Deutsch
Francais
Nederlands
Svenska
Norsk
Dansk
Suomi
Espanol
Italiano
Portugues
Magyar
Polski
Cestina
Русский
A folyamatos öntőberendezések működése alapvető szerepet játszik a keresztirányú sarkon kialakuló repedések előfordulásának csökkentésében. A repedések kialakulásának megelőzése érdekében kiemelten fontos a berendezések pontos működése és az operációs paraméterek optimalizálása. A pontos vezérlés és a megfelelő paraméterek alkalmazása meghatározó tényezők, amelyek közvetlen hatással vannak a mikröalloyos acél folyamatos öntése során jelentkező repedések csökkentésére. A következőkben az ipari alkalmazásokban és kutatásokban használt módszereket ismertetjük, amelyek a keresztirányú sarkon történő repedések minimalizálására irányulnak.
A legfontosabb tényező az öntőforma oszcillációs folyamatának optimalizálása. A kutatások és a gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy minél sekélyebb az oszcillációs nyom, annál kisebb az esélye a sarkon kialakuló repedésnek. Az öntőforma oszcillációjának paraméterei — mint az oszcilláció frekvenciája, amplitúdója, negatív csík ideje és az oszcilláció hullámformája — mind hozzájárulnak a repedések kialakulásához. A legújabb fejlesztések szerint a magas frekvenciájú, kis amplitúdójú és nem szinuszos hullámformájú oszcillációk alkalmazása csökkenti az öntött acél felületén lévő oszcillációs nyomok mélységét, így minimalizálva a keresztirányú sarkon jelentkező repedéseket.
A másik kulcsfontosságú tényező a forma folyamatának optimalizálása. Az öntőforma a folyamatos öntési rendszer „szíve”, és az olyan paraméterek, mint az olvadt acél szintingadozása és az öntőforma kúpossága, szoros kapcsolatban állnak a repedések kialakulásával és terjedésével. Az öntőforma szintingadozásának mértéke nagyban befolyásolja a folyamat stabilitását. A túlzott ingadozás a különböző mélységű oszcillációs nyomok kialakulásához vezethet, és fluxzusbeszorulást okozhat, ami tovább súlyosbítja a repedések kialakulását. Ezen okok miatt a modern acélipari vállalatok, mint a Baowu Steel és a Han Steel, szigorúan ellenőrzik az öntési szint ingadozását, és fejlesztett technológiai megoldásokat alkalmaznak, amelyek az öntőforma paraméterek precíz irányítását célozzák, mint például az egyenlőtlen hengereket alkalmazó szintszabályozás vagy az öntőforma hűtésének finomhangolása.
A harmadik fontos tényező az öntőformák karbantartása. A folyamatos öntőberendezés pontos működésének biztosítása alapvető követelmény a mikröalloyos acél hibamentes öntése szempontjából. Az öntőforma hengereinek közötti rés pontosságának biztosítása, valamint a fúvóka eltömődésének elkerülése az öntési zónákban kulcsfontosságú a repedések elkerülésében. A fúvóka rendszerének rendszeres tisztítása és a karbantartásra irányuló intézkedések fontos szerepet játszanak a formázási pontosság fenntartásában.
Az öntőforma üregének szerkezeti optimalizálása szintén kulcsszerepet játszik a keresztirányú sarkon keletkező repedések csökkentésében. A kutatások szerint az olyan nem hagyományos öntőformák, mint a nagy sarokkal rendelkező öntőformák, jelentős előnyökkel bírnak. Az ipari tesztek, mint a Qianan Steel és Handan Steel tapasztalatai, azt mutatják, hogy a nagy szögű formák alkalmazásával az öntött acél sarkának hőmérséklete akár 70 °C-kal is növelhető a hagyományos öntőformákhoz képest, elkerülve ezzel a harmadik rideg hőmérsékleti zónát, amely a repedések kialakulását okozhatja.
A közelmúltban a kutatók új, ívelt szerkezetű öntőformákat fejlesztettek ki, amelyek képesek kompenzálni a szilárdulás során a sarkokban jelentkező zsugorodást. Ezek az öntőformák segítik a szilárduló acél jobb hőátadását, így csökkentve a repedések kialakulásának esélyét, miközben javítják a szilárd szerkezet mechanikai tulajdonságait is. A kutatások és ipari alkalmazások azt is mutatják, hogy a formák szögének és geometriájának optimalizálásával jelentősen növelhető a sarkok hőmérséklete, elkerülve a túl alacsony szilárdságú zónák kialakulását.
Fontos, hogy a kutatók és ipari szakemberek folyamatosan figyelemmel kísérjék és finomhangolják azokat a technológiákat, amelyek képesek a mikröalloyos acélok minőségét javítani és a repedések előfordulásának valószínűségét csökkenteni. Az ipari alkalmazásokhoz való átfogó megközelítés szükséges, amely magában foglalja az öntőformák szakszerű karbantartását, az oszcillációs paraméterek optimalizálását, a hűtési technológia fejlesztését és a megfelelő öntőforma-geometriát.
Miért fontos a mikroszálas acélok precipitációs kinetikája és termodinamikája a folyamatban?
A mikroszálas acélokban alkalmazott oldott elemek, mint a Ti, Nb, V és egyéb mikrorészecskék precipitációja alapvetően meghatározza az anyag mechanikai tulajdonságait, például a szilárdságot és a hajlító szilárdságot. A mikroszálas acélok gyártásakor figyelembe kell venni a különböző oldott elemek, mint a Ti, Nb és C, N vegyületeinek oldhatóságát, valamint azok precipitációs hőmérsékleti és kinetikai viselkedését. Az acélok termodinamikájának és kinetikájának ismerete lehetővé teszi a gyártási folyamatok optimalizálását, különösen a folyamat végén történő szilárdulás és az esetleges repedések elkerülése érdekében.
A mikroszálas acélokban az oldott M (Ti, Nb, V stb.) és N elemek közötti kölcsönhatásokat az aktivitási együtthatók és moláris koncentrációk határozzák meg. Mivel az ilyen típusú acélokban az oldott anyagok mennyisége igen kicsi, feltételezhetjük, hogy az aktivitási együtthatók (f) mindhárom elem esetében 1 értékűek. Az egyszerűsített egyenlet így a következő formát ölti:
Ahol az MC vegyületek oldhatósági szabadenergia változása, pedig a Ti vagy Nb arányát jelöli. Az oldhatósági szorzatokat és a különböző hőmérsékletekhez tartozó egyenleteket a precipitációs viselkedés meghatározásához használjuk.
A titán (Ti) és niobium (Nb) karbonitridjeinek precipitációja az a folyamat, amely különösen a hőkezelés során figyelembe veendő. A Ti (C, N) karbonitrid először 1386 °C-on kezdődik, és körülbelül 800 °C-nál fejeződik be, míg a Nb (C, N) precipitáció 1130 °C körül kezdődik, és 750 °C-nál befejeződik. E két elem közötti időbeli különbség lehetőséget ad arra, hogy megfelelő Ti hozzáadásával csökkentsük a Nb (C, N) precipitációját az austenit határvonalain, ezzel javítva az acél repedési ellenálló képességét.
A gyakorlatban, a mikroszálas acélokban az N-tartalom gyakran változhat, mivel a folyamatok és a felhasználói igények változóak. Az acélgyártás során általában az N-tartalom szabályozása az elsődleges szempont. Az acélgyárakban az N-tartalom típikusan 0,003–0,006% között mozog. Ha az N-tartalom a megadott tartomány alá csökken, a Ti (C, N) mennyisége jelentősen csökken, mivel a szabad nitrogén mennyisége kisebb, ami lehetővé teszi a szilárdítási folyamatok optimális előrehaladását. Az N-tartalom növelésével pedig fokozhatjuk a Ti (C, N) precipitációját, elősegítve ezzel a szilárdítási folyamatok jobb kontrollálását.
A mikroszálas acélok precipitációs hőmérsékleti viselkedésének pontos ismerete kulcsfontosságú az acélminőség és a gyártási folyamatok optimalizálásában. A mikroszálas acélok alkalmazásának számos előnye van, különösen az építőiparban, ahol a nagy szilárdságú és korrózióálló anyagok iránti kereslet folyamatosan növekszik. A Ti és Nb, valamint más mikrorészecskék optimális adagolása biztosítja a kívánt mechanikai és szilárdsági tulajdonságokat.
