بخشی از مقاله
چکیده
پودرهاي ریختهگري از جمله مواد اولیه در کارخانجات شمشریزي محسوب میشوند. ﭘﻮدرﻫﺎي ریختهگري در شمشریزي از کف بر دو دسته عایق و جاذب دستهبندي میشوند. پودرهاي ریختهگري عایق در فولادهاي کم کربن، کم آلیاژ و عملیات حرارتیپذیر مورد استفاده قرار میگیرند. در این تحقیق به بررسی تاثیر پودرهاي ریختهگري با درصد اکسیدها و دانهبندي مختلف، بر عیوب سطحی محصول شمش 2/2 تنی فولاد DIN 1.7225 به صورت شمشریزي از کف، پرداخته شد. نتایج نشان داد، تأثیر درصد وزنی عناصر موجود در پودرهاي ریختهگري میتو اند بر روي عیوب سطحی بعد از شمش کشی تاثیرگذار باشد.
کلمات کلیدي: پودر ریختهگري عایق، شمشریزي از کف، عیب سطحی، فولاد کم آلیاژ.
مقدمه
تولیدات شمش در حدود 8/3 درصد از کل تولیدات فولاد خام در دنیا است. شمش، با ریختهگري از بالا و یا از پایین با مذاب در قالب تولید میشود .[1] ریختهگري از کف، مزایایی از جمله تلاطم کمتر نسبت به بارریزي از بالا، ایجاد سطح و کیفیت داخلی بهتر شمش را به دنبال خواهدداشت. انتخاب پودر براي گریدهاي مختلف فولادي از اهمیت ویژهاي برخوردار است. دما و سرعت شمشریزي از پارامترهایی است که میتواند بر حصول کیفیت مناسب شمش تاثیر بگذارد .[2] آرمی1 محصول پودر ریختهگري را توسعه داد و شرکت متالورژیکا2 را در سال 1965 میلادي ثبت نمود .[3] پودرهاي ریختهگري از کف میتوانند به پودرهاي عایق و جاذب تقسیمبندي شوند. پودرهاي ریختهگري عایق3، بر پایه SiO2-Al2O3 با بازیسیته پایین، محتواي کربن بالا، مقدار اکسیدهاي قلیایی کم، ویسکوزیته بالا و نرخ زینتر شدن پایین میباشند. پودرهاي ریختهگري جاذب4، بر پایه SiO2-CaO با بازیسیته بالا، محتواي کربن متوسط، اکسید آلومینیوم کم، مقدار اکسیدهاي قلیایی زیاد، ویسکوزیته پایین و نرخ ذوب متوسط میباشند. این پودرها میتوانند مقدار زیادي ناخالصی غیر فلزي را جذب کنند .[1] بهبود پودرهاي قالب، من جر به کیفیت سطحی بهتر کل شمش میشوند. اساس پودرهاي ریختهگري شامل SiO2-CaO-Al2O3 با اکسیدهاي قلیایی و فلوریدها براي کنترل ویسکوزیته و سرعت ذوب هستند و کربن براي کنترل سرعت ذوب و بهبود عایق حرارتی اضافه میشود. ویسکوزیته مورد نیاز براي پودرهاي قالب مصرفی در گریدهاي فولادي کم آلیاژ در حدود 1/9 و 2/2 dpas میباشد در صورتی که مقادیر اندازهگیري شده 1/1 و 1/5 dpas است و این نشان از آن دارد که مقدار ویسکوزیته پودر از مقدار اندازهگیري شده بیشتر خواهدبود .[4] پودرهاي ریختهگري داراي دماهاي بحرانی شامل نقطه نرم شوندگی، سیالیت و شکست هستند. نقطه نرم شوندگی5 دمایی است که لبه قرصها به عنوان نمونه دستگاه میکروسکوپ دما بالا 6 که با ابعاد5×5mm آماده میشود خمیده و یا منحنیگونه میشود. نقطه سیالیت7، دمایی است که نمونه کاملاً ذوب شده و پخش شوندگی شروع میشود. مشخصه رفتار ذوبی پودرها میتواند با دستگاه میکروسکوپ دما بالا انجام شود .[5] دمایی که در زیر این دما، افزایش ناگهانی ویسکوزیته اتفاق میافتد را دماي شکست پودر میگویند. دماي شکست پودر به دماي انجماد پودرها ترجیح داده میشود. ازهري در مقاله خود، ارتباط بین ویسکوزیته، دماي شکست پودر، سرعت ریختهگري و مصرف پودر را براي فولادهاي پر کربن و متوسط کربن مشخص نمود .[4] دي به بررسی دقیقتر پارامترهاي فیزیکی و شیمیایی پودرهاي قالب پرداخت و نشان داد، نتایج مقادیر ازهري و به ویژه دماي شکست پودرها، خطاي زیادي دارد .[6] در این تحقیق، به بررسی ترکیب شیمیایی پودرهاي ریختهگري عایق بر کیفیت سطح شمشهاي فولاد کم آلیاژ DIN 1.7225 بعد از شمش کشی و عیوب سطحی شمش پرداخته میشود.
روش تحقیق
فولاد کم آلیاژ DIN 1.7225 در شرکت فولاد آلیاژي اصفهان - IASC - ، با ذوب کردن مواد اولیه در کوره قوس الکتریکی و فرآیند متالورژي ثانویه در کوره پاتیلی تولید می شود. ترکیب شیمیایی این فولاد در جدول 1 نشان داده شده است. پودرهاي ریختهگري عایق، در بستههاي کاغذي 6 کیلوگرمی ، در نزدیک کف و در مرکز قالب 2,2 تنی، با نخ نسوز بسته میشوند. قطر متوسط قالب هشت وجهی 2/2 تنی، حدود 460 mm و ارتفاع آن 1300 mm میباشد. جدول 2 انواع پودرهاي ریختهگري عایق با آنالیزها و دانهبندي مختلف را بر طبق استاندارد LW 03 مشخص میکند. شکل 1 نحوه چیدمان قالب هاي 2/2 تنی و نیز نحوه قرارگیري پودر ریختهگري عایق در داخل قالب را نشان میدهد. شمشریزي از کف در داخل قالب 2/2 تنی و با دمایی در حدود 1560œC انجام میشود. تماس مذاب فولاد DIN 1.7225 با بسته کاغذي پودر ریختهگري عایق، منجر به پارگی بسته کاغذي و قرارگیري پودر ریختهگري در سطح ذوب و بین قالب میشود. زمان پر شدن قالب در حدود 11 دقیقه میباشد. بعد از انجماد شمش فولاد DIN 1.7225 داخل قالب در زمان حدود 130 دقیقه، شمشها از قالب خارج میشوند تا سرد شوند و سطح آنها مورد بررسی قرار گیرند.
نتایج و بحث
بررسی سطح شمشها
شکلهاي -2 الف تا -2 ي، سطح شمش ها با انواع پودرهاي ریختهگري عایق را نشان میدهند. جدول 3، عیوب ایجاد شده مانند موجدار شدن1، متقاطع شدن2، تخلخل3 و محبوس شدن4، بر روي سطح شمش توسط پودر ریختهگري را به همراه تصاویر آن نشان میدهد. شکلهاي –2 الف و -2 د مطلوبترین وضعیت سطح شمش را نشان میدهند و محبوس شدن پودر ریختهگري، تخلخل و موجدار شدن در روي سطح آنها وجود ندارد. در شکلهاي -2 ب و -2 ج تخلخل در سطح شمش وجود دارد و
