دانلود گزارش کارآموزی کارخانه نورد و تولید قطعات فولادی

قالب‌هایی که برای ریخته گری شمشها استفاده می شود چدنی وازنوع خاکستری انتخاب می شود که این انتخاب نیز بعلت انتقال حرارت خوب چدنهای خاکستری است .
در چدنهای خاکستری هر چه اندازه گرافیتها درشت تر باشد انتقال حرارت بیشتر
می شود واین امر باعث می شود که در برخورد اول به ذهن خطور کند که چون دمای مذاب شمش بالاست پس هر چه گرافیتها درشتتر باشند انتقال حرارت افزایش می یابد وموجب می شود که در مقابل شوک حرارتی مقاوم تر بوده ودیرتر ترک بخورد واین امر موجب افزایش عمر قالب شود .
ولی بعد از انجام این پژوهش به این نتیجه رسیدیم که این تصور غلط است زیرا در شرایط کارکردی این قالب ها خستگی حرارتی در قالب ایجاد می شود واین خستگی حرارتی باعث ترک خوردن وشکستن قالب ها می شود پس برای اینکه از ترک خوردن قالب ها جلوگیری کنیم باید جلوی مکانیزم جوانه زنی ترک خستگی ورشد آن را بگیریم که این مستلزم این می شود که برای جلوگیری از جوانه زنی ترک سطح را سخت کنیم و نیز برای جلوگیری از رشد ترک استحکام مغز قالب را افزایش دهیم که برای افزایش دادن استحکام مغز قالب باید گرافیتهای ورقه ای را ریز کرد پس برای افزایش عمر قالب باید اندازه گرافیتها را توسط جوانه زنی کنترل کرد .
عیب دیگری که در این قالب ها بوجود می آیدخوردگی بر اثر فشار وحرارت مذاب شمش است که این مشکل را باید با انتخاب پوششی مناسب بر طرف کرد .
عیب دیگری که در این قالب ها بوجود می آیدخوردگی بر اثر فشار وحرارت مذاب شمش است که این مشکل را باید با انتخاب پوششی مناسب بر طرف کرد .

تقدیر و تشکر : در اینجا لازم میدانم از زحمات وراهنمایی های همه ی عزیزانی که بنده را در این کار همراهی کردند تشکر وقدردانی کنم .

بخصوص مهندسین آوریده و رفیع همچنین استاد ارجمندم مهندس آقامیری که حق استادی بر گردن این حقیر دارند .

فهرست : عنوان صفحه فصل اول - قالب های متداول برای تولید شمش فولادی 1 1-1- اندود و پوشش قالب 2 1-2- طرح قالب 4 1-3- اصول طراحی قالب 6 فصل دوم - قالب های افقی روباز 8 2-1- جنس قالب 9 2-2- طرح قالب 11 فصل سوم- قالب های کاربردی 12 فصل چهارم- عیوب ایجادی در این قالب ها 13 فصل پنجم- منشاء عیوب و راه های مقابله 14 5-1- خوردگی 14 5-1-1- پوشش قالب 14 5-1-2- روش باریزی مناسب 25 5-1-2-1- باریزی از بالا ( مستقیم ) 25 5-1-2-2- باریزی از پایین ( کف ریزی ) 29 5-2- ترک 31 5-2-1- منشاء ریز ترک و راه مقابله با آن 32 عنوان صفحه 5-2-2- منشاء رشد ترک وراه مقابله با آن 33 5-2-2-1- جوانه زنی مذاب 34 فصل ششم - پیشنهادات وراهکارها 38 منا بع و مراجع 39 ضمائم فصل اول - قالب های متداول برای تولید شمش فولاد : قالب ها معمولا از چدن وشرایط خاص از فولاد انتخاب می شوند.

عمر متوسط هر قالب معمولا 60-100 ذوب است و بدلیل شرایط خوردگی و فرسودگی های حاصل از کار بسرعت معیوب می گردند .

عوامل مؤثر در کاهش عمر قالب ها به اختصار عبارتند از : الف .

صدمات مکانیکی در جریان حمل ونقل قالب و تخلیه ی شمش ب .

گسترش ترک های مویی سطحی قالب در اثر انبساط وانقباض مداوم قالب و نفوذ گازها در داخل ترک ها ج .

اکسایش سطحی قالب وسوختگی آن د .

فرسودگی در اثر اصطکاک مداوم ر .

خوردگی در جریان بار ریزی وانجماد مشخصات فوق و ضعف تدریجی قالب در مقابل تغییرات مکانیکی یا متالورژیکی باعث تضعیف مشخصات و صافی سطح قالب و در نتیجه سطوح شمش خواهد شد که افزایش هزینه ی تمام شده تولید را در برخواهد داشت.

قالب از چدن خاکستر با ساختار فریت- پرلیت ومقادیر اندکی از گرافیت ورقه ای ساخته می شود و حتی الامکان از حضور سمانتیت آزاد در ساختار آن جلوگیری بعمل می آید .

درصد فازفریت درساختارچدن حدود 10-60 درصدتوصیه شده که به نسبت اندازه قالب برای قالب های کوچک در حدود مینیمم و برای قالب های بسیار بزرگ در حدود ماکزیمم مقدار فاز فریت انتخاب می شود بنابر عقیده‌ی (Bilnov)بیلنف ترکیب شیمیایی آلیاژ قالب در حدود ترکیب زیر مناسب است : کربن 3/3 -4 درصد ، سیلیسیم 1-2/2 درصد ، منگنز 8/0 -1 درصد ، فسفر 1/0-25/0 درصد ، گوگرد کمتر از 1/0 درصد و از اینرو محصولات کوره ی کوپل نسبت به محصولات انواع کوره های شعله ای وانعکاسی ترجیح دارد .

در عمل برای قالب های بزرگ وبا وزن بیش از 10 تن ترکیب آلیاژی برابر 6/3-9/3 درصد کربن ، 1-5/1 درصد سیلیسیم و8/0 -1 درصد منگنز درنظر گرفته می شود و برای قالب های کوچک به وزن کمتر از 5 تن فقط ترکیب سیلیسیم است که حداقل برابر 5/1 درصد منظور شده وبه نسبت کوچکی قالب تا 2/2 درصد نیز می رسد .

چدن های آلیاژی که دارای مقادیری تیتانیم و وانادیم هستندویا چدن های محتوی 4/0-8/0 درصد نیکل باعث می شوند که قالب دوام وعمر متوسط بیشتری داشته باشد .

1-1- اندود وپوشش قالب : اندودکاری وپوشش قالب در کلیه ی فرایند های تکباری بعنوان عملی که می تواند دوام واستحکام قالب در مقابل عوامل مختلف سایش وفرسایش را توسعه دهد انجام می گیرد .قالب ها عموما تا حدود 80-90 درجه ی سانتیگراد پیشگرم می شوند وپوشش داخلی در لایه های نازک و متعددبرسطوح داخلی مالیده ویا پاشیده می شوند .

در تکرار لایه ها باید دقت کرد تا لایه های زیرین کاملا خشک باشند .

موادپوششی عموما از دو ماده ی اصلی چسب وذرات نسوز تشکیل می شوند که چسب ومواد پیوندی آنها از نوع فرار وقابل تبخیر است ودر جریان باریزی بسرعت تبخیر شده ودر فصل مشترک قالب ومذاب فیلم نازکی ایجاد می نمایند .

مواد غیر فرار ونسوز نیز از برخورد مستقیم مذاب ودیواره ی قالب جلوگیری میکنند .

گرد زغال قیر یکی از مهمترین مواد پوششی محسوب می شودکه قبل از استفاده معمولا بمنظور تبخیر رطوبت موجود در آن گرم می شود این گرد را با بنزین یا روغن تربانتین مخلوط کرده وبعنوان ماده ی پوششی بکار می برند .

مخلوط زغال قیری و الکل نیز از ماده های پوششی مناسب می باشد .

آلوم کاری (Alitizing) نیز روش دیگری است که نمی توان آن را در دسته ی مواد پوششی منظور نمود در این روش مخلوط پودر آلومینییم و رزین یا روغن سوخته را به سطح داخلی قالب مالیده و آن را تا 800 درجه ی سانتیگراد گرم می کنند وبدین ترتیب آلومینییم در جداره ی قالب نفوذ کرده و در سطح نیز به آلومین تبدیل می شود .

و به راحتی از جداره ی قالب محافظت می کند.

مخلوط پودر آلومینییم وفروسیلیسیم در انواع روغن ها و همچنین مخلوط گرافیت و روغن ها نیز از مواد پوششی مناسب محسوب می شوند.

در هر حال همانطور که قبلا اشاره شد عوامل متعددی در کاهش عمر فالب مؤثر هستند .

این عوامل از جنس قالب ،طراحی قالب ،نوع مواد پوششی وروشهای باریزی تشکیل شده اندکه براساس مطالعات محققین مختلف وتدوین وآزمایشهای (Bacon) بصورت زیر فهرست بندی می شوند : الف .

ترکیب شیمیایی مواد قالب ب .

شرایط فیزیکی و ساختاری قالب ج .

نوع و کیفیت مواد پوششی ح .

طراحی قالب که عبارت است از : ضخامت دیواره ها ،طرح خارجی،زاویه های تند،سیستم تغذیه گذاری، روش بلند کردن و جابجایی قالب یا شمش خ .

شرایط مذاب که عبارت است از : باردهی سریع، باریزی فوقانی ، تاخیر در تخلیه ی شمش پس از انجماد و فاصله ی زمانی بسیار کوتاه در تناوب استفاده از قالب چ .

عدم تعبیه ی سیستم های جدا کننده شمش از قالب بدیهی است هر یک از عوامل فوق به پارامتر های دیگری بستگی دارند که در کنار مطالب مربوط به طراحی و شکل قالب به آنها نیز استفاده خواهد شد .

1-2- طرح قالب : طرح قالب مستقیما به درجه و نوع کاربرد فولاد وشمش بستگی دارد .

قالب ها عموما یکپارچه ساخته می شوند وبمنظور تسهیل خروج شمش از قالب شیب مناسبی در حدود 2-4 درصد در دیواره آنها تعبیه می شود .

با توجه به شیب در دیواره ی قالب وارتفاع شمش کاملا واضح است که یکی از قاعده های قالب بزرگتر ازدیگری است .

واین مطلب باعث شده است که در شمش ریزی تکباری فولاد به دو نوع قالب زیر توجه شود : الف : قالب های فراسر ( Big end up ingot molds ) ب : قالب‌های فرو سر ( Big end down ingot molds ) قالب ها ی فرو سر نوع قدیمی ترمحسوب می شوند .

این قالب ها از دو طرف باز هستند ومعمولا قسمت وسیع قالب بر روی یک پایه ی چدنی یا مسی که عملا کف قالب را می سازد نصب می گردد.

پس از بارریزی و انجماد شمش قالب را بوسیله ی جراثقال و از طریق دستک های آن بالا کشیده و شمش ریخته شده را بر جای می گذارند قالبی است بسیار ساده با روشی تقریبا قدیمی که هنوز نیز موارد استفاده متعدد دارد .

قالب ها ی فراسر عموما در قسمت تحتانی نیز بسته هستند وفقط از یک نوع توپی بمنظور تسهیل شرایط تخلیه شمش و یا امکان بارریزی از کف در آن ها استفاده می شود .

این قالب ها معمولادر قسمت فوقانی بوسیله ی تش سر یا سرتغذیه محصور می شوند واز این رو پس از انجماد شمش گیرهای جرثقال قسمت فوقانی را گرفته وشمش را خارج می کند .

تش سریا سرتغذیه فقط برای تسهیل تخلیه شمش نبوده و بلکه در ایجاد جهت انجماد وکاهش ارتفاع نایچه نقش اساسی دارد .

نوع فولاد در طراحی قالب و تعیین شکل اولیه نقش موثری دارد .

بطور مثال فولاد های ناآرام که برای ساخت تختالهای نوردی بکار می روند معمولا در قالب هایی که دیواره‌ی آنها تحدبی نسبی دارد ریخته می شوند تا از ایجاد ترک در قالب جلوگیری میشود در این حال تعبیه شیبی حدود 1-5/1 درصد وانتخاب قالب فروسرخروج شمش ریخته شده را بسرعت تنظیم و تسهیل می نماید .

مقاطع کنگره ای در عمل می توانند از ترک خوردگی های سطحی شمش جلوگیری نماید .

زیرا بدلیل افزایش سطح قالب انجماد با سرعت بیشتری پیش می رود .

ولی در مقابل اصطکاک شمش و قالب در هنگام تخلیه نیز افزایش می یابد وهمین امر باعث کاهش عمر متوسط قالب می شود .

علاوه بر آن تمیز کاری سطح با مشکلات بیشتری روبروشده واحتمال اکسایش جداره ی خارجی در سطوح ناهموار نیز بیشتر است .

افزایش موارد مصرف شمشه ، شمشال و تختال ، تمایل به تولید شمش های ریختگی بزرگتر را ایجاد می نمایدو چون امکان گستردگی در سطوح مقاطع زیاد نیست ، لذا ارتفاع قالب ها بزرگتر انتخاب می کنند که با افزایش حجم قالب ، سرعت بارریزی نیز در حدود مجاز افزایش می یابد تا از انجماد زودرس مذاب در قالب جلوگیری شود .

قالب ها ی شبه بطری در مورد فولاد آرام و ناآرام مصرف می شوند .

فولادهای آرام در قالب های فراسر و گاه فروسر ریخته می شوند ولی در هر دو مورد از سر تغذیه یا تش سراستفاده بعمل می آید .

1-3- اصول طراحی قالب : در چگونگی وطرح وساخت قالب های شمش همواره نکاتی مورد توجه قرار می گیرد تا شمشریخته شده از نظر مشخصات متالورژیکی، سهولت تولیدوکاهش هزینه تمام شده درشرایط مطلوب واقع شود.این نکات عبارتنداز : الف .

تاثیر قالب در سرد شدن شمش وکنترل ساختار درونی آن ب .

تسهیل شرایط نصب و برپایی قالب پ .

تسهیل شرایط بارریزی و کنترل آن ت .

سهولت خارج کردن شمش از قالب ث .

تسهیل شرایط تعمیر و اندود قالب مجموعه نکات متالورژیکی و تکنولوژیکی فوق را بوسیله ی تغییرات محیطی، اثرات سرد شوندگی، انحناءگوشها ضخامت دیواره ،شیب قالب ونسبت ارتفاع به قطرمتوسط قالب بیان کرده ودرطراحی قالب موردتوجه قرارمیدهند.

توجه : در قالب های فروسر چون شمش بکار رفته ناآرام است در هنگام انجماد شمش چون سطح مقطع سرشمش کمتر است زوتر منجمد شده ومانع خروج گاز می شود در نتیجه در وسط شمش یک مک گازی بزرگ ایجاد می شود برای رفع این عیب ابدایی شده و قالب با تغییراتی اصلاح شده است که در اینجا آورده می شود .

فصل دوم - قالب های افقی روباز : تختال ها و صفحات لازم بمنظور نورد بعضی از فلزات نظیر سرب ، قلع یا روی را در قالب های یک تکه روباز میریزند.

این قالب ها برای ریختن فلزات خالص ویا آلیاژهای با دامنه ی انجماد کوتاه که امکان تغذیه وتشکیل نایچه در آنها زیاد است بکار می رود .

قالبهای افقی روباز بسیار ارزان ساخته می شوند و کاربردآنها نیزسریع است .واز این رو برای تختالهای کوچک مناسب می باشنداین قالب هابرای تختالها ی متوسط مسی نیز بکار میروند .

قالبهای افقی از انواع ابتدایی قالبهای شمش محسوب می شوند و نمی توان آنها را برای عملیات مکانیکی دقیق بکار برد زیرا : الف .

سطح فوقانی قالب که قسمتهای عرض و طول را در برمیگیرد همواره حاوی کشیدگی های سطحی ناشی از انقباض است .

ب .

سطح قطعه از مک های گازی ، سرباره و آخال پوشیده شده است .

پ .

انجمادقطعه درسراسرضخامت بدلیل اختلاف سطح یکنواخت نبوده ودرجریان نوردغیریکنواختی ضخامت باعث شکستگی و شکاف های طولی در قطعه می شود .

با توجه به محدودیت‌های ذکرشده دربسیاری موارد استفاده ازقالب‌های افقی روبازمستلزم عملیات تراشکاری و براده برداری سطحی تختال می باشد که بدلیل افزایش قیمت تمام شده ، ترجیحا از نوع قالب های عمودی استفاده می کنند .

قالب ها ی روباز در شکل ها واندازهای مختلف ساخته می شوند که از آن جمله می توان قالب‌های چرخه‌ای یا(Rings) که برای ساختن صفحات گرد و با ضخامت محدود بکار می روند نام برد .

چرخه ای این قالب ها که از دیرباز بکار می‌روند ، بسیار ساده بوده وبرای صفحه ی کف ازصفحات یا ورق های فولادی استفاده می شود .

این قالب ها برای ریختن قطعات چند کیلوگرمی تا 10 تن تغییر می کند .

2-1- جنس قالب : دو ماده وآلیاژ اصلی که در ساخت قالب های شمش برای فلزات غیرآهنی بکار می روند، چدن خاکستری ومس می باشند.

بلوکه های گرافیتی نیزبرای شمشهای کوچک قالب مناسبی محسوب می شوند .

نکته‌ی حائزاهمیت درانتخاب مواد مناسب برای قالب ، هدایت حرارتی وگرمای ویژه ی آنهاست .

تا دراثر تسریع آهنگ سرد شدن شمش درون قالب وتوزیع حرارتی مناسب در قالب ، ساختار مطلوبتری حاصل شود .

توزیع درجه ی حرارت در قالبهای مسی همواره مطلوبتر ازقالبهای چدنی بوده وشدت انتقال حرارت در بوده وشدت انتقال حرارت درمراحل اولیه زمینه ی مناسب برای ایجاد مادون انجماد وهسته های تبریدی را فراهم می سازد .

توضیح این نکته ضروری است که تشکیل فاصله ی هوا در اثر انقباض پوسته ی اولیه و انبساط قالب ، یکی از عوامل مهم و مؤثر در نزدیک شدن نحوه ی انجماد در قالب های مختلف در مراحل بعدی انجماد محسوب می شود و همین موضوع در آزمایش های مختلف بروز تناقضاتی را حاصل نموده است .

قالبهای چدنی برای فلزات دیرذوب نظیر مس ، برنز وآلیاژهای نیکل دار بکار می روند .

متاسفانه پراکندگی در ترکیب های شبمیایی چدن قالب به حدی است که گاه می توان به بیان چدن خاکستری اکتفا نموده ولی در هر حال ترکیب زیر می تواند تا حدودی دامنه ی ترکیبی آلیاژ قالب را مشخص نماید : کربن 8/2-6/3 درصد ، سیلیسیم 2/1-2 درصد ، منگنز 7/0-2/1 درصد ، فسفر 1/0-3/0 درصد ، گوگرد 05/0-1/0 درصد ازطرف دیگرمطالعات ساختاردرونی قالبهایی با ترکیب فوق ، نمایانگر آن است که افزایش زمینه‌ی فریتی نسبت به زمینه ی پرلیتی در دوام قالب وافزایش بهره وری آن مؤثراست ، چدنهایی باترکیب فوق وساختار فریتی ولایه های کوتاه گرافیت در مقابل ترک های سطحی ناشی ازشوک های حرارتی از مقاومت نسبتا خوبی برخوردار هستند .

