پایان نامه ریخته گیری فولاد

فرمت فایل:word  (قابل ویرایش)

تعداد صفحات :

فهرست مطالب :

پیش گفتار 1
بخش اول 3
مقدمه 3
عناصر آلیاژی فولادها 4
کربن 6
منگنز 7
سیلیسیم 8
کرم 8
نیکل 9
آلومینیوم 10
گوگرد 10
فسفر 11
2-1- طرز تهیه فولاد 12
کنورتر 15
کوره قوس الکتریکی 18
3-1- انواع فولاد 20
تقسیم بندی مارک های فولاد 26
4-1- روش های ریخته گری فولاد 29
ریخته گری در قالب - از بالا 29
ریخته گری در قالب – سیفونی 31
2-4-1- ریخته گری مداوم 32
انواع ایستگاه های ریخته گری مداوم 35
نمای تکنولوژیکی ایستگاه های ریخته گری ا تا 6 38
درجه ی حرارت ذوب 39
5- مشخصات گاز، اکسیژن و هوای فشرده مصرفی 44
1-5- گاز 44
2-5- اکسیژن 49
3-5- هوای فشرده 50
6- کریستالیزاتور 52
افت حرارت فولاد مذاب در کریستالیزاتور 55
1-6- ساختمان کریستالیزاتور در ایستگاه های 1تا 6 57
آب گردشی درون کریستالیزاتور 66
2-6 – اختلالات شمش در کریستالیزاتور 76
تلاطم فولاد مذاب در کریستالیزاتور 85
3-6 شبکه آب رسانی کریستالیزاتور ها 88
7- روغنکاری کریستالیزاتور و جلوگیری از اکسیده شدن فولاد مذاب 99
در ریخته گری سطح باز 106
7-2 جلوگیری از اکسیده شدن فولاد مذاب و روغنکاری کریستالیزاتور در ریخته گری زیر سطح 110
سردکننده ثانویه 116
1-9 ساختمان سردکننده ثانویه در ایستگاه 1و2 124
2-9 ساختمان سرد کننده ثانویه در ایستگاه 3 126
3-9 ساختمان سردکننده ثانویه در ایستگاه 4و5 و6 128
هدایت رولیکهای همرکز کننده سردکننده ثانویه 130
4-9 سشبکه آب رسانی سردکننده ثانویه 133
10- سرعت ریخته گری 141
سرعت ماشین در شروع ریخته گری 148
سرعت پس از توقف ماشین صنعت ریخته گری 150
سرعت ماشین پس از پایان ریخته گری 152
11- مکانیزم گیرنده – کشاننده شمش 154
1-1-11- سیستم محرکه هیدرولیکی گیرنده 155
2-1-11- سیستم محرکه الکتریکی کشاننده 168
هدایت سیستم کشاننده 169
2-11- مکانیزم گیرنده – کشاننده بالایی ایستگاههای 4 و 5 و 6 173
2 -11 سیستم محرکه هیدرولیکی گیرنده 174
هدایت سیستم گیرنده 175
طرز کار سیستم گیرنده 178
2-2-11- سیستم محرکه الکتریکی کشاننده بالایی 183
هدایت سیستم کشاننده بالایی 184
3-11-روغنکاری جعبه دنده مکانیزم گیرنده-کشاننده شمش 193
4-11- تکنولوژی کار محرکه های الکتریکی 196
مکانیزک ترمز محرکه های الکتریکی 201
12-سردکنندگی تجهیزات ماشین های ریخته گری 206
فهرست منابع 217

پیش گفتار
نیاز به بالا رفتن سطح آگاهی صنعت کاران نسبت به فرایند های تکنولوژیکی جاری در رشته صنعتی مربوطه و شناخت هر چه بیشتر امکانات، محدودیت ها و طرز بهره برداری صحیح تجهیزات مورد استفاده به اندازه ی کافی روشن می باشد. در پی این هدف، قبلا اقدام به تهیه ی جزواتی برای کارکنان تکنولوژ قسمت ریخته گری مداوم تحت عناوین « اهم مسائل تکنولوژیکی مربوط به ....» گردیده بود.
به علت لزوم تکمیل این جزوات، رفع ایرادات آن ها در حد امکان و اظهار علاقه ی همکاران به در اختیار چنین مطالبی، جزوه ی حاضر با تغییرات اساسی و یکپارچه شدن مطالب جزوات قبلی در دست تهیه قرار گرفت. فعلا بخش اول آن تقدیم می گردد و امید است که با توفیقات الهی بتوان بخش دوم آن را در آینده تهیه و در اختیار علاقه مندان گذاشت.
مجموعه مطالب تهیه شده خطاب به همکاران اپراتور و ریخته گران دست اندرکار قسمت ریخته گری مداوم فولاد بوده و می تواند مورد استفاده ی دیگر کارکنان فولاد سازی قرار گیرد.
در این جزوه سعی شده است که ضمن شناساندن فرایند های جاری در حیطه ی ریخته گری مداوم فولاد و همچنین بررسی تکنولوژیکی کلیه ی تجهیزات مربوطه و بیان روش های صحیح بهره برداری و سرویس دهی تکنولوژیکی با اهتراز از طولانی شدن کلام در محدوده ی گسترده تری به معرفی تکنولوژی ریخته گری مداوم فولاد پرداخته شود. البته باید توجه داشت که همیشه با گذشت زمان تغییراتی جزئی یا عمده در تجهیزات و تکنولوژی به کار گرفته شده در قسمت ریخته گری مداوم فولاد به منظور بهبود بخشیدن به شرایط کار صورت می گیرد. بنابراین برای حفظ صحت مطالب فنی این نوع جزوه ها باید هر از گاهی چک و اصلاحاتی در آن ها به عمل آید.
برای جمع آوری مطالب گرد آمده در این مجموعه، علاوه بر منابع ذکر شده در پایان جزوه، در محدوده ی وسیعی از تجربیات عملی و اطلاعات فنی بسیاری از همکاران به ویژه همکاران شاغل در قسمت ریخته گری مداوم استفاده شده است. به همین جهت می توان این جزوه را یک کار دست جمعی محسوت نمود. بهر حال لازم است از همکاری کلیه این افراد صمیمانه تشکر شود، که به دلیل شمار زیاد این عزیزان و امکان از قلم افتادگی، قادر به ذکر نام آن ها نمی باشم.
بخش اول
مقدمه
فولاد ها که از نظر ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی- مکانیکی و ساختار کریستالی بی اندازه متنوع هستند، عموما آلیاژهایی براساس عنصر آهن به عنوان عنصر پایه و عناصر آلیاژی می با شند. عمده ترین عناصر آلیاژی در فولاد ها عبارتند از کربن، سیلیسیم، کرم، نیکل و غیره. دو عنصر گوگرد و فسفر به طور ناخواسته معمولا در آلیاژهای آهن حضور داشته و اثرات منفی بر روی خواص مکانیکی به جای می گذارند. آهن خالص با وزن اتمی 56 گرم بسیار نرم بوده ( سختی برنیل برابر kg 60 /2mm) و دارای مرز روانی ( حدود 10 ) و مرز گسیختگی (2mm / kg 20) پایینی می باشد، به طوری که این خواص مکانیکی مثلا برای فولاد 3 آرام که فولادی غیر آلیاژی کم کربنی است، به ترتیب بعدی می باشد: سختی برنیل حدود 2mm / kg 137، مرز روانی حدود 2mm / kg 21 ، مرز گسیختگی حدود 2mm / kg34 .

عناصر آلیاژی فولاده
نقطه ی ذوب آهن خالص oc 1536 ( نقطه ی A روی منحنی تصویر 1 ) است. هنگام سرد کردن آهن خالص مذاب، ضمن تدریجی درجه ی حرارت با رسیدن به درجه ی حرارت فوق الذکر، حتی با سرد کردن مذاب، درجه ی حرارت ثابت مانده و تا پایان انجماد تمامی آهن مذاب، درجه ی حرارت ثابت است. در ادامه با سرد کردن فلز، درجه حرارت آن مجددا شروع به پایین آمدن می نماید.
با افزودن عناصر آلیاژی به آهن، نوع ساختار کریستالی و خواص فیزیکی- مکانیکی از جمله نقطه ی ذوب آن شدیدا تغییر می یابند.
