دانلود مقاله قالب های متداول برای تولید شمش فولادی

بخشی از مقاله

مقدمه:
براي توليد ورقهاي فلزي دو روش کلي وجود دارد يکي ريخته‌گري مداوم و يکي ريخته‌گري تکباري.
در ريخته‌گري مداوم چون حجم مذاب توليدي بالا است مانند ذوب آهن اصفهان، مذاب با روش مخصوصي به طور پيوسته تبديل به شمش شده و در ادامه شمش در همان دماي بالا نورد شده که در نهايت تبديل به ورق مي‌شود اما در کارگاههاي توليد فولاد با ظرفيت توليد پايين چون حجم مذاب پايين است ابتدا مذاب را در قالبهاي چدني ريخته‌گري کرده و تختال توليد مي‌کند و بعد شمش به واحد نورد منتقل مي‌شود که پس از پيش گرم کردن تختال ، آن را نورد مي‌کنند و تختال به ورقهاي مورد نياز تبديل مي‌شود.

قالبهايي که در روش ريخته‌گري تک باري استفاده مي‌شوند انواع واقسام مختلف و زيادي دارند. که اين قالبها عمدتاً از جنس چدن خاکستري هستند و بنا به شکل و ابعاد شمش و نيز جنس شمش اين قالبها طراحي مي‌شوند که در يک تقسيم‌بندي کلي به قالبهاي شمش‌هاي آهني و قالبهاي شمش‌‌هاي غير آهني تقسيم بندي مي‌شوند.

يکي از مشکلات روش ريخته‌گري تک باري دارد فرسايش و از بين رفتن قالب است که هزينه اقتصادي زيادي را براي کارخانه بوجود مي‌آورد به همين جهت تحقيقات زيادي براي افزايش عمر قالبها شده است.
پژوهش حاضر در کارخانه نورد و توليد قطعات فولادي انجام گرفته و تلاش شده تا دو عيب عمده در قالبهاي مورد استفاده اين کارخانه که عبارتند از: ترک و خوردگي ، بهبود يابد .

چكيده :
قالب‌هايي كه براي ريخته گري شمشها استفاده مي شود چدني وازنوع خاكستري انتخاب مي شود كه اين انتخاب نيز بعلت انتقال حرارت خوب چدنهاي خاكستري است .
در چدنهاي خاكستري هر چه اندازه گرافيتها درشت تر باشد انتقال حرارت بيشتر
مي شود واين امر باعث مي شود كه در برخورد اول به ذهن خطور كند كه چون دماي مذاب شمش بالاست پس هر چه گرافيتها درشتتر باشند انتقال حرارت افزايش مي يابد وموجب مي شود كه در مقابل شوك حرارتي مقاوم تر بوده وديرتر ترك بخورد واين امر موجب افزايش عمر قالب شود .

ولي بعد از انجام اين پژوهش به اين نتيجه رسيديم كه اين تصور غلط است زيرا در شرايط كاركردي اين قالب ها خستگي حرارتي در قالب ايجاد مي شود واين خستگي حرارتي باعث ترك خوردن وشكستن قالب ها مي شود پس براي اينكه از ترك خوردن قالب ها جلوگيري كنيم بايد جلوي مكانيزم جوانه زني ترك خستگي ورشد آن را بگيريم كه اين مستلزم اين مي شود كه براي جلوگيري از جوانه زني ترك سطح را سخت كنيم و نيز براي جلوگيري از رشد ترك استحكام مغز قالب را افزايش دهيم كه براي افزايش دادن استحكام مغز قالب بايد گرافيتهاي ورقه اي را ريز كرد پس براي افزايش عمر قالب بايد اندازه گرافيتها را توسط جوانه زني كنترل كرد .

عيب ديگري كه در اين قالب ها بوجود مي آيدخوردگي بر اثر فشار وحرارت مذاب شمش است كه اين مشكل را بايد با انتخاب پوششي مناسب بر طرف كرد .

تقدير و تشكر :
در اينجا لازم ميدانم از زحمات وراهنمايي هاي همه ي عزيزاني كه بنده را در اين كار همراهي كردند تشكر وقدرداني كنم .
بخصوص مهندسين آوريده و رفيع همچنين استاد ارجمندم مهندس آقاميري كه حق استادي بر گردن اين حقير دارند .

فهرست :
عنوان صفحه
فصل اول - قالب هاي متداول براي توليد شمش فولادي 1
1-1- اندود و پوشش قالب 2
1-2- طرح قالب 4
1-3- اصول طراحي قالب 6

فصل دوم - قالب هاي افقي روباز 8
2-1- جنس قالب 9
2-2- طرح قالب 11
فصل سوم- قالب هاي كاربردي 12
فصل چهارم- عيوب ايجادي در اين قالب ها 13
فصل پنجم- منشاء عيوب و راه هاي مقابله 14
5-1- خوردگي 14
5-1-1- پوشش قالب 14
5-1-2- روش باريزي مناسب 25

5-1-2-1- باريزي از بالا ( مستقيم ) 25
5-1-2-2- باريزي از پايين ( كف ريزي ) 29
5-2- ترك 31
5-2-1- منشاء ريز ترك و راه مقابله با آن 32

عنوان صفحه
5-2-2- منشاء رشد ترك وراه مقابله با آن 33
5-2-2-1- جوانه زني مذاب 34

فصل ششم - پيشنهادات وراهكارها 38
منا بع و مراجع 39
ضمائم

فصل اول - قالب هاي متداول براي توليد شمش فولاد :
قالب ها معمولا از چدن وشرايط خاص از فولاد انتخاب مي شوند. عمر متوسط هر قالب معمولا 60-100 ذوب است و بدليل شرايط خوردگي و فرسودگي هاي حاصل از كار بسرعت معيوب مي گردند .

عوامل مؤثر در كاهش عمر قالب ها به اختصار عبارتند از :
الف . صدمات مكانيكي در جريان حمل ونقل قالب و تخليه ي شمش
ب . گسترش ترك هاي مويي سطحي قالب در اثر انبساط وانقباض مداوم قالب و نفوذ گازها در داخل ترك ها
ج . اكسايش سطحي قالب وسوختگي آن
د . فرسودگي در اثر اصطكاك مداوم
ر . خوردگي در جريان بار ريزي وانجماد
مشخصات فوق و ضعف تدريجي قالب در مقابل تغييرات مكانيكي يا متالورژيكي باعث تضعيف مشخصات و صافي سطح قالب و در نتيجه سطوح شمش خواهد شد كه افزايش هزينه ي تمام شده توليد را در برخواهد داشت.

قالب از چدن خاكستر با ساختار فريت- پرليت ومقادير اندكي از گرافيت ورقه اي ساخته مي شود و حتي الامكان از حضور سمانتيت آزاد در ساختار آن جلوگيري بعمل مي آيد .
درصد فازفريت درساختارچدن حدود 10-60 درصدتوصيه شده كه به نسبت اندازه قالب براي قالب هاي كوچك در حدود مينيمم و براي قالب هاي بسيار بزرگ در حدود ماكزيمم مقدار فاز فريت انتخاب مي شود بنابر عقيده‌ي (Bilnov)بيلنف تركيب شيميايي آلياژ قالب در حدود تركيب زير مناسب است :
كربن 3/3 -4 درصد ، سيليسيم 1-2/2 درصد ، منگنز 8/0 -1 درصد ، فسفر 1/0-25/0 درصد ، گوگرد كمتر از 1/0 درصد و از اينرو محصولات كوره ي كوپل نسبت به محصولات انواع كوره هاي شعله اي وانعكاسي ترجيح دارد .

در عمل براي قالب هاي بزرگ وبا وزن بيش از 10 تن تركيب آلياژي برابر 6/3-9/3 درصد كربن ، 1-5/1 درصد سيليسيم و8/0 -1 درصد منگنز درنظر گرفته مي شود و براي قالب هاي كوچك به وزن كمتر از 5 تن فقط تركيب سيليسيم است كه حداقل برابر 5/1 درصد منظور شده وبه نسبت كوچكي قالب تا 2/2 درصد نيز مي رسد . چدن هاي آلياژي كه داراي مقاديري تيتانيم و واناديم هستندويا چدن هاي محتوي 4/0-8/0 درصد
نيكل باعث مي شوند كه قالب دوام وعمر متوسط بيشتري داشته باشد .

