه جریان افقی مذاب بسیار شدید باشد، جریان برشی مذاب و به دنبال آن گرداب های احتمالی ممکن است که فلاکس را به درون مذاب وارد نمایند. این پدیده به ترکیب و کشش سطحی فصل مشترک، و در صد احتمالی حباب های گازی که در فصل مشترک تجمع می یابند و موجب بوجود آمدن کف مي شوند، بستگي دارد. گويچه هایی از فلاکس وارد جریان مذاب می شوند و ممکن است که در مراحل بعدی در پوسته در حال جامد شدن در قسمت های پایین بار ریز به دام افتند و آخال های جامد درونی را بوجود آورند. نوسانات ناپایدار در مذاب، موجب تغییر سطح در فصل مشترک می شود که این امر منجر به عیوب سطحی همچون به دام افتادن پودر قالب خواهد شد. این نوسانات سطحی ممکن است بوسیله حرکات آشفته راندم و یا تغییر در شرایط کار همانند رهایی ناگهانی گرفتگی نازل و یا حباب های بزرگ گاز، ایجاد شوند.
فولاد مذاب دارای آخال های جامدی همانند آلومینا می باشد. این ذرات دارای شکل ها و اندازه های متفاوتی هستند و ممکن است که هنگام حرکت بوسیله جریان مذاب، با یکدیگر بر خورد و تشکیل خوشه های بزرگ تر بدهند و یا اینکه با حباب های موجود در مذاب تماس پیدا کنند. این ذرات بوسیله حرکات چرخشی مذاب، به درون فلاکس قالب در سطح بالایی آن می روند و یا اینکه در پوسته در حال انجماد به دام می افتند و تشکیل عیوب درونی شکننده در محصول نهایی را می دهند.
پودر قالب به سطح بالایی اضافه می شود تا به عنوان عایق حرارتی و شیمیایی برای فولاد عمل کند. این پودر پایه اکسیدی، در درون لایه مذاب بالایی زینتر و ذوب می شود. نرخ ذوب شدن این پودر و قابلیت آن در جذب آخال های مضر آلومینا از فولاد، وابسته به ترکیب آن است که ترمودینامیک و زمان در آن نقش اساسی دارند. قسمتی از روان ساز که به صورت مذاب است، ممکن است که در برخورد با دیواره سرد قالب دوباره منجمد شود و تشکیل برآمدگی جامد را بدهد که این باعث جلوگیری از انتقال حرارت در هلاله خواهد شد. مابقی فلاکس در بین فضای بین پوسته و قالب به وسیله حرکت رو به پایین پوسته فولادی مصرف می شود، که این انتقال حرارت یکنواخت را تشویق و عدم چسبندگی پوسته به قالب کمک می کند.
ناخالصي ها وعيوب
مطالبات روزافزون براي بالا بردن كيفيت فولاد ريختگي احتياج به افزايش آگاهي در مورد تصفيه فولاد دارد. ناخالصي هاي غير فلزي مشكلات قابل توجهي در ريخته گري فولاد بوجود مي آورند كه مي تواند به تعمير قطعات و يا حتي به برگشت خوردن آنها منجر شود. محققاني به نام هاي Balls و Ginzburg به بررسي تأثير عيوب بوجود آمده از آخال در ريخته گري تختال و محصولات نورد گرم پرداخته اند. رفتار مكانيكي فولاد تا حد زيادي به كسر حجمي، اندازه، توزيع، تركيب، مورفولوژي آخالها و رسوبات که به عنوان منبع تنش عمل می کنند، بستگی دارد. توزيع اندازه آخالها بسيار مهم است؛ زيرا آخالهاي بزرگ(ماكرو) بيشترين ضرر را متوجه خواص مكانيكي مي كنند. گاهي اوقات يك عيب فاجعه بار فقط با حضور يك آخال در یک محصول فولادی سالم به وجود مي آيد. اگر چه آخالهاي درشت از لحاظ تعداد خيلي بیشتر از آخالهاي كوچك هستند ولي در كل، كسر حجمي آنها ممکن است بزرگتر باشد.
