1. તિરાડોના નિર્માણમાં ફાળો આપતા મેક્રોસ્કોપિક પરિબળો
૧.૧ અર્ધ-સતત કાસ્ટિંગ દરમિયાન, ઠંડુ પાણી સીધું જ પિંડની સપાટી પર છાંટવામાં આવે છે, જેનાથી પિંડની અંદર એક તીવ્ર તાપમાન ઢાળ બને છે. આના પરિણામે વિવિધ પ્રદેશોમાં અસમાન સંકોચન થાય છે, જેના કારણે પરસ્પર સંયમ રહે છે અને થર્મલ તણાવ ઉત્પન્ન થાય છે. ચોક્કસ તણાવ ક્ષેત્રો હેઠળ, આ તણાવ પિંડમાં તિરાડ તરફ દોરી શકે છે.
૧.૨ ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં, પિંડમાં ક્રેકીંગ ઘણીવાર પ્રારંભિક કાસ્ટિંગ તબક્કામાં થાય છે અથવા માઇક્રોક્રેક્સ તરીકે ઉદ્ભવે છે જે પાછળથી ઠંડક દરમિયાન ફેલાય છે, સંભવિત રીતે સમગ્ર પિંડમાં ફેલાય છે. ક્રેકીંગ ઉપરાંત, કોલ્ડ શટ, વાર્પિંગ અને હેંગિંગ જેવી અન્ય ખામીઓ પણ પ્રારંભિક કાસ્ટિંગ તબક્કા દરમિયાન થઈ શકે છે, જે તેને સમગ્ર કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયામાં એક મહત્વપૂર્ણ તબક્કો બનાવે છે.
૧.૩ ગરમ ક્રેકીંગ માટે ડાયરેક્ટ ચિલ કાસ્ટિંગની સંવેદનશીલતા રાસાયણિક રચના, માસ્ટર એલોય ઉમેરણો અને ઉપયોગમાં લેવાતા અનાજ રિફાઇનર્સની માત્રા દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત થાય છે.
૧.૪ એલોય્સની ગરમ ક્રેકીંગ સંવેદનશીલતા મુખ્યત્વે આંતરિક તાણને કારણે હોય છે જે ખાલી જગ્યાઓ અને તિરાડોનું નિર્માણ કરે છે. તેમની રચના અને વિતરણ એલોયિંગ તત્વો, ઓગળેલા ધાતુશાસ્ત્રની ગુણવત્તા અને અર્ધ-સતત કાસ્ટિંગ પરિમાણો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ખાસ કરીને, 7xxx શ્રેણીના એલ્યુમિનિયમ એલોયