رفتن به مطلب

آخرین دستاوردهای ریخته گری پیوسته


ارسال های توصیه شده

9hsedh2o7igsjooe6ud.jpg

دو انقلاب كه در فناوري فرآيند فولاد‌سازي در اواخر قرن گذشته به وقوع پيوست عبارت بود از ريخته‌گري پيوسته فولاد و نورد اسلب نازك (TS/FR) كه معروف هستند به ريخته‌گري اسلب نازك. در ريخته‌گري پيوسته (CC) فرآيند توليد شمش يا كنده (ingot) حذف شده و روي فولاد مذاب نورد بيشتري صورت مي‌پذيرد تا محصولات نيمه نهايي توليد گردد. تكنولوژي ريخته‌گري اسلب نازك موجب كاهش هزينه توليد و اقتصادي شدن واحد نورد ورق از نظر حجم توليد شده كه در نهايت باعث شد كه چندين فولادسازي به ريخته‌گري شكل نهائي (Near-Net-Shape) اسلب و نورد مستقيم اسلب به محصول نهائي با هزينه كمتر و كيفيت بهتري روي آورند.

 

ريخته‌گري پيوسته چيست؟

ريخته‌گري پيوسته (CC) فولاد يعني شكل‌دهي پيوسته و مستقيم فولاد مذاب به مقاطع فولادي نيمه نهايي مانند بلوم، بيلت و اسلب كه در نتيجه توليد كندله (ingot) و پس از آن نورد آن در واحدهاي نورد اوليه حذف مي‌گردد.

 

پيشرفت‌هايي در ريخته‌گري پيوسته

مزيت‌هاي بكارگيري ريخته‌گري پيوسته در فولاد‌سازي‌ها را مي‌توان به شرح زير خلاصه كرد: راندمان بالا: راندمان ريخته‌گري كنده به فولاد نيمه‌نهائي بين 82 تا 84 درصد است ولي راندمان در ريخته‌گري پيوسته كه فولاد مذاب به محصول نيمه‌نهائي تبديل مي‌شود بين 95 تا 97 درصد است. ريخته‌گري پيوسته: فرآيند ريخته‌گري پيوسته در مقايسه با ريخته‌گري كنده 20 درصد از مصرف انرژي مي‌كاهد. با حذف فرآيند نورد در واحدهاي نورد اوليه كه در ريخته‌گري كنده ضروري است، فرآيند ريخته‌گري پيوست از صرف زمان و هزينه اضافي مي‌كاهد. كاهش نيروي كار در فرآيند ريخته‌گري پيوسته بهره‌وري را افزايش داده، شرايط محيط كار را بهبود بخشيده و از هزينه توليد مي‌كاهد. اگرچه مزيت ريخته‌گري پيوسته در دهه 60 قرن پيش مشخص گرديد، پذيرش آن در سطح جهاني به دو دهه طول كشيد. در ابتدا حدود 80 درصد ماشين‌هاي ريخته‌گري ماشين‌هاي عمودي بودند. اما تا دهه 80 قرن گذشته ماشين‌هاي عمودي تغيير يافته و تقريباً 98 درصد آن به ماشين‌هاي ريخته‌گري پيوسته تبديل شدند كه در حال حاضر به شكل قوسي يا خميده درآمده‌اند. در دهه 1960 حدود 5 درصد توليد فولاد خام در جهان به صورت پيوسته ريخته‌گري مي‌شد. اما هم‌اكنون به حدود 95 درصد رسيده است. از سال 1993 تا سال 2009 رشد ريخته‌گري پيوسته در جهان در جدول شماره يك نشان داده شده است.

 

ريخته‌گري پيوسته در هند

تا اوايل دهه 80 سال گذشته فولادسازان هندي به طور كامل علاقه زيادي به آشنايي و بكارگيري تكنولوژي ريخته‌گري پيوسته و فرآيندهاي مدرن مرتبط با آن نداشتند. اين يك حقيقت است كه فرآيند ريخته‌گري پيوسته نيازمند سرمايه‌گذاري بالاتري نسبت به ريخته‌گري كنده است اما مزيت‌هاي ريخته‌گري پيوسته اين فرآيند را در نزد فولادسازان كشورهاي مختلف جهان محبوب كرده است. حتي در سال 1981 كشورهايي مانند برزيل، مكزيك، ونزوئلا، مصر و اندونزي به ترتيب 4/36، 9/31، 2/62، 2/66 و 2/70 درصد ريخته‌گري پيوسته را در صنايع فولادسازي خود به كار گرفتند. در مقايسه با كشورهاي فوق هند تا سال 1981 از فناوري CC استفاده نمي‌كرد. در اوايل دهه 1990 هند اولين ريخته‌گري شمش و ريخته‌گري اسلب خود را نصب كرد. اما وضعيت در دو دهه اخير كاملاً تغيير كرده و همه توليد‌كنندگان در حجم قابل ملاحظه‌اي تكنولوژي ريخته‌گري پيوسته (CC) را به كار گرفتند. هند نيز سال 2010-2011 توانست در فرآيند فولاد خام خود از ريخته‌گري پيوسته استفاده كند.

لینک به دیدگاه

مشخصات كيفي محصولات ريخته‌گري پيوسته

 

محصول ريخته‌گري پيوسته نه تنها بايد از نظر ابعاد دقيق باشد بلكه بايد از جنبه كيفي نيز تنوع داشته باشد. از جنبه‌هاي كيفي آن مي‌توان به تميز بودن، نداشتن ترك سطحي و نداشتن ناخالصي‌ها مختصراً به شرح زير اشاره كرد:

 

تميزي: در ريخته‌گري پيوسته انجماد سريع فلوتاسيون محتويات غيرفلزي در رشته‌ها را نسبتاً به تاخير مي‌اندازد. اين محتويات مي‌تواند منتهي به تشكيل مناطق ضعيفي يا سستي گردد كه در فرآيند بيشتر مشكلاتي را ايجاد مي‌كند.

 

ترك: انواع ترك يا شكاف‌ها را مي‌توان در محصولات ريخته‌گري پيوسته در سطح و عمق مشاهده كرد. معمولاً اين ترك‌ها به دليل اينكه در معرض هوا قرار گرفته و در طي نورد جوش مي‌خورند در مواقعي باعث عيب و ايراد در محصول مي‌شوند. معمولاً براي از بين بردن ترك‌ها از برش شعله‌اي يا سنگ‌زني استفاده مي‌شود اما اين اقدامات مي‌تواند از ميزان توليد يا بهره‌وري بكاهد.

 

 

تجمع ناخالصي‌ها

 

تجمع ناخالصي‌ها يا عناصر محلول مانند كربن، منگنز، گوگرد و فسفر باعث به وجود آمدن خواص ناهماهنگي در محصول مي‌شوند.

 

 

گاز محلول

 

وجود گازهاي محلول مانند نيتروژن، هيدروژن و اكسيژن منتهي به تشكيل سوراخ‌هاي سوزني‌شكل در طي فرآيند انجماد مي‌گردد. حضور اين گازهاي محلول خصوصاً نيتروژن باعث معايبي در خواص مكانيكي فولاد ريخته‌گري پيوسته مي‌شود.

 

طبق نظريه متخصصين فولاد، فولاد ريخته‌گري پيوسته مي‌تواند در تركيب معايب زير را داشته باشد:

 

محصولات ريخته‌گري پيوسته با محتوي كربن در مرحله Peritectic مستعد ترك‌خوردگي بوده و در نتيجه شايد طبق استانداردهاي كيفي خاص نباشد.

 

اگر نسبت منگنز و سولفور به نسبت كمتر از 20 باشد ترك به وجود مي‌آيد.

 

ميزان فسفر بالا قابليت شكل‌پذيري بدون ايجاد ترك يا شكستگي (ductility) و استحكام فولاد را كاهش داده و درصد آن در اسلب فولادي بايد كمتر از 025/0 درصد باشد.

