७०५० मिश्रधातूच्या स्लॅब इंगॉट्सच्या क्रॅकिंग आणि ग्रेन रिफायनमेंटची चौकशी

१. भेगा निर्माण होण्यास हातभार लावणारे मॅक्रोस्कोपिक घटक

१.१ अर्ध-सतत कास्टिंग दरम्यान, थंड पाणी थेट पिंडाच्या पृष्ठभागावर फवारले जाते, ज्यामुळे पिंडाच्या आत एक तीव्र तापमान ग्रेडियंट तयार होतो. यामुळे वेगवेगळ्या प्रदेशांमध्ये असमान आकुंचन होते, ज्यामुळे परस्पर संयम निर्माण होतो आणि थर्मल ताण निर्माण होतो. विशिष्ट ताण क्षेत्रांखाली, या ताणांमुळे पिंड क्रॅक होऊ शकतात.

१.२ औद्योगिक उत्पादनात, पिंड फुटणे बहुतेकदा सुरुवातीच्या कास्टिंग टप्प्यावर होते किंवा सूक्ष्म क्रॅक म्हणून उद्भवते जे नंतर थंड होण्याच्या दरम्यान पसरते, संभाव्यतः संपूर्ण पिंडात पसरते. क्रॅकिंग व्यतिरिक्त, कोल्ड शट, वॉर्पिंग आणि हँगिंगसारखे इतर दोष देखील सुरुवातीच्या कास्टिंग टप्प्यात उद्भवू शकतात, ज्यामुळे ते संपूर्ण कास्टिंग प्रक्रियेतील एक महत्त्वाचा टप्पा बनते.

१.३ थेट चिल कास्टिंगमुळे गरम क्रॅकिंग होण्याची संवेदनशीलता रासायनिक रचना, मास्टर अलॉय अॅडिशन्स आणि वापरल्या जाणाऱ्या धान्य रिफायनर्सच्या संख्येवर लक्षणीयरीत्या अवलंबून असते.

१.४ मिश्रधातूंची गरम क्रॅकिंग संवेदनशीलता प्रामुख्याने अंतर्गत ताणांमुळे असते ज्यामुळे पोकळी आणि भेगा तयार होतात. त्यांची निर्मिती आणि वितरण मिश्रधातू घटक, वितळणारे धातूशास्त्रीय गुणवत्ता आणि अर्ध-सतत कास्टिंग पॅरामीटर्सद्वारे निश्चित केले जाते. विशेषतः, 7xxx मालिकेतील अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंचे मोठे आकाराचे पिंड विशेषतः अनेक मिश्रधातू घटक, विस्तृत घनीकरण श्रेणी, उच्च कास्टिंग ताण, मिश्रधातू घटकांचे ऑक्सिडेशन पृथक्करण, तुलनेने खराब धातूशास्त्रीय गुणवत्ता आणि खोलीच्या तापमानावर कमी फॉर्मेबिलिटीमुळे गरम क्रॅकिंगसाठी प्रवण असतात.

१.५ अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड आणि मिश्रधातू घटक (धान्य शुद्धीकरण करणारे, प्रमुख मिश्रधातू घटक आणि ट्रेस घटकांसह) अर्ध-सतत कास्ट केलेल्या ७xxx मालिकेतील मिश्रधातूंच्या सूक्ष्म संरचना आणि गरम क्रॅकिंग संवेदनशीलतेवर लक्षणीय परिणाम करतात.

१.६ याव्यतिरिक्त, ७०५० अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या जटिल रचनेमुळे आणि सहजपणे ऑक्सिडाइज्ड घटकांच्या उपस्थितीमुळे, वितळणे अधिक हायड्रोजन शोषून घेण्यास प्रवृत्त होते. हे, ऑक्साइड समावेशांसह एकत्रितपणे, वायू आणि समावेशांचे सहअस्तित्व निर्माण करते, परिणामी वितळण्यात उच्च हायड्रोजन सामग्री निर्माण होते. हायड्रोजन सामग्री तपासणी परिणाम, फ्रॅक्चर वर्तन आणि प्रक्रिया केलेल्या पिंड सामग्रीच्या थकवा कामगिरीवर परिणाम करणारा एक प्रमुख घटक बनला आहे. म्हणून, वितळण्यात हायड्रोजन उपस्थितीच्या यंत्रणेवर आधारित, उच्च शुद्ध मिश्रधातू वितळण्यासाठी वितळण्यापासून हायड्रोजन आणि इतर समावेश काढून टाकण्यासाठी शोषण माध्यम आणि गाळण्याची प्रक्रिया-शुद्धीकरण उपकरणे वापरणे आवश्यक आहे.

२. भेगा पडण्याची सूक्ष्म कारणे

२.१ इनगॉट हॉट क्रॅकिंग प्रामुख्याने घनीकरण संकोचन दर, खाद्य दर आणि मशी झोनच्या गंभीर आकाराद्वारे निश्चित केले जाते. जर मशी झोनचा आकार एका गंभीर मर्यादेपेक्षा जास्त असेल तर हॉट क्रॅकिंग होईल.

२.२ साधारणपणे, मिश्रधातूंच्या घनीकरण प्रक्रियेला अनेक टप्प्यात विभागता येते: मोठ्या प्रमाणात खाद्य देणे, इंटरडेंड्रिटिक खाद्य देणे, डेंड्राइट वेगळे करणे आणि डेंड्राइट ब्रिजिंग.

२.३ डेंड्राइट पृथक्करण टप्प्यात, डेंड्राइट आर्म्स अधिक घट्टपणे पॅक होतात आणि पृष्ठभागाच्या ताणामुळे द्रव प्रवाह मर्यादित होतो. मशी झोनची पारगम्यता कमी होते आणि पुरेसा घनता आकुंचन आणि थर्मल ताण यामुळे सूक्ष्म पोरोसिटी किंवा अगदी गरम क्रॅक देखील होऊ शकतात.

२.४ डेंड्राईट ब्रिजिंग टप्प्यात, तिहेरी जंक्शनवर फक्त थोड्या प्रमाणात द्रव शिल्लक राहतो. या टप्प्यावर, अर्ध-घन पदार्थात लक्षणीय ताकद आणि प्लॅस्टीसीटी असते आणि घन-अवस्था क्रिप ही घनीकरण संकोचन आणि थर्मल ताण भरून काढणारी एकमेव यंत्रणा आहे. या दोन टप्प्यांमध्ये संकोचन पोकळी किंवा गरम भेगा तयार होण्याची शक्यता जास्त असते.

३. क्रॅक निर्मिती यंत्रणेवर आधारित उच्च-गुणवत्तेच्या स्लॅब इंगॉट्सची तयारी

३.१ मोठ्या आकाराच्या स्लॅब इंगॉट्समध्ये अनेकदा पृष्ठभागावरील भेगा, अंतर्गत सच्छिद्रता आणि समावेश दिसून येतात, जे मिश्रधातूच्या घनीकरणादरम्यान यांत्रिक वर्तनावर गंभीर परिणाम करतात.

३.२ घनीकरणादरम्यान मिश्रधातूचे यांत्रिक गुणधर्म मुख्यत्वे अंतर्गत संरचनात्मक वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असतात, ज्यामध्ये धान्याचा आकार, हायड्रोजनचे प्रमाण आणि समावेश पातळी यांचा समावेश असतो.

३.३ डेंड्रिटिक स्ट्रक्चर्स असलेल्या अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंसाठी, दुय्यम डेंड्रिट आर्म स्पेसिंग (SDAS) यांत्रिक गुणधर्मांवर आणि घनीकरण प्रक्रियेवर लक्षणीय परिणाम करते. बारीक SDAS मुळे लवकर सच्छिद्रता तयार होते आणि उच्च सच्छिद्रता अंश तयार होतात, ज्यामुळे गरम क्रॅकिंगसाठी गंभीर ताण कमी होतो.

३.४ इंटरडेंड्रिटिक श्रिकेजन व्हॉईड्स आणि समावेश यांसारख्या दोषांमुळे घन सांगाड्याची कडकपणा गंभीरपणे कमकुवत होतो आणि गरम क्रॅकिंगसाठी आवश्यक असलेला गंभीर ताण लक्षणीयरीत्या कमी होतो.

३.५ धान्याचे आकारविज्ञान हा उष्ण क्रॅकिंग वर्तनावर परिणाम करणारा आणखी एक महत्त्वाचा सूक्ष्म संरचनात्मक घटक आहे. जेव्हा धान्य स्तंभीय डेंड्राइट्सपासून गोलाकार समकक्ष धान्यांमध्ये संक्रमण होते, तेव्हा मिश्रधातू कमी कडकपणा तापमान आणि सुधारित इंटरडेंड्राइटिक द्रव पारगम्यता प्रदर्शित करते, जे छिद्रांच्या वाढीस दडपते. याव्यतिरिक्त, बारीक धान्य मोठे स्ट्रेन आणि स्ट्रेन दर सामावून घेऊ शकतात आणि अधिक जटिल क्रॅक प्रसार मार्ग सादर करू शकतात, ज्यामुळे एकूण गरम क्रॅकिंग प्रवृत्ती कमी होते.

३.६ व्यावहारिक उत्पादनात, वितळण्याची हाताळणी आणि कास्टिंग तंत्रांचे अनुकूलन करणे - जसे की समावेश आणि हायड्रोजन सामग्रीचे काटेकोरपणे नियंत्रण करणे, तसेच धान्याची रचना - स्लॅब इनगॉट्सचा गरम क्रॅकिंगसाठी अंतर्गत प्रतिकार सुधारू शकते. ऑप्टिमाइझ केलेल्या टूलिंग डिझाइन आणि प्रक्रिया पद्धतींसह एकत्रितपणे, या उपायांमुळे उच्च-उत्पन्न, मोठ्या प्रमाणात, उच्च-गुणवत्तेच्या स्लॅब इनगॉट्सचे उत्पादन होऊ शकते.

४. पिंडाचे धान्य शुद्धीकरण

७०५० अॅल्युमिनियम मिश्र धातु प्रामुख्याने दोन प्रकारचे धान्य शुद्धीकरण करणारे यंत्र वापरते: Al-5Ti-1B आणि Al-3Ti-0.15C. या शुद्धीकरण करणाऱ्या यंत्रांच्या इन-लाइन अनुप्रयोगावरील तुलनात्मक अभ्यास दर्शवितात:

४.१ Al-5Ti-1B सह परिष्कृत केलेले पिंड लक्षणीयरीत्या लहान धान्य आकाराचे असतात आणि पिंडाच्या काठापासून मध्यभागी अधिक एकसमान संक्रमण दर्शवितात. खडबडीत दाणेदार थर पातळ असतो आणि एकूणच पिंडावर धान्य शुद्धीकरण प्रभाव अधिक मजबूत असतो.

४.२ जेव्हा पूर्वी Al-3Ti-0.15C सह परिष्कृत केलेला कच्चा माल वापरला जातो, तेव्हा Al-5Ti-1B चा धान्य शुद्धीकरण प्रभाव कमी होतो. शिवाय, एका विशिष्ट बिंदूपेक्षा जास्त Al-Ti-B जोडल्याने धान्य शुद्धीकरण प्रमाणानुसार वाढत नाही. म्हणून, Al-Ti-B जोडणे 2 kg/t पेक्षा जास्त मर्यादित नसावे.

४.३ Al-3Ti-0.15C ने परिष्कृत केलेले पिंड प्रामुख्याने बारीक, गोलाकार समभुज धान्यांपासून बनलेले असतात. स्लॅबच्या रुंदीमध्ये धान्याचा आकार तुलनेने एकसारखा असतो. उत्पादनाची गुणवत्ता स्थिर करण्यासाठी Al-3Ti-0.15C ची 3-4 किलो/टन भर घालणे प्रभावी आहे.

४.४ हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की, जेव्हा ७०५० मिश्रधातूमध्ये Al-5Ti-1B वापरले जाते, तेव्हा जलद थंड होण्याच्या परिस्थितीत TiB₂ कण पिंडाच्या पृष्ठभागावरील ऑक्साईड फिल्मकडे विलग होतात, ज्यामुळे स्लॅग तयार होतात. पिंडाच्या घनीकरणादरम्यान, हे पिंड आतील बाजूस आकुंचन पावतात आणि खोबणीसारखे घडी तयार होतात, ज्यामुळे वितळण्याच्या पृष्ठभागावरील ताण बदलतो. यामुळे वितळण्याची चिकटपणा वाढते आणि तरलता कमी होते, ज्यामुळे साच्याच्या पायथ्याशी आणि पिंडाच्या रुंद आणि अरुंद बाजूंच्या कोपऱ्यांवर क्रॅक तयार होण्यास प्रोत्साहन मिळते. यामुळे क्रॅकिंगची प्रवृत्ती लक्षणीयरीत्या वाढते आणि पिंडाच्या उत्पन्नावर नकारात्मक परिणाम होतो.

४.५ ७०५० मिश्रधातूचे आकारमान, समान देशांतर्गत आणि आंतरराष्ट्रीय पिंडांची धान्य रचना आणि अंतिम प्रक्रिया केलेल्या उत्पादनांची गुणवत्ता लक्षात घेता, ७०५० मिश्रधातू कास्ट करण्यासाठी इन-लाइन धान्य शुद्धीकरण यंत्र म्हणून Al-3Ti-0.15C ला प्राधान्य दिले जाते—जोपर्यंत विशिष्ट परिस्थितींना अन्यथा आवश्यकता नसते.

५. Al-3Ti-0.15C चे धान्य शुद्धीकरण वर्तन

५.१ जेव्हा धान्य शुद्धीकरण यंत्र ७२० डिग्री सेल्सिअस तापमानावर जोडले जाते, तेव्हा धान्यांमध्ये प्रामुख्याने काही उप-रचनांसह समरूप रचना असतात आणि ते आकाराने सर्वात उत्तम असतात.

५.२ जर रिफायनर जोडल्यानंतर वितळणे खूप वेळ धरले गेले (उदा., १० मिनिटांपेक्षा जास्त), तर खडबडीत डेंड्रिटिक वाढ प्रबळ होते, परिणामी दाणे खडबडीत होतात.

५.३ जेव्हा धान्य शुद्धीकरण यंत्राचे बेरीज प्रमाण ०.०१०% ते ०.०१५% असते, तेव्हा बारीक समतुल्य धान्ये साध्य होतात.

५.४ ७०५० मिश्रधातूच्या औद्योगिक प्रक्रियेवर आधारित, इष्टतम धान्य शुद्धीकरण परिस्थिती खालीलप्रमाणे आहेतः ७२० °C च्या आसपास बेरीज तापमान, २० मिनिटांत नियंत्रित केलेल्या बेरीजपासून अंतिम घनीकरणापर्यंतचा वेळ आणि रिफायनरची रक्कम अंदाजे ०.०१–०.०१५% (३–४ किलो/टन Al-३Ti-०.१५C).

५.५ पिंडाच्या आकारात फरक असूनही, वितळल्यानंतर धान्य रिफायनर जोडण्यापासून इन-लाइन सिस्टीम, ट्रफ आणि साच्यातून अंतिम घनीकरणापर्यंतचा एकूण वेळ साधारणपणे १५-२० मिनिटे असतो.

५.६ औद्योगिक वातावरणात, धान्य शुद्धीकरण यंत्राचे प्रमाण ०.०१% च्या Ti सामग्रीपेक्षा जास्त वाढवल्याने धान्य शुद्धीकरणात लक्षणीय सुधारणा होत नाही. त्याऐवजी, जास्त प्रमाणात वाढ केल्याने Ti आणि C समृद्ध होतात, ज्यामुळे भौतिक दोषांची शक्यता वाढते.

५.७ वेगवेगळ्या ठिकाणी केलेल्या चाचण्या - डिगॅस इनलेट, डिगॅस आउटलेट आणि कास्टिंग ट्रफ - धान्याच्या आकारात कमीत कमी फरक दर्शवितात. तथापि, गाळण्याशिवाय थेट कास्टिंग ट्रफमध्ये रिफायनर जोडल्याने प्रक्रिया केलेल्या सामग्रीच्या अल्ट्रासोनिक तपासणी दरम्यान दोषांचा धोका वाढतो.

५.८ धान्य शुद्धीकरण एकसमान होण्यासाठी आणि रिफायनरमध्ये जमा होण्यास प्रतिबंध करण्यासाठी, डिगॅसिंग सिस्टमच्या इनलेटवर धान्य शुद्धीकरण यंत्र जोडावे.