ریخته گری شمش ها به طریقه تکباری از نظر مشخصات متالوژیکی ، تکنولوژیکی
و تولیدی دارای نارسایی ها و نقایص عمده ای است که تبدیل شرایط انجماد و
افزایش کمیت و کیفیت تولیدی را ایجاب می نماید و در هر یک از شاخه های
متالورژی آهنی و غیر آهنی ، مهمترین مباحث تولیدی بر انتخاب بر آیند مطلوب
از سه عامل متالورژی ، تکنولوژی و اقتصاد قرار دارد . در شمش ریزی که به
تولید محصول نیمه تمام می انجامد ، بسیاری از عیوب و نارسایی های تولیدی ،
هنگامی مشخص می گردند که کار مکانیکی نظیر نورد ، پتکاری ، پرس ، فشار
کاری و … بر روی قطعه انجام گرفته است و کار و هزینه بیشتری صرف شده است و
همین مطلب دقت و کنترل در تولید شمش ها را لازم می دارد .
خواص شکل پذیری مکانیکی آلیاژها ، مستقیماً ” به نرمش Ductility و تا
و Strength آنها بستگی دارد و این دو مشخصه نیز شدیداً ” تحت تاثیر
ساختار شمش ، همگنی و یا ناهمگنی دانه های بلوری ، مک حفره و جدایش قرار
دارد . مهمترین مشخصات مورد لزوم در ساختار شمش ها عبارتند از
الف ) ریز بودن دانه ها
ب ) گرایش دانه ها از ستونی به محوری
پ ) همگن و هم اندازه بودن دانه ها
ت ) نازک بودن مرز دانه ها
ث ) همگنی شیمیایی و فقدان جدایش های مستقیم یا معکوس
ج ) کاهش مک انقباضی و نایچه
چ ) همگنی در اندازه ، شکل و پخش مک های انقباضی
ح ) کاهش مک های انقباضی پراکنده
خ ) کاهش و حذف مک های گازی و ریز مک ها
د ) حذف و کاهش ترک های درونی و سطحی
ذ ) کاهش مقدار آخال و سرباره
از مباحث قبل و آنچه که در فصول مربوط به انجماد گفته شده است ، چنین
استنتاج می گردد که عیوب و نارسایی های متالولوژی ، ناشی از فقدان شرایط
لازم برای سرد کردن و قدرت سرد کنندگی قالب ها می باشد که نوع آلیاژ و شکل و
اندازه شمش نیز در حصول به نتیجه دلخواه اثرات قابل توجهی دارند. از نظر
تکنولوژیکی و تولیدی نیز ، کندی و آهستگی ، نیاز به مکان و فضای وسیع ، دور
انداز و برگشتی ها ی شمش ( در هر دو قسمت فوقانی و تحتانی ) افزایش تعداد
کارگر و محدودیت در اندازه شمش ، عوامل دیگری محسوب می شوند که روشهای
تکباری را محدود و برای صنعت پویای امروز نا کافی میسازند.
تحلیل عملی معایب و نیاز روز افزون به افزایش تولید ، به اصلاحاتی در
روش های تکباری منجر گردید که نیازمندی های علمیو تولیدی را کفایت نمی
نمود. روش ریخته گری مداوم و یا شمش ریزی مداوم بر اساس سرد کردن مستقیم
تختال یا شمشال ، با طول های تقریباً محدود و زمان بار ریزی نامحدود ،
فرآیند جدیدی است که قسمت اعظم نیازمندیهای فوق را برآورده ساخته و گسترش
تکنولوژیکی و متالوژیکی آن هنوز ادامه دارد .
هر گاه روش یا فرایند جدیدی وارد صنعت گردد ، سال های متمادی ، بدون
آنکه طرح اصلی و مکانیسم عمده آن تغییرات فاحشی پیدا کند ، مشمول تحقیقات
وسیعی از دیدگاههای مختلف می گردد که به تحصیل محصولاتب بهتر و برتر می
انجامد ، مانند تغییر مواد قالب ، سیستم خنک کنندگی ، مبرد و آبگرد که در
شمش ریزی تکباری انجام گرفته است . هنگامی میرسد که طرحی کاملاً جدید و
فکری نو و سیستمی کاملاً متفاوت ابداع و اظهار می شود . در این حال ،
چنانچه روش جدید ، بتواند نظر محققان و تولید کنندگان دیگر را جلب کند و یا
پیش بینی تحول های جدیدی بر آن مترتب شود ، مسید تحقیقات و بررسیهای به
طرف سیستم جدید گرایش یافته و کلیات آنها در روش جدیدی متمرکز می گردند .
بدیهی است گاه ممکن است یک نظریه و یا طرح جدید ، برای سالیان دراز مسکوت
بماند ولی چنانچه آن طرح بر موازین علمی استوار باشد و شرایط لازم عملی را
در نیازهای صنعتی پیدا کند از لابلای تاریخ علمی بیرون کشیده می شود .
تغییر روش شمش ریزی از تکباری به مداوم ، شاهدی بر بیان فوق است ، زیرا
تا قبل از آشنایی با مزایای ریخته گری مداوم ، شاهدی بر بیان فوق است ع
زیرا تا قبل از آشنایی با مزایای ریخته گری مداوم ، همواره تحقیقات در
اجزاء روش تکباری از نظر قالب ، انداز ته سر ، روش سرد کنندگی ، سیستم
آبگرد ، و نظایر آن بعمل می آید و موفقیت هایی را نیز ره دنبال داشت . پس
از تدوین علمی و استخراج نتایج تولیدی شمش ریزی مداوم تقریباً بیشتر
تحقیقات و هزینه های مربوط متوجه این روش گردید در حالیکه استفاده از
روشهای شناخته شده تکباری هنوز در مقیاس وسیعی ادامه دارد .
شمش ریزی مداوم ، روش جدیدی است که هر جند ایده و طرح های اولیه آن به
زمان بسمر “Bessemer” و سال های ۱۸۴۰-۱۸۵۰ مربوط می شود ، ولی عمر
کاربردهای صنعتی آن از ۵۰ سال بیشتر نیست . از طرف دیگر ، گشترش تکنولوژی
جهانی سبب شده است که تحقیقات و طرح های مستقلی در کشورهای جهان ارائه شود
و تنوع فاحشی را در انواع روش های ریخته گری مداوم پدید آورد بطوریکه
مجموع طرح های ثبت شده در این مورداز ۵۰۰ نوع نیز متجاور
مکانیسم سرد کردن
در حقیقت مهم ترین وجه تمایز روش های مداوم ریزی بر روش های تکباری ،
سرد کردن سریع و گاه بدون واسطه شمش یا محصول است که عمده مختصات متالوژیکی
از این مکانیسم ناشی می گردد . استفاده مستقیم از آب جاری ، آب فشان آب
اتمیزه ( پودر شده ) ، مخلوط آب و روغن مهمترین روش های سرد کنندگی را حاصل
نموده اند ، در این حال استفاده از قالب یا هر محفظه نگاهدارنده به منظور
انجماد اولیه و ایجاد استحکام در پوسته لازم به نظر می رسد . در حقیقت تنوع
قالب و مکانیسم های سرد کردن را نمی توان از هم تفکیک نمود از هم تفکیک
نمود چه تاثیرات هر یک بر دیگری کاملاً به اثباط رسیده است . تاثیر قالب و
یا هر محفظه نگاهدارنده در انجماد اولیه و تا و پوسته کاملاً شناخته شده
است و در برخی از موارد کل انجماد در برخوردهای مذاب و قالب انجام میگیرد و
قسمتهایی جزیی و درونی به سرد کنندگی شدیدی نیاز ندارند . در هر صورت
حرارتی ، تاو ، و مقاومت به فرسایش و خورندگی در قالب ها از اهمیت ویژه ای
برخور دارند . ولی در شمش های حقیقی عموماً سیستم سرد کنندگی ثانویه ،
همراه با سیستم اولیه ” قالب ” شرایط تکمیلی فرایند انجماد را حاصل می کنند
.
