مرکزآهن

دفتر فروش     35155-031

031-33332323

بررسی عیوب ریخته گری و تاثیر آن بر شکل نهایی مقاطع (قسمت اول)

عیوب ریخته گری شمش

بررسی اجمالی انواع عیوب ریخته گری فولاد

امروزه فولادها به عنوان اصلی ترین و پر مصرف ترین آلیاژ در صنایع مختلف برای تولید میلگرد، تیرآهن و سایر مقاطع فولادی کاربرد دارند. در سال ۲۰۱۵ میزان تولید انواع فولادها در کره خاکی بالغ بر ۶۲۲/۱ میلیارد تن در سال که نشان دهنده مصرف روز افزون انواع فولاد می باشد. ۱/۹۶ درصد فولاد تولیدی در جهان معادل ۵۴۶/۱ میلیارد تن به روش ریخته گری مداوم تولید می گردد.

انواع محصولات ریخته گری مداوم

  • شمشال (بیلت Billet) شمش چهارگوش مربع یا گرد یا چند وجهی با حداکثر مقطع ۱۵۰*۱۵۰ میلی متر یا ۶ اینچ یا سطح مقطع ۲۲۵ سانتی متر مربع
  • شمشه (بلوم Bloom) شمش چهارگوش یا مستطیل یا چند وجهی با حداقل مقطع ۱۵۰*۱۵۰ میلی متر یا ۶ اینچ یا سطح مقطع ۲۲۵ سانتی متر مربع
  • تختال (slab) شمش مستطیل با حداقل مقطع ۱۵۰*۳۰۰ میلی متر یا ۶۱۲ اینچ
  • تختال میانی (Intermediate Slab) شمش مستطیل با حداقل مقطع ۷۵*۱۵۰ میلی متر یا ۳۶ اینچ
  • تختال نازک (Thin Slab) شمش مستطیل با حداقل مقطع ۷۶*۳۸ میلی متر یا ۱/۳۵ اینچ
  • ورق (Strip) ورق ریخته گری شده با ضخامت حداکثر ۶ میلی متر یا ۲۵ اینچ
  • گرد (Round) شمش گرد با قطر مشخص
  • بلوکه تیرآهن (Conventional beam blank) بلوکه اولیه جهت نورد تیرآهن که موجب کاهش هزینه های نورد با حذف قفسه های اولیه می شود.
  • اشکال نزدیک به شکل نهایی (Near Net Blank)

بلوکه جهت نورد که بسیار نزدیک به مقطع مورد نظر محصول نورد می باشد موجب کاهش هزینه های نورد با حذف قفسه های اولیه و میانی می شود. ( این بلوکه ها اغلب برای تولید تیرآهن به کار می روند)

عیوب ریخته گری

عیوب شمش در ریخته گری مداوم در سه گروه دسته بندی می شوند

  • عیوب سطحی Surface Defects
  • عیوب داخلی Internal Defects
  • عیوب هندسی Profile Defects

عیوب سطحی

این عیوب عموما در سطح محصول قابل رویت می باشند و به طور کلی در ۲۲ عنوان طبقه بندی می گردند:

ترک طولی گوشه شمش Corner Crack (Lenghwise)

ترک طولی سطح شمش Face Crack (lengthwise)

ترک عرضی گوشه شمش Corner Crack (Crosswise)

ترک عرضی سطح شمش Face Crack (Crosswise)

ترک مویی شبکه ای سطح شمش Network Of Hair Crack

گود افتادگی طولی Longitudinal Hollow

گود افتادگی عرضی Transiverse Hollow

خمش گوشه ای Bleeding

رویه هم افتادگی فلز (دو پوستگی)  Overlapping Metal

ورقه شدن سطحی Plating

اثر نوسان Reciprocating Marks

دیواره بدلی False Wall

موجدار شدن سطح (مد بار) Surge

کمربند (توقف ذوب ریزی)  Casting Stoppage

قطرات فلز (اسپری)  Sprying

لکه سطحی Dirt

آخال سرباره ای Slag Inclusions

خط انداختن سطح Surface Scoring

مک گازی (حفرات گازی) Blowholes

ریز مک (حفرات سوزنی)  Pinholes

سوراخ شدن سطح Breakout

عیوب خاص سطحی Fin-Carurization-Hot Shoatness

عیوب داخلی ریخته گری

عیوب داخلی

عیوب داخلی شامل عیوبی می گردد که در برش عرضی محصول قابل رویت هستند و از سطح معمولا دیده نمی شوند و در نهایت در تولید محصولات نهایی همچون تیرآهن و میلگرد تاثیرگذار می باشد.

ترک های عرضی و طولی می تواند در زیر سطح ادامه داشته باشد بی آنکه به سطح راه پیدا کنند. در هر حال ترک های داخلی عموما طویل تر از ترک های سطحی هستند و منجر به عیوب تورق در محصولات نوردی از جمله تیرآهن و میلگرد می گردند.

دسته بندی عیوب داخلی شامل ۱۱ عنوان عیب به قرار زیر می باشد

ترک ستاره ای Star Shipped Cracks

ترک قطری Diagonal Crack

نیم ترک Half Way Crack

ترک ناشی از لهیدگی Squashing Cracks Caused By The Extraction Stand

ترک داخلی ناشی از عدم یکنواختی خنک کاری Cracks By Uneven Cooling

ترک مرکزی Center Cracks

ترک طولی زیر سطحی Longitudinal Sub Surface Cracks

حفره انقباضی (نایچه) Shrinkage (Central Defects)

جدایش Segregation

اخال غیرفلزی Non Metalic Inclusion

 آخال سرباره ای Slag Inclusions

عیوب داخلی ریخته گری تاثیر بر تیرآهن

عیوب هندسی

عیوب هندسی شامل تغییر شکل در مقطع عرضی از شکل هندسی واقعی محصول می شوند.

عوامل زیادی باعث به وجود آمدن عیوب هندسی می شوند اما عیوب هندسی عموما با نارسایی و یا غیر یکنواختی سیستم خنک کننده ارتباط دارند لذا در اغلب اوقات عیوب هندسی با ترک ها 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 مهیا می سازد و در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

عیوب هندسی در ۶ عنوان عیب طبقه بندی می گردند.

لوزی شدن Rhomboidity

بادکردگی Swelling

فرورفتگی Concavity

خمیدگی شمش Bending

غیر یکنواختی پیشانی شمش Uneven

پیچیدگی شمش Twist

در ذیل با توجه به اهمیت برخی از عیوب رایج در ریخته گری مداوم فولادها دلایل ایجاد و چگونگی رفع آن عیوب ارائه می گردد.

ترک طولی در گوشه شمش

گروه عیب: عیوب سطحی

این ترک طولی در گوشه و یا پخ شمش در امتداد طولی محور محصول اتفاق می افتد و علت اصلی ایجاد آن به ترتیب یک یا چند عامل ذیل می باشد:

حتما بخوانید :  محاسبه هزینه ساخت هر متر مربع واحد مسکونی ( محاسبه میلگرد مصرفی )

فرسودگی قالب و یا پیچیدگی آن ( نامناسب بودن شیب قالب)

عدم یکنواختی خنک کاری قالب ناشی از کثیف شدن قالب توسط حضور اجسام خارجی

عدم یکنواختی خنک کاری قالب ناشی از رسوب کلسینات ها و گل و لای

نامناسب بودن امتداد قالب ها با رولرهای راهنما

دمای بیش از حد مذاب فولاد

سرعت بیش از حد ریخته گری

نامناسب بودن دبی آب قالب

حضور ناخالصی های مضر نظیر گوگرد، فسفر، آرسنیک به مقدار زیاد در ترکیب شیمیایی

توجه شود که قالب های لوله ای شکل در حین عملکرد تمایل زیادی به تغییر شکل در ناحیه سطح ستون مذاب دارند، لذا با یک بازرسی دقیق از شرایط قالب و جایگزین کردن آن در صورت تغییر شکل دادن و یا رسوب گرفتن می توان از ترک طولی در گوشه ها اجتناب کرد. (زیاد شدن شعاع گوشه قالب، تغییر در شیب قالب، لوزی شدن مقطع شمش در قالب)

