طريقة التكرير VD هي طريقة معالجة بالفراغ السائل الصلب حيث يتم وضع فولاذ كهربائي أولي لفرن كهربائي ومحول في خزان مغلق للإخلاء ، ويتم تقليب الأرجون في أسفل المغرفة. في الفرن الكهربائي ، المحول ، بعد الصهر ، النفخ الأولي ، ثم وضعه في خزان تفريغ (حجرة تفريغ) عن طريق تقليب الأرجون السفلي وعملية تفريغ الغاز للحصول على الفولاذ المصهور النقي.
فرن LF (LADLE FURNACE) هو فرن تكرير ذو مغرفة ، وهو معدات التكرير الرئيسية في إنتاج الصلب. يعتمد تكرير الفرن LF بشكل أساسي على الخبث الأبيض في البرميل ، وفي جو منخفض الأكسجين (محتوى الأكسجين 5 ٪) ، يتم نفخ غاز الأرجون في البرميل ليتم تقليبها ، ويتم تسخين قطب الجرافيت لتكرير المصهور الصلب يمر من خلال الفرن الأولي. نظرًا لأن تحريك الأرجون يسرع التفاعل الكيميائي بين الخبث والصلب ، يتم إجراء تعويض درجة الحرارة عن طريق تسخين القوس ، والذي يمكن أن يضمن وقت التكرير لفترة طويلة ، وبالتالي تقليل محتوى الأكسجين والكبريت في الفولاذ ، ويتم تصنيف الادراج وفقًا لـ ASTM. ~ يا. المستوى 1. يمكن دمج فرن LF مع فرن كهربائي ليحل محل فترة الاختزال للفرن الكهربائي ، ويمكن أيضًا دمجه مع محول الأكسجين لإنتاج سبائك فولاذية عالية الجودة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال فرن LF عبارة عن ورشة صب مستمرة ، خاصة مكونات التحكم التي لا غنى عنها ، ودرجة الحرارة والمعدات للحفاظ على الفولاذ المصهور في خط إنتاج الصب المستمر من سبائك الصلب. لذلك ، فإن ظهور فرن LF قد شكل خط إنتاج جديد من الفولاذ عالي الجودة LD-LF-RH-CC (الصب المستمر). يتم تقليل وتنقية الفولاذ في خط الإنتاج المشترك هذا بشكل أساسي بواسطة فرن LF. تشتمل درجات الفولاذ المعالجة بواسطة فرن LF على جميع درجات الصلب تقريبًا من الفولاذ الخاص إلى الفولاذ العام. احتياجات مراقبة الجودة المرئية في الإنتاج ، ويتم اعتماد أنظمة تشغيل عملية مختلفة. من بين العديد من معدات التكرير الثانوية ، فإن فرن LF فعال من حيث التكلفة.
صهر الحث الفراغي ، يشار إليه باسم VIM ، طريقة معدنية لتوليد تسخين تيار إيدي في موصل معدني عن طريق الحث الكهرومغناطيسي تحت ظروف الفراغ. تحتوي عملية VIM على حجم صغير من حجرة الانصهار ، ووقت فراغ قصير ودورة ذوبان قصيرة ، وهي ملائمة للتحكم في درجة الحرارة والضغط ، والعناصر المتطايرة القابلة لإعادة التدوير ، والتحكم الدقيق في تكوين السبائك. نظرًا للخصائص المذكورة أعلاه ، تطورت VIM لتصبح واحدة من العمليات الهامة لإنتاج السبائك الخاصة مثل الفولاذ الخاص والسبائك الدقيقة والسبائك الكهروحرارية والسبائك عالية الحرارة والسبائك المقاومة للتآكل.
يجب قطع القضبان الملفوفة للأسباب التالية: أ ، يجب قطع جزء فتحة الانكماش أو الجزء الرئيسي من سبيكة الصلب ؛ ب ، قطع جزء التشوه غير المستوي من ذيل سبيكة الصلب ؛ ج ، من أجل تلبية الطول الثابت للمنتج النهائي ، يجب قطع السبيكة بطول ثابت ؛ d ، مطلوب أيضًا قطعه بسبب قيود العملية وظروف المعدات في ورشة العمل. القطع يستخدم الفولاذ بشكل أساسي لقطع الأجزاء غير المنتظمة من الأطراف الفولاذية والحصول على الطول المحدد. يتم قص كل من الحديد والكتل على آلة القص. اعتمادًا على متطلبات العملية ، يتم تقطيع بعضها قبل التدحرج ، وبعضها يتم قصه أثناء الدرفلة ، والبعض الآخر يتم قصه بعد الدرفلة. وفقًا لدرجة حرارة الفولاذ المنفصمة ، يمكن تقسيم القص إلى نوعين: القص الساخن والقص البارد. تصنع معظم المقصات الساخنة على الخط ، بينما يمكن عمل القطع الباردة خارج الخط.
تشطيب الصلب هو عملية لا غنى عنها في عملية إنتاج الصلب المتداول. الغرض من التشطيب هو ضمان جودة المنتج في النهاية. يشمل الإنهاء جميع عمليات درفلة الفولاذ بعد التبريد (مثل التبريد البطيء ، وما إلى ذلك) ، والمعالجة الحرارية ، والتقويم ، والتخليل ، والتنظيف ، والتدريج ، والتعبئة والتغليف حتى مستودع المنتج النهائي. نظرًا للمتطلبات الفنية للمنتجات ، فإن محتوى عملية التشطيب مختلف أيضًا. تظهر العملية الأساسية لإنهاء الفولاذ في الشكل: من أجل ضمان جودة الخطة الوطنية وعقد الطلب ، وتقليل استهلاك المعادن وتكاليف المنتج ، يجب تنفيذ العملية النهائية لإنتاج درفلة الصلب - عملية تشطيب الصلب ، وفقًا للوائح المختلفة. من المهم أيضًا التكديس المعقول والإدارة العلمية للصلب أثناء عملية التشطيب. إذا لم تكن الإدارة جيدة ، فسوف يتسبب ذلك في فوضى في فرن خلط الفولاذ النهائي ، وحتى يتم التخلص منه على دفعات.
اعتمادًا على التركيب الكيميائي للفولاذ ، وحالة الهيكل ، وحجم المنتج ، والعيوب المحتملة بعد التبريد ، وظروف خرج المطحنة ، وموقع التبريد ، ومعدات التبريد ، يمكن تبريد الفولاذ المدلفن على الساخن إلى الغرفة درجة الحرارة بطرق التبريد المختلفة. 1) تبريد الهواء: هذه طريقة للتبريد الطبيعي للهواء ، وتستخدم على نطاق واسع. بعد التبريد في الهواء ، لا يكون الهيكل المعدني عبارة عن فولاذ مارتينسيت أو شبه مارتينسيتي. بعد الدرفلة على الساخن ، يتم استخدام تبريد الهواء ، مثل الفولاذ منخفض الكربون ، والصلب العادي منخفض القوة ، ومعظم الفولاذ الهيكلي الكربوني وهيكل السبائك. يتم تبريد الفولاذ ، وكذلك الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ، وما إلى ذلك بهذه الطريقة. 2) التبريد السريع هذه طريقة تبريد قسرية للرش ، والرش ، والري. تتميز العملية بتبريد الفولاذ بشكل طبيعي بعد تبريده إلى درجة حرارة معينة لفترة زمنية معينة. على سبيل المثال ، يستخدم الفولاذ الذي يتطلب فحص عيوب شبكة الكربيد هذا النوع من التبريد. يتم أيضًا تبريد قضيب السلك الفولاذي الكربوني بسرعة بعد التدحرج لتحسين الخواص الميكانيكية الشاملة للسلك. 3) التبريد البطيء يتميز بالدرفلة على الساخن للقضبان أو الفولاذ المكدس معًا لتبريدها ببطء لمنع عيوب النقطة البيضاء. تعتمد الطريقة المحددة للتبريد البطيء على ظروف الإنتاج ، ويمكن تنفيذها في حفرة تبريد بطيئة خاصة. يمكن تنفيذه في صندوق تبريد بطيء متحرك خاص ، أو يمكن تكديسه على الأرض وتغطيته بالرمل وبقايا الأسبستوس وما شابه ذلك. ابطئ. طريقة التبريد هذه مناسبة للفولاذ المارتينسيت ، والفولاذ شبه المارتينسيتي والفولاذ Leysite ، مثل فولاذ الأدوات عالي السرعة ، والفولاذ المقاوم للصدأ Martensitic ، وفولاذ الأدوات عالي السبائك جزئيًا ، والهياكل عالية السبائك ، والتي تكون حساسة للضغط أثناء التبريد. قوي جدا. 4) المعالجة الحرارية إن طرق المعالجة الحرارية المستخدمة بشكل شائع بعد الدرفلة على الساخن هي التلدين ، والتلطيف بدرجة حرارة عالية ، والتطبيع ، وما شابه.
O (أكسجين) O عنصر ضار في الفولاذ. يدخل بشكل طبيعي إلى الفولاذ أثناء عملية صناعة الفولاذ. على الرغم من إضافة المنجنيز والسيليكون والحديد والألمنيوم لإزالة الأكسدة في نهاية صناعة الصلب ، إلا أنه من المستحيل إزالتها. أثناء تصلب الفولاذ المصهور ، ينتج عن تفاعل الأكسجين والكربون في المحلول أول أكسيد الكربون ، والذي يمكن أن يتسبب في حدوث فقاعات. يوجد الأكسجين بشكل أساسي في شكل شوائب مثل FeO و MnO و SiO2 و Al2O3 في الفولاذ ، مما يقلل من قوة ودونة الفولاذ. على وجه الخصوص ، له تأثير خطير على قوة التعب ، وصلابة التأثير ، وما شابه. سوف يزيد الأكسجين من فقد الحديد في فولاذ السيليكون ، وتضعف النفاذية المغناطيسية وقوة الحث المغناطيسي ، ويتم تكثيف تأثير الشيخوخة المغناطيسية.
ن (نيتروجين) تأثير النيتروجين على خواص الفولاذ مشابه لتأثير الكربون والفوسفور. مع زيادة محتوى النيتروجين ، يمكن تحسين قوة الفولاذ بشكل كبير ، كما يتم تقليل اللدونة ، وخاصة المتانة ، بشكل كبير ، وتتدهور قابلية اللحام ، ويزداد البرد والهشاشة ، ويزداد ميل الشيخوخة. هشاشة باردة وهشاشة ساخنة وتلف قابلية اللحام وخصائص الانحناء البارد للفولاذ. لذلك ، يجب تقليل محتوى النيتروجين في الفولاذ وتقليله. بشكل عام ، يجب ألا يزيد محتوى النيتروجين عن 0.018٪. يمكن أن يقلل النيتروجين من الآثار الضارة للألمنيوم والأنتيمون والفاناديوم وعناصر أخرى ، ويحسن خصائص الفولاذ ، ويمكن استخدامه كعنصر في صناعة السبائك للفولاذ منخفض السبائك. بعض درجات الفولاذ المقاوم للصدأ ، والزيادة المناسبة في محتوى N ، يمكن أن تقلل من كمية Cr المستخدمة ، ويمكن أن تقلل التكاليف بشكل فعال.
ج (كربون) C هو العنصر الرئيسي بعد الحديد ، والذي يؤثر بشكل مباشر على قوة الفولاذ وليونة وصلابة وقابلية اللحام. عندما يكون محتوى الكربون في الفولاذ أقل من 0.8٪ ، تزداد قوة وصلابة الفولاذ مع زيادة محتوى الكربون ، بينما تنخفض اللدونة والصلابة ؛ ولكن عندما يكون محتوى الكربون أعلى من 1.0٪ ، مع محتوى الكربون عند الزيادة ، تقل قوة الفولاذ. مع زيادة محتوى الكربون ، تتدهور قابلية اللحام للمواد الفولاذية (الفولاذ الذي يحتوي على محتوى كربوني أكبر من 0.3٪ ، تقل قابلية اللحام بشكل كبير) ، ويزداد الهشاشة الباردة وحساسية الشيخوخة ، وتقل مقاومة التآكل في الغلاف الجوي.
ب (البورون) يتمثل الدور الرئيسي لـ B في الفولاذ في زيادة صلابة الفولاذ ، وبالتالي توفير المعادن الأخرى الأقل تكلفة ، والنيكل والكروم والموليبدينوم وما شابه ذلك. لهذا الغرض ، يتم تحديد المحتوى بشكل عام في النطاق من 0.001٪ إلى 0.005٪. يمكن أن يحل محل 1.6٪ نيكل ، 0.3٪ كروم أو 0.2٪ موليبدينوم. يجب ملاحظة أن الموليبدينوم يمكن أن يمنع أو يقلل من هشاشة المزاج ، في حين أن البورون لديه ميل طفيف لتعزيز هشاشة المزاج ، لذلك لا يمكن استخدامه. يحل البورون محل الموليبدينوم تمامًا. يضاف البورون إلى الفولاذ الكربوني المتوسط. نظرًا لتحسين الصلابة ، يمكن تحسين خصائص الفولاذ بسمك 20 مم أو أكثر بشكل كبير بعد التبريد والتلطيف. لذلك ، يمكن استخدام فولاذ 40B و 40MnB بدلاً من 40Cr ، ويمكن استبدال الفولاذ الكربوني 20CrMnTi بصلب 20Mn2TiB. ومع ذلك ، نظرًا لأن تأثير البورون يتناقص أو حتى يختفي مع زيادة محتوى الكربون في الفولاذ ، عند اختيار الفولاذ الكربوني المحتوي على البورون ، يجب مراعاة أنه بعد الكربنة للجزء ، فإن صلابة الطبقة الكربونية سوف تكون أقل من النواة. هذه الميزة من النفاذية. مطلوب بشكل عام أن يكون صلب الزنبرك صلبًا تمامًا ، وعادة ما تكون منطقة الزنبرك ليست كبيرة ، ومن المفيد استخدام الفولاذ المحتوي على البورون. يتقلب تأثير البورون على فولاذ الزنبرك عالي السيليكون بشكل كبير ، وهو أمر غير مريح لتبنيه. البورون له صلة قوية بالنيتروجين والأكسجين. يمكن أن تؤدي إضافة 0.007٪ من البورون إلى الفولاذ المغلي إلى القضاء على شيخوخة الفولاذ.
H (الهيدروجين) H هو العنصر الأكثر ضررًا في الفولاذ بشكل عام. يمكن أن يتسبب الهيدروجين المذاب في الفولاذ في حدوث عيوب مثل تقصف الهيدروجين وبقع بيضاء في الفولاذ. مثل الأكسجين والنيتروجين ، يمتلك الهيدروجين قابلية ذوبان قليلة جدًا في الفولاذ الصلب. يذوب في الفولاذ المصهور عند درجات حرارة عالية. عندما يبرد ، لا يصل ويتراكم في الهيكل ليشكل مسامًا دقيقة عالية الضغط ، مما يؤدي إلى انخفاض مرونة الفولاذ وصلابة وقوة التعب بشكل حاد. في الحالات الشديدة يسبب تشققات وهشاشة. يحدث "التقصف الهيدروجين" بشكل رئيسي في الفولاذ المارتنسيتي ، والذي لا يظهر بشكل كبير في الفولاذ الفريت ، ويزيد بشكل عام مع الصلابة ومحتوى الكربون. من ناحية أخرى ، يمكن أن يزيد H من النفاذية المغناطيسية للصلب ، ولكنه يزيد أيضًا من القوة القسرية وفقدان الحديد (يمكن زيادة القوة القسرية بمقدار 0.5 إلى 2 مرة بعد إضافة H).
جميع منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ قابلة لإعادة التدوير بنسبة 100٪. تريد العديد من شركات إعادة التدوير أن تظل أنواع الدرجات المختلفة منفصلة (كل 300 سلسلة معًا وما إلى ذلك). يتراوح معدل إعادة الصهر النموذجي للفولاذ المقاوم للصدأ بين 60 و 85٪.
كان AISI (المعهد الأمريكي للحديد والصلب) هو المنشئ لنظام الترقيم للسلسلة 300 و 400 (أي ، الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304). كما قاموا بنشر دليل منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ الذي أدرج هذه التعيينات والتحليل الكيميائي بالإضافة إلى معظم الخصائص الميكانيكية والفيزيائية لكل درجة على حدة. فهي ليست مواصفات على هذا النحو ، بل مجرد تعريفات للدرجات الفردية. معظم المواصفات المستخدمة مع الفولاذ المقاوم للصدأ مأخوذة من ASTM (الجمعية الأمريكية لاختبار المواد). راجع " مواصفات الفولاذ المقاوم للصدأ " لمزيد من المعلومات. استلمت جمعية الحديد والصلب محل AISI في نشر دليل منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ منذ عدة سنوات.
ما هي الفوائد ، فيما يتعلق بالإجهادات المتبقية ، للتشكيل غير الملحوم المجوف على اللوح الملفوف والملحم الذي تتم معالجته لاحقًا (المعالجة بالقطع ، والمعالجة الحرارية ، وما إلى ذلك)؟ بشكل عام ، سيحدث تشوه أحد المكونات عندما تتحول حالات الإجهاد للمكونات الفردية أو التجميع ككل من حالة توازن واحدة إلى حالة توازن جديدة. يعمل وجود الضغوط المتبقية في المكونات كمصدر للطاقة الكامنة يشبه في الطبيعة زنبركًا ثابتًا في حالة مضغوطة. إذا بقيت أداة التثبيت التي تحمل الزنبرك سليمة ، فلن يتمدد الربيع. ومع ذلك ، بمجرد إزالة المثبت ، يتمدد الزنبرك حتى يصل إلى حالة توازن جديدة - إما نقطة ثابتة أخرى أو نقطة يتم فيها إنفاق الطاقة الكامنة للزنبرك - ويتم تمديد الربيع. لذلك ، أيضًا ، ستظل الطاقة الكامنة في أحد المكونات بسبب الإجهاد المتبقي دون تغيير حتى يتم تغيير حالة التوازن - إما من خلال الوسائل الميكانيكية (إزالة المعادن أو الاستقامة الباردة / الدافئة ، إلخ) أو الوسائل الحرارية (اللحام ، المعالجة الحرارية ، إلخ. .). باستخدام هذا النموذج ، من الواضح أن مفتاح تقليل التشوه هو تحديد عملية التصنيع التي (1) تستخدم مادة الإدخال مع القليل من الإجهاد المتبقي أو بدون إجهاد و (2) سيسمح بمسار معالجة لاحق يقدم أقل قدر ممكن من الإجهاد المتبقي . لتشكيل صفيحة في أسطوانة ، في معظم الحالات ، سيتطلب الأمر شد المعدن إلى ما بعد نقطة الخضوع الخاصة به للاحتفاظ بالشكل الأسطواني والسماح بعودة الربيع اللاحقة. إذا كان من المفترض أن لوحة البداية خالية بشكل أساسي من الإجهاد المتبقي بسبب المعالجة عند درجات حرارة مرتفعة (افتراض كبير ، في الواقع) ، فإن حالة التوازن للوحة تتغير لاحقًا أثناء التدحرج من خلال إدخال ضغوط الشد والضغط التي تحول حالة التوازن إلى حالة الشكل الأسطواني (تتطلب لحامًا لتثبيته في مكانه بسبب الميل إلى الرجوع للخلف ، خاصة مع المواد ذات قوة الخضوع العالية). من خلال فهم العلاقة التناسبية بين الإجهاد والانفعال (معامل المرونة) ، يمكن أن نفهم بديهيًا أن التمدد سيعود إلى حالة جديدة لديها الآن إجهاد متبقي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إدخال اللحام الطولي لإكمال الشكل الأسطواني يزيد من اضطراب النظام من خلال إدخال الطاقة الحرارية. ستزداد شدة الإجهاد المتبقي مع الزيادات في أي من ، أو كل ، قوة الخضوع للمعدن الأساسي ، ومحيط الأنبوب وسمك اللوحة. بمجرد تحقيق الشكل المطلوب ، سيبقى على هذا الشكل طالما لم يتم إجراء معالجة أو شروط خدمة لاحقة تغير حالة الإجهاد (المعالجة بالقطع أو اللحام ، على سبيل المثال). عندما يتشوه الجزء ، يلزم عمل ميكانيكي إضافي لإحياء الشكل المطلوب ، مما يؤدي إلى مسار تصنيع "دائري" غالبًا. غالبًا ما لا تؤخذ هذه التكاليف في الاعتبار عند اختيار أسطوانة ملفوفة وملحومة. ضع في اعتبارك الآن تشكيلًا مجوفًا سلسًا يتم تشكيله في درجات حرارة مرتفعة مع إعادة التبلور الديناميكي (التكوين الفوري للحبوب الخالية من الإجهاد عند التشوه). تتم إزالة الضغوط التي يتم إدخالها أثناء عملية التشكيل لإنتاج الشكل الأسطواني على الفور من خلال إعادة بلورة الهيكل البلوري ، مما ينتج عنه عملية تزوير خالية من الإجهاد بشكل أساسي. وبالتالي ، تمتلك المجموعة الملفوفة والملحومة ضغطًا متبقيًا أعلى بكثير من الأسطوانة غير الملحومة المزورة (قلب مجوف). علاوة على ذلك ، لا يتم إدخال أي ضغوط حرارية من اللحام أثناء تشكيل الأسطوانة كقلب مجوف غير ملحوم ، على عكس طريقة الألواح المدلفنة والملحومة. للتلخيص ، فإن التشكيل المجوف غير الملحوم يكون أكثر استقرارًا ويمتلك درجة أعلى من السلامة الهيكلية (بدون لحام!) من مجموعة الأسطوانات الملفوفة والملحومة بتكلفة إجمالية أقل في كثير من الأحيان.