با توجه به آنکه شمش ها ة عموماً محصول نیمه تمام تعریف شده اند و
همواره پس از ریخته گری تحت عملیات مکانیکی نورد ، پتکاری ، فشار کاری ة
مفتول کشی و … قرار می گیرند ، در بسیاری از واحدهای تولیدی ، روش کار به
گونه ای است که شمش قبل از سرد شدن کامل به قسمت نورد که در ادامه واحد
ریخته گری قرار دارد منتقل شده و تمام و یا قسمتی از تغییر شکل بر روی آن
انجام می گیرد . کاربرد همیشگی شمش ها در تغییر شکل ها و بخصوص تغییر شکل و
نورد های منجر به تهیه ورق ، صفحه و تسمه باعث گردیده است که از نظر طراحی
و تولیدی سعی شود که فاصله قسمت شمش ریزی و نورد کوتاه شده و حتی در هم
ادغام شوند همین موضوع به طرح های مداوم ریزی در قالب های دورانی متحرک ،
تسمه ریزی و ورق ریزی مستقیم منجر گردیده که در همین فصل درباره آنها سخن
گفته خواهد شد و در همین حال وجه تمایز کاربرد ریخته گری مداوم و یا مداوم
ریزی با شمش ریزی مداوم مشخص خواهد شد .
مکانیسم حرکت
بیرون کشی مداوم شمش یا صفحه از قالب ، طرح ها و روش های گوناگونی را
پدید آورده است . در انواع طرح های موجود و ماشین های مورد استفاده می توان
به دو روش اساسی اشاره کرد که بر مبنای قالب ثابت و قالب متحرک طراحی شده
اند . در قالب ثابت ، بیرون کشی شمشال یا تختال ، متضمن استفاده از سیستم
های هیدرولیکی ، غلتکی و چرخ دنده ای است در حالیکه در قالب متحرک ، حرکت
نسبی قالب و شمش ، باعث می گردد که شمش یا صفحه در مراحل اولیه همراه با
قالب و پس از زمان معین که به چرخه ” Cycle ” مربوط است توسط مکانیسم های
دیگر بیرون کشیده شود .
مکانیسم جدا کردن و انتقال
در مداوم ریزی بر حسب طول شمشال یا تختال و یا تعیین زمان انجماد کامل
قطعه ، فضای اضافی برای حرکت محصول لزوم پیدا می کند . هر گاه حرکت مستقیم
عمودی یا افقی باعث گسترش فضای طولی یا عمقی گردد ، ممکن است تغییراتی را
در جهت حرکت ایجاد نمایند . پس از آنکه طول لازم شمشال تعیین گردید ، بریدن
و جدا کردن ، با وسایل مختلف برشی انجام گرفته و سپس محصول به قسمتهای
دیگر انتقال می یابد . در تسمه ریزی و ورق ریزی ، برش قطعه با طولی معین
لزومی نداشته و عموماً ” صفحات را ” قرقره ” نموده و برش و تعیین اندازه
های مناسب در نورد انجام می گیرد .
تاریخچه تحولات در مداوم ریزی
مداوم ریزی رشته ای جدید در صنایع ریخته گری و ذوب محسوب می شود و آغاز
تاریخ آن را عموماً ” به زمان ” هانری بسمر ” Bessemer ” و سال ۱۸۴۶ مربوط
می سازند ، در حایکه در این مورد اختلاف نظرهای جزیی نیز وجود دارد و
برخی G.Sellers در سال ۱۸۴۰ و عده ای John Laing در سال ۱۸۴۳ را پایه
گذار صنایع مداوم ریزی محسوب داشته اند . مسلم آنکه بسمر در سال ۱۸۴۶ ،
عقاید و اصول طرح را حداقل به مدت ۳۰ سال بدون توجه بر کنار ماند ، امروزه
می توان مادر صنعت صفحه ریزی و تسمه ریزی و حتی شمش ریزی مداوم دانست که
بدون نیاز به قالب معین و معمول ، مستقیماً ورق یا تسمه را تولید می کند .
طرح بسمر بر اساس بار ریزی در بین دو غلطک آبگرد و بیرون کشی ورق یا
تسمه قرار داشت . نکته مهم در طرح بسمر ، ترکیب و تلفیق مناسب و توامی
ریخته گری و نورد می باشد و بدینگونه بسمر در مقیاس کوچک تولیدی به تهیه
ورق دست یافت که از نظر اقتصادی و تجهیزات تولیدی زمان نمی توانست مورد
توجه قرار گیرد بسمر معتقد بود که روش نورد شیشه در حال خمیری می تواند
بسهولت برای فلزات زود ذوب نظیر سرب و قلع به کار برد و آزمایشات خود را را
بر این اساس شروع نمود و حدود ۱۰ سال بعد موفق به تهیه ورق اهنی به طول یک
متر گردید .
روش بسمر در سال ۱۸۷۲ بوسیله W.Wiknson و Ge.Taylor و در سال ۱۸۷۴
بوسیله Goodale J. با طرح ماشین تسمه ای و بارریزی در فاصله بین دو نوار
فولادی تغییر گردید و در سال ۱۸۸۵ توسط Lyman به بارریزی بین تسمه و غلطک
( فولادی ) تبدیل یافت ، در سال ۱۸۷۹ توسط Taskerروش جدیدی را که به
جای تولید ورق و تسمه به تولید شمشال و تختال می انجامید پایه گذاری نمود
که از آن به عنوان اولین نمونه های شمش ریزی حقیقی یاد می شود . در این روش
مذاب در یک قالب باز با سیستم آ بگرد ریخته شده و با رریزی و بیرون کشی
قطعه مداوماً انجام می گیرد. روش تاسکر توسط دیگران و از جمله Trots در قرن
نوزدهم و توسط jonghouns و Rossiو kondic و walone در سالهای ۱۹۳۰ و
۱۹۵۰ تعقیب و اصلاحیه های یا تغییراتی بر آن مترتب گشت که امروزه تحت عنوان
شمش ریزی مداوم و نیمه مداوم یکی از مهمترین روش های تولید شمش را در بر
می گیرد .
در سال ۱۸۹۸ H.W.lash روش جدید شمش ریزی مستقیم از کوره را ابداع نمود
که توسط Eldred و بسیاری دیگر از پژوهشگران تعقیب گردید . این روش تحت
عنوان شمش ریزی بسته یا افقی Closed Mould c.c. مورد استعمال متعدد یافته
است . تاریخچه مختصر فوق نمایانگر آن است که فقط تا سال ۱۹۰۰ تکنیک و روش
های متفاوتی در مداوم ریزی پدید آمده است . و تکامل و گسترش تکنیک و روش
آن هنوز ادامه دارد ، نمایی از روش های متفاوت تلخیص شده است که در هر صورت
مجموعه روش های موجود را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود
اول ) مداوم ریزی در قالب های متحرک و دوار تسمه ریزی روشهای بسمر لیمال و …
دوم ) مداوم در قالب های ثابت باز با سیستم آبگرد و عموماً خنک کنندگی
ثانویه که شمش ریزی در قالب و یا به اختصار شمش ریزی مداوم نامیده می شود .
روش های تاسکر و تروتس و …
سوم )مداوم ریزی در قالب های ثابت بسته که قالب در قسمت تحتان کوده ذوب قرار گرفته است . روشهای Atha . Eldred
چهارم) روش مستقیم با بیرون کشیدن ورق میله از پاتل مذاب روش Lash و..
با ید توجه داشت که گروه بندی فوق پایان یافته نیست و به گونه ای در آخر
همین فصل اشاره خواهد شد . روشهای جدید دیگری نیز در تولید بکار می رود که
هنوز وسعت کافی نیافتهاند علاوه بر آن هر یک از گروههای چهار گانه فوق خود
نیز به دسته های کوچکتر تقسیم شده ند که به طور اختصار و در حد یک
شناسایی مقدماتی معرفی می شود.
مداوم ریزی در قالب های متحرک ( تسمه ریزی )
این روش را که باید به عنوان مادر صنایع مداوم ریزی محسوب کرد با طرح
بسمر آغاز گردید و اینک تحول فراوان یافته است و دسته های متعدد و مجزایی
بوجود آمده که از نظر مکانیسم سرد کنندگی و قالب و زمینه های کاربردی تفاوت
هایی را یافته اند . تقسیم بندی زیر بر اساس نوع قالب متحرک و ریختن مذاب
در فاصله
دو غلتک Rolls
دو تسمه Endless Belt
دو نوار مفصلی Moving split mould
تسمه و غلتک ( چرخ ) Belt and grooved roll
انجام یافته است از طرف دیگر با توجه به آنکه محصول کار این ماشین ها
عموماٌ به صورت نهایی ورق ، تسمه و گاه مفتول عرضه می گردد ، از نظر
دستگاهها نیز می توان این گروه را به دو دسته بزرگ ماشین های ریخته گری
نواری – تسمه ریزی و ماشین های نورد بدون شمش دسته بندی کرد در هر دو صورت
شناسایی انواع روش ها به ایجاد و ابداع طرح های جدید و یا کاربرد طرح های
موفق خواهد انجامید که در این کتاب دسته بندی نوع اول تعقیب خواهد شد .
دسته اول : نورد بدون شمش یا تسمه ریزی بین دو غلتک
بسمر در سال ۱۸۴۶ طرحی را مبنی بر بار ریزی مداوم بین دو غلتک ارائه
نمود که از نظر شرایط تکنولوژیکی و کمبود سیستم های کنترلی مورد توجه واقع
نشد . و بسمر نتوانست بر مشکلاتی که در جریان تولید بوجود می آورد فائق آید
یا آنهارا توجیه کند .
نکات حائز اهمیت در طرح بسمر عبارتند از:
الف ) روش بارریزی فوقانی درفاصله بین دو غلتک
ب ) دو غلتک فولادی که میان آنها آب جریان دارد و افزیش سرعت سرد کردن باعث تشکیل سریع پوسته جامد اولیه می گردد
پ ) بیرون کشی تسمه که توسط حرکت غلتک های اولیه و غلتک ها و چرخ های ثانویه انجام می گیرد.
غلتک های ثانویه در گسترش های بعدی می تواند عمل نورد و کاهش ضخامت تسمه
را نیز انجام دهد . غلتک های اولیه که عملاً نقش قالب را بر عهده دارند از
فولاد انتخاب می شوند و بدیهی است که محاسبات متالوژیکی و مهندسی طرح این
غلتک ها نسبت به غلتک های نورد تمایزات و اختلافات ویژه ای را دارار هستند
که اهم وجوه تماز آنها عبارت است از :
۱)انتخاب مواد مناسب آلیاژی از نظر مقاومت در مقابل ماده مذاب و کاهش احتمال خردگی و فرسودگی ترکیبی .
۲)مقاومت کافی در مقابل نوسانات حرارتی و خستگی حرارتی بدلیل آنکه پوسته
غلتک همواره از یک طرف با مذاب و درجه حرارت نسبتاً بالا و از طرف دیگر
با آب جاری در تماس است .
۳)تحمل نیروی کمتر ، به دلیل آنکه تغییر شکل فلز مذاب یا خمیری همواره
نیروی کمتری لازم دارد و در نورد معمولی ، تغییر شکل جامد ، فشار بیشتری را
بر غلتک اعمال می کند .
در سال ۱۸۹۰ E.norton و J.Hodgson کوشش های وسیعی را آغاز کردند که با
تغییراتی در سیستم بارریزی و طرح جدیدی از غلتک ها و محاسبه شکاف بین آنها
همراه بود . و این کوشش ها نیز به دلایل نارسایی های فراوان با موفقیت
روبرو نگردید نیاز به ورق و تسمه و احتیاج روز افزون به محصولات تمام شده
یا نیمه تمام آهنی وغیر آهنی در طول و پس از جنگ جهانی اول باعث گردید که
این طرح مجدداً مورد مطالعه جدی قرار گیرد . G .Hazelett در سالهای ۳۶ و
۱۹۳۵ طرح عملی خویش را مبنی بر تولید فلزات غیر آهنی اجرا نمود و بعد ها
همین طرح را با تغییراتی بمنظور تهیه ورق و تسمه فولادهای کربنی نیز بکار
برد در این تهیه حلقه عمودی از فولاد کرم دارو به قطر تقریبی ۶ متر همراه
با دو غلتک فولادی افقی عمل شکل دادن و بیرون کشی تسمه را انجام می دهند
یکی از غلتک ها نگاه دارنده و دیگری گردنده است و به سهولت قابل خارج شدن و
جاگذاری حلقه و تسمه می باشد . سرعت دوران برابر ۱۵۰میلیمتر بر دقیقه ( × )
انتخاب گردید ه بود و ” هازلت ” با این ماشین تسمه هایی از مس ، برنج و
فولاد سیلیسی به ضخامت ۴/۰ میلیمتر و عرض ۷۵ میلیمتر تولید نمود که بنا به
گزارش او سطح تمام شده بسیار خوب جدایش در آنها مشهود نبود .
جالب توجه است که طرح ” هازلت ” توسط یک آمریکایی به نام J.M.Merle
که در این زمینه مشغول تحقیقات بود به کمپانی های فروخته شد و هنگامی که
هازلت از ادعای خود نسبت به حقوق طرح ، طرفی نبست مطالعه بر روی آنرا که
در مقایس صنعتی با مشکلاتی نیز روبروبود کنار نهاد و درمورد روش های دیگر
به مطالعه و تحقیق پرداخت . در شوروی نیز از سال ۱۹۳۶ این طرح مورد توجه
قرار گرفت و واحد تولیدی novo kramalor بمنظور تولید انواع تسمه و ورق های
فولادی در سال ۱۹۳۷ رسماً گشایش یافت در همین سال نیز Uliturtski امکان
تولید ورق های چدنی را اعلام نمود . جدیدترین و متحول ترین تغییران در طرح
بسمر در سال ۱۹۵۷ بو سیله کمپانی Hunter – Eng – Regular بعمل آمد و
بوسیله این طرح ورق های آلومینیوم به ضخامت ۶ میلیمتر و به عرض تا یک متر و
با سرعت تولیدی حدود ۵/۰ تا ۵/۱ متر در دقیقه تولید گردید ، این طرح به
دلیل روش بارگیری از زیر و معکوس و از نظر مدل انجماد و کنترل نیروهای وارد
بر پوسته اولیه نسبت به ماشین های قبلی متایز است . شکل ۶-۸ الف . این طرح
بعد ها نیز تغییراتی یافت و در ایران نیز با روش بار ریزی افقی و تحت
زاویه ۱۵ درجه در صنایع تولید ورق و زر ورق Foil آلومینیوم مورد استفاده
قرار گرفته است . ۶-۸ ب . در این ماشین محصول بریده نمی شود و در حول قرقره
مناسب پیچیده می شود .