A gyakorlatban tehát a Ti és Nb különböző arányú alkalmazásával, figyelembe véve azok precipitációs kinetikáját, a hőmérsékleti és koncentrációs feltételeket, fontos a szilárdító folyamatok teljesítményének növelése. Az ipari előállítás során a pontos szabályozás révén javítható a termékek minősége és csökkenthetők a gyártási hibák. A precipitációs hőmérsékletek és koncentrációk finomhangolása segíthet elérni a kívánt mechanikai jellemzőket és biztosítja az acélok megbízhatóságát a gyártási és alkalmazási környezetben.
Hogyan érhetjük el a kívánt finomszemcsés szerkezetet a vékonyabb szelet acélkaspók gyors hűtésével a hagyományos folyamatos öntési folyamat után?
A hagyományos folyamatos öntési folyamat során gyakran előfordul, hogy az acél slabs sarkainak gyors lehűtésére nincs lehetőség, ami megnehezíti a kívánt γ → α átalakulást. Ez problémákat okozhat az anyag szerkezetében, mivel a nagyobb szemcseméret alacsonyabb szilárdságot és hajlékonyságot eredményezhet. Az új technológiák alkalmazása révén azonban sikerült jelentősen javítani ezen a helyzeten, különösen a slab sarkainál. A hagyományos hűtési rendszerekkel szemben egy fejlettebb spray technológia és automatikus vízelosztó rendszer alkalmazása révén az acél slabs sarkait ultra-gyors hűtéssel lehet kezelni, amely a kívánt finomszemcsés struktúrát biztosít a 0–20 mm-es tartományban.
Ez az innovatív megközelítés a vékonyabb szeletek esetében a szilárd acélképződés egyenletességét is javítja. A hagyományos, durvább "eredeti ausztenit + szemcsék közötti ferrit film" szerkezet helyett most egy sokkal jobb, 20 μm-nél kisebb méretű "ferrit + perlit" eloszlású szerkezet alakul ki, amely lényegesen jobb hajlékonyságot biztosít. Ez a fejlesztés lehetővé teszi a slab sarkai számára, hogy jobban ellenálljanak a keresztirányú repedések kialakulásának, amelyek az öntési folyamatok során gyakran előfordulnak. A fejlődés eredményeként a terhelés hatására bekövetkező repedések kontrollálása javul, és így az acél további feldolgozása biztonságosabbá válik.
A finom szemcsézettség elérésének jelentősége nem csupán a mechanikai tulajdonságok javulásában rejlik, hanem abban is, hogy az ilyen anyagok feldolgozása gazdaságosabb és hatékonyabb lesz. Az ultra-gyors hűtés lehetővé teszi az optimális szemcseméret elérését, amely a kívánt teljesítményt és tartósságot biztosítja. Az új spray technológia és a vízelosztó rendszer alkalmazása nagy előrelépést jelent az ipar számára, hiszen nemcsak az anyagminőséget, hanem a gyártási folyamatokat is jelentősen fejleszti.
Mindez azonban nem csupán technológiai újítás, hanem a gyártási feltételek alapos újragondolását is igényli. Az új rendszerek alkalmazása mellett fontos, hogy a hűtési eljárásokat és az egyéb paramétereket (például a víz hőmérsékletét, a hűtőfejek elrendezését és a vízáramot) a legoptimálisabb módon szabályozzuk. A megfelelő beállítások és paraméterek figyelembevétele elengedhetetlen a kívánt hatások eléréséhez és a költségek minimalizálásához.
Az ultra-gyors hűtési eljárások alkalmazása ugyanakkor nem minden esetben adja meg az azonnali válaszokat a problémákra, ezért elengedhetetlen, hogy a technológiai fejlesztéseket folyamatosan teszteljük és finomhangoljuk. Míg a hűtési technológiák és a szemcsék finomításának folyamata sok ígéretes eredményt hozhat, a hosszú távú előnyök és a gazdasági hatások csak akkor biztosíthatóak, ha az ipari gyártás során a gyakorlatban is teszteljük az új eljárásokat és technikákat.
A fejlődő technológiák mellett az egyik legfontosabb szempont a gazdasági hatékonyság. A gyors hűtési technológiák alkalmazása jelentős előnyökkel járhat, ám figyelembe kell venni a költségeket és az esetleges hosszú távú hatásokat is. A gyártási folyamatok optimalizálása és az új technológiák integrálása csak akkor eredményezhet valós előnyöket, ha az iparági szereplők képesek mérlegelni a költség- és jövedelmezőségi tényezőket.