تاثیر تغییرات دمایی، تنش حرارتی و منطقه منیسک قالب مسی بر کیفیت شمش تولید شده در روش ریخته گری پیوسته فولاد

کیفیت مطلوب شمش تولیدی به روش ریخته گری پیوسته همواره یکی از دغدغه های اساسی در صنعت فولاد است. قالب مسی یکی از اصلی ترین اجزای ریخته گری پیوسته فولاد است که پدیده های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی که در منطقه نزدیک منیسک آن رخ میدهند نقش مهمی در کیفیت سطحی شمش دارند. در این مقاله چند متغیر موثر شامل اثر روانکاری سطح قالب، ایجاد منیسک و تشکیل نوع خاصی از سل گالوانیک مورد بر کیفیت شمش مورد بررسی قرار گرفتهاند. با توجه به نظریه ساختار یونی مذاب و تحلیلهای صورت گرفته بر سرباره متالورژیکی، میتوان گفت که فاز سرباره مذاب پودر قالب، یک مایع یونی)فصل مشترک مس/ آهن( است به طوری که در پودر تولید شده توسط شرکت STOLLBERG نیرو محرکه تا 3/1 ولتی ایجاد می شود. بر اساس متغیرهای خنک کنندگی قالب مسی، مدل محاسبه سه بعدی ایجاد شد و توزیع سه بعدی درجه حرارت، تنش و کرنش حرارتی به صورت عددی با استفاده از روش المان محدود )FEM )شبیه سازی شده و حداکثر تغییر شکل قالب مسی حدود mm 84/8 ، -بالاترین دمای داخلی تیوب مسی C°228 و حداکثر تنش حرارتی 338MPa بدست آمد. بر اساس نتایج بزرگترین اختالف دما از باال به پایین قالب بیشتر از 18 درجه نبوده و حداکثر تغییر شکل حرارتی قالب مسی در موقعیت 38 میلیمتر پایینتر از منیسک ظاهر میشود، اما به اندازه کافی قوی نیست که باعث ایجاد ترک شود. علاوه بر این، تأثیر پودر با قلیائیت های مختلف بر خصوصیات علامت های ناشی از نوسان قالب بر روی سطح شمش در نظر گرفته شد. بر اساس تصاویر میکروسکوپی از نشانه های نوسان میتوان گفت که استفاده از پودر ریخته گری اسکریولیت سبب میشود که نشانه های نوسان، کوتاه تر و با عمق کمتر نسبت به استفاده از پودر ریخته گری آکوترم است.

با کامل شدن فرآیند آلیاژسازی و تصفیه، فولاد مذاب به ماشین ریخته گری پیوسته حمل شده و از پاتیل به داخل تاندیش ریخته میشود. سپس تاندیش مذاب را به تعداد قالب مسی آبگرد تقسیم کرده و پس از ریختگری، سبب شکلگیری پوسته فولادی نازک و انجماد اولیه در قالب میشود