بررسی اجمالی عیوب شمش تولیدی در ماشین ریخته گری پیوسته

بررسی عیوب شمش در ماشین ریخته گری

دراین مقاله به اختصار، به عیوبی که در حین وبعد ریخته­ گری شمش در ماشین ریخته ­گری پیوسته CCM))Continuous Casting Machine  به وجود می ­آید پرداخته می­ شود.

کلیات: عیب­ های شمش­ های ریخته شده به روش پیوسته، در حین انجماد پدید می ­آیند. این عیب­ ها، هم در سطح و هم در منطقه­ های مرکزی فرآورده ریخته­ گری دیده می ­شوند و ممکن است بر بازده تولید اثر منفی داشته باشند. در موارد جدی، بروز این عیب­ ها حتی ممکن است به­ وقفه در کار ماشین، و در نتیجه کاهش شدید تولید بی­نجامد. بنابراین مهندسان متالورژی و طراحان واحد ریخته ­گری باید از دلیل­ های پیدایش هر عیب و اقدام ­های مناسب برای جلوگیری از بروز عیب با پیش­ بینی وقوع آن آگاه باشند.

 نام­گذاری عیوب شمش

عیوب شمش­ ها به سه گروه اصلی تقسیم می ­شوند:

1. عیب­ های درونی            Internal defects
2. عیب­ های سطحی            Surface defects
3. عیب­ های شکلی (هندسی)     Profile defects

1- عیب­ های درونی:

شامل عیوبی می­ گردد که در برش عرضی محصول قابل رویت هستند و از سطح معمولاً دیده نمی­ شوند و در نهایت در تولید محصولات نهایی همچون تیرآهن و میلگرد تأثیرگذار می­ باشد. ترک­ های داخلی عموماً طویل ­تر از ترک­ های سطحی هستند و منجر به عیوب تورق در محصولات نوردی از جمله تیرآهن و میلگرد می­ گردد.

1-1  انواع عیوب داخلی:

– ترک ­های جدانشینی در مرکز و تخلخل مرکزی (ترک­ های جدا نشینی، ترک ­های نیمه طویل)، ترک­ های سه نقطه ای (ترک­ های جانبی)

– ترک­ های قطری (ترک­های کنجی)، آخال­ های روانساز ریخته­ گری، آخال­ های کروی، آخال ­های خوشه مانند: آخال­ های زیرسطحی، مک ­های گازی

2- عیب­ های سطحی:

شامل عیوبی که به سطح راه دارند:

1-2  انواع عیوب سطحی:

– ترک­ های سطحی طولی و عرضی، ترک­ های ستاره­ای، مک ­های سوزنی، کربن­ دهی، نشانه­ های نوسان عمیق.

3- عیب­ های هندسی:

عیب­ های شکلی باعث تغییر شکل در مقطع عرضی از شکل هندسی واقعی محصول می­ شوند. عیب­ های زیادی باعث به­ وجود آمدن عیوب هندسی می ­شوند، اما عیوب هندسی عموماً با نارسایی و یا غیر یکنواختی سیستم خنک­ کننده ارتباط دارند. لذا در اغلب اوقات عیوب هندسی با ترک­ها ظاهر می­ گردند. سرعت بیش از حد ریخته­ گری و دمای بیش از اندازه در ریخته­ گری به همراه عوامل ذکر شده، شرایط را برای ایجاد این عیوب فراهم می­ سازند و در اخر بر شکل ظاهری محصولات نوردی من جمله تیرآهن و میلگرد نیز تأثیرگذار می ­باشند.

1-3  انواع عیوب هندسی

تورفتگی­ های طولی و عرضی، برآمدگی­ های شمش، تغییرات پهنا، تغییرات ضخامت، خمیدگی و شمشیری شدن، مستقیم نبودن، لوزی گونی، بیضی گونی

4-  دلایل ترک خوردگی

در ریخته ­گری پیوسته، ترک­ ها هم در سطح و هم در جبهه انجماد دیده می ­شوند. آنها براثر تنش­ ها و کرنش­ های ناشی از بارگذاری گرمایی و یا مکانیکی پدید می­ آیند. تنشی که ماده در معرض آن قرار می ­گیرد، درهنگام گذر آن از گستره دمایی نامساعد اهمیت ویژه­ای می­ یابد. گستره دمایی در مورد ترک خوردگی سطحی 800 تا 900 درجه سلسیوس است.

در حالی­که ترک­ های داخلی در دماهایی نزدیک به دمای منحنی انجماد فولاد رخ می­ دهند. در هنگام برخورد با پدیده­ هایی که پیوند بین دانه ­ای را ضعیف می ­کند، نیز باید به دقت مراقب بود. فلزات زود گداز از قبیل مس، برنج و قلع که از سطح می­ گذرند و به مرز دانه­ ها می ­رسند، چینن اثری دارند. بر اثر وجود لایه Fes یا آخال­های (Fe, Mn)s که در مرز دانه ­ها، رسوب کرده باشند نیز ترک­ خوردگی درونی شتاب می­ گیرد.

شمش در طول حرکات خود از قالب تا مشعل برش در معرض بارهایی قرار می­ گیرد که اگر تنش­ ها و کرنش­ های ناشی از آنها برای مقطع و فولاد مورد نظرخیلی زیاد شود، به معیوب شدن فرآورده منجر می­ شود.

پدیده­ های بارگذاری که در این مسیر رخ می ­دهند عبارت­ند از:

• برآمدگی پوسته شمش براثر فشار فراستاتیکی
• واپیچش پوسته شمش مثلاً لوزی گون یا بیضی گون شدن آن
• تنش ­های کششی ناشی از نیروهای بیرون کشی و یا اصطحکاک قالب
• خم­کاری پوسته شمش از حالت عمودی به فوس ­دار
• صافکاری پوسته شمش یا شمش منجمد شده به حالت افقی
• خم­کاری پوسته شمش بر اثر ناهمراستایی غلتک ­های راهنما
• خمکاری پوسته شمش به وسیله غلتک ­های تغییر شکل یافته

*ممکن است تنش­ های ایجاد شده بر اثر پدیده­ های مکانیکی به وسیله تنش­ های حرارتی (گرمایی) اضافی تشدید شوند.

5- روباره ­ها

روباره­ ها شبیه به تکه­ های یخ بر سطح فلز مذاب زیر لایه روانساز ریخته­ گری شناورند و هنگامی­که به پوسته منجمد شده می ­رسند به آن می­ چسبند و همراه آن بیرون کشیده می ­شوند. تشخیص وجود آنها در سطح رشته دشوار است و معمولاً از روی بی نظمی­ های ایجاد شده در نشانه­ های نوسان آخال های سرباره­ای درشت و نیز حفره ­های باز می ­توان به وجود آنها پی برد. دلیل تشکیل روباره کم بودن تلاطم در سطح مذاب در قالب و پایین بودن دمای ریخته ­گری است. زاویه مدخل­ های جانبی نازل­ های مستغرق، تأثیر بسیار زیادی بر تشکیل روباره دارد.

  نویسنده:  مهندس سید ابراهیم علم بلادی     مدیرکارخانه شرکت ذوب آهن بیستون