 

ريخته‌گري پيوسته تغييرات چشمگيري در طرز فكر فولادسازان هندي به وجود آورده و فناوري ريخته‌گري پيوسته در كشور پذيرفته شده و نتيجه بهبود كيفي محصولات نهائي و توان رقابتي فولادسازان كشور را ارتقاء بخشيده است.

 

 

ريخته‌گري اسلب نازك

 

در اواخر دهه 80 قرن پيش دور جديدي از هيجان دنياي جهاني فولاد را فرا گرفت و آن دست يافتن به فناوري جديد معروف به ريخته‌گري اسلب نازك بود. ماشين‌هاي ريخته‌گري دهه 60 و 70 قرن پيش اسلب به ضخامت 200-250 ميلي‌متر توليد مي‌كردند اما ماشين‌هاي ريخته‌گري جديد اسلبي به ضخامت 50 تا 90 ميلي‌متر توليد مي‌كنند.

 

اولين كارخانه ريخته‌گري اسلب نازك در جهان كارخانه فولادسازي ؟؟؟ در امريكا بود كه در ژوئيه 1989 راه‌اندازي شد. فناوري به‌كار گرفته شده در آنجا توليد فشرده فولاد (CSP) نام داشت. اين فرآيند توسط شولمن زيماگ آگ آلان ابداع شده كه بين يك ماشين ريخته‌گري اسلب نازك با يك واحد نورد چند‌خطه براي توليد شمه نورد گرم با حداقل هزينه بدون هرگونه افت زياد انرژي بين فرآيندهاي ريخته‌گري و نورد، يك ارتباط مستقيم ايجاد مي‌كند.

 

دومين كارخانه نورد ورق اسلب نازك در جهان تحت عنوان (TS/FR) كه اولين نسل اين فرآيند بود در ايتاليا در سال 1992 با تكنولوژي نورد تسمه هم‌خط (In-Line Strip) راه‌اندازي گرديد. تكنولوژي تسمه هم خط توسط مانسمان و ماگ آلان طراحي شده است.

 

 

نسل دوم ماشين‌هاي ريخته‌گري اسلب نازك

 

دومين نسل ماشين‌هاي ريخته‌گري اسلب نازك در حد زيادي پيشرفته شده است و داراي چندين مشخصه جديد است. اين مشخصات شامل ترمزهاي الكتروگلنتيك، قالب نوساني هيدروليكي و سيستم كاهش‌دهنده ضخامت ماهيچه اسلب مذاب (LCR) مي‌باشند. تمامي اين مشخصه‌ها موجب كاهش هزينه و بهبود عمده در كيفيت محصول شده است.

 

 

انواع تكنولوژي‌هاي ريخته‌گري اسلب نازك (تكنولوژي CSP)

 

در فناوري توليد فشرده اسلب (CSP) اس‌ ام‌ اس آگ آلان (پيشرو در زمينه تكنولوژي اسلب نازك) ماشين ريخته‌گري مي‌تواند اسلبي به ضخامت 50 ميلي‌متر توليد كند كه در يك تونل (كوره متعادل‌كننده) گذشته و به‌طور مستقيم وارد قفسه نهائي يك واحد نورد تسمه گرم سنتي مي‌شود. SMS با طراحي يك قالب قيفي شكل به يك دستاورد دست يافت كه ورود نازل نيمه غوطه‌ور (SEN) را آسان‌تر مي‌كند و در نتيجه موارد زير بهبود مي‌يابد:

 

قابليت اطمينان زياد از ريخته‌گري در سرعت‌هاي بالا (حداكثر 6 متر در دقيقه)

 

شار حرارتي يكنواخت در عرض و عمق قالب كه يك كيفيت مطلوب در سطح در طول تسمه ايجاد نموده و تسمه با ضخامت كمتر از يك ميلي‌متر به تسمه 1200 ميلي‌متري ارجاع مي‌شود. قالب قيفي‌ شكل ماشين ريخته‌گري CSP داراي يك نازل ورودي غوطه‌ور مطلوب است كه مي‌تواند موارد زير را تضمين كند:

 

سطح يكنواخت قالب

تشكيل يكنواخت سرباره

شار حرارتي يكنواخت

اسلب خوب و سطح تسمه بدون هيچگونه ترك خوردگي طولي

99 درصد قابليت اطمينان بالاي ريخته‌گري

يك بار حرارتي يكنواخت و بهبود عمر مفيد پليت‌هاي مسي

كنترل و جلوگيري از هرگونه توقف

 

در سال‌هاي بعد با ابداعاتي در قسمت قالب و رهنماي رشته يا خط (Strand Guide) فناوري CSP بيشتر تكامل يافت.

 

براي توليد ورق‌هاي تسمه‌اي بسيار نازك و انعطاف‌پذيري در ضخامت اسلب نازك (با توجه به ضخامت نهائي در يك واحد CSP و نيز انجماد گلوله‌اي رشته) يك فرآيند كاهش ضخامت اسلب مذاب (LCR) از زير قالب شروع شده و يك فرآيند كاهش نرم در فاز انجماد نهائي كه قبلاً در كارخانه‌هاي مختلف CSP به‌كار گرفته شده است، اتفاق مي‌افتد.

 

موسسه تحقيقاتي ورلد استيل دايناميك (WSD) تخمين زده بود كه بر مبناي هزينه‌هاي سال 1999، هزينه توليد يك واحد فولادسازي با ظرفيت 4 ميليون تن در سال حدود 875 دلار در هر تن است در حالي كه هزينه ساخت يك كارخانه CSP با ظرفيت 5/2 ميليون تن در سال 200 دلار در هر تن برآورد شده بود.

 

 

فرايند توليد تسمه هم‌خط (ISP)

 

تكنولوژي توليد تسمه هم‌خط مانسمان دماگ آلان ابداع و ساخته شده است. اين تكنولوژي مي‌تواند اسلب ضخيم 60 ميلي‌متري را ريخته‌گري كند كه در دو مرحله به شرح زير اين ضخامت كاهش پيدا مي‌كند:

 

ابتدا، ضخامت اسلب توسط غلطك‌هاي در زير قالب به 40 ميلي‌متر كاهش پيدا مي‌كند.

 

ضخامت اسلب كه كاملاً منجمد شده است توسط سه قفسه شكل‌دهي به 15 ميلي‌متر كاهش داده مي‌شود كه در نهايت ضخامت كلاف نورد گرم به 7/0 ميلي‌متر تنزل پيدا مي‌كند.

 

تحول بيشتر در فرآيند ISP استفاده از قالب‌هاي مستطيلي است كه كيفيت سطحي را بهبود بخشيده است. ساير دستاوردها در اين فرآيند، تكنولوژي پوسته‌زدائي با فشار بسيار قوي است.

 

مشخصه‌هاي اصلي فرآيند ISP كه بهبود يافته است به شرح زير است:

 

قالب زرونانس چندكاره

ريخته‌گري و نورد پيوسته با يك هسته يا ماهيچه مذاب

كوره مركب القائي و مخزن حرارتي گازي

ايستگاه كلاف‌سازي و كلاف بازكني براي تسمه‌هاي پيشرفته

نورد دو‌مرحله‌اي

نورد يكسره (بي‌انتها) براي تسمه‌هاي فو‌ق‌العاده نازك

تكنولوژي نورد اسلب نازك انعطاف‌پذير دانيلي (FTSR)

 

ماشين ريخته‌گري اسلب نازك انعطاف‌پذير دانيلي مي‌تواند اسلب‌هاي به ضخامت 30 تا 140 ميلي‌متر توسط قالب قوسي عدسي شكل با سرعت 5/0 متر يا 6 متر در هر دقيقه توليد كند. اين تكنولوژي را دانيلي ايتاليا ابداع كرده است كه اسلب‌ها از يك كوره حرارتي عبور داده شده و سپس به يك واحد شش قفسه‌اي انتقال پيدا مي‌كند. هدف اين فناوري به شرح زير است:

 

توليد تسمه‌هاي فوق‌العاده نازك و عريض و نازك، توسعه الگوي ابعادي انواع محصولات بدون كاهش راندمان

پايدار كردن شرايط نورد براي بهبود كيفيت و راندمان

 

حذف مشكلات مربوط به بهبود كيفيت و بهره‌وري و كاهش ميزان شاخص Cobble نورد

 

 

فناوري TSP

 

در اين فناوري نورد TSP يك ماشين ريخته‌گري اسلب واسطه دارد كه ضخامت توليدات آن بين 75 تا 150 ميلي‌متر است و دو قفسه دوطرفه تسمه نورد گرم و كوره‌هاي گرمايشي كلاف در هر دو طرف نورد دارد كه به يك ماشين ريخته‌گري متصل است. كيفيت سطحي آن خوبست چون سرعت ريخته‌گري آن آهسته‌تر است. اين فرآيند انواع گريدهاي كربني را توليد مي‌كند. در فرآيند TSP نياز به سرمايه‌گذاري پاييني است چون نورد HS داراي دو قفسه است كه كارخانه را فشرده‌تر و كوچك‌تر كرده و در نتيجه از ميزان سرمايه‌گذاري زير‌بنائي آن مي‌كاهد.

 

تكنولوژي TSP دو نوع ظرفيت دارد. TSP I براي ظرفيت يك ميليون تن در سال و TSP II تا دو ميليون تن يا بيشتر براي توليد تسمه كيفي تا ضخامت يك ميلي‌متر.

 

 

فرآيند Conroll

اين فرآيند توسط فوست آلپيس اتريش ابداع شده است كه اسلب به ضخامت‌هاي 70 تا 100 ميلي‌متر توليد مي‌كند. اسلب‌ها از كوره‌هاي كف گهواري (Walking Beam) عبور داده مي‌شود. فرآيند Conroll مدعي است كه 30 درصد از مصرف انرژي مي‌كاهد و در مقايسه با نورد HS 25 درصد از هزينه‌هاي ورودي‌هاي متاليكي و 25 درصد از ميزان سرمايه‌گذاري را كاهش مي‌دهد.

 

 

فرآيند توليد تسمه كيفي (QSP)

 

اين فرآيند را سوميتومي ژاپن طراحي كرده است كه در اين كار صنايع سنگين ميتسوبيشي نيز همكاري داشته است. كارخانه QSP داراي دو كوره قوس الكتريك DC با الكترودهاي دوقلو، دو ايستگاه متالورژي پاتيلي و دو ماشين ريخته‌گري دوخطه است. اين فرآيند تسمه را تا ضخامت يك ميلي‌متر نورد مي‌كند و ضخامت اسلب آن بين 70 تا 90 ميلي‌متر است.

 

 

تكنولوژي ريخته‌گري X اس ام اس زيماگ

 

تكنولوژي X-Cast از طريق ريخته‌گري اسلب هوشمند (ISC) كنترل مي‌شود. اين فرآيند در سال 2007 توسط اس ام اس زيماگ طراحي شده است كه پاسخگوي نيازهاي روز است. در شرايط كنوني تقاضا به شرح زير براي فولادهاي مخصوصي افزايش يافته است:

 

فولاد خط لوله براي لوله‌هاي با جداره ضخيم جهت كاربردهاي دريايي

 

انواع گريدهاي خطوط لوله

 

ورق‌هاي ضخيم براي كاربردهاي مختلف

 

فولادهاي آلياژي با تركيبي از نيوبيونم، تيتانيوم، وانديوم و يا كروميوم، موليبدينوم

 

 

غلطك‌هاي تفنگي آي‌استار ـ زيمنس فرست آلپين

 

اين غلطك‌هاي ريخته‌گري جديد نوع خشك توسط زيمنس فرست آلپين طراحي شده است كه نيازي به آب خنك كننده ندارد. اين نوع غلطك‌ها محصولات كيفي توليد كرده و از نظر حفظ محيط زيست مطلوب است. اين فرآيند به مرحله بهره‌برداري صنعتي ريخته‌گري اسلب در افريقاي جنوبي و كره جنوبي رسيده است.

 

 

معدن توسعه267

لینک به دیدگاه
×
×
  • اضافه کردن...