گزارش کارآموزی کارآموزی ریخته گری و تولید قطعات فولادی کارخانه نورد

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 و پوشش 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 .