ریخته گری پیوسته شمش (continuous casting)

ریخته گری پیوسته شمش (continuous casting) یکی از راه های تولید شمش و نخستین گام از تولیدات نورد می باشد. استفاده از روش ریخته گری پیوسته یک پدیده بسیار مهم و پیشرفته متالورژیکی است که در آن سرعت تولید شمش بسیار افزایش می یابد و کیفیت متالورژیکی شمش ها نیز به دلیل یکنواختی و همگونی تولید بهبود می یابد. یکنواختی و بی عیب بودن شمش ها در این روش سبب شده که ضایعات تولید در هنگام نورد کمتر و تولید اقتصادی تر شود.

ریخته گری پیوسته شمش چیست؟

عملیات ریخته‌گری پیوسته شمش یکی از روش‌های اصلی ساخت این محصول است. فلزات خام در عملیات ریخته‌گری تغییر شکل می‌دهند و به شمش‌هایی با ابعاد و ضخامت مختلف تبدیل می‌شوند؛ هدف از این عملیات، تبدیل انواع شمش به فرآورده‌های مصرفی است. همچنین، در ریخته‌گری پیوسته با مواد مذاب می‌توان شمشال، شمشه و تختال را تولید کرد؛ این مدل ریخته‌گری برای قطعات بزرگ و حجیم کارایی دارد. محصولات حاصله از ریخته‌گری پیوسته شمش به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فرایند ریخته گری پیوسته شمش

فرآیند ریخته‌گری پیوسته شمش شامل موارد زیر است:

مرحله اول: جمع آوری مذاب در مخزن دستگاه

در گام نخست، فلز مذاب را در داخل کوره قرار می‌دهند. بهتر است در شروع کار، اقداماتی مانند بررسی ترکیب آلیاژی، گاززدایی و رساندن مذاب به دمای ایده‌آل صورت بگیرد. سپس، فلز مذاب به مخزن منتقل می‌شود.

مرحله دوم: هدایت مذاب به مخزن تاندیش

در مرحله دوم، مذاب با کمک لوله دیرگداز به داخل مخزن ثابتی به نام تاندیش منتقل می‌شود. وظیفه تامین مذاب جهت کارکرد پیوسته دستگاه ریخته‌گری همزمان با جایگزینی منبع تغذیه برعهده تاندیش است. از سایر وظایف آن می‌توان به کنترل مقدار مذاب و کاهش دما اشاره کرد.

مرحله سوم: سرمایش اولیه فلز

در این مرحله، فلز مذاب در تاندیش توسط لوله‌هایی به قالب‌های مسی منتقل می‌شود. این قالب موجبات شکل‌دهی و سرمایش اولیه آن را فراهم می‌کند. برای سرمایش اولیه فلز می‌توان از روش‌های مختلف خنک‌کنندگی استفاده کرد که راحت‌ترین آن، استفاده از آب سرد است. این قالب مقاوم با نوسان‌هایش باعث باقی‌ ماندن فلز بر روی سطح درونی‌ می‌شود.

مرحله چهارم: شکل گیری لایه استرند

در زمان سرمایش، لایه نازک فلزی در نزدیکی قالب، منجمد می‌شود که به لایه استرند معروف است. داخل لایه‌های استرند همچنان فلز مذاب یافت می‌شود. به همین دلیل، استرندها توسط فضای بسته ریل‌های خنک‌کننده پشتیبانی می‌شوند تا شکل آن‌ها با فشار مذاب تغییر نکند. در ادامه، آب خنک بر روی لایه استرند ریخته می‌شود تا مذاب داخل آن با سرعت بیشتری منجمد گردد.

مرحله پنجم: سرمایش ثانویه فلز

در مرحله پنجم، شمش گداخته به منطقه خنک‌کننده ثانویه در زیر قالب انتقال می‌یابد. در این منطقه، شمش با آب به شکلی خنک می‌شود که پروسه انجماد تا هسته آن پیش می‌رود و بعد از خروج به صورت کامل جامد شده است.

مرحله ششم: شکل گیری نهایی

مذاب با گذشتن از قالب مسی آبگرد برای نخستین بار به شکل مقطع مورد نظر تولیدکنندگان تبدیل می‌شود. در ادامه ریخته‌گری پیوسته شمش، غلتک‌هایی وجود دارند که ابعاد آن را کنترل کرده و حرکت مقطع را افقی می‌کنند. نهایتا، با کمتر شدن دما و انجماد مذاب، مقاطع نهایی حاصل می‌شوند. به صورت روزانه با توجه به تغییرات بازار آهن و فولاد، نرخ این محصول تغییر می‌کند، برای مشاهده قیمت شمش آهن می‌توانید به صفحه فوق مراجعه کنید.

انواع روش های ریخته گری پیوسته شمش

از انواع روش‌های ریخته‌گری پیوسته شمش می‌توان به سه مورد زیر اشاره کرد:

• ریخته‌گری پیوسته عمودی شمش با قسمت انجماد ثانویه عمودی و برش آن به حالت عمودی
• ریخته‌گری پیوسته عمودی شمش با قسمت انجماد ثانویه عمودی و خمش و برش به حالت افقی
• ریخته‌گری پیوسته خمیده شمش با قسمت انجماد ثانویه خمیده همراه با شعاع ثابت یا متغیر خمیدگی و برش آن به حالت افقی

اصول ریخته گری پیوسته 

اصول کار ریخته گری پیوسته در همه روش های گفته شده کم و بیش یکسان است. در ریخته گری پیاپی فولادها مطابق با شکل زیر، نخست فولاد مذاب بگونه ای پیوسته از درون پاتیل به داخل تاندیس که پیش از این تا دمای ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده شده است، ریخته می شود. هنگامی که سطح فولاد مذاب در درون تاندیس به اندازه معینی رسید، ماده مذاب به گونه ای پیوسته از درون تاندیس به درون یک قالب که کف آن توانایی حرکت کردن دارد و دیواره مسی آن با آب خنک می شود، ریخته می شود. انجماد شمش از دیواره و کف قالب آغاز و به سوی مرکز آن پیشروی می کند. اندازه و شکل قالب به اندازه و شکل شمش بستگی دارد.

خنک کردن شمش در ریخته گری پیوسته 

برای خنک کردن شمش، معمولا ۵ تا ۲۰ متر مکعب آب، با فشار ۰٫۶ مگاپاسکال، به ازای هر تن فولاد لازم است تا انجماد با شرایط مناسب در درون قالب انجام پذیرد. در هنگام ریخته گری برای جلوگیری از چسبندگی شمش به دیواره قالب، حرکت نوسانی عمودی با دامنه نوسان ۱۵ تا ۳۰ میلیمتر به قالب داده می شود. هنگامی که سطح فلز در داخل قالب به ارتفاع معینی رسید، کف قالب همراه با شمش به وسیله یک ماشین کشیده و به سوی پایین به حرکت در می آید. در این مرحله، شمش گداخته وارد ناحیه خنک کننده ثانویه که در زیر قالب قرار دارد، می شود. در این ناحیه شمش بوسیله آب به گونه ای خنک می شود که فرایند انجماد تا هسته شمش پیشروی کند و پس از خارج شدن از این ناحیه به طور کامل جامد شده باشد. ناحیه خنک کننده ثانویه (طبق شکل)  به گونه ای طراحی می شود که در آن آب به وسیله نازل هایی با فشار نزدیک به ۰٫۲ تا ۰٫۳ مگاپاسکال به صورت پودر به همه سطوح شمش پاشیده می شود و آن را به صورت یکنواخت خنک کند. مصرف آب در این ناحیه، معمولا نزدیک به ۰٫۵ تا ۰٫۸ متر مکعب به ازای هر تن فولاد است.