ترک طولی در گوشه شمش

ترک طولی در سطح شمش

گروه عیب :عیوب سطحی

این ترک طولی در امتداد طولی محور محصول در وسط سطح و یا نزدیک به گوشه شمش اتفاق می افتد و علت اصلی ایجاد آن به ترتیب یک یا چند عامل ذیل می باشد

نارسایی خنک کاری قالب

پیچیدگی قالب

نامناسب بودن و تنظیم نبودن خنک کننده ثانویه در وجوه مختلف شمش ناشی از تغییر و یا بسته شدن جریان مذاب از تاندیش

این عیب همچنین با تغییر شکل قالب در منطقه دلغ قالب در سطح ذوب ارتباط نزدیک داد

وجود رسوبات متخلخل در پشت قالب

ترک طولی در نزدیکی گوشه ها می تواند از حفرات طولی منشاء بگیرد

انحراف جریان مذاب از محور قالب (ریزش مذاب به یک سمت قالب)

اکسیداسیون بیش از حد مذاب و مقادیر بیش از اندازه ناخالصی ها

حضور ناخالصی های مضر نظیر گوگرد، فسفر، آرسنیک به مقدار زیاد در ترکیب شیمیایی

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

ترک طولی در سطح شمش

ترک عرضی در گوشه شمش

گروه عیب: عیوب سطحی

این ترک طولی در گوشه و یا پخ شمش عمود بر محور طولی محصول اتفاق می افتد و علت اصلی ایجاد آن به ترتیب یک یا چند عامل ذیل می باشد.

خم یا راست شدن بیش از حد شمش در دمای پایین

چسبندگی شمش به قالب ناشی از ناکافی بودن مقدار روانساز (پارافین)

نامناسب بودن نوسان در حین ریخته گری ناشی از مشکلات مکانیکی

عدم هم محوری هندسی قالب

شیب نامناسب قالب

خنک کنندگی بیش از حد در یک ناحیه از قالب یا سطح شمش

نامناسب بودن دمای ریخته گری

ذوب شدن نقطه ای ناشی از عدم نسبت منگنز به گوگرد

توجه شود که این عیب همچنین در اثر تغییر زیاد در سطح فولاد مذاب یا توقف ناگهانی مجرا به وجود می آید.

برای رفع ایجاد ترک عرضی کنترل سیستم روان سازی، تنظیمات محوری قالب ضروری می باشد. همچنین تمیزکاری قالب و نهایتا تعویض قالب راهکارهای جلوگیری از ترک عرضی می باشند.

ترک عرضی در نورد مشکلات جدی نظیر پارگی شمش و ترک در محصولات را به همراه خواهد داشت. در هر حال وجود ترک در شمش غیر قابل قبول است و بایستی آن را با روش های معمول برطرف کرد.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

ترک عرضی در گوشه شمش

ترک عرضی در سطح شمش

گروه عیب : عیوب سطحی

این ترک طولی در سطح شمش عمود بر محور طولی محصول اتفاق می افتد و علت اصلی ایجاد آن به ترتیب یک یا چند عامل ذیل می باشد:

چسبندگی شمش به قالب

خنک شوندگی بیش از اندازه در قالب یا در گوشه ها

باید توجه داشت که نباید شدت خنک کنندگی در حدی باشد که دما در زیر غلتک های صاف کننده از محدوده دمای چاه داکتیلیته کمتر گردد.

این نوع ترک اغلب همبستگی زیادی با حفرات، ترک های سطحی و ترک های گوشه شمش دارد و می تواند تا رسیدن به هم امتداد یابند.

