بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش امکان مدل سازي تعیین زمان شروع و پایان انجماد قطعات ریختگی فوق سنگین فولادي با اندازه گیري منحنی سرد شدن در نقطه اي از مذاب ارائه می گردد. بدین منظور عملیات فرمگیري و ریخته گري یک نمونه آزمایشی با سه مدول هندسی متفاوت ،11، 17/5 و 30 سانتی متر همزمان با قطعه فوق سنگین رینگ کوره دوار سیمان به قطر 787 سانتی متر و وزن 350 تن و مدول هندسی23 سانتی متر ریخته گري گردید. جنس قطعات از فولاد کم آلیاژ با مارك GS28Mn6 می باشد.
به منظور اندازه گیري سرعت سرد شدن از سه عدد ترموکوپل داخل ذوب ازجنس Pt10Rh-ptS وترمومتر،مدل TM-2000 استفاده گردید.با استفاده از 680 داده شامل تغییرات درجه حرارت نسبت به زمان که بر روي رایانه ذخیره گردید، منحنی هاي سرد شدن واقعی در محل نصب ترمو کوپل ها رسم شد. نتایج نشان می دهد که بر اساس مدل تشریح شده، زمان شروع و پایان انجمادو همچنین دماي شروع و پایان انجماددر شرایط واقعی قابل حصول است. از تفاوت این دو زمان می توان زمان لازم براي تکمیل انجماد قطعه را بدست آورد و با رابطه چورینف در مدل قالب عایق سنجید. ثابت به دست آمده ،ارتباط بین tf - زمان لازم براي تکمیل انجمادنسبت - حجمومدول انجماد - به سطح قطعه - با ثابت به دست آمده از تئوري قالب عایق مطابقت دارد.
مقدمه
تا کنون مطالعات زیادي درخصوص نحوه انجماد قطعات به عمل آمده است. با استفاده از منحنی هاي سرد شدن می توان اطلاعات مفیدي در خصوص زمان انجماد ، دماهاي شروع و پایان انجماد، سرعت سرد شدن و تاثیر آن بر روي خواص ساختاري و مکانیکی به دست آورد1]و.[2 این بررسی ها به طور معمول تر بر روي قطعات چدنی وآلیاهاي غیر آهنی همچون آلومینیوم ومنیزیوم به عمل آمده است.[3]به طور مثال، در فرایند ریخته گري مداوم با بررسی تاثیر تغییر سرعت سرد شدن بر انجماد، اصلاحاتی در تکنولوژي اجرائی به عمل آمده است .[4] همچنین تاثیر تغییر شرایط انجمادبر مورفولوژي، اندازه دانه ها، فاصله بازو هاي دندریتی و خواص مکانیکی قطعاتی از جنس آلومینیوم و چدن و فولاد ساده کربنی مورد بررسی قرار گرفته اند5 ]و.[6 قطعات سنگین و فوق سنگین در صنایع مادر نظیر فولاد سازي،کارخانجات سیمان، نیروگاههاي حرارتی و آبی و اجزاء ماشین الات کاربرد دارند.
لذا جهت کاربردهاي طولانی مدت از مارك هاي فولاد هاي کم آلیاژ با استحکام متوسط همراه با خواص خستگی مطلوب استفاده می گردد.انجماد این قطعات به سبب زمان انجماد طولانی، مدول هاي هندسی و حرارتی بالا، کنوکسیون شیمیایی و یاحرارتی، حرکت عناصر آلیاژي در جلوي جبهه انجماد و شرایط متفاوت انتقال حرارت در نقاط مختلف قالب از اهمیت بالایی برخورددار است. لذا در این پژوهش، با ایجاد یک مدل واقعی از یک قطعه فولادي سنگین با مدول هاي هندسی متفاوت تا 30 سانتی مترو وزن 20 تن شرایط انجمادي و سرعت هاي سرد شدن حین انجماد قطعه به صورت حقیقی مورد بررسی قرار گرفت.فرمگیري و ریخته گري این نمونه در کنار رینگ بزرگ کوره سیمان به وزن ریخته گی350 تن با شرایط یکسان انجام گردید.
این رینگ به عنوان یک قطعه استراتژیک براي اولین بار در خاور میانه و در ذوب آهن اصفهان و درشرکت سایا ریخته گري گردید. مارك فولاد هر دو نمونه، GS28Mn6 با شماره استاندارد 1.1165 و مطابق با استاندارد DIN EN17205:1992-04 و یا DIN EN10293:2005-06میباشد. آنالیز و خواص مکانیکی این فولاد مطابق جداول 1و2 می باشد.[ 8 ] این فولاد از گروه فولادهاي کم آلیاژ منگنزدار می باشد که در تولید قطعات صنعتی با تنش متوسط با شرایط نرماله شده و یا کوئنچ و تمپر شده به کار می رود.
وجود مقادیر متوسط عنصر کربن همراه با منگنز بالا - 1/5 درصد در گروه فولاد هاي کم آلیاژ - باعث افزایش استحکام با حفظ خواص چغرمگی و تافنس شکست در این فولاد شده است. در این تحقیق بیان می گردد با تشریح یک مدل مناسب می توان به صورت تجربی ، شرایط انجماد واقعی قطعات سنگین و فوق سنگین با مدول بالا را بررسی نمودو با ایجاد اطلاعات زیر بنایی مهم ،به بهبود شرایط تکنولوژي، پیش بینی برخی خواص حرارتی ، ساختاري و مکانیکی دست یافت.
روش تحقیق
در این پژوهش از یک مدل یونولیتی استوانه اي با سه مدول هندسی متفاوت 11، 17/5، 30 سانتی متراستفاده گردید .ابعاد این مدل مطابق با تصویر 1 ،می باشد. قالب ازجنس ماسه اي تر و تغذیه روباز با سیستم راهگاهی غیر فشاري می باشد.تصویر 2، مدل نمونه در حال فرمگیري را نشان می دهد. قطعه از جنس فولاد با مارك GS28Mn6 و وزن حدود 20 تن ریخته گري گردید . فرمگیري این نمونه در کنار مدل رینگ بزرگ به ابعاد، قطر خارجی787 cm، قطر داخلی 568 cmوارتفاع 150cm فرمگیري گردید.