1-1- اندود وپوشش قالب :
اندودكاري وپوشش قالب در كليه ي فرايند هاي تكباري بعنوان عملي كه مي تواند دوام واستحكام قالب در مقابل عوامل مختلف سايش وفرسايش را توسعه دهد انجام مي گيرد .قالب ها عموما تا حدود 80-90 درجه ي سانتيگراد پيشگرم مي شوند وپوشش داخلي در لايه هاي نازك و متعددبرسطوح داخلي ماليده ويا پاشيده مي شوند . در تكرار لايه ها بايد دقت كرد تا لايه هاي زيرين كاملا خشك باشند .

موادپوششي عموما از دو ماده ي اصلي چسب وذرات نسوز تشكيل مي شوند كه چسب ومواد پيوندي آنها از نوع فرار وقابل تبخير است ودر جريان باريزي بسرعت تبخير شده ودر فصل مشترك قالب ومذاب فيلم نازكي ايجاد مي نمايند . مواد غير فرار ونسوز نيز از برخورد مستقيم مذاب وديواره ي قالب جلوگيري ميكنند .

گرد زغال قير يكي از مهمترين مواد پوششي محسوب مي شودكه قبل از استفاده معمولا بمنظور تبخير رطوبت موجود در آن گرم مي شود اين گرد را با بنزين يا روغن تربانتين مخلوط كرده وبعنوان ماده ي پوششي بكار مي برند . مخلوط زغال قيري و الكل نيز از ماده هاي پوششي مناسب مي باشد .

آلوم کاري (Alitizing) نيز روش ديگري است كه نمي توان آن را در دسته ي مواد پوششي منظور نمود در اين روش مخلوط پودر آلومينييم و رزين يا روغن سوخته را به سطح داخلي قالب ماليده و آن را تا 800 درجه ي سانتيگراد گرم مي كنند وبدين ترتيب آلومينييم در جداره ي قالب نفوذ كرده و در سطح نيز به آلومين تبديل مي شود . و به راحتي از جداره ي قالب محافظت مي كند. مخلوط پودر آلومينييم وفروسيليسيم در انواع
روغن ها و همچنين مخلوط گرافيت و روغن ها نيز از مواد پوششي مناسب محسوب
مي شوند.

در هر حال همانطور كه قبلا اشاره شد عوامل متعددي در كاهش عمر فالب مؤثر هستند . اين عوامل از جنس قالب ،طراحي قالب ،نوع مواد پوششي وروشهاي باريزي تشكيل
شده اندكه براساس مطالعات محققين مختلف وتدوين وآزمايشهاي (Bacon) بصورت زير فهرست بندي مي شوند :
الف . تركيب شيميايي مواد قالب
ب . شرايط فيزيكي و ساختاري قالب
ج . نوع و كيفيت مواد پوششي

ح . طراحي قالب كه عبارت است از : ضخامت ديواره ها ،طرح خارجي،زاويه هاي تند،سيستم تغذيه گذاري، روش بلند كردن و جابجايي قالب يا شمش
خ . شرايط مذاب كه عبارت است از : باردهي سريع، باريزي فوقاني ، تاخير در تخليه ي شمش پس از انجماد و فاصله ي زماني بسيار كوتاه در تناوب استفاده از قالب
چ . عدم تعبيه ي سيستم هاي جدا كننده شمش از قالب
بديهي است هر يك از عوامل فوق به پارامتر هاي ديگري بستگي دارند كه در كنار مطالب مربوط به طراحي و شكل قالب به آنها نيز استفاده خواهد شد .

1-2- طرح قالب :
طرح قالب مستقيما به درجه و نوع كاربرد فولاد وشمش بستگي دارد . قالب ها عموما يكپارچه ساخته مي شوند وبمنظور تسهيل خروج شمش از قالب شيب مناسبي در حدود 2-4 درصد در ديواره آنها تعبيه مي شود . با توجه به شيب در ديواره ي قالب وارتفاع شمش كاملا واضح است كه يكي از قاعده هاي قالب بزرگتر ازديگري است .

واين مطلب باعث شده است كه در شمش ريزي تكباري فولاد به دو نوع قالب زير توجه شود :
الف : قالب هاي فراسر ( Big end up ingot molds )
ب : قالب‌هاي فرو سر ( Big end down ingot molds )
قالب ها ي فرو سر نوع قديمي ترمحسوب مي شوند . اين قالب ها از دو طرف باز هستند ومعمولا قسمت وسيع قالب بر روي يك پايه ي چدني يا مسي كه عملا كف قالب را
مي سازد نصب مي گردد. پس از بارريزي و انجماد شمش قالب را بوسيله ي جراثقال و از طريق دستك هاي آن بالا كشيده و شمش ريخته شده را بر جاي مي گذارند قالبي است بسيار ساده با روشي تقريبا قديمي كه هنوز نيز موارد استفاده متعدد دارد .

قالب ها ي فراسر عموما در قسمت تحتاني نيز بسته هستند وفقط از يك نوع توپي بمنظور تسهيل شرايط تخليه شمش و يا امكان بارريزي از كف در آن ها استفاده
مي شود .

اين قالب ها معمولادر قسمت فوقاني بوسيله ي تش سر يا سرتغذيه محصور مي شوند واز اين رو پس از انجماد شمش گيرهاي جرثقال قسمت فوقاني را گرفته وشمش را خارج مي كند . تش سريا سرتغذيه فقط براي تسهيل تخليه شمش نبوده و بلكه در ايجاد جهت انجماد وكاهش ارتفاع نايچه نقش اساسي دارد .
نوع فولاد در طراحي قالب و تعيين شكل اوليه نقش موثري دارد . بطور مثال فولاد هاي ناآرام كه براي ساخت تختالهاي نوردي بكار مي روند معمولا در قالب هايي كه

ديواره‌ي آنها تحدبي نسبي دارد ريخته مي شوند تا از ايجاد ترك در قالب جلوگيري ميشود در اين حال تعبيه شيبي حدود 1-5/1 درصد وانتخاب قالب فروسرخروج شمش ريخته شده را بسرعت تنظيم و تسهيل مي نمايد .

مقاطع كنگره اي در عمل مي توانند از ترك خوردگي هاي سطحي شمش جلوگيري نمايد . زيرا بدليل افزايش سطح قالب انجماد با سرعت بيشتري پيش مي رود . ولي در مقابل اصطكاك شمش و قالب در هنگام تخليه نيز افزايش مي يابد وهمين امر باعث كاهش عمر متوسط قالب مي شود . علاوه بر آن تميز كاري سطح با مشكلات بيشتري روبروشده واحتمال اكسايش جداره ي خارجي در سطوح ناهموار نيز بيشتر است .

افزايش موارد مصرف شمشه ، شمشال و تختال ، تمايل به توليد شمش هاي ريختگي بزرگتر را ايجاد مي نمايدو چون امكان گستردگي در سطوح مقاطع زياد نيست ، لذا ارتفاع قالب ها بزرگتر انتخاب مي كنند كه با افزايش حجم قالب ، سرعت بارريزي نيز در حدود مجاز افزايش مي يابد تا از انجماد زودرس مذاب در قالب جلوگيري شود .

قالب ها ي شبه بطري در مورد فولاد آرام و ناآرام مصرف مي شوند . فولادهاي آرام در قالب هاي فراسر و گاه فروسر ريخته مي شوند ولي در هر دو مورد از سر تغذيه يا تش سراستفاده بعمل مي آيد .

1-3- اصول طراحي قالب :
در چگونگي وطرح وساخت قالب هاي شمش همواره نكاتي مورد توجه قرار مي گيرد تا شمشريخته شده از نظر مشخصات متالورژيكي، سهولت توليدوكاهش هزينه تمام شده درشرايط مطلوب واقع شود.اين نكات عبارتنداز :
الف . تاثير قالب در سرد شدن شمش وكنترل ساختار دروني آن
ب . تسهيل شرايط نصب و برپايي قالب

پ . تسهيل شرايط بارريزي و كنترل آن
ت . سهولت خارج كردن شمش از قالب
ث . تسهيل شرايط تعمير و اندود قالب
مجموعه نكات متالورژيكي و تكنولوژيكي فوق را بوسيله ي تغييرات محيطي، اثرات سرد شوندگي، انحناءگوشها ضخامت ديواره ،شيب قالب ونسبت ارتفاع به قطرمتوسط قالب بيان كرده ودرطراحي قالب موردتوجه قرارميدهند.

توجه :
در قالب هاي فروسر چون شمش بكار رفته ناآرام است در هنگام انجماد شمش چون سطح مقطع سرشمش كمتر است زوتر منجمد شده ومانع خروج گاز مي شود در نتيجه در وسط شمش يك مك گازي بزرگ ايجاد مي شود
براي رفع اين عيب ابدايي شده و قالب با تغييراتي اصلاح شده است كه در اينجا آورده مي شود .

فصل دوم - قالب هاي افقي روباز :
تختال ها و صفحات لازم بمنظور نورد بعضي از فلزات نظير سرب ، قلع يا روي را در قالب هاي يك تكه روباز ميريزند. اين قالب ها براي ريختن فلزات خالص ويا آلياژهاي با دامنه ي انجماد كوتاه كه امكان تغذيه وتشكيل نايچه در آنها زياد است بكار مي رود .

قالبهاي افقي روباز بسيار ارزان ساخته مي شوند و كاربردآنها نيزسريع است .واز اين رو براي تختالهاي كوچك مناسب مي باشنداين قالب هابراي تختالها ي متوسط مسي نيز بكار ميروند . قالبهاي افقي از انواع ابتدايي قالبهاي شمش محسوب مي شوند و نمي توان آنها را براي عمليات مكانيكي دقيق بكار برد زيرا :
الف . سطح فوقاني قالب كه قسمتهاي عرض و طول را در برميگيرد همواره حاوي كشيدگي هاي سطحي ناشي از انقباض است .

ب . سطح قطعه از مك هاي گازي ، سرباره و آخال پوشيده شده است .
پ . انجمادقطعه درسراسرضخامت بدليل اختلاف سطح يكنواخت نبوده ودرجريان نوردغيريكنواختي ضخامت باعث شكستگي و شكاف هاي طولي در قطعه مي شود .
با توجه به محدوديت‌هاي ذكرشده دربسياري موارد استفاده ازقالب‌هاي افقي روبازمستلزم عمليات تراشكاري و براده برداري سطحي تختال مي باشد كه بدليل افزايش قيمت تمام شده ، ترجيحا از نوع قالب هاي عمودي استفاده مي كنند . قالب ها ي روباز در شكل ها واندازهاي مختلف ساخته مي شوند كه از آن جمله مي توان

قالب‌هاي چرخه‌اي يا(Rings) كه براي ساختن صفحات گرد و با ضخامت محدود بكار مي روند نام برد . چرخه اي اين قالب ها كه از ديرباز بكار مي‌روند ، بسيار ساده بوده وبراي صفحه ي كف ازصفحات يا ورق هاي فولادي استفاده مي شود . اين قالب ها براي ريختن قطعات چند كيلوگرمي تا 10 تن تغيير مي كند .

2-1- جنس قالب :
دو ماده وآلياژ اصلي كه در ساخت قالب هاي شمش براي فلزات غيرآهني بكار مي روند،
چدن خاكستري ومس مي باشند. بلوكه هاي گرافيتي نيزبراي شمشهاي كوچك قالب مناسبي محسوب مي شوند . نكته‌ي حائزاهميت درانتخاب مواد مناسب براي قالب ، هدايت حرارتي وگرماي ويژه ي آنهاست . تا دراثر تسريع آهنگ سرد شدن شمش درون قالب وتوزيع حرارتي مناسب در قالب ، ساختار مطلوبتري حاصل شود .

توزيع درجه ي حرارت در قالبهاي مسي همواره مطلوبتر ازقالبهاي چدني بوده وشدت انتقال حرارت در بوده وشدت انتقال حرارت درمراحل اوليه زمينه ي مناسب براي ايجاد مادون انجماد وهسته هاي تبريدي را فراهم مي سازد . توضيح اين نكته ضروري است كه تشكيل فاصله ي هوا در اثر انقباض پوسته ي اوليه و انبساط قالب ، يكي از عوامل مهم و مؤثر در نزديك شدن نحوه ي انجماد در قالب هاي مختلف در مراحل بعدي انجماد محسوب مي شود و همين موضوع در آزمايش هاي مختلف بروز تناقضاتي را حاصل نموده است .

قالبهاي چدني براي فلزات ديرذوب نظير مس ، برنز وآلياژهاي نيكل دار بكار مي روند . متاسفانه پراكندگي در تركيب هاي شبميايي چدن قالب به حدي است كه گاه مي توان به بيان چدن خاكستري اكتفا نموده ولي در هر حال تركيب زير مي تواند تا حدودي دامنه ي تركيبي آلياژ قالب را مشخص نمايد :
كربن 8/2-6/3 درصد ، سيليسيم 2/1-2 درصد ، منگنز 7/0-2/1 درصد ، فسفر 1/0-3/0 درصد ، گوگرد 05/0-1/0 درصد

ازطرف ديگرمطالعات ساختاردروني قالبهايي با تركيب فوق ، نمايانگر آن است كه افزايش زمينه‌ي فريتي نسبت به زمينه ي پرليتي در دوام قالب وافزايش بهره وري آن مؤثراست ، چدنهايي باتركيب فوق وساختار فريتي ولايه هاي كوتاه گرافيت در مقابل ترك هاي سطحي ناشي ازشوك هاي حرارتي از مقاومت نسبتا خوبي برخوردار هستند . بطور اجمال تركيب و ساختار چدن بايد بگونه اي باشد كه شوك حرارتي را به خوبي تحمل كند و درمقابل حرارت بارريزي پايدار وبدون تغييرباشد . بعبارت ديگر اين چدنها در مقابل تنش ، رشد ، تبلور مجدد مقاوم بوده و عموما قبل از استفاده تحت عمليات تابكاري به معني تنش زدايي قرار مي گيرند .

مس بتنهايي درساخت قالب بكار نمي رود ، زيرا در حالي كه از نظر هدايت حرارتي مس مكان ويژه‌اي دارد فلزي است نرم و قابل تغيير شكل كه براي قالب مناسب نيست . درعمل مس ورقه اي و يا لوله هاي بدون درز را بعنوان سطح قالب در انواع قالب هاي آب گرد (Water cooled) بكار مي برند ودر اين حال گردش مداوم آب از اعمال حرارت به سطح مس جلوگيري ميكند. در اين قالب ها از مس خالص تجارتي با قابليت هدايت حرارتي بالا استفاده به عمل مي آيد .

خورندگي (Erosion) حاصل از جريان مذاب وسيكل حرارتي در قالب ، باعث فرسودگي شده وپس از چندين مرتبه استفاده از قالب ، تركهاي سطحي و لكه هايي برسطح آن ظاهر ميشودكه مانع از انقباض آزاد شمش گرديده ودرنتيجه ترك هاي سطحي درشمش ظاهر شده وعلاوه بر آن بيرون آوردن شمش از قالب را مشكل مي سازد .

فرسودگي قالب هاي چدني از دو نظر مورد مطالعه قرار مي گيرد :
اول ، خوردگي (Corrosion) وانحلال آهن در مذاب برخي از فلزات نظير آلومينييم كه با عمليات اندودكاري وپوشش سطح قالب ، جلوگيري مي شود .
دوم، واكنشهاي تركيبي بين كربن موجود در قالب واكسيژن موجود درمذاب(بيشتر درآلياژهاي مس) كه علاوه بر فرسودگي سريع قالب ، بروز مك هاي سطحي در شمش را نيز بدنبال دارد . روش هاي تكنولوژيكي نظير كنترل سيكل حرارتي به مفهوم پيش گرم كردن قالب وجلوگيري از نوسانات شديد حرارتي و همچنين پوشش كاري سطح قالب به ميزان وسيعي بر دوام قالب ها مي افزايد .

2-2- طرح قالب :
قالب هاي شمش ريزي از طريق تراشكاري برروي تكه هاي چدني حاصل مي شوند ودر بعضي موارد مانند قالب هاي كوچك مي توان قالب را مستقيما از طريق ريختگري تهيه نمود.

سطح داخلي قالب ها عموما ماشينكاري ميشود وهدف ازطراحي قالب آن است كه شرايط ماشينكاري بر روي سطوح قالب را همزمان با امكانات تعميركاري وسيكل كاربردي قالب ازنظر بارريزي ، خارج كردن قطعه اندودكاري وتميزكاري آن تسهيل نمايد .

ضخامت ديواره ي قالب معمولا برابر ضخامت تختال يا قطرشمشال طراحي ميشود ولي درعمل براي تختالهايي به ضخامت كمتر از 5/2 سانتي متر ويا بيشتر از 5/7 سانتي متر نسبت فوق رعايت نمي شود .

از طرف ديگر دامنه ي تنوع به حدي است كه در هر مورد بايد عملا از طريق تجربه ، محدوده‌ي ضخامت انتخاب شود . روش ديگر آن است كه ضخامت و ابعاد قالب را
بگونه اي انتخاب كنند كه حجم قالب دو برابر حجم شمش باشد تا قدرت تبريدي آن افزايش يابد .

فصل سوم - قالب هاي كاربردي :
همانطور كه ذكر شد مي توان قالب هاي شمش را به دو دسته تقسيم بندي كرد كه عبارتست از :
الف . قالب هاي شمشهاي آهني ب . قالب هاي شمشهاي غير آهني
در اين كارخانه تختال هاي فولادي توليد مي شود واگر طبق مطالب سابق الذكر بخواهيم قالبي براي اين نوع توليد انتخاب كنيم بايد از قالب هاي فروسراستفاده كنيم ولي بعلت بالابردن سرعت توليد وسهل شدن كار با قالب دركارخانه‌ براي توليد تختالهاي فولادي از قالبهاي افقي روباز استفاده مي شود .
در اين کارخانه دو اندازه بزرگ و کوچک به نام‌هايD و B از اين طرح قالب تهيه شده است.

قالبهاي نوع D بزرگتر بوده وضخامت ديواره هاي آن نيز بيشتر است اين قالبها داراي وزني معادل3060 کيلوگرم هستند. قالب‌هاي نوع D عمر كوتاهتري نسبت به قالب هاي نوع B داشته و سريع ميشكنند كه اين موضوع باعث شده هزينه ي اقتصادي سنگيني بردوش كارخانه تحميل شود مضافاً اينكه بعلت بزرگ بودن ابعاد اين قالب ها ، قطعات شكسته شده ي اين قالبها از دهانه ي كوره‌ي5/3 تن كارخانه عبور نمي كنند و نمي توان از آنها بعنوان قراضه ي برگشتي استفاده كرد .
جنس اين قالب ها چدن خاكستري بوده و تركيب شيميايي آنها عبارتست از :

8/3درصدكربن ، 2درصد سيليسيم ، 83/0 درصدمنگنز ، 17/0 درصد فسفر ، 44/0درصدگوگرد، 08/0 درصد كرم ، 16/0 درصد قلع ، كمتر از 007/0 درصد مس ، 11/0 درصد نيكل ، 07/0 درصد موليبدن ، 01/0 درصد واناديم ، 04/0 درصد تيتانيم .
ساختار اين قالبها داراي گرافيتهايي از نوع C است وقراضه استفاده شده براي توليد اين قالب 100 درصد قراضه هاي فولادي خريدني است .