گاهی در صورت یکنواخت نبودن شعاع قالب تازه نصب شده با محور اصلی ماشین ریخته گری مداوم در سطح فوقانی شمش ترک های عرضی مشاهده می گردد که پس از کارکرد قالب به تدریح عیب برطرف می گردد.

توجه شود که این عیب همچنین در اثر تغییر زیاد سطح فولاد مذاب یا توقف ناگهانی مجرا در شاخه به وجود می آید.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

ترک عرضی در سطح شمش

گود افتادگی طولی

گروه عیب: عیوب سطحی

این عیب به صورت کاستی کانال مانند که در جهت طولی شمش امتداد یافته است دیده می شود. گود افتادگی طولی در نزدیک گوشه های شمش معمولا نشانه وجود ترک داخلی یا خارجی در این محل است که این موضوع از اعوجاج یا تغییر شکل قالب منشاء می گیرد.

حتما بخوانید :  تفاوت کارتن پلاست با پلی کربنات

همچنین غیر هم محوری قالب و رولرهای راهنما می تواند باعث عیب مشابهی گردد. باید توجه کرد که عوامل به وجود آورنده ترک طولی سطح شمش نیز در به وجود آوردن این عیب صادق هستند.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

گود افتادگی طولی

ریزش مذاب

این عیب شامل ریزش فلز مذاب از پوسته پاره شده شمش می گردد.

اگر این عیب ادامه پیدا کند و وسط دیواره قالب و یا سرد کننده ثانویه مهار نشود به پاره شدن کامل شمش و سقوط آن می انجامد.

عموما این عیب ناشی از وجود سرباره در سطح شمش به ویژه در گوشه ها آن می باشد.

در صورت ایجاد این عیب بایستی تمهیدات لازم جهت عدم گیر کردن شمش در مسیر غلتک های کشاننده و صاف کننده اتخاذ کرد که با ضربه مکانیکی قابل جدا شدن از شمش می باشد.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

ریزش مذاب

رویه هم افتادگی فلز (دو پوستگی)

این عیب ناشی از چین خوردگی پوسته شمش توسط فلز مذاب اضافه به صورت لایه مخالف با جهت انجماد قالب در سطح شمش است.

اغلب این عیب ناشی از: گرم بودن بیش از حد مذاب می باشد و در صورت مناسب بودن دما عوامل زیر موجب این عیب می شوند

نشتی روان ساز قالب

سرعت خیلی کم ریخته گری

تغییر ناگهانی سطح مذاب درون قالب

انسداد نازل تاندیش

سوختن قالب

مقدار بیش از حد سرباره در قالب

قطع لحظه ای سیستم نوسان دهنده

و مستهلک شدن ناحیه تماس مستقیم قالب با مذاب

برای رفع عیب باید قالب تعویض گردد یا روانساز کای اضافه شود و سعی گردد تغییر سطح مذاب در قالب ۵ میلی متر باشد

این عیب موجب ترک یا فلز اضافی با ابعاد مختلف در محصولات نوردی می گردد لذا با سنگزنی باید برطرف گردد.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

رویه هم افتادگی فلز

ورقه شدن سطحی

این عیب وجود فلز ورقه ای شکل بر روی سطح جانبی شمش است. این عیب که ندرتا اتفاق می افتد ناشی از گیر افتادن فلز منجمد شده روی سطح ذوب قالب بر روی بدنه قالب است.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

ورقه شدن سطحی

اثر نوسان

اثرات عرضی که معمولا با فاصله مساوی از هم ناشی از پایین رفتن مقادیر فولاد در حین هر تناوب نوسان به وجود می آید.

این اثرات نوسان می تواند در صورت عمیق بودن منجر به گسیختگی شمش نیز شود.

عمق اثر نوسان می تواند بر اثر

نامناسب بودن روانسازی قالب

پایین بودن دمای ذوب ریزی

عملکرد غیر معمول سیستم نوسان دهنده

سرعت کم ریخته گری

خارج از محور بودن قالب

و نامناسب بودن سطح قالب تشدید گردد.