اصولا با افزودن عنصر یا عناصری دیگر به هر عنصر پایه، آلیاژ حاصله دیگر دارای یک نقطه ذوب یا انجماد ثابت نخواهد بود. مثلا آهن مذاب حاوی فقط 15/0% کربن در درجه ی حرارتoc1525 اولین ذرات جامد را تشکیل می دهد. اگر به سرد کردن فلز ادامه داده شود، ضمن پایین آمدن درجه حرارت آن، نسبت ذرات جامد به مذاب باقیمانده بیشتر می شود. نهایتا درجه حرارت oc 1493 فلز مذاب قبلی به انجماد کامل دست می یابد.
سیلیسیم
همه ی فولادها دارای سیلیسیم هستند. فولادهای غیر آلیاژی کربنی تا 40/0% سیلیسیم داشته، که این سیلیسیم بیشتر جهت اکسیژن زدایی ( آرام کردن فولاد مذاب ) به کار می رود.
فولادهای حاوی بیش از 40/0% سیلیسیم را فولادهای سیلیسیمی می نامند.
سیلیسیم اصولا مرز گسیختگی و مرز روانی فولادها را افزایش داده، اما ازدیاد طول نسبی آن ها را کاهش می دهد. در صنعت برای بهبود فولادهای ساختمانی و یا برای تهیه فولادهای فنر ( Si2 -1% وC 40/0 تا 70/0 ) از این عنصر استفاده می نمایند. فولادهای حاوی Si 14/0 در مقابل تاثیرات شیمیایی مقاوم بوده ولی چکش خوار نیستند. فولاد دینام و ترانسفورماتور دارای حدود 4% سیلیسیم و حداکثر 10/0% کربن می باشند.
مرز گسیختگی آهن خالص با افزودن سیلیسیم به مقدار5/0% حدود 1/1برابر، به مقدار0/1%حدود 10/1 برابر و به مقدار 0/2% حدود4/1 برابر می شود.
کرم
فولادهای کرم دار حاوی 3/0 – 30% کرم هستند. با افزایش مقدار عنصر کرم در فولاد، هر دو درجه ی حرارت شروع و پایان انجماد ( که بسیار به یکدیگر نزدیک هستند ) پایین می آیند. به طوری که به ازاء 15% کرم در درجه حرارت فوق الذکر بر یکدیگر منطبق و برابر oc1400 می شوند. یعنی فولاد کرم دار با چنین را با چنین درصد کرم در درجه حرارت1400 شروع به انجماد نموده و تا پایان انجماد درجه حرارت فولاد ثابت می ماند.
عنصر کرم مرز گسیختگی، سختی و مرز روانی فولادها را به طور قابل ملاحظه ای بالا برده و لیکن قابلیت انعطاف آن ها را کم می کند. وجود کرم0/1% فولاد را خیلی سخت کرده و برای بلبرینگ به کار رفته و تا 13% ( کربن کمتر از 5/0%) به عنوان فولاد ضد زنگ مورد استفاده قرار می گیرد.
مرز گسیختگی آهن خالص با افزودن کرم به مقدار 5/0% حدود 05/1 برابر، به مقدار0/1%حدود 1/1 برابر و به مقدار 0/2% حدود 35/1 برابر می شود.
نیکل
فولادهای نیکلی می توانند با حدود35% نیکل داشته باشند. این عنصر استحکام و چغرمگی فولاد را بالا برده و فولاد را ضد زنگ می کند.
فولادهای حاوی حداکثر تا 5% نیکل به عنوان فولادهای ساختمانی به کار می روند. فولادهای حاوی 25% نیکل به عنوان فولاد غیر مغناطیسی مثلا برای تهیه جعبه قطب نما و فولادهای حاوی 35% نیکل به عنوان فولاد با ثبات و بدون تغییر ( به علت انبساط طولی خیلی کم ) برای تهیه ابزار اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرند. فولادهای نیکلی بیشتر به عنوان سیم های مقاوم اهمیت بسزایی دارا هستند.
آلومینیوم
این فلز به عنوان یک عنصر آلیاژی به سبب پایداری فولادها در برابر اکسیده شدن و همچنین سبب دیر گدازی آن ها می شود.
آلومینیوم به علت میل ترکیبی آن نسبت به اکسیژن ( بیشتر از Si و Mm ) به عنوان مهم ترین عنصر اکسیژن زدا ( آرام کننده ) در فولاد مذاب به کار می رود. البته آلومینیوم میل ترکیبی زیادی نیز نسبت به ازت داشته و مشکل وارد شدن ازت به فولادها را تا حدودی دفع می نماید.
زیاد شدن مقدار آلومینیوم در فولاد مذاب ( به ویژه بیش از 550/0% )، به علت تشکیل مقدار زیاد AL2O3 سوزنی شکل (با نقطه ی ذوب oc2040 ) درون فولاد مذاب، سبب غلیظ شدن ذوب ضمن ریخته گری می شود.
گوگرد
این عنصر فولاد را شکننده کرده و دچار گسیختگی سرخ می نماید. علت گسیختگی سرخ تشکیل ترکیب SFe ( با نقطه ی ذوبoc985 ) است که در مرز دانه ها پدید آمده و هنگام شکل فلز در درجه حرارت های oc1000-800 باعث بروز ترک سرخ در مرزدانه ها می شود.
به این جهت عنصر گوگرد در محدوده ی 00030%- 025/0 مجاز شمرده می شود. البته فولادهای اتومات تا 3/0% می توانند گوگرد داشته باشند. این گوگرد به منظور سهولت کار اتومات روی قطعات فولادی در ماشین های ابزار استفاده می شود. زیرا گوگرد سبب زود شکستن و دور ریخته شدن براده های فنری شکل حاصله از تراشکاری قطعات فولادی می گردد.
برای جلوگیری از زیان های گوگرد، به فولاد عنصر منگنز ( حدود 20 برابر مقدار گوگرد ) می افزایند تا با تشکیل پیوند MmS ( نقطه ی ذوب oc1610 ) عنصر گوگرد را بی اثر نماید.
فسفر
فسفر نیز عنصری مضر برای خواص مکانیکی فولادها بوده و به همین جهت معمولا حداکثر مقدار مجاز فسفر در فولادها را در محدوده ی 03/0- 05/0% تعیین می کرده اند. ( فقط در فولادهای ویژه مقدار فسفر تا 3/0% می رسد.)
اثر زیان بار فسفر به علت میل زیاد آن به جدا شدن از فولاد به صورت ترکیبات فسفری و تجمع یافتن این ترکیبات در مرزدانه ها می باشد. هنگام جدایش ترکیبات فسفری این خطر وجود دارد که در مرزدانه های اولیه کریستالی، مناطق موضعی غنی شده از فسفر پدید آمده که سبب تغییرات بدون کنترل خواص فولاد در این محل ها به دنبال اثرات مضر فسفر، گردد.
2-1- طرز تهیه فولاد
متداول ترین کوره ها برای تهیه ی فولاد عبارتند از کنورتر، کوره قوس الکتریکی و در مراحل بعدی کوره زیمنس مارتین. آهن خام مورد نیاز این کوره ها را با روش های متفاوتی تهیه می کنند.
روش سنتی تهیه آهن خام برای کنورتر و کوره زیمنس مارتین بدین ترتیب است که ابتدا سنگ معدن آهن را که عموما شامل اکسیدهای Fe3O4 و Fe2O3 می باشد در کوره بلند به چدن مذاب تبدیل می نمایند.
عمل کوره بلند احیا کردن سنگ معدن و تولید آهن خام و ذوب آن می باشد. کک شارژ شده در کوره بلند هر دو نقش را ایفا می نماید. یعنی به طور مستقیم و غیر مستقیم سنگ معدن آهن را احیا نموده و حرارت لازم را برای انجام این واکنش و همچنین ذوب آهن را ایجاد می کند. آهک شارژ شده در کوره بلند عمل تصفیه چدن را انجام می دهد. یعنی با ناخالصی که که اغلب دیر ذوب هستند ترکیب شده و آن ها را به روی سطح فلز مذاب برده و سر باره را تشکیل می دهد. ضمنا نقطه ی ذوب ناخالصی ها را پایین آورده و سبب ذوب شدن آن ها می شود.