هاي بر ترك گري مداومو پارامترهاي تكنولوژيكي ريختهييتركيب شيمياريتأث مباركهفوالد شركتيديتولهاي طولي تختال

2انييرضا، احمد1يزديانيحس

واحد نجف آبادياسالمدانشگاه آزاد دانشكده مهندسي مواد،1 اصفهانيصنعتمواد، دانشگاهيمهندس دانشكده2

دهيچك

باشـديمـ فرايند ريخته گري مداوم توسطيتوليديها تختالدرعيشاوبيعازيكييطوليها ترك

دررديپذيمريتأثيكيمتالورژويكيمكانعواملرينظاز عوامل متعددي كه ونيا. يبررسـ مقاله به بحـث

دريطـوليهـا تـرك جـاديابـر گـريو همچنين پارامترهاي تكنولوژيكي ريخته از عناصريبرخ راتيتأث

مباركـه فـوالد شـركتدر مـداوم،يگـر ختـهير نـديفراشده توسطديتوليكربنسادهيفوالديها تختال

و دهنـده نشـانقيـ تحقنوع ترك ارائه گرديـده اسـت. نتـايجنياكاهشيبراييراهكارهاپرداخته شده

ويگر ختهيريكيتكنولوژيپارامترهاوميسيليس، مسوكلينماننديعناصرتياهم از جمله فـوق ذوب

.باشديمها طولي در تختاليها تركبر روي،يگر ختهيرسرعت

يگر ختهير، فوق ذوب، سرعتيائيميشبيترك،يطولمداوم، تركيگر ختهير:يديكلكلمات

1 h.izadi@msc.ir

91سمپوزيوم فوالد 40

مقدمه

. كشورهاستيفوالدعيصناتوسعهياصلاز اهدافيكيمداوم فوالديگر ختهيردر حال حاضر،

ويدهايگرديتولباال،ديتول، حجمتيفيكاز جملهياريبسليدال ونيهمچنمختلف فوالد اشكالنوع

ازديتوليها شركتدرخواستشيافزامحصوالت، باعثنيا يگر ختهيرفوالد در ارتباط با استفاده

مداوم شده است.

در طوليسطحوياخلدوبيعآمدن به وجودازيريجلوگبا توجه به اهميت اين نوع از فرايند،

و تركبيع. باشديممداوم از اهميت بااليي برخورداريگر ختهيرمحصوالتديتول يها تركژهيبه

از تختالوبيعدرصد70ازشيبكهيطول را به خود اختصاص داده توليد تختاليها شركتدر بسياري

به وجوددر سطح تختالبيعنياهكيصورت. در باشديمبرخوردارانيمنيادرياديزتياهماز،است

، تختال قراضهبيعنيابودنديشددر صورتايورديگقرارميترماتيعملتختال مورديستيباديآ

.گردديم

از باشديم مؤثرسطح تختال طولييها تركعوامل مختلفي در ايجاد به توانيمهاآننيتر مهمكه

كربندامنهيدارايفوالدها. اشاره نموديفازيها استحالهويائيميشبيتركاز جملهيكيمتالورژعوامل

به كربنيدارايفوالدهااز دستهك)يتكتيپريوالدها(ف16/0تا9/0 ها تركنوعنيامتوسط، حساس

و تركنيا. در صورت وجود باشنديم برگرداندنايوميترمدر جهتييباالنهيهزبر سطح تختال، وقت

.]1[ شوديمذوبياه كورهتختال به

رايگر ختهيريها تختالدر ترك جاديادر بيشتر موارد،يكلبه طور به طور توانينممداوم فوالد

و معموالًكيبهقيدق درنيچندعامل خاص نسبت داد . بر اساس باشنديمليدخها تركاين جادياعامل

فايا ترك جاديادريمؤثرنقشو حجميياهاستحالحرارتي، مكانيكي،يها تنشانجام گرفته قاتيتحق

كننده خنكآبيدمابه قالب،يورودآب زانيماز جملهيگر ختهيرنيماشيكارطيشرا. كننديم

آب دماقالب، و همچنين پارامترهاي،يگر ختهيرنيماش ماتيتنظها، در سگمنتيپاششو مقدار

و سرعت ريخته گري شيبجملهاز تكنولوژيكي فرايند ريخته گري مداوم در قالب، ميزان فوق ذوب

. باشنديمثرؤمبيعنيا كنترل

در تختاليطوليهاتركليتشكبر مؤثرعوامليحرارتيها تنشف)ال

ويحرارتيها تنش ازكه. شوديميناشدر فوالد در حال انجماديحرارتتيهدا كمبوداياز فقدان

مذاب درون قالب،انيجرقالب، نوعبيش نحوه انجماد،،يگر ختهيرفوق ذوب، سرعترينظيعوامل

ويحرارتتيهدا زانيم،يائيميشبيترك .]4و2،3[رديپذيمريتأثرهيغپودر قالب

41........ تركيب شيميايي تأثير

ياصطكاكويكيمكانيها تنشب)

ماتيتنظازيناشيكيمكانيها تنشقالب، وارهيديكار روغنتيفيكرينظيعواملازها تنشنيا

و قالب منتنادرست سگ .]5[رديپذيمريتأث كنندهقسمت صافيها تنشويگر ختهيرنيماشها

و داخلييحجميها تنشج)

م برؤاز عوامل دريفازهابه تفاوت در انقباض توانيمها تنشنياثر سرد شدن فوالدنيحمختلف

.]6[اشاره نمود

از استحاله فازيناشيها تنشد)

درنيا ويزن جوانهكه. دهديمرخن)كربدرصد16/0تا09/0ا(بكيتكتيپريهافوالدتنش اغلب

دربيتركرشد فاز گاما از و فاز دلتا و تحليلدر.رديگيمانجامطهيحنيامذاب يها تختال تجزيه

و كربن فوالدهايكهمشخص شده است، معيوب يها ترك جاديابهياديزليتماكيتكتيپرمتوسط

.]7[ دارنديطول

مباركهفوالد شركتيفوالديها تختاليطوليها ترك رامونيپقيتحقازيقسمتمقاله حاضر،

يطوليها ترك زانيمبر گري مداومو پارامترهاي تكنولوژيكي ريختهييايميشبيتركريتأثكه، باشديم

. دهديمقراريبررسموردرا شده در تختال جاديا

و روش قيتحقمواد

كنندگانتوليدنيتر بزرگازيكيبه عنوان مباركهاز اطالعات شركت فوالد در اين تحقيق

در تختال مناسبديگراستفاده شده است. براي انتخابيطوليها تركنهيزمدر رانياهاي فوالدي

و تناژ توليد گريدهاي مختلف فوالد توجه،هاي سطحي جهت بررسي ترك به چند فاكتور ميزان ترك

كه St37يساختمان، فوالدقيتحقنيايبراشده است. انيب1آن در جدوليائيميشبيتركانتخاب شد

در هاي طولي، اين ترك با توجه به امكان تأثير عرض تختال در ايجاد تركنيهمچنشده است. ها

يها تركبريائيميشبيتركاثريبررسقرار گرفته است. به منظوريبررسهاي مختلف مورد عرض

ايطول به، استفاده شد.،متريليم 1530با عرض تختال شدهيگر ختهيرذوب 250ز اطالعات مربوط

نيچنانجاميبراانجام گرفت.يروبشيالكترون كروسكوپيمتوسطينگار شكستيهايبررس

از بدونمناطق زساختاريرنيهمچنو تركمحل،يشيآزما مناسب توسط اچانتوبيمعيها تختالترك

قرار گرفت.يبررسمورد

،يطوليها تركليتشكبر گريو پارامترهاي تكنولوژيكي ريخته عناصرريتأثمشخص نمودنيبرا

بانيااثراتكيشماتليتحل سياندشده است.انيبتركسياندبه ناميپارامترعوامل انجام گرفته كه

بهيطول تركيداراترك، متوسط تعداد تختال .دينمايمانيبرايديتول تعداد ذوبنسبت

91سمپوزيوم فوالد 42

و بحثجينتاييايميشبيترك

ازريتأث دريسطحيها تركعناصر بر برخي نشان1 شكلنشان داده شده است.7تا1يها شكل،

به باشديميعناصرمس از جمله.باشديمترك در تختال زانيمبامسدهنده ارتباط زانشيمكه با توجه

دريديكل. مس عنصرندينمايميبازطه با ترك خوردن را در رابيمتفاوتيها نقش،بيتركدر

.]8[شوديممحسوب1داغيپارگاز نوعيها ترك

كهعناصري است كه جمله نيكل از مشابه با مس در فوالد وجود داشته باشد،ريمقادبا در صورتي

بر.دينمااثر مس را در وقوع پارگي داغ جبران توانديم مس خالفنيكل را در آستنيت قلع، حالليت

و از ايجاد رسوبات مس جلوگيري نيز مشخص2كه در شكل طور همان.آورديم به عملافزايش داده

مكانيزم به دليل تفاوت توانديمكه اين شوديم در تختالترك انديس باعث افزايش نيكل،باشديم

داطولييها تركايجاد راها تركمتفاوت بودن مكانيزم اين.باشدغ با پارگي با توانيمبا پارگي داغ

رغميعلمشخص است،3كه در شكل طور هماناستفاده از آناليز شيميايي سطح ترك مشخص نمود.

و قلعاها ترك، ولي در سطح اين باشديم مؤثرطولييها تركاينكه مس در افزايش ثري از عناصر مس

و منگنزو باشدينم كاهش مسبب توانديمها تركاين در سطح وجود عناصري از جمله گوگرد

.]10و9[ باشديا دانهو شكست بينها مرزدانهاستحكام

و افزايش به دليل،طولي با افزايش نيكليها تركعلت افزايش در مقادير سختي پذيري فوالد سختي

كه به ذكرالزم.كم نيكل، است تافنس افزايش ميزان نيكل در هر شرايطي موجب افزايش است

به شود، بلكه اثر افزايش نيكل نمي .تعادل برسد تا تافنس ضربه بهبود يابد بايد با كاهش مقدار منگنز

،و تمايلي به ايجاد كاربيدها ندارند نموده، عناصري كه سختي پذيري فوالد را اضافه است مشخص شده

، باشديمشخصم4كه در شكل طور همان.]11[ شونديم در تختال طولييها تركباعث افزايش

مي مؤثريكي از پارامترهاي Ni/Cuپارامتر به بر روي ترك در مشخص است، اين شكلباشد. با توجه

در3تا25/1 صورتي كه اين پارامتر بين ميزان قرار دارد.نيتركمباشد، ميزان ترك طولي

و سختيشيافزابسبم كربنكماريبسيفوالدهادرو كرومسيليسيم كاهش اندازه دانهو استحكام

در.باشنديم ، استحكام را افزايش داده ولي چقرمگي فرتسيليسيم عنصر كاربيدزا نيست ولي با انحالل

.گردديمطولييها تركباعث كاهش در ميزانو بنابراين دهدينمرا كاهش

همچونزاتيفر افزايش عناصر،باشديمنيز مشخصل)ربن معاد(ك Cpكه در فرمول طور همان

زا عناصرو Cp ميزان باعث كاهشو كروم سيليسيم . كننديمرا بازي Cpنقش افزاينده Ni مانند آستنيت

1 Hot Shortness

43........ تركيب شيميايي تأثير

در طور همانو بوده Cpلمشابه با فرمو كامالً موردنيز طولييها تركدر مورد نيز6و5يها شكلكه

و سختي توسط اين عناصر،افزايش رغميعل باشديممشخص نقش كاهنده Crنقش كاهنده، Si استحكام

وكمبا ميزان تأثير ،Ni نيز7كه در شكل طور همانبنابراينودينمايمترك را بازي نقش افزاينده

]12[.باشديمفوالد نيز وابسته Cp به ميزان طولييها ترك،باشديممشخص

)1(Cp = [%C]+0.02[%Mn]+0.04[%Ni]-0.1[%Si]-0.04[%Cr]-0.1[%Mo]

يگر ختهيريكيتكنولوژيپارامترها

با توليدي شركت فوالد مباركه طولي در تختاليها ترك شد.دهيديموضعيفرورفتگهمراه

انقباضلهيوسبه احتماالًو شونديم جادياهياولپوسته مناطقنيتر نازكدريموضعيهايفرورفتگ

.]13[ گردنديمدجاياناهمگون پوسته منجمد شده،

از طور همان از پارامترهايو سرعت ريخته گري فوق ذوب،باشديممشخص9و8يها شكلكه

د،ندر حيطه بهينه خود قرار داشته باشدر صورتي كه اين عواملو باشنديميطوليها تركبر مؤثر

از طريق تأثير بر روي نوع،امتراين دو پار.دهنديمانديس ترك را به ميزان قابل توجهي كاهش تواننديم

و سگمنت، در پوستهيليتشكساختار ميزان فالكس هاي بااليي، ضخامت پوسته منجمد شده در قالب

افزايش سرعت ريخته گري.ندمؤثرها تركنيابر،و ميزان انقباض انجمادي حرارتي خروجي از تختال

شرنيثا1تا1/0بينيها زمان(به ويژه در و در نتيجه)وع انجماده بعد از ، باعث افزايش سرعت سرد كردن

و انجماديعرضدر جهتييدمايها تنش وسيعي از دماها، ايجاد تردي فوالد در حيطه تختال،

و بنابراين كنواختيريغ تغيير در فالكس.كنديمرا تشديديطوليها ترك جاديا پوسته اوليه تختال شده

بهيگر ختهيربا سرعتتيرحرا ولميفت در ضخامرييتغ دليل، دراي سرباره قالب ،ييهوافاصله تغيير

. شوديم جاديا

وثگري پايين باع ريختهيها سرعتفي از طر افزايش اصطكاك بين كاهش شكل پذيري پوسته اوليه

و و قالب شده ل متعادبنابراين با سرد كردن. دهنديمرا افزايش طولييها ترك بنابراين انديسپوسته

و انجماد غيريكنواخت در پوسته انجمادي اوليهاز تردي در دماهاي باال توانيم و همچنين، ايجاد تنش

و تمايل به ايجاد ترك در تختال به عملجلوگيري پايينيها سرعتشكل پذيري كم پوسته در را آورده

.]14[ كاهش داد

يريگجهينت

روطولييها ترك و قرار گرفتي مجتمع فوالد مباركه مورد بررسي هاي واقعي توليد تختاليبر

: بدست آمدصفحه بعد نتايج

91سمپوزيوم فوالد 44

بر.1 . باشنديمطولييها تركمسو نيكل از عناصر مضر

بر Ni/Cuپارامتر.2 بين Ni/Cu. در صورتي كه ميزان باشديمطولييها تركاز پارامترهاي تأثير گذار

را خواهيم داشت. ميزان تركنيتركمقرار داشته باشد،3تا 1.25

.ديگردمشخصيطوليها تركمناسب در جهت كاهشيعنصربه عنوانميسيليسعنصر.3

درجه تشخيص23تا18بين دماي فوق ذوب بهينه براي ريخته گري مداوم در شركت فوالد مباركه.4

داده شد.

عر.5 و براي 1530ض تختال سرعت ريخته گري بهينه براي ريخته گري مداوم در شركت فوالد مباركه

طولييها تركبراي جلوگيري از در ضمن متر بر دقيقه مشخص گرديد.85/0تا75/0بين، متريليم

متر بر دقيقه75/0از كاهش سرعت به پايينتر مناسبمتر بر دقيقه85/0افزايش سرعت به باالي

.باشديم

و يقدردانتشكر

و سندگانينو ازيقـدردان مراتب تشكر ويفوالدسـازهيـ ناحديـ توليفنـ دفتـر رسـنل محتـرمپ خـود را

بهيگر ختهير .دارنديماعالم پروژهنيادر انجام شان مانهيصميهايهمكارليدلمداوم،

مراجع[1] B.Weisgerber, M.Hecht, K.Harste, H.Morand, M.Kandel and J.Y.Lamant

“Improvement of Surface Quality on Peritectic Steel Slabs”, Steel research, A1, 2002, pp.15-19.

[2] V.P.Shabovta, A.K.Torgovets and E.V.Maksimov, “Formation of Longitudinal Cracks on Slabs, Steel in Translation, A6, 2010, pp.558–561.

[3] R.Saraswat, D.M.Maijer, P.D.Lee and K.C.Mills, “The Effect of Mould Flux Properties on Thermo-mechanical Behaviour During Billet Continuous Casting”, ISIJ International, A1, 2007, pp.95–104.

[4] J.Reiter, C.Bernhard and H.Presslinger “Austenite Grain Size in the Continuous Casting Process”, Material Scharacterization, A59, 2008, pp.737–746.

[5] H.Yu and X.Liu, “Longitudinal Crack on Slab Surface at Straightening Stage During Continuous Casting Using Finite Element Method”, Springer-verlag Berlin Heidelberg journal, A17, 2010, pp.235−238.

[6] J.Konishi, M.Militzer, J.K.Brimacombe, and I.V.Samarasekera “Modeling the Formation of Longitudinal Facial Cracks During Continuous Casting of Hypoperitectic Steel”, Metallurgical and materials transactions B, A33, 2002, pp.413-422.

[7] A.Rezaeian, F.Zarandi and S.Yue, “Mechanism of Hot Ductility Improvement of a Peritectic Steel Containing Vanadium Using Very High Temperature Compression”, Metallurgical and Materials Transaction A, A39, 2008, pp.95-105.

[8] S.H.Song, J.Jia, Z.X.Huan, A.M.Guo and D.D.Shen,“The Role of Tin in the Hot-Ductility Deterioration of a Low-Carbon Steel”, Metallurgical and Materials Transactions, A34, 2003, pp.1611-1616.

[9] B.Mintz, “The Influence of Composition on the Hot Ductility of Steels and to the Problem of Transverse Cracking”, ISIJ International, A39, 1999, pp.833-855.

45........ تركيب شيميايي تأثير

[10] K.H.Kim, T.J.Yeo, K.H.Oh and D.N.Lee “Effect of Carbon and Sulfur in Continuously Cast Strand on Longitudinal Surface Cracks”, ISIJ International, A36, 1996, pp.284-289.

[11] J.C.Herman and V.Leroy “Influence of Residual Element on Steel Processing and Mechanical Properties”, Metal Working and Steel Processing, 1996, pp.58-73

[12] V.Karlinskia, W.Fogazzib, B.V.de Souzac, C.R.F.Ferreirad, C.A.dos Santose, and J.A.Spimf “A Ferrite Potential Influence on Heat Transfer Conditions in Industrial Mold During the Continuous Casting of Steel” Thermal Engineering, A8, 2009, pp. 18-23.

[13] S.Pelak, R.Misicko, D.Fedakova, J.Bidulska “Between the Dendrite Structure Quality, the Casting Technology and the Defects in Continuously Cast Slabs” Materials Engineering, A16, 2009, pp.21-28.

[14] M. Hanao, M.Kawamoto and A.Yamanaka “Growth of Solidified Shell Just below the Meniscus in Continuous Casting Mold”,ISIJ International, A49, 2009, pp. 365–374.

) St37(يبررسفوالد مورديائيميشبيترك.1جدول

Nppm Al CuNiCrSPMnSi Cعناصر

0.0060.040.050.040.010.010.010.570.0090.13تركيب شيميائي

)Wt%(

.طولييها تركبرمستأثير.1شكل

91سمپوزيوم فوالد 46

.طولييها تركبركلينتأثير.2شكل

.يالكترون كروسكوپيملهيوسبه كستشسطحييايميشزيآنال.3 شكل

مسكلين پارامترريتأث.4 شكل يطوليها تركبر/

47........ تركيب شيميايي تأثير

.طولييها تركبر سيليسيمتأثير.5شكل

.طولييها تركبر كرومتأثير.6شكل

91سمپوزيوم فوالد 48

.طولييها تركبر كربن معادلتأثير.7شكل

.طولييها تركبر فوق ذوبتأثير.8شكل

بر سرعتريثتأ.9شكل .طولييها تركريخته گري