در صورت استفاده از پودر قالب این عیب وخیم تر می گردد زیرا پودر قالب در شیارها نفوذ کرده و در حین عملیات نورد منجر به پاره شدن شمش می شود. جهت رفع اثر نوسان از سنگزنی کامل استفاده کرد. این عیب به صورت ترک کوتاه و کم عمق در محصولات نوردی دیده می شود.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

اثر نوسان

کمربند (توقف ذوب ریزی)

این عیب به صورت ترک عرضی سرتاسری پیوسته در دور تا دور شمش دیده می شود که ناشی از توقف ذوب ریزی از تاندیش می باشد.

در اثر توقف ذوب ریزی سطح مذاب اکسید شده و منجمد می گردد و به ذوب بعدی پس از راه اندازی مجدد ماشین جوش نمی خورد.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

توقف ذوب ریزی

لکه سطحی جرقه

ذرات فلزی ناشی از ریخته گری غیر یکنواخت شامل اکسید فلز، سرباره و سایر ناخالصی های که در اثر اکسیژنگاری هنگام تمیز کردن نازل به وجود می آیند به صورت توده کثیف بر روی سطح شمش دیده می شود. گاهی این توده می تواند مجرای خروجی روانکار قالب را مسدود نماید و هنگامی که در گوشه ها گیر می افتد در سطح خارجی شمش دیده می شود و در این حالت ممکن است حتی موجب پارگی شمش نیز شود.

این عیب ناشی می گردد از

غیر یکنواختی ریزش از نازل

اکسید شدن مذاب

وجود سرباره و اکسیژنکاری مذاب یا نازل

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

لکه سطحی جرقه

آخال سرباره ای

این عیب ناشی از اکسیداسیون و فرسایش نسوز می باشد که در سطح ذوب تشکیل می گردد و به صورت زنگار در سطح شمش دیده می شود.

حتما بخوانید :  سقف عرشه فولادی چیست ؟

آخال سرباره ای تشکیل می گردد از اکسیداسیون فولاد و یا موادی که از پاتیل یا تاندیش و یا کوره جدا می شوند. هنگامی که لایه نسوز از کیفیت مناسبی برخوردار نباشد و یا اکسیژنکاری در تاندیش انجام گردد.

سطح پایین مذاب فولاد در تاندیش توسط اپراتور باعث شکسته شدن سطح سرباره و ورود آن به قالب می گردد همچنین سطح متغیر مذاب درون قالب باعث افزایش سطح مذاب با هوای اطراف و اکسیداسیون آن می گردد.

جریان یکنواخت و پیوسته مذاب از پاتیل به تاندیش

سطح به اندازه کافی بالای مذاب درون تاندیش تا از شکسته شدن و رفتن سرباره به قالب جلوگیری کند

سرباره گیری تمیز در قالب

نسوز مرغوب برای کوره، پاتیل و تاندیش

کاهش مقدار سیم آلومینیم در جریان ذوب

کنترل نسبت منگنز به سیلیس مذاب و اکسیژنزدایی بهتر مذاب

انتخاب نازل مناسب جهت ثابت نگه داشتن سطح مذاب قالب

عوامل موثر در کاهش این نوع عیب می باشند

همچنین استفاده از پودر قالب با ویسکوزیته بالا و مصرف بیش از حد آلومینیم در قالب می تواند عیب مشابهی را ایجاد نماید. هنگامی که از پودر قالب نامناسب استفاده می گردد آخال سرباره ای متناوبا در سطح شمش دیده می شود که ناشی  از به دام افتادن مخلوط فولاد و پودر در سطح شمش می باشد. به طور کلی در سرعت های بالا ریخته گری باید از پودر با ویسکوزیته پایین و در ریخته گری با سرعت پایین از پودر با ویسکوزیته بالاتر استفاده نمود. در شرایط بحرانی استفاده از ریخته گری سطحی توصیه می گردد. این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

آخال سرباره ای

خط انداختن سطح

این عیب ناشی از تخریب مکانیکی ناشی از اثر قالب، غلتک های صاف کننده، راهنماهای مسیر شمش، راهنماهای اندازه کننده شمش، بر روی سطح شمش می باشد که به صورت تکرار شونده و یا پیوسته در سطح شمش به صورت فرو رفتگی و یا برآمدگی رویت می گردد.

این عیب به صورت مارک خط می تواند ناشی از وجود فلز خارجی چسبیده به اجزای ماشین نیز باشد. در هر حال با بازبینی چشمی دقیق می توان عامل ایجاد خراشیدگی و یا برامدگی را مشخص و برطرف کرد.

این عیب نیز در نهایت بر شکل ظاهری محصولات نورد از جمله میلگرد و تیرآهن نیز تاثیرگذار می باشد.

خط انداختن سطح

انواع حفرات گازی

نوع اول: حفرات سوزنی نزدیک به سطح شمش

این حفرات با چشم به سختی دیده می شوند و فقط پس از پوسته زدایی سطح می توان آن ها را رویت کرد

این حفرات ناشی از:

مقادیر بیش از اندازه روانساز قالب

وجود آب در روانساز قالب

کیفیت بد روانساز قالب

نشت آب از بالای قالب به درون فولاد مذاب قالب می باشد

نوع دوم:

حفرات گازی نزدیک به سطح شمش که ۱۰-۵ میلی متر از سطح فاصله دارند

این حفرات ناشی از:

مقادیر بیش از اندازه گاز اکسیژن و یا هیدروژن می باشد. این حفرات پس از تمیزکاری سطح برش به خوبی با چشم قابل رویت می شوند.

حفرات ناشی از اکسیژن ناشی از عوامل زیر می باشد

مقدار زیاد مجموع آهن در سرباره و تاخیر در سرباره گیری

مقدار خیلی پایین عنصر کربن در مذاب

مقادیر کم عناصر سیلیسیم و آلومینیم در مذاب

افزودن اکسیژن درون تاندیش

حفرات ناشی از هیدروژن ناشی از عوامل زیر می باشد:

خیس بودن پاتیل و تاندیش

نو بودن نسوز پاتیل و تاندیش

خیس بودن تجهیزت دمش گاز و پودر به مذاب

خیس بودن شارژ مواد به کوره

نشت آب به قالب

بخار گرفتن گازهای دمشی به مذاب

نوع سوم: حفرات گازی زیر سطحی شمش که ۵۰-۲۰ میلی متر از سطح فاصله دارند:

این حفرات ناشی از مقادیر بیش از اندازه گاز اکسیژن و یا هیدروژن می باشد و به خوبی توسط چشم در مقطع برش رویت می شوند و منشاء نظیر حفرات نوع دوم دارند. لازم به یاداوری است که حفرات ناشی از گاز هیدروژن از نظر اندازه و تعداد در شمش های یک ذوب به تدریج کم می شوند لیکن حفرات ناشی از گاز اکسیژن در شمش های مختلف یک ذوب تغییری در اندازه و تعداد ندارند.

ارائه شده در گروه متالورژی و ریخته گری توسط: جناب آقای مهندس رضا سنگری

 

تاریخ
نام آیتم
بررسی عیوب ریخته گری و تاثیر آن بر شکل نهایی مقاطع (قسمت اول)
امتیار نویسنده
51star1star1star1star1star

یک نظر در مورد «بررسی عیوب ریخته گری و تاثیر آن بر شکل نهایی مقاطع (قسمت اول)»

  • عبدالعلی رامی می‌گوید:

    اگر عیبهایی را که در مقاطع هنگام تولید ایجاد می کرد و با عکس نشان داده می شد خیلی مفید تر بود من از زحمات نگارنده کمال تشکر را دارم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *