Çelik ürünleri deoksidasyonun ve eklerin uygun şekilde kontrol edilmesi için potadaki çeliğin doğru şekilde işlenmesi, sürekli döküm işleminden elde edilen kütüklerin üretilmesi için esastır. İkincil rafinaj işleminden sonra sıvı katılımı oluşumu, sürekli döküm ünitesinin küçük çaplı ağızlıklarından sıvı metalin sabit akışının ön şartı olarak kabul edilir. Çelik dökülebilirliği temel olarak sıvı metal içine katı mikro-inklüzyonların oluşmasından etkilenir ve nozüle dahil etme tortu derecesi çelik temizliğinden kaynaklanır. Pota ocağındaki kimyasal ayarlama, kükürt giderme ve kalsiyum işleminin yanı sıra çok doğru olabilir. Kalsiyum özlü telin eklenmesi, deoksidasyon işlemi sırasında inklüzyonların fiziksel özelliklerini değiştirebilir. Açıkça, katı-sıvı dönüşümü, bu kapanımların sıvı sıcaklığının bir fonksiyonudur. Çalışma sıcaklığına dahil etme aşamaları, sıvı fazın “dökülebilirlik penceresi” olarak adlandırılan diyagramın alanını tanımladığı kalsiyum ve alüminyum faz diyagramları ile tahmin edilebilir.
Çelik içerisindeki inklüzyonların morfolojisinin kalsiyum muamelesi ile modifikasyonu, sadece sürekli döküm işlemi sırasında sürekli sıvı çelik akışına izin vermekle kalmaz, aynı zamanda yüksek mukavemetli alaşımlı çeliklerin kalitesinde önemli bir artış sağlar. Örneğin, bazı uygulamalarda ihtiyaç duyulan yorulma dayanımının özellikleri doğrudan dahil edilme kimyasal kompozisyonu, şekli ve boyutlarının dağılımına bağlıdır. Sıcak haddeleme işlemi boyunca çelik matrisi ile birlikte deforme olamayacağı için köşeli, uzun ve sert kapamalardan kaçınılmalıdır, bu da ara yüzey çelik / kaplamanın içine stres yoğunlaşmasına neden olabilir. Şekil 1 şematik olarak, inklüzyonların morfolojisinin kalsiyum muamelesi ile nasıl değiştirilebileceğini göstermektedir. Bu taslakta, alüminyumla öldürülen ve kalsiyumla muamele edilmiş çelikteki kalıntılar, erime noktası düşük kalsiyum alüminat çekirdekli, kalsiyum ve manganez sülfürlerle kaplanmış küreseldir. Nispeten düşük erime noktasındaki, daha küçük ve küresel boyuttaki kapanımların, yorgunluk mukavemeti ve tokluk özelliklerini iyileştirmek ve ayrıca hidrojen gevrekleşmesini önlemek veya azaltmak için tavsiye edilir.
Bu çalışmanın amacı, kükürt içeriğinin ve deoksidan elementlerin, silikon ve karbonun, pota fırını → sürekli döküm işleminde üretilen çelik dökülebilirlik penceresindeki etkisini değerlendirmektir.
2. Deneysel prosedür
Farklı karbon içerikli (% 0,2, 0,4 ve% 0,6), silikonlu (% 0,02 ve% 0,20) ve kükürtlü (% 0,005, 0,010 ve% 0,01) çelik bileşimleri, endüstriyel olarak üretilen alaşımlara (örneğin SAE 1020, SAE 1040 ve SAE 1060). Liquidus sıcaklıkları, termodinamik bir bilgisayar yazılımı olan Thermocalc kullanılarak hesaplanmıştır, çünkü liquidus sıcaklığını çok çeşitli kimyasal bileşime göre doğru şekilde hesaplayabilmektedir.
Kalsiyum ve alüminyum faz diyagramları, SLAG2 veri tabanı kullanılarak Thermocalc yazılımı tarafından elli dört alaşım için hesaplanmıştır. Diyagramlar, çeliğin liquidus sıcaklığının üstünde 50 ° C'de alüminyum ve kalsiyum içeriği fonksiyonu ile hesaplanmıştır. “Dökülebilirlik penceresini” etkileyebilmelerine rağmen, denemelerde kullanılan toplam oksijen içeriği ve basıncı sırasıyla 20 ppm'de ve 1 atm'de sürekli idi ve çelikte bulunan diğer kimyasal elementlerin de sabit olduğu kabul edildi. Bu etkilerin etkileri gelecekteki çalışmalarda değerlendirilecektir.
Alüminyum muhteviyatına bağlı olarak sıvı katılmasını sağlamak için gereken minimum ve maksimum kalsiyum içeriği, bu alüminyum ve kalsiyum diyagramlarında tanımlanmış ve amaçlanan değer minimum ve maksimum değerler arasında ortalama olarak alınmıştır. Hesaplamalardaki amaçlanan kalsiyum içeriğini ve alaşımların kimyasal bileşimini kullanarak, Minitab yazılımı kullanılarak çoklu bir regresyon gerçekleştirildi.
Sürekli döküm yoluyla endüstriyel olarak üretilen kütüklerin döküm numuneleri değerlendirildi. Eklemeler, mevcut yarı-nicel analizde bulunan oksit türlerinin tanımlandığı Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) ile analiz edildi. Sıvıların sıcaklığı ve kapanımların faz oranı, termodinamik yazılımı CEQCSI (Crystal modülü) tarafından kimyasal bileşim temelinde hesaplandı.
3. Sonuçlar ve tartışma
Alüminyum-kalsiyum faz diyagramları, alaşımların sıvı sıcaklığının 50 ° C üzerinde, önerilen diğer tüm kimyasal bileşimler için hesaplanmış ve yukarıda açıklandığı gibi diğer elemanları sabit tutmuştur. Bilindiği gibi, karbon içeriği, Tablo 1'de belirtildiği gibi, düşük karbonlu çelikte 1521 ° C'den (% 0.2 C) 1521 ° C'ye ve yüksek karbonlu çelikte 1486 ° C'ye kadar olan çelik erime sıcaklığını doğrudan etkiler. Rafine etme ve döküm işlemlerinde çelik sıcaklık kontrolü, eriyik atölyesinde üretken işlemin sürekliliğini sağlamak için esastır.
Kükürt miktarı, çelikte sıvı kalıntılarının oluşumu için başka bir sakıncadır. Sülfürün artışı, katı içerme alanı CaS'yi arttırır ve dökülebilirlik penceresinin düzleşmesine neden olur. Sülfürün etkisi, düşük çelik oksidasyon koşulları altında, yani karbon ve alüminyum yüzdeleri daha yüksek olduğunda ve dolayısıyla toplam oksijen içeriğinin daha düşük olması durumunda daha belirgindir. S = 150 ppm, Al = 300 ppm ve C =% 0,4 durumunda, dökülebilirlik penceresinin ayarlanması için kalsiyum boşluğu sadece 4 ppm'dir. Karbon içeriği% 0.6'ya yükseldiğinde kalsiyum boşluğu daha da düşüktür; bu durumda delta kalsiyumun sadece 2 ppm'ye düşürülmesi şartıdır.
Amaçlanan kalsiyum verileri ve sıvı kapanımlar ve kimyasal element içerikleri - karbon, silikon, kükürt ve alüminyum elde etmek için amaçlanan kalsiyum içeriği ile eşleşen çelik kimyasal bileşimleri kullanılarak çoklu bir doğrusal regresyon gerçekleştirildi. Şekil 6, çoklu doğrusal regresyon denklemi ile hesaplananlara karşı Thermocalc yazılımı tarafından öngörülen kalsiyum içeriğini göstermektedir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder