७०५० मिश्र धातु स्ल्याब इन्गटहरूको क्र्याकिंग र अन्न परिष्करणको अनुसन्धान

१. दरार बन्नमा योगदान पुर्‍याउने म्याक्रोस्कोपिक कारकहरू

१.१ अर्ध-निरन्तर कास्टिङको समयमा, चिसो पानी सिधै इन्गट सतहमा छर्किन्छ, जसले इन्गट भित्र एक ठाडो तापक्रम ढाँचा सिर्जना गर्दछ। यसले विभिन्न क्षेत्रहरू बीच असमान संकुचन निम्त्याउँछ, जसले पारस्परिक संयम निम्त्याउँछ र थर्मल तनाव उत्पन्न गर्दछ। निश्चित तनाव क्षेत्रहरू अन्तर्गत, यी तनावहरूले इन्गट क्र्याकिंग निम्त्याउन सक्छ।

१.२ औद्योगिक उत्पादनमा, इन्गट क्र्याकिङ प्रायः प्रारम्भिक कास्टिङ चरणमा हुन्छ वा माइक्रोक्र्याकको रूपमा उत्पन्न हुन्छ जुन पछि चिसो हुने क्रममा फैलिन्छ, सम्भावित रूपमा सम्पूर्ण इन्गटमा फैलिन्छ। क्र्याकिङको अतिरिक्त, कोल्ड शट, वार्पिङ, र ह्याङ्गिङ जस्ता अन्य दोषहरू पनि प्रारम्भिक कास्टिङ चरणमा हुन सक्छन्, जसले गर्दा यो सम्पूर्ण कास्टिङ प्रक्रियामा एक महत्वपूर्ण चरण हो।

१.३ तातो क्र्याकिंगको लागि प्रत्यक्ष चिल कास्टिङको संवेदनशीलता रासायनिक संरचना, मास्टर मिश्र धातु थप्ने, र प्रयोग गरिएको अन्न रिफाइनरहरूको मात्राबाट उल्लेखनीय रूपमा प्रभावित हुन्छ।

१.४ मिश्र धातुहरूको तातो क्र्याकिंग संवेदनशीलता मुख्यतया आन्तरिक तनावहरूको कारणले हुन्छ जसले खाली ठाउँहरू र दरारहरूको गठनलाई प्रेरित गर्दछ। तिनीहरूको गठन र वितरण मिश्र धातु तत्वहरू, पग्लने धातुकर्म गुणस्तर, र अर्ध-निरन्तर कास्टिंग प्यारामिटरहरू द्वारा निर्धारण गरिन्छ। विशेष गरी, 7xxx श्रृंखला एल्युमिनियम मिश्र धातुहरूको ठूला आकारका इन्गटहरू धेरै मिश्र धातु तत्वहरू, फराकिलो ठोसीकरण दायराहरू, उच्च कास्टिंग तनावहरू, मिश्र धातु तत्वहरूको अक्सिडेशन पृथकीकरण, अपेक्षाकृत कमजोर धातुकर्म गुणस्तर, र कोठाको तापक्रममा कम गठनशीलताका कारण तातो क्र्याकिंगको लागि विशेष रूपमा प्रवण हुन्छन्।

१.५ अध्ययनहरूले देखाएको छ कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रहरू र मिश्र धातु तत्वहरू (अनाज रिफाइनरहरू, प्रमुख मिश्र धातु तत्वहरू, र ट्रेस तत्वहरू सहित) ले अर्ध-निरन्तर कास्ट गरिएका ७xxx श्रृंखला मिश्र धातुहरूको माइक्रोस्ट्रक्चर र तातो क्र्याकिंग संवेदनशीलतालाई उल्लेखनीय रूपमा असर गर्छ।

१.६ थप रूपमा, ७०५० एल्युमिनियम मिश्र धातुको जटिल संरचना र सजिलै अक्सिडाइज गरिएका तत्वहरूको उपस्थितिको कारण, पग्लनेले बढी हाइड्रोजन अवशोषित गर्ने गर्छ। यसले, अक्साइड समावेशीकरणसँग मिलेर, ग्यास र समावेशीकरणहरूको सहअस्तित्व निम्त्याउँछ, जसको परिणामस्वरूप पग्लनेमा उच्च हाइड्रोजन सामग्री हुन्छ। हाइड्रोजन सामग्री निरीक्षण परिणामहरू, फ्र्याक्चर व्यवहार, र प्रशोधित इन्गट सामग्रीहरूको थकान प्रदर्शनलाई असर गर्ने एक प्रमुख कारक बनेको छ। त्यसकारण, पग्लनेमा हाइड्रोजन उपस्थितिको संयन्त्रको आधारमा, अत्यधिक शुद्ध मिश्र धातु पग्लन प्राप्त गर्न पग्लनेबाट हाइड्रोजन र अन्य समावेशीकरणहरू हटाउन सोखन मिडिया र फिल्टरेशन-रिफाइनिङ उपकरणहरू प्रयोग गर्न आवश्यक छ।

२. दरार बन्ने सूक्ष्म कारणहरू

२.१ इन्गट तातो क्र्याकिंग मुख्यतया ठोस संकुचन दर, खुवाउने दर, र मशी क्षेत्रको महत्वपूर्ण आकार द्वारा निर्धारण गरिन्छ। यदि मशी क्षेत्रको आकारले महत्वपूर्ण थ्रेसहोल्ड नाघ्यो भने, तातो क्र्याकिंग हुनेछ।

२.२ सामान्यतया, मिश्र धातुहरूको ठोसीकरण प्रक्रियालाई धेरै चरणहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: बल्क फिडिङ, इन्टरडेन्ड्रिटिक फिडिङ, डेन्ड्राइट सेपरेसन, र डेन्ड्राइट ब्रिजिङ।

२.३ डेन्ड्राइट पृथकीकरण चरणको समयमा, डेन्ड्राइट आर्महरू अझ नजिकबाट प्याक हुन्छन् र सतह तनावले तरल पदार्थको प्रवाहलाई प्रतिबन्धित गर्दछ। मशी क्षेत्रको पारगम्यता कम हुन्छ, र पर्याप्त ठोसीकरण संकुचन र थर्मल तनावले माइक्रोपोरोसिटी वा तातो दरारहरू पनि निम्त्याउन सक्छ।

२.४ डेन्ड्राइट ब्रिजिङ चरणमा, ट्रिपल जंक्शनहरूमा थोरै मात्रामा तरल पदार्थ मात्र रहन्छ। यस बिन्दुमा, अर्ध-ठोस पदार्थमा पर्याप्त बल र प्लास्टिसिटी हुन्छ, र ठोस-अवस्था क्रिप भनेको ठोसीकरण संकुचन र थर्मल तनावको क्षतिपूर्ति गर्ने एक मात्र संयन्त्र हो। यी दुई चरणहरूमा संकुचन शून्यता वा तातो दरारहरू बन्ने सम्भावना सबैभन्दा बढी हुन्छ।

३. दरार निर्माण संयन्त्रमा आधारित उच्च-गुणस्तरको स्ल्याब इन्गटहरूको तयारी

३.१ ठूला आकारका स्ल्याब इन्गटहरूमा प्रायः सतहमा दरार, आन्तरिक छिद्र र समावेशहरू देखा पर्दछन्, जसले मिश्र धातुको ठोसीकरणको समयमा मेकानिकल व्यवहारलाई गम्भीर रूपमा असर गर्छ।

३.२ ठोसीकरणको समयमा मिश्र धातुको यान्त्रिक गुणहरू धेरै हदसम्म आन्तरिक संरचनात्मक सुविधाहरूमा निर्भर गर्दछ, जसमा अन्नको आकार, हाइड्रोजन सामग्री, र समावेश स्तरहरू समावेश छन्।

३.३ डेन्ड्राइटिक संरचना भएका एल्युमिनियम मिश्र धातुहरूको लागि, माध्यमिक डेन्ड्राइट आर्म स्पेसिङ (SDAS) ले मेकानिकल गुणहरू र ठोसीकरण प्रक्रिया दुवैलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्छ। राम्रो SDAS ले पहिलेको पोरोसिटी गठन र उच्च पोरोसिटी अंशहरू निम्त्याउँछ, जसले तातो क्र्याकिंगको लागि महत्वपूर्ण तनाव कम गर्छ।

३.४ इन्टरडेन्ड्रिटिक संकुचन खाली ठाउँहरू र समावेशहरू जस्ता दोषहरूले ठोस कंकालको कठोरतालाई गम्भीर रूपमा कमजोर बनाउँछ र तातो क्र्याकिंगको लागि आवश्यक पर्ने महत्वपूर्ण तनावलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्छ।

३.५ अन्नको आकारविज्ञान तातो क्र्याकिंग व्यवहारलाई प्रभाव पार्ने अर्को महत्वपूर्ण सूक्ष्म संरचनात्मक कारक हो। जब अन्नहरू स्तम्भकार डेन्ड्राइटहरूबाट गोलाकार समकक्ष दानामा संक्रमण हुन्छन्, मिश्र धातुले कम कठोरता तापक्रम र सुधारिएको अन्तरडेन्ड्राइटिक तरल पारगम्यता प्रदर्शन गर्दछ, जसले छिद्र वृद्धिलाई दबाउँछ। थप रूपमा, मसिना अन्नहरूले ठूला स्ट्रेन र स्ट्रेन दरहरू समायोजन गर्न सक्छन् र थप जटिल क्र्याक प्रसार मार्गहरू प्रस्तुत गर्न सक्छन्, जसले गर्दा समग्र तातो क्र्याकिंग प्रवृत्ति कम हुन्छ।

३.६ व्यावहारिक उत्पादनमा, समावेशीकरण र हाइड्रोजन सामग्री, साथै अन्न संरचनालाई कडाईका साथ नियन्त्रण गर्ने जस्ता पग्लने ह्यान्डलिङ र कास्टिङ प्रविधिहरूलाई अनुकूलन गर्नाले स्ल्याब इन्गटहरूको तातो क्र्याकिंगको आन्तरिक प्रतिरोधलाई सुधार गर्न सकिन्छ। अनुकूलित टुलिङ डिजाइन र प्रशोधन विधिहरूसँग मिलाएर, यी उपायहरूले उच्च-उपज, ठूलो-स्तरीय, उच्च-गुणस्तरको स्ल्याब इन्गटहरूको उत्पादन गर्न नेतृत्व गर्न सक्छन्।

४. इन्गटको अन्न परिष्करण

७०५० एल्युमिनियम मिश्र धातुले मुख्यतया दुई प्रकारका अन्न रिफाइनरहरू प्रयोग गर्दछ: Al-5Ti-1B र Al-3Ti-0.15C। यी रिफाइनरहरूको इन-लाइन अनुप्रयोगमा तुलनात्मक अध्ययनहरूले देखाउँछन्:

४.१ Al-5Ti-1B सँग परिष्कृत गरिएका इन्गटहरूले उल्लेखनीय रूपमा सानो दाना आकार र इन्गटको किनाराबाट केन्द्रमा एकरूप संक्रमण प्रदर्शन गर्दछ। मोटो-दाना भएको तह पातलो हुन्छ, र समग्र अन्न परिष्करण प्रभाव इन्गटभरि बलियो हुन्छ।

४.२ जब पहिले Al-3Ti-0.15C सँग परिष्कृत गरिएको कच्चा पदार्थ प्रयोग गरिन्छ, Al-5Ti-1B को अन्न परिष्करण प्रभाव कम हुन्छ। यसबाहेक, निश्चित बिन्दुभन्दा बाहिर Al-Ti-B थप बढाउँदा अन्न परिष्करण समानुपातिक रूपमा बढ्दैन। त्यसकारण, Al-Ti-B थपहरू २ किलोग्राम/टन भन्दा बढीमा सीमित हुनु हुँदैन।

४.३ Al-3Ti-0.15C ले परिष्कृत गरिएका इन्गटहरूमा मुख्यतया मसिना, गोलाकार समरूप दानाहरू हुन्छन्। स्ल्याबको चौडाइमा दानाको आकार तुलनात्मक रूपमा एकरूप हुन्छ। उत्पादनको गुणस्तर स्थिर गर्न Al-3Ti-0.15C को ३-४ किलोग्राम/टन थप्दा प्रभावकारी हुन्छ।

४.४ उल्लेखनीय कुरा के छ भने, जब ७०५० मिश्र धातुमा Al-5Ti-1B प्रयोग गरिन्छ, TiB₂ कणहरू द्रुत चिसो अवस्थाहरूमा इन्गट सतहमा रहेको अक्साइड फिल्मतिर अलग हुन्छन्, जसले क्लस्टरहरू बनाउँछ जसले स्ल्याग गठन निम्त्याउँछ। इन्गट ठोसीकरणको समयमा, यी क्लस्टरहरू भित्रतिर खुम्चिएर खाडल जस्तो तहहरू बनाउँछन्, जसले पग्लने सतह तनावलाई परिवर्तन गर्दछ। यसले पग्लने चिपचिपाहट बढाउँछ र तरलता कम गर्छ, जसले गर्दा मोल्डको आधारमा र इन्गटको फराकिलो र साँघुरो अनुहारहरूको कुनाहरूमा दरार गठनलाई बढावा दिन्छ। यसले क्र्याकिंग प्रवृत्तिलाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउँछ र इन्गट उत्पादनमा नकारात्मक असर पार्छ।

४.५ ७०५० मिश्र धातुको गठन व्यवहार, समान घरेलु र अन्तर्राष्ट्रिय इन्गटहरूको दाना संरचना, र अन्तिम प्रशोधित उत्पादनहरूको गुणस्तरलाई ध्यानमा राख्दै, ७०५० मिश्र धातु कास्ट गर्नको लागि इन-लाइन दाना रिफाइनरको रूपमा Al-3Ti-0.15C लाई प्राथमिकता दिइन्छ - जबसम्म विशिष्ट अवस्थाहरूले अन्यथा आवश्यक पर्दैन।

५. Al-3Ti-0.15C को अन्न परिष्करण व्यवहार

५.१ जब ७२० डिग्री सेल्सियसमा अन्न रिफाइनर थपिन्छ, अन्नहरू मुख्यतया केही सबस्ट्रक्चरहरू सहित समरूप संरचनाहरूबाट बनेका हुन्छन् र आकारमा सबैभन्दा उत्कृष्ट हुन्छन्।

५.२ यदि रिफाइनर थपेपछि पग्लिएको धेरै लामो समयसम्म रोकियो भने (जस्तै, १० मिनेटभन्दा बढी), मोटो डेन्ड्राइटिक वृद्धि हावी हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप मोटो दाना हुन्छ।

५.३ जब अन्न रिफाइनरको थप मात्रा ०.०१०% देखि ०.०१५% हुन्छ, मसिनो समरूप दाना प्राप्त हुन्छ।

५.४ ७०५० मिश्र धातुको औद्योगिक प्रक्रियाको आधारमा, इष्टतम अन्न परिष्करण अवस्थाहरू यस प्रकार छन्: थप तापक्रम ७२० डिग्री सेल्सियस वरिपरि, थपिएदेखि अन्तिम ठोसीकरणसम्मको समय २० मिनेट भित्र नियन्त्रण गरिन्छ, र रिफाइनरको मात्रा लगभग ०.०१–०.०१५% (३–४ किलोग्राम/टन Al-३Ti-०.१५C)।

५.५ इन्गटको आकारमा भिन्नता भएतापनि, पग्लिएपछि अन्न रिफाइनर थपेदेखि इन-लाइन प्रणाली, ट्रफ र मोल्ड हुँदै अन्तिम ठोसीकरणसम्मको कुल समय सामान्यतया १५-२० मिनेट हुन्छ।

५.६ औद्योगिक सेटिङहरूमा, ०.०१% को Ti सामग्रीभन्दा बढी अन्न रिफाइनरको मात्रा बढाउँदा अन्न प्रशोधनमा उल्लेखनीय सुधार हुँदैन। बरु, अत्यधिक थप्दा Ti र C संवर्धन हुन्छ, जसले गर्दा भौतिक दोषहरूको सम्भावना बढ्छ।

५.७ विभिन्न बिन्दुहरूमा गरिएको परीक्षणहरू - डिगास इनलेट, डिगास आउटलेट, र कास्टिङ ट्रफ - ले अन्नको आकारमा न्यूनतम भिन्नता देखाउँछ। यद्यपि, फिल्टरेशन बिना सिधै कास्टिङ ट्रफमा रिफाइनर थप्दा प्रशोधित सामग्रीहरूको अल्ट्रासोनिक निरीक्षणको क्रममा दोषहरूको जोखिम बढ्छ।

५.८ एकरूपतामा अन्न प्रशोधन सुनिश्चित गर्न र रिफाइनर संचय रोक्नको लागि, डिग्यासिङ प्रणालीको इनलेटमा अन्न प्रशोधनकर्ता थप्नुपर्छ।