بطور اجمال ترکیب و ساختار چدن باید بگونه ای باشد که شوک حرارتی را به خوبی تحمل کند و درمقابل حرارت بارریزی پایدار وبدون تغییرباشد .

بعبارت دیگر این چدنها در مقابل تنش ، رشد ، تبلور مجدد مقاوم بوده و عموما قبل از استفاده تحت عملیات تابکاری به معنی تنش زدایی قرار می گیرند .

مس بتنهایی درساخت قالب بکار نمی رود ، زیرا در حالی که از نظر هدایت حرارتی مس مکان ویژه‌ای دارد فلزی است نرم و قابل تغییر شکل که برای قالب مناسب نیست .

درعمل مس ورقه ای و یا لوله های بدون درز را بعنوان سطح قالب در انواع قالب های آب گرد (Water cooled) بکار می برند ودر این حال گردش مداوم آب از اعمال حرارت به سطح مس جلوگیری میکند.

در این قالب ها از مس خالص تجارتی با قابلیت هدایت حرارتی بالا استفاده به عمل می آید .

خورندگی (Erosion) حاصل از جریان مذاب وسیکل حرارتی در قالب ، باعث فرسودگی شده وپس از چندین مرتبه استفاده از قالب ، ترکهای سطحی و لکه هایی برسطح آن ظاهر میشودکه مانع از انقباض آزاد شمش گردیده ودرنتیجه ترک های سطحی درشمش ظاهر شده وعلاوه بر آن بیرون آوردن شمش از قالب را مشکل می سازد .

فرسودگی قالب های چدنی از دو نظر مورد مطالعه قرار می گیرد : اول ، خوردگی (Corrosion) وانحلال آهن در مذاب برخی از فلزات نظیر آلومینییم که با عملیات اندودکاری وپوشش سطح قالب ، جلوگیری می شود .

دوم، واکنشهای ترکیبی بین کربن موجود در قالب واکسیژن موجود درمذاب(بیشتر درآلیاژهای مس) که علاوه بر فرسودگی سریع قالب ، بروز مک های سطحی در شمش را نیز بدنبال دارد .

روش های تکنولوژیکی نظیر کنترل سیکل حرارتی به مفهوم پیش گرم کردن قالب وجلوگیری از نوسانات شدید حرارتی و همچنین پوشش کاری سطح قالب به میزان وسیعی بر دوام قالب ها می افزاید .

2-2- طرح قالب : قالب های شمش ریزی از طریق تراشکاری برروی تکه های چدنی حاصل می شوند ودر بعضی موارد مانند قالب های کوچک می توان قالب را مستقیما از طریق ریختگری تهیه نمود.

سطح داخلی قالب ها عموما ماشینکاری میشود وهدف ازطراحی قالب آن است که شرایط ماشینکاری بر روی سطوح قالب را همزمان با امکانات تعمیرکاری وسیکل کاربردی قالب ازنظر بارریزی ، خارج کردن قطعه اندودکاری وتمیزکاری آن تسهیل نماید .

ضخامت دیواره ی قالب معمولا برابر ضخامت تختال یا قطرشمشال طراحی میشود ولی درعمل برای تختالهایی به ضخامت کمتر از 5/2 سانتی متر ویا بیشتر از 5/7 سانتی متر نسبت فوق رعایت نمی شود .

از طرف دیگر دامنه ی تنوع به حدی است که در هر مورد باید عملا از طریق تجربه ، محدوده‌ی ضخامت انتخاب شود .

روش دیگر آن است که ضخامت و ابعاد قالب را بگونه ای انتخاب کنند که حجم قالب دو برابر حجم شمش باشد تا قدرت تبریدی آن افزایش یابد .

فصل سوم - قالب های کاربردی : همانطور که ذکر شد می توان قالب های شمش را به دو دسته تقسیم بندی کرد که عبارتست از : الف .

قالب های شمشهای آهنی ب .

قالب های شمشهای غیر آهنی در این کارخانه تختال های فولادی تولید می شود واگر طبق مطالب سابق الذکر بخواهیم قالبی برای این نوع تولید انتخاب کنیم باید از قالب های فروسراستفاده کنیم ولی بعلت بالابردن سرعت تولید وسهل شدن کار با قالب درکارخانه‌ برای تولید تختالهای فولادی از قالبهای افقی روباز استفاده می شود .

در این کارخانه دو اندازه بزرگ و کوچک به نام‌هایD و B از این طرح قالب تهیه شده است.

قالبهای نوع D بزرگتر بوده وضخامت دیواره های آن نیز بیشتر است این قالبها دارای وزنی معادل3060 کیلوگرم هستند.

قالب‌های نوع D عمر کوتاهتری نسبت به قالب های نوع B داشته و سریع میشکنند که این موضوع باعث شده هزینه ی اقتصادی سنگینی بردوش کارخانه تحمیل شود مضافاً اینکه بعلت بزرگ بودن ابعاد این قالب ها ، قطعات شکسته شده ی این قالبها از دهانه ی کوره‌ی5/3 تن کارخانه عبور نمی کنند و نمی توان از آنها بعنوان قراضه ی برگشتی استفاده کرد .

جنس این قالب ها چدن خاکستری بوده و ترکیب شیمیایی آنها عبارتست از : 8/3درصدکربن ، 2درصد سیلیسیم ، 83/0 درصدمنگنز ، 17/0 درصد فسفر ، 44/0درصدگوگرد، 08/0 درصد کرم ، 16/0 درصد قلع ، کمتر از 007/0 درصد مس ، 11/0 درصد نیکل ، 07/0 درصد مولیبدن ، 01/0 درصد وانادیم ، 04/0 درصد تیتانیم .

ساختار این قالبها دارای گرافیتهایی از نوع C است وقراضه استفاده شده برای تولید این قالب 100 درصد قراضه های فولادی خریدنی است .

فصل چهارم- عیوب ایجادی در قالب ها : دو عیب عمده در قالب های نوع D بوجود می آید که عبارتست از: الف .

ترک که منجر به شکستن قالب می شود ب .

خوردگی وسوختگی وحفره در کف قالب فصل پنجم- منشاء عیوب و راه های رفع آنها : برای رفع این دو عیب ابتدا باید منشاء عیب را پیدا کرد تا مناسب با آن به بحث در رابطه با رفع مشکل پرداخت .

5-1- خوردگی : منشاء خوردگی و ایجاد سوختگی وحفره در کف قالب وجود دمای فوق گداز بالا وفشار مذاب در کف قالب در هنگام ریختگری است .

وبعد از ایجاد سوختگی وحفره از این طریق چون مذاب در کف قالب سیلان دارد دائما این حفرات گسترش می یابند و رفته رفته بزرگتر می شوند .

راهکارهای جلوگیری از این عیب با توجه به منشاء عیب عبارتست از : انتخاب جنس مناسب برای پوشش قالب ، پوشش دهی صحیح و یکنواخت قالب و بارریزی صحیح .

همانطور که ذکر شد چند فاکتور در تعیین جنس پوشش قالب مؤثرند که عبارتند از : جنس قالب ، ترکیب مذاب ودمای بارریزی .

5-1-1- پوشش قالب : «یادآوری : قالبهای فروسر از دو طرف باز هستند وبر روی صفحه چدنی ای به شکل تختال قرار می‌گیرند که به آن اصطلاحا Stool می‌گویند ومذاب شمش بطور مستقیم بر روی آن ریخته می شود .» با کمی دقت متوجه می شویم که شرایط کارکردی Stool و کف قالب افقی روباز در این کارخانه شبیه یکدیگر است بطوری که از لحاظ جنس واز لحاظ ترکیب ودمای مذاب شمش وشرایط بارریزی کاملا شباهت دارند پس برای قالبهای افقی روباز در این کارخانه باید از پوششی استفاده کرد که در پوشش دهی Stool استفاده میشود.

حال در اینجا متن دو Patent که در رابطه با پوشش مناسب برای Stool است آورده میشود ولازم بذکر است که ترکیبات پیشنهادی در این دو یکسان است اما درصدهای پیشنهادی متفاوتند وبعلت اینکه بخش توضیحات این دوPatent شبیه هم است ، ابتدا قسمت شرح آورده می شود ودر ادامه آن قسمتهایی که با هم متفاوتند را این دو بترتیب تقدم و تاخر زمانی ابداع ذکر می شود .

شرح : تمام شمشهای فلزی در قالبها ریختگری میشوند .

این قالب ها بر روی تکیه گاهی که به Stool شناخته شده قرار میگیرند.

صفحه‌ی Stool پهن ، معمولا تختالهایی مستطیل وتخت فلزی هستندکه عموما چدنی‌اند ومثل تکیه گاهی برای اضلاع قالب فروسر استفاده می شود و همچنین بخش تحتانی قالب را شکل می دهد .

مشکلات مختلفی در استفاده از این صفحات رخ می دهد ومخصوصا نسبت به سطح صفحه قالب که با مذاب در تماس است .

اولا ، صفحه ی فلزی ای که به خوبی پوشش داده نشده درحضور مذاب فلز که بصورت آبشاری از بالا روی صفحات ریخته می شود بسرعت فرسوده شده و در آن حفره هایی (Pit) بر اثر خوردگی ایجاد می شود.

سوختگی وسیع ایجاد شده در بخش تحتانی به سبب نیرو و دمای بالا ، توسط سیلان مذابی که در تماس با Stool است گسترش می یابد .

از آنجایی که بسیاری از قالبها (قالب های فروسر) تقریبا 5-10 فوت ارتفاع دارند ، مذاب حداقل باید از ارتفاعی برابر این فاصله ریخته شود و غالبا از ارتفاع های بالاتر ریخته می شود .

یک ارتفاع فشار به این سبب ایجاد می شود بنابراین مذاب داغ شکافها و گودیهایی در بخشهای تحت چنین فشاری را به آسانی می گدازد (در دماهایی کمتر از دمای تبخیر ) .

بعلاوه مشکل ایجاد حفرات وگداختگیها در بخش‌های تحتانی قالبها که توسط عوامل فوق ایجاد شده بدتر می‌شود مخصوصا در نزدیک کف قالب.

مذاب فلز در قالب شمش منجمد می‌شود به این سبب دارای سطحی شکل گرفته بر طبق سطح فرسوده شده ی نامطلوب Stool یا بخشهای تحتانی قالب است.

بنابراین مقدار زیادی از شمش(هنگام خارج کردن از قالب وفرآیندهای ثانویه روی تختال ها یا شمشه ها ) در طی برشکاری ته تختال که نامنظم شکل گرفته از دست می رود.

البته این خیلی نامطلوب است چون باعث از دست رفتن بی مورد فلز قابل استفاده و افزایش ضایعات فرآیندهای ثانویه میشود.

مشکل جدی دیگر پس از انجماد شمش در قالب بوجود می آید .

در بسیاری موارد اگر سطح Stool پوشش داده نشده باشد یا ناقص پوشش داده شده باشد و خوردگی در آن ایجاد شود شمش تمایل زیادی به چسبیدن به Stool دارد.

بنابراین بعد ازبرداشتن دیواره های قالب از دور شمش ، شمش باید با فشار ازStool جدا شود (فرآیندی که در صورت پوشش دهی می تواند به راحتی انجام شود).این کار معمولا بوسیله ی بلند کردن شمش و Stool چسبیده شده به آن و وارد کردن نیرو در جهت مخالف به آنها برای اینکه شمش تکان خورده و آزاد شود انجام میشود.

در بسیاری موارد Stool و شمش از ارتفاع مناسبی روی زمین انداخته می شوند در چنین حالتی ، اغلب Stool به دو یا چند تکه کوچکتر می شکند و بعدا دیگر قابل استفاده نیست .

بعلاوه هزینه‌ی جایگزینی این Stool ها بالاست ،تولیدبا این وضع قدری زیان آور است.

چنین مشکلی در قالبهای فراسر نیز در جاهایی که به قالب می‌چسبد وجود دارد ، مخصوصا در بخش های تحتانی آنها .

قالب های جدید از این نوع آسیب پذیرترند بدلیل اینکه سطح صاف آنها توسط لایه هایی از اکسید فلزی یا Scale پوشیده نشده است.

ترک خوردن قالب ها و مخصوصا بخش های تحتانی آنها بدلیل مسائل فوق الذکر و ناهمواری های بوجود آمده توسط چسبیدن شمش وقسمتهای تحتانی قالب ، توسط شوکهای حرارتی بوجود آمده طی انجماد شمش افزایش می یابد.

سطوح تحتانی قالب که پوشش داده نشده یا نامناسب پوشش داده شده نسبت به تخریب توسط شوکهای حرارتی مستعدترند .

راه حل های زیادی برای کم کردن مشکلات فوق الذکر در رابطه با خوردگی بخش های تحتانی قالب های شمش پیشنهاد شده .

شماری از پوشش های نسوز پیشنهاد شد اما آنها رضایت بخش نبود .

هنگامی که Refractory stool patch با موفقیت تجاری روبرو شدند ، این Patch ها کاملا رضایت بخش نبود .

چونکه بعد از چندین بار ریختگری ممکن است آنها تمایل به ترک یا پیلیسه شدن پیدا کنند وبصورت آخال در مذاب فلز ظاهر شوند چنین چیزی در مورد Refractory insert ها نیز اتفاق می افتد.

بعد از اینکه Insert ساییده می شود، مذاب در زیر یا سرتاسر Insert جاری می شود و باعث ایجاد آخالهای فلزی در شمش می شود که انجام عملیات گران Butt cropping را واجب می کند.

اگر تعمیر سریع و ارزان Stool برای افزایش عمر آن میسر بود ، به یک پیشرفت مهم می شد دست یافت .

اهداف : بنابراین تهیه یک طرح قابل اسپری ، قابل پمپ و نسوزکاری Stool یک هدف در این ابداع است .

هدف دیگر این ابداع تهیه ترکیبی است که وقتی در Stoolاستفاده شد ( حال Stool ممکن است دارای Insert یا Refractory patch باشد یا نباشد ) آخالهای فلزی در شمش ایجاد نکند .

«توجه :در اینجا دو ترکیب ارائه شده در با درصدهای مختلف بیان می شود که دومی بعد از اولی وبعد از تحقیقات بیشتر ارائه شده و دارای مزایای بهتری است» الف : Patent شماره ی 204188416 تاریخ بایگانی : 1987/12/05 خواسته ی ما : 1 .

فرآیندی برای تعمیر صفحه قالب شمش(Stool) که شامل : 1-1- اسپری کردن صفحه ی قالب با ترکیبی شامل: 1-1-1-5/49 درصد دانه های نسوز آلومینا سیلیکات با مش 20 1-1-2- 56/11 درصد دانه های نسوز آلومینا سیلیکات با مش 200 1-1-3- 21/13 درصد آلومینا با مش 325 1-1-4- 75/1 درصد خاک بنتونیت با مش 325 1-1-5- 99/11 درصد از روغنی با ترکیب : 1-1-5-1- 77 درصد اسید فسفریک 75 درصد 1-1-5-2- 2/11 درصد آلومینا تری هیدرات 1-1-5-3- 35/2 پودر اسید بوریک 1-1-5-4- 45/9 درصد آب 1-1-6- 99/11 درصد آب ترکیب گفته شده مایع و قابل اسپری توسط یک شیلنگ به قطر یک اینچ وطول 75 فوت است .

1-2- انتخاب ترکیب گفته شده برای بهینه شدن استفاده‌از گرمای باقی مانده در Stool و 1-3- بازیافت صفحه قالب تعمیر شده است .

مواد آلومینا سیلیکات این ابداع باید 47 درصد وزنی را شامل شوند .

تقریبا 50 درصد این ترکیب از همین موادی که اندازه آنها بزرگتر از 20 مش نیست تشکیل شده .

تقریبا 5/11 درصد از این ترکیب از همین مواد تشکیل شده که اندازه آنها بزرگتر 200 مش نیست .

آلومینای موجود در این ترکیب (21/13 درصد ) ترجیحا با اندازه ذرات بسیار ریز وجود دارد ، با اندازه ای که بزرگتر از 325 مش نیست .

خاک استفاده شده در این ابداع تقریبا 57/1 درصد ترکیب را تشکیل می دهد .

مجددا یادآوری می شود که اندازه ذرات مهم است .

روغن نسوز استفاده شده در این ابداع اسید آلومینا فسفریک است .

اینکه روغنی از مواد نسوز در ترکیب باشد مهم است وباعث سخت شدن وبهبود مواد در هنگام اسپری کردن در قالب گرم می شود .

Patent شماره ی 204303700 تاریخ بایگانی : 1980/09/02 خواسته ی ما (We claim) : 1.

فرآیندی برای تعمیر صفحه قالب (Stool) که عبارتست از : 1-1- یک ماده‌ی Tixotropic که هنگام پوشش دهی روی Stool خودکار سطح یکنواختی ایجاد کند تشکیل شده از : 1-1-1- 50-80 درصد پودر آلومینا سیلیکات که 10-25 درصد آن با مش 200 و 75-90 درصد آن با مش 15-30 1-1-2- 4-17 درصد وزنی پودر آلومینا با مش 200-400 1-1-3- 2/0-5 درصد خاک بنتونیت با مش 200-400 1-1-4- 2-25 درصد روغن با ترکیب : 1-1-4-1- 70-80 درصد از اسید فسفریک 75 درصد 1-1-4-2- 2/5 درصد آلومینا تری هیدرات 1-1-4-3- 1-7 درصد اسید بوریک 1-1-4-4- 2-18 درصد آب 1-1-5- 5-30 درصد آب 1-2- ریختن مواد گفته شده روی صفحه قالبی که قبلا توسط مذاب تخریب شده .

1-3- ترکیب گفته شده برای تعمیر از گرمای باقی مانده در قالب استفاده می کند وسپس 1-4- بازیافت صفحه قالب تعمیر شده .

ترکیب گفته شده Tixotropic(موادی که وقتی ساکن هستند سیالیت بالاتری دارند و وقتی همزده می شوند سیال تر می شوند ) و قابل اسپری کردن توسط یک شیلنگ به قطر یک اینچ و طول 75 فوت است .

ابداع (The invention ): ترکیب این ابدائ از پنج جزء اصلی تشکیل شده که این اجزاء عبارتند از : الف.

پودر آلومینا سیلیکات ب .

پودر آلومینا ج.

یک خاک چ.

یک روغن نسوز ح.

آب الف .

دانه ی نسوز آلومینا سیلیکات این ابداع 50-80 درصد وزن این ترکیب را گرفته است البته 55-75 درصد بهتر و مناسبتر 57-70 درصد است.

مواد آلومینا سیلیکات استفاده شده کمتر از 40 درصد Al2O3 دارد وممکن است به70 درصد نیز برسد.

بعلت مهم بودن آلومینا سیلیکات در این ابداع معمولاً Al2O3 به SiO2 دارای نسبت 47 به 53 هستند .

اگر چه در بالا جزئیات آمده ولی این درصد می تواند به زیادی 70 به 30 باشد .

اندازه ذرات آلومینا سیلیکات می تواند خیلی بزرگتر باشد ولی اندازه ذرات در فرمول مایع قابل پمپ ، مهم است و مواد استفاده شده باید دارای محدوده ی اندازه باشند .

مثل آلومینا سیلیکات که می تواند در بازه ی 100-400 باشد ولی در فرمول این مواد ، برای ما بصرفه است که 10 درصد (وترجیحا 10-25 درصد ) از آلومینا سیلیکات مصرفی با مش 200 باشد وباقیمانده ی آلومینا سیلیکات مصرفی(75-90 درصد) می تواند اندازه ذراتی در بازه‌ی15- 30 مش داشته باشد (ترجیحا 20 مش) .