شكل پذيري فولاد به طور قابل ملاحظه ای با افزايش هر كدام از آخالهاي اكسيدي و سولفيدي كاهش مي يابد. وقتی آخالها در آلیاژهایی با استحکام بالا و داکتیلیتی پایین وجود دارند ، چقرمگی شکست کاهش می یابد. تنزل خواص مشابه در حضور آخالها در آزمایشاتی که منعکس کننده ی نرخهای کرنش سریع ، آهسته یا چرخشی مانند خزش ، ضربه و خستگی هستند دیده شده است .
ناخالصي هاي بزرگ خارجي باعث ايجاد مشكلات و عيوبی در زیر سطح شده، قابلیت ماشینکاری را ضعیف کرده، مقاومت به خوردگي را كاهش داده و در موارد نادری باعث بوجود آمدن خطوط سرباره و عيب تورق می شوند. ناخالصي ها همچنين مقاومت به ترکهای هیدروژنی (HIC ) را کاهش می دهند.
منبع اكثر مشكلات خستگي در فولاد ياتاقان، اكسيدهای سخت و شكننده بخصوص ذرات آلوميناي بزرگتر از 30 هستند . شكل 3 نشان دهنده كاهش ميزان ناخالصي هاي بزرگ با کاهش میزان اكسيژن محلول به 3 تا ppm 7 است، كه عمر فولاد ياتاقان را در مقایسه با فولاد محتویppm 20 اكسيژن ؛ 30 برابر افزايش داده است.
براي جلوگيري از اين مشكلات اندازه و فراونی آخال هاي مضر بايد به دقت كنترل شود؛ به ويژه نبايد هيچ آخالي در ريخته گري، به اندازه هاي بحراني وجود داشته باشد
اگر چه مورفولوژي انجماد آخالها در ريخته گري فولاد بسيار مهم است، با این حال مورفولوژي آخالها در محصولات تولید شده تا حد زیادی توسط رفتار مکانیکی آنها در فرآیند تولید فولاد کنترل می شود،چه آنها نرم یا سخت باشند که به قالب فولاد بستگی دارد. در شكل 4 رفتار گونه های متفاوت آخال حین تغيير شكل( تغيير طول ) به صورت شماتيك آمده است.
رگه هاي بوجود آمده ناشي از حضور آخال در حالت تغيير فرم پلاستيك ( نوع B و C) باعث افزايش جهتمندي خواص مكانيكي شده و تأثير نامطلوبي روي چقرمگي و شكل پذيري فولاد دارند. بدترين ناخالصيها براي تافنس و داكتيليتي به خصوص در مواردي كه محصولات به صورت ورق نورد شده اند ، آخالهايي هستند كه توسط قالب تغيير شكل يافته اند ؛
تصفيه ي فولاد از موضوعات مهمي است كه توجه زيادي را به خود جلب كرده است ، بررسي گسترده اي توسط Kiesslingدر مورد تصفيه فولاد در دهه ي 1980 انجام گرفته است كه در مورد آخالها و كنترل عوامل تأثیر گذار و ارزيابي روشهاي جديد به خصوص در شمش ها بوده است.
بررسي هاي بيشتری در مورد اين موضوع توسط Holappa و Mu در سال 1992 انجام گرفت وملاحظات بيشتري هم در مباحث ترموديناميكي توسط Cramb انجام شد. Mclean و McPherson در سال 1992 در مبحث آخالهاي غير فلزي در ريخته گري مداوم بازنگري كردند و تمركز آنها بيشتر روي آخالهاي اكسيدي ، سولفيدي ، اكسيدي – سولفيدي ، نيتريدي و كربناتي و توزيع و روشهاي شناخت آخالها در فرآيند توليد بوده است. Zhang و Thomas در سال 2003 روشهاي شناسايي آخال را بررسي كردند و به دنبال به كار بستن روشهاي مناسبتر و بهتر براي تصفيه فولاد و بهبود شرايط ريخته گري مداوم فولاد در بوته و تانديش بودند.
صنايع ريخته گري رايمند مشهد...
ما را در سایت صنايع ريخته گري رايمند مشهد دنبال می کنید
برچسب : ريخته گري,رايمند,عطا, نویسنده : يوسف محمدي raimand بازدید : 308 تاريخ : سه شنبه 26 ارديبهشت 1391 ساعت: 13:41