دسته دوم : تسمه ریزی بین دو نوار ( تسمه )
این طرح را که می توان به نام Goodale نامید در سال ۱۸۷۴ اعلام گردید
، بار مذاب در یک مسیر افقی در فاصله بین دو تسمه نقاله فولادی ریخه می
شود و تسمه حاصل در همان مسیر احتمال نورد گرم را دارد . طرح فوق نیز
نتوانست موفقیت مناسبی کسب نماید و تا سال ۱۹۳۷ کاربرد عملی نیافت ، در این
سال دو نفر روسی به نام Y.Grudin و E.Frolov ماشین خود را بر اساس طرح
فوق و با تغییرات عمده ای ارائه نمودند که از ۴ نواز تسمه که با آب فشان
سرد می شوند تشکیل می گردید .
بالاخره در سال های ۱۹۴۵ ، Hazelett در آمریکا در دنباله مطالعات متعدد
خود بر روی تهیه ورق های آلومینیوم و Goldoblin در شوروی توانستند از
این روش و با تکامل آن ، ورق شمش آلومینیوم به ضخامت ۶ تا ۲۲۵ میلیمتر و
سپس ورق های نازک تر از مس و حتی فولاد را تهیه نمایند . تسمه های فولادی ،
بوسیله تعداد غلتک شکل مناسب را یافته و تسمه ریختگی حاصل نیز متعاقباً
بوسیله غلتکهای فشاری نورد شده و با اندازه و ضخامت دقیق و کنترل شده تولید
می گردند ، در این ماشینها ، عموماض از چند غلتک نگاهدارنده استفاده بعمل
می آید و محصول پس از نورد فشاری اولیه در قرقره پیچیده و برای مراحل بعدی
آملده می شود .
دسته سوم : میله ریزی مداوم
این روش هر چند که بوسیله A.Mattes و H.W.Lash در سالهای ۱۸۸۵ پایه
گذاری گردید ولی تا سالهای ۱۹۲۰کاربرد صنعتی پیدا نکرد . Mellen در سالهای
۱۹۱۳ تا ۱۹۲۵ موفق گردید که میله ریزی مداومی از برنج و با قطر های حدود
۲۰ تا ۳۵ میلیمتر را ابداع نماید و در نتیجه به نام وی مشهور گشت ، طرح
اولیه متعلق به Lash و ، طرح Mellen نشان داده شده است . قالب های دو
تکه از چدن و با ابعاد۱۳۲× ۱۲۵×۷۵ میلیمتر بر روی نوار زنجیر نصب می گردند .
دونیمه قالب به گونه ای طراحی می شوند که در حد اتصال مقطع کامل شمش یا
میله مورد نظر را نمایان سازند مذاب در داخل محفظه قالب ریخته می شوند و
قالب و فلز مذاب تؤاماً حرکت کرده و در قسمت انتهایی و پس از انجناد میله
قالبها باز شده و میله خارج می گردد .
مشکلات اساسی این روش در جفت نشدن کامل قالبها و دوام کم آنها در اثر
تغییرات حرارتی گزارش شده است ، از نظر متالوژیکی نیز این روش بر شمش ریزی
تک باری امتیاز ویژه ای ندارد زیرا انجماد دقیقاً در قالب انجام گرفته و
هیچگونه نیرو یا انرژی اضافی بر گسترش انجماد تأثیر نکرده است هر چند طرح
از نظر متالوژیکی خصوصیات بارزی را در بر نداشت ، ولی به دلیل اقتصادی و
تولیدی ، محققین بسیاری این روش را تعفیب کردند . در سال ۱۹۳۰ نیز یک
فرانسوی بنام Chantrain موضوع استفاده از هوای جامد را بعنوان قالب در این
روش مطرح کرد که تا کنون در حد یک عقیده باقی مانده است . Akopoff در سال
۱۹۳۳ ماشین میله ریزی خود را بر اساس جفت شدن اتوماتیک دو نیمه قالب طراحی
نمود که این اصل بعد ها توسطHunter-Douglas مورد استفاده قرار گرفت .
در هر حال ، طرح اقتصادی و عملی در این سیست م در حدود سال های ۱۹۵۰بو
سیله Hunter ، ابداع گردید و در مدت کوتاهی به طرح Hunter-
douglas اشتهار یافت شکل ۱۰-۸ ، د ر این ماشین قالب ها از چدن های حرارتی
انتخاب گشته و هر قسمت قالب دارای سیستم آبگرد درونی بوده و علاوه بر آنها
، حقت شدن قالب ها بطور اتوماتیک انجام می گردد . با توجه به ظرفیت ذوب ،
میتوان چنیدن ردیف قالب را در یک ماشین نصب نموده و در یک زمان به تولید
زیادی دست یافت . این روش در آبومینیوم ریزی و برنج ریزی بیشترین موارد
استعمال را یافته است .
دسته چهارم : مداوم ریزی ( تسمه و میله ) بین غلتک و تسمه
سالیان متمادی ، تولید کنندگان ” مفتول لحیم ” از ریختن مذاب در شکاف
قالب های گردان استفاده می کردند ، Lymanو Ellacott اولین کسانی بودندکه
روش مداوم ریز میله را با استفاده از حرکت تؤام غلتک و تسمه توصیه نمودند،
ولی تا سال های ۱۹۳۷ – ۱۹۴۰ این روش هیچگونه کاربرد صنعتی و عملی پیدا نکرد
. در روش های ابتدایی یک چرخ شیار دار با استفاده از نیروی دورانی بعنوان
قالب بکار میرفت که عملاً با توجه به تولید میله های به قطر ۱۲ تا ۱۰۰
میلیمتر و بطول ۵/۱ متر ، می توانست مشمول شرایط مداوم ریزی باشد .
در سال های ۱۹۴۵- ۱۹۴۹ Properzi ایتالیایی ، Pechiney فرانسوی و مرکز
آزمایشهای آلومینیوم در انگلستان ، ماشین های مداوم ریزی برای ساختن میلگرد
و میله های سرب و روی ابداع نمودند که بسرعت برای آلومینیوم ، مس و حتی
فولاد نیز بکار رفت .
قالب متشکل از یک چرخ شیار دار و یک تسمه دوار فولادی است که بر روی ۲
یا سه غلتک متکی شده است . از اتصال و جفت شدن تسمه و شیار ، شکل مقطع میله
یا مفتول ساخته می شود چرخ شیار دار دارای مکانیسم آبگرد درونی است و تسمه
نیز با آب خنک می شود . با تغییر مقطع شیار می توان تسمه و نوارهایی به
عرض ۳۰ سانتیمتر و ضخامت ۵ تا ۴۰ میلیمتر نیز تولید نمود.
واحد بارریزی
تسمه دوار فولادی
تیغه برای جدا کردن محصول از قاب ( شیار )
قاب مسی چرخ ،
تسمه دوار
میله ریخته شده
۷ – نوار میله آماره برای برش یا قرقره پیچی
جدا از مسایل عمومی طراحی و ساخت ماشین و امکانات تولیدی که وجوه متمایز
دسته های چهارگانه ماشین های تسمه ریزی و نورد شمش را در بر می گیرد ،
کیفیت متالوژیکی و ساختاری انواع قطعات تولید شده در این روش ها متفاوت است
.
در ماشین های دسته اول و به عبارت دیگر ماشین های غلتکی نورد بدون شمش
،به همانگونه که از متن استنباط می شود ، مشکلات فراوانی وجود داشته که
اینک بسیاری از آنها مکشوف و حل گردیده اند. انتخاب مواد مناسب برای غلتک
ها به دلیل تماس مستقیم با مذاب و نوسانات حرارتی ، فرسودگی سریع آنها و
نیازمندی به بعمیر و تعویض و سرعت تولیدی نسبتاً‌کم ( حدود ۴۰ تا ۲۰۰
کیلوگرم بر دقیقه ) از اهم مشکلات تکنولوژیکی محسوب میشوند .
کیفیت ساختاری ، انواع تسمه و ورق درروش بسمر ، عموماً مطلوب تر و بهتر
از روش های کلاسیک تهیه شمش و تولید ورق می باشد ، علاوه بر آن مشکلات ناشی
از انقباضات مک های گازی و جدایش های ترکیبی به حداقل ممکن میرسد . سرعت
انجماد ، همراه با اعمال فشار بر تسمه و یا ورق جامد و نازک بودن نسبی
محصول باعث می گردد که ساختار ریز و تقریباً هنگن در تمام ضخامت تسمه بوجود
آید و هر چه ضخامت کمتر باشد ، همگنی ساختاری بیشتر می گردد ،سرعت انجماد
همچنین باعث افزایش ضخامت پوسته تبریدی گردیده و رشد دانه ها را محدود می
سازد از طرف دیگر نتایج تجربی ، عیوبی را در این قطعات ثبت نموده است که
شامل ترک های سطحی ، ذخامت غیر یکنواخت نازکی ،آخال های سطحی و زخمه
” scab ” می باشند که مهمترین آنها ترک های سطحی است که از توزیع ناهموار
درجه حرارت و توزیع ناهمگن مذاب در سطح غلتک ناشی می شوند . در سیستم های
افقی ، اعمال فشار از دو طرف غلتک برابر نیست و در نتیجه ساختار دانه ها در
قسمت های فوقانی و تحتانی تفاوت هایی را داشته اند که در صورت کاهش ضخامت
تسمه به کمتر از ۱۰ میلیمتر ناهمگنی فوق به حداقل کاهش یافته و یا اصولاً
حذف می شود .
فشار اعمال شده نیز باعث بروز برخی عیوب نظیر ترک ، زخمه و موئینگی
( Fin ) قطعه می گردد که با محاسبه و کنترل فشار در باریزی می توان آنها را
کاهش داد . تو زیع هرچه وسیع تر و یکنواخت تر مذاب ، بوسایل مختلف نظیر
ناودانک به طول مساوی با عرض تسمه و بهره گیری از روش های پا لایه و روبه
گیری در پیاله بار زیز می تواند کلیه عیوب را تا حد بی ضرر تقلیل دهد. در
هر حال ساختار میکروسکپی و ماکروسکپی تسمه های فولادی نشان می دهد که
اندازه دانه ها در منطقه تبریدی و جداری با منطقه مرکزی برابر نیستند .
Hazellet اظهار می دارد که به منظور حذف ناهماهنگی و نامگنی های
ساختاری و ترکیبی بهترین روش آن است که فلز مذاب بر روی یک سطح بسیار سرد
ریخته شود ( به حلقه فولاد در طرح هازلت توجه شود) و زمان و سرعت به گونه
ای انتخاب شود که بیشترین ضخامت قطعه بر این سطح جامد شود و غلتک هافقط
قسمت مغزی را تحت فشار قرار دهند و منجمد سازند لازم به تذکر است که
طرح Hazllet در رقابت های تولیدی نتوانست موفقیت زیادی کسب نماید .
مشخصات فوق برای تمام دسته های دیگر گروه ماشین های تسمه ریزی مداوم ،
از نظر انتخاب مواد ، کنترل انجماد و کنترل ساختاری به همان نسبت وجود دارد
. بسیاری از مشکلات متالورژیکی و تولیدی در ماشین های جدید مرتفع شده است .
اجزاء کمکی ، ناودانکهای مناسب ، کنترل اتوماتیک جریان بار ریزی و سایر
کنترل های دقیق توانسته است که بهره گیری از این ماشین ها را در تولید ورق
های فلزات غیر آهنی و بخصوص آلو منییم و میله های برنجی و برای تهیه انواع
ورق های فولادیو فولادهای آلیاژی گسترش دهند .
قالب ساکن ( باز ) ” شمش ریزی “
گردش فرایند شمش ریزی و استفاده از قالب های کوچک روباز در جهت تولید
انواع شمشه . شمشال و تختال را هرچند با تشابهات فراوان و اصول یکسان ، می
توان در زمینه کاربرد آنان برای فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آهنی دسته بندی
نمود .باید توجه داشت که عموم روش هایی که به مداوم ریزی منجر شده اند اغلب
درمراحل اول بر روی فلزات غیر آهنی و بخصوص فلزات زود ذوب آزمایش گردیده و
سپس برای فلزات دبر ذوب و فولادها تعمیم یافتهاند به عبارت دیگر مداوم
ریزی درمورد فلزات غیر آهنی ، همواره سریع تر از مداوم ریزی فولاد گسترش و
تحول یافته است زیرا :
۱ ) کنتر ل ریخته گری فلزات غیر آهنی و بخصوص فلزات زود ذوب همواره آسان تر است .
۲ ) معمولاً میزان تولید فلزات غیر آهنی کمتر و عملاً شرایط کار فراهم تر است .
۳ ) در هر حال هر گونه گسترش و تحول بر روی مداوم ریزی و شمش ریزی بر
اساس حل مشکلات ثابتی قرار دارد که در مورد فلزات غیر آهنی با سهولت بیشتر و
سرعت بالاتر ی بعمل می آید . بسیاری از این مشخصات به رابطه فلز و قالب و
خواص فلز مایع بستگی دارد که اهم آنها عبارتند از :
الف ) مکانیسم عمومی ماشین بر مبنای حرکت شمش یا قطعه در حال انجماد به
عبارت دیگر تعقیب مدل انجماد در هر لحظه شرایط متفاوتی را ایجاب می کند که
در مجموع انجماد قطعات در مداوم ریزی از فرایند انجماد ، روش های ثابت و تک
باری بسیار پیچیده تر است .
ب ) تاو فلز در نزدیک نقطه ذوب و یا استحکام پوسته جامد اولیه .
پ ) مکانیسم انتقال حرارت و عواملی که بیرون کشی شمش از قالب را محدود
می سازد ، نظیر سیالیت مذاب ، طراحی قالب ، طراحی منطقه سرد کننده ثانویه و
مکانیسم تشکیل تنش های داخلی .
با توجه به مطالب ارائه شده و با تشریحی که در این فصل و فصول بعد به
عمل خواهد آمد ، شمش ریزی مداوم و نیمه مداوم روشی است که شمشال و تختال
جامد از داخل یک قالب که معمولاٌ به سیستم آبگرد مجهز است و طول آن از طول
شمش ریخته شده بسیار کوتاه تر است بیرون کشیده می شود ، شمش ریزی نیمه
مداوم به روشی اطلاق می گردد که مقدار بار ریزی و اندازه طولی هر شمش محدود
بوده و پس از هر بار ریزی ، متوقف و آماده سازی دستگاه برای عملیات بعدی
الزامی است .
در هر دو روش شمش ریزی مداوم و نیمه مداوم و برای تولید شمش های
فوالادی و یا آلیاژ غیر آهنی مشخصات و اجزاء ثابتی وجود دارند که تغییر در
مکانیسم هر جزء تا کنون به ابداع طرح های متفاوتی منجر شده است . این اجزاء
عبارتند از :
الف ) سیستم بار ریزی و کنترل سطح مذاب که از پاتیل ( A ) پیاله بار ریز ( B ) و محفظه ایمنی سر ریز ( D ) تشکیل یافته است .
ب) قالب ( C ) که عموماً از مس و جدن و یا گرافیت ساخته شده است و به سیستم آبگرد بیرونی و یا درونی مجهز است .
پ ) تجهیزات و سیستم خنک کنندگی ثانویه ( e ) به منظور انجماد کامل شمشال یا تختال با استفاده از جریان آب شهر ، آب فشان و …
ت ) مکانیسم و تجهیزات بیرون کشی شمشال از قالب که توسط غلتک ( F) میله
( j ) و میله کف بند ( h ) تشکیل یافته و با نیروهای هیدرولیکی ،
مکانیکی و الکتریکی حرکت خواهند کرد .
ث ) تجهیزات جدا کردن ، بریدن و انتقال شمش متشکل از قسمت های K,O,G که در روش نیمه مداوم این قسمت تقریباً حذف می گردد .
اجزاء متشکله فوق می توانند از نظر طراحی کاملاً قائم بر روی هم نصب شود
و یا به شرحی که گفته خواهد شد تحت زاویه قائمه ازحالت قائم به افقی تبدیل
شود که هر یک موارد استفاده مناسب خود را خواهد داشت .
دسته اول : طرح های شمش ریزی برای فولادها
در این روش که بر اساس یک بنای کاملاً قائم طرح شده است ، تأ سیسات
ساختمانی در دو یا سه طبقه ساخته می شود که معمولاً یک یا دو طبقه آن در
زیر زمین بنا می شوند .تا تسهیلات لازم برای انتقال پاتیل و بار ریزی فراهم
شود .
در بررسی تاریخی ، اولین طرح بر مینای استفاده از قالب های آبگرد در شمش
ریزی مداوم فولادها متعلق به TASK BAR می باشد که در سال ۱۸۷۹ به ثبت
رسیده است و نمی توان از آن به عنوان یک طرح تجربه شده یاد نمود . طرح
تاسکر برای لوله ریزی تهیه شده بود و مطابق شکل ۱۵-۸ یک میله یا
سنبه Mandrel بعنوان ماهیچه و قسمت درونی قالب بکار می رفت . R.doalen در
سال ۱۸۸۷ ماشین شمش ریزی متشکل از قالب آبگرد ، پیاله بار ریز متحرک و
غلتک بیرون کش طرح نمود و برای اولین بار منطقه خنک کننده ثانویه را بطور
مستقیم در نظر گرفت . در سال ۱۸۹۵ .Trots ماشین خود را بر اساس استفاده از
قالب تکه و نازک ارائه نمود که از نظر صافی سطوح و استحکام بی نظیر می
نمود . کاهش اصطکاک سطحی بین قالب و شمش جامد یکی از مشکلات عمونی شمش ریزی
محسوب می گردد و در همین زمینه ، طرح های متعددی نظیر استفاده از قالبهای
دوار دوتکه ، بهره گیری از حرکت ارتعاشی قالب و یا قالب های دوار به منظور
کاهش ضرایب اصطکاکی ابداع و عرضه گردید .
تحقیقات Z.Janghans و طرح های مختلف او نقطه عطف و مرحله برجسته ای در
صنایع شمش ریزی محسوب می شود . او که به تحقیقات و پژوهش های خود در زمینه
مداوم ریزی فلزات غیر آهنی اشتغال داشت در سال های ۱۹۳۰ و ۳۹ و ۱۹۴۵ تا
۱۹۵۱ ، تجربیات خویش را برای فولاد نیز آزمود و بالاخره موفق به تهیه حدود
۱۹۰۰ تن فولاد کم کربن فولاد زنگ نزن و فولاد نارام گردید . شمشال هایی به
قطر ۱۰۰ تا ۲۶۵ میلیمتر و تختال هایی با مقطع ۲۴۵×۸۰ میلیمتر از محصولات
ماشین های Janghans محسوب می شدند . با تو جه به آنکه عمده تحقیقات او
معطوف به فلزات غیر آهنی است لذا در قسمت بعد با تفصیل بیشتری درباره ماشین
های Janghans صحبت خواهد شد.
طرح های مختلف و ماشین های متعددی که در کشورهای مختلف جهان ارائه
گردیده است ، بسیار وسیع می باشد ،بطوریکه فقط اشاره ای مختصر به آنها بیش
از حد لازم در این کتاب می نماید . ماشین های نوع Janghans-Rossi را می
توان نمونه ای پیشرفته و کامل محسوب داشت که امروزه نیز موارد استعمال
فراوان دارد. این طرح از تلفیق دو ماشین janghans و Rossi توسط این دو
محقق ابداع گردبد در حالیکه طرح Rossi هنوز موارد استفاده محدودی دارد .
در سال ۱۹۵۴ ماشین های Babcock-Wilox مورد بهره برداری قرار گرفتند وجه
تنایز این سیستم بر حرکت رفت و برگشتی شمشال در درون قالب قرار دارد و بدین
ترتیب ضریب اصطکاک در بیرون کشی شمشال به مقدار زیادی کاهش می یابد .
ماشین های با قالب های چند گانه وهم چنین ماشین مداوم ریزی و شمش ریزی
“TsN11cher Metex ” انواع جدید فولاد ریزی هستند که هر یک در کارخانه های
مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند .
کارخانه ذوب آهن اصفهان ، دارای قسمت شمش ریزی مداوم فولاد است که بر
اساس طرح کارخانه (NTMZ) Novo Iron Steel Works بنا نهاده شده است .
شکل ۲۰-۸ و همچنین نمودار دستگاه شمش ریزی کارخانجات نورد اهواز با قسمتهای
وابسته به آن در شکل ۲۰-۸ مکرر نشان داده شده است .
ریخته‌گری پیوسته چیست؟
ریخته‌گری پیوسته (CC) فولاد یعنی شکل دهی پیوسته و مستقیم فولاد مذاب
به مقاطع فولادی نیمه نهایی مانند بلوم، بیلت و اسلب که در نتیجه تولید
کندله (ingot) و پس از آن نورد آن در واحدهای نورد اولیه حذف می‌گردد.
پیشرفت‌هایی در ریخته‌گری پیوسته
مزیت‌های بکارگیری ریخته‌گری پیوسته در فولاد‌سازی‌ها را میتوان به شرح زیر خلاصه کرد:
راندمان بالا: راندمان ریخته‌گری کنده به فولاد نیمه‌نهائی بین ۸۲ تا ۸۴
درصد است ولی راندمان در ریخته‌گری پیوسته که فولاد مذاب به محصول
نیمه‌نهائی تبدیل می‌شود بین ۹۵ تا ۹۷ درصد است.
فرآیند ریخته‌گری پیوسته در مقایسه با ریخته‌گری کنده ۲۰ درصد از مصرف انرژی می‌کاهد.
با حذف فرآیند نورد در واحدهای نورد اولیه که در ریخته‌گری کنده ضروری
است، فرآیند ریخته‌گری پیوست از صرف زمان و هزینه اضافی می‌کاهد.
کاهش نیروی کار در فرآیند ریخته‌گری پیوسته بهره‌وری را افزایش داده، شرایط محیط کار را بهبود بخشیده و از هزینه تولید می‌کاهد.
اگرچه مزیت ریخته‌گری پیوسته در دهه ۶۰ قرن پیش مشخص گردید، پذیرش آن در
سطح جهانی به دو دهه طول کشید. در ابتدا حدود ۸۰ درصد ماشین‌های ریخته‌گری
ماشین‌های عمودی بودند. اما تا دهه ۸۰ قرن گذشته ماشین‌های عمودی تغییر
یافته و تقریباً ۹۸ درصد آن به ماشین‌های ریخته‌گری پیوسته تبدیل شدند که
در حال حاضر به شکل قوسی یا خمیده درآمده‌اند.
در دهه ۱۹۶۰ حدود ۵ درصد تولید فولاد خام در جهان به صورت پیوسته
ریخته‌گری می‌شد. اما هم‌اکنون به حدود ۹۵ درصد رسیده است. از سال ۱۹۹۳ تا
سال ۲۰۰۹ رشد ریخته‌گری پیوسته در جهان در جدول شماره یک نشان داده شده
است.
ریخته‌گری پیوسته در هند
تا اوایل دهه ۸۰ سال گذشته فولادسازان هندی به طور کامل علاقه زیادی به
آشنایی و بکارگیری تکنولوژی ریخته‌گری پیوسته و فرآیندهای مدرن مرتبط با آن
نداشتند. این یک حقیقت است که فرآیند ریخته‌گری پیوسته نیازمند
سرمایه‌گذاری بالاتری نسبت به ریخته‌گری کنده است اما مزیت‌های ریخته‌گری
پیوسته این فرآیند را در نزد فولادسازان کشورهای مختلف جهان محبوب کرده
است. حتی در سال ۱۹۸۱ کشورهایی مانند برزیل، مکزیک، ونزوئلا، مصر و اندونزی
به ترتیب ۴/۳۶، ۹/۳۱، ۲/۶۲، ۲/۶۶ و ۲/۷۰ درصد ریخته‌گری پیوسته را در
صنایع فولادسازی خود به کار گرفتند. در مقایسه با کشورهای فوق هند تا سال
۱۹۸۱ از فناوری CC استفاده نمی‌کرد. در اوایل دهه ۱۹۹۰ هند اولین ریخته‌گری
شمش و ریخته‌گری اسلب خود را نصب کرد. اما وضعیت در دو دهه اخیر کاملاً
تغییر کرده و همه تولید‌کنندگان در حجم قابل ملاحظه‌ای تکنولوژی ریخته‌گری
پیوسته (CC) را به کار گرفتند. هند نیز سال ۲۰۱۰-۲۰۱۱ توانست در فرآیند
فولاد خام خود از ریخته‌گری پیوسته استفاده کند.
مشخصات کیفی محصولات ریخته‌گری پیوسته
محصول ریخته‌گری پیوسته نه تنها باید از نظر ابعاد دقیق باشد بلکه باید
از جنبه کیفی نیز تنوع داشته باشد. از جنبه‌های کیفی آن میتوان به تمیز
بودن، نداشتن ترک سطحی و نداشتن ناخالصی‌ها مختصراً به شرح زیر اشاره کرد:
تمیزی: در ریخته‌گری پیوسته انجماد سریع فلوتاسیون محتویات غیرفلزی در
رشته‌ها را نسبتاً به تاخیر می‌اندازد. این محتویات می‌تواند منتهی به
تشکیل مناطق ضعیفی یا سستی گردد که در فرآیند بیشتر مشکلاتی را ایجاد
می‌کند.
ترک: انواع ترک یا شکاف‌ها را میتوان در محصولات ریخته‌گری پیوسته در
سطح و عمق مشاهده کرد. معمولاً این ترک‌ها به دلیل اینکه در معرض هوا قرار
گرفته و در طی نورد جوش می‌خورند در مواقعی باعث عیب و ایراد در محصول
میشوند. معمولاً برای از بین بردن ترک‌ها از برش شعله‌ای یا سنگ‌زنی
استفاده می‌شود اما این اقدامات می‌تواند از میزان تولید یا بهره‌وری
بکاهد. تجمع ناخالصی‌ها یا عناصر محلول مانند کربن، منگنز، گوگرد و فسفر
باعث به وجود آمدن خواص ناهماهنگی در محصول میشوند.
گاز محلول
وجود گازهای محلول مانند نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن منتهی به تشکیل
سوراخ‌های سوزنی‌شکل در طی فرآیند انجماد می‌گردد. حضور این گازهای محلول
خصوصاً نیتروژن باعث معایبی در خواص مکانیکی فولاد ریخته‌گری پیوسته
می‌شود.
طبق نظریه متخصصین فولاد، فولاد ریخته‌گری پیوسته می‌تواند در ترکیب معایب زیر را داشته باشد:
محصولات ریخته‌گری پیوسته با محتوی کربن در مرحله Peritectic مستعد
ترک‌خوردگی بوده و در نتیجه شاید طبق استانداردهای کیفی خاص نباشد.
اگر نسبت منگنز و سولفور به نسبت کمتر از ۲۰ باشد ترک به وجود می‌آید.
میزان فسفر بالا قابلیت شکل‌پذیری بدون ایجاد ترک یا شکستگی (ductility)
و استحکام فولاد را کاهش داده و درصد آن در اسلب فولادی باید کمتر از
۰۲۵/۰ درصد باشد.
ریخته‌گری پیوسته تغییرات چشمگیری در طرز فکر فولادسازان هندی به وجود
آورده و فناوری ریخته‌گری پیوسته در کشور پذیرفته شده و نتیجه بهبود کیفی
محصولات نهائی و توان رقابتی فولادسازان کشور را ارتقاء بخشیده است.
ریخته‌گری اسلب نازک
در اواخر دهه ۸۰ قرن پیش دور جدیدی از هیجان دنیای جهانی فولاد را فرا
گرفت و آن دست یافتن به فناوری جدید معروف به ریخته‌گری اسلب نازک بود.
ماشین‌های ریخته‌گری دهه ۶۰ و ۷۰ قرن پیش اسلب به ضخامت ۲۰۰-۲۵۰ میلیمتر
تولید می‌کردند اما ماشین‌های ریخته‌گری جدید اسلبی به ضخامت ۵۰ تا ۹۰
میلیمتر تولید می‌کنند.
اولین کارخانه ریخته‌گری اسلب نازک در جهان کارخانه فولادسازی — در
امریکا بود که در ژوئیه ۱۹۸۹ راه‌اندازی شد. فناوری به‌کار گرفته شده در
آنجا تولید فشرده فولاد (CSP) نام داشت. این فرآیند توسط شولمن زیماگ آگ
آلان ابداع شده که بین یک ماشین ریخته‌گری اسلب نازک با یک واحد نورد
چند‌خطه برای تولید شمه نورد گرم با حداقل هزینه بدون هرگونه افت زیاد
انرژی بین فرآیندهای ریخته‌گری و نورد، یک ارتباط مستقیم ایجاد می‌کند.
دومین کارخانه نورد ورق اسلب نازک در جهان تحت عنوان (TS/FR) که اولین
نسل این فرآیند بود در ایتالیا در سال ۱۹۹۲ با تکنولوژی نورد تسمه هم‌خط
(In-Line Strip) راه‌اندازی گردید. تکنولوژی تسمه هم خط توسط مانسمان و ماگ
آلان طراحی شده است.
نسل دوم ماشین‌های ریخته‌گری اسلب نازک
دومین نسل ماشین‌های ریخته‌گری اسلب نازک در حد زیادی پیشرفته شده است و
دارای چندین مشخصه جدید است. این مشخصات شامل ترمزهای الکتروگلنتیک، قالب
نوسانی هیدرولیکی و سیستم کاهش‌دهنده ضخامت ماهیچه اسلب مذاب (LCR)
می‌باشند. تمامی این مشخصه‌ها موجب کاهش هزینه و بهبود عمده در کیفیت محصول
شده است.
انواع تکنولوژی‌های ریخته‌گری اسلب نازک (تکنولوژی CSP)
در فناوری تولید فشرده اسلب (CSP) اس ام اس آگ آلان (پیشرو در زمینه
تکنولوژی اسلب نازک) ماشین ریخته‌گری می‌تواند اسلبی به ضخامت ۵۰ میلیمتر
تولید کند که در یک تونل (کوره متعادل‌کننده) گذشته و به‌طور مستقیم وارد
قفسه نهائی یک واحد نورد تسمه گرم سنتی می‌شود. SMS با طراحی یک قالب قیفی
شکل به یک دستاورد دست یافت که ورود نازل نیمه غوطه‌ور (SEN) را آسان‌تر
می‌کند و در نتیجه موارد زیر بهبود می‌یابد:
قابلیت اطمینان زیاد از ریخته‌گری در سرعت‌های بالا (حداکثر ۶ متر در
دقیقه) شار حرارتی یکنواخت در عرض و عمق قالب که یک کیفیت مطلوب در سطح در
طول تسمه ایجاد نموده و تسمه با ضخامت کمتر از یک میلیمتر به تسمه ۱۲۰۰
میلی‌متری ارجاع می‌شود. قالب قیفی شکل ماشین ریخته‌گری CSP دارای یک نازل
ورودی غوطه‌ور مطلوب است که می‌تواند موارد زیر را تضمین کند:
سطح یکنواخت قالب
تشکیل یکنواخت سرباره
شار حرارتی یکنواخت
اسلب خوب و سطح تسمه بدون هیچگونه ترک خوردگی طولی
۹۹ درصد قابلیت اطمینان بالای ریخته‌گری
یک بار حرارتی یکنواخت و بهبود عمر مفید پلیت‌های مسی
کنترل و جلوگیری از هرگونه توقف در سالهای بعد با ابداعاتی در قسمت
قالب و رهنمای رشته یا خط (Strand Guide) فناوری CSP بیشتر تکامل یافت.
برای تولید ورق‌های تسمه‌ای بسیار نازک و انعطاف‌پذیری در ضخامت اسلب
نازک (با توجه به ضخامت نهائی در یک واحد CSP و نیز انجماد گلوله‌ای رشته)
یک فرآیند کاهش ضخامت اسلب مذاب (LCR) از زیر قالب شروع شده و یک فرآیند
کاهش نرم در فاز انجماد نهائی که قبلاً در کارخانه‌های مختلف CSP به‌کار
گرفته شده است، اتفاق می‌افتد.
موسسه تحقیقاتی ورلد استیل داینامیک (WSD) تخمین زده بود که بر مبنای
هزینه‌های سال ۱۹۹۹، هزینه تولید یک واحد فولادسازی با ظرفیت ۴ میلیون تن
در سال حدود ۸۷۵ دلار در هر تن است در حالی که هزینه ساخت یک
کارخانه CSP با ظرفیت ۵/۲ میلیون تن در سال ۲۰۰ دلار در هر تن برآورد شده
بود.
فرایند تولید تسمه هم‌خط (ISP)
تکنولوژی تولید تسمه هم‌خط مانسمان دماگ آلان ابداع و ساخته شده است.
این تکنولوژی می‌تواند اسلب ضخیم ۶۰ میلی‌متری را ریخته‌گری کند که در دو
مرحله به شرح زیر این ضخامت کاهش پیدا می‌کند:
ابتدا، ضخامت اسلب توسط غلطک‌های در زیر قالب به ۴۰ میلیمتر کاهش پیدا می‌کند.
ضخامت اسلب که کاملاً منجمد شده است توسط سه قفسه شکل‌دهی به ۱۵
میلیمتر کاهش داده می‌شود که در نهایت ضخامت کلاف نورد گرم به ۷/۰
میلیمتر تنزل پیدا می‌کند.
تحول بیشتر در فرآیند ISP استفاده از قالبهای مستطیلی است که کیفیت
سطحی را بهبود بخشیده است. سایر دستاوردها در این فرآیند، تکنولوژی
پوسته‌زدائی با فشار بسیار قوی است.
مشخصه‌های اصلی فرآیند ISP که بهبود یافته است به شرح زیر است:
قالب زرونانس چندکاره
ریخته‌گری و نورد پیوسته با یک هسته یا ماهیچه مذاب
کوره مرکب القائی و مخزن حرارتی گازی
ایستگاه کلاف‌سازی و کلاف بازکنی برای تسمه‌های پیشرفته
نورد دو‌مرحله‌ای
نورد یکسره (بی‌انتها) برای تسمه‌های فوقالعاده نازک
تکنولوژی نورد اسلب نازک انعطاف‌پذیر دانیلی (FTSR)
ماشین ریخته‌گری اسلب نازک انعطاف‌پذیر دانیلی می‌تواند اسلب‌های به
ضخامت ۳۰ تا ۱۴۰ میلیمتر توسط قالب قوسی عدسی شکل با سرعت ۵/۰ متر یا ۶
متر در هر دقیقه تولید کند. این تکنولوژی را دانیلی ایتالیا ابداع کرده است
که اسلب‌ها از یک کوره حرارتی عبور داده شده و سپس به یک واحد شش قفسه‌ای
انتقال پیدا می‌کند. هدف این فناوری به شرح زیر است:
تولید تسمه‌های فوقالعاده نازک و عریض و نازک، توسعه الگوی ابعادی انواع محصولات بدون کاهش راندمان
پایدار کردن شرایط نورد برای بهبود کیفیت و راندمان
حذف مشکلات مربوط به بهبود کیفیت و بهره‌وری و کاهش میزان شاخص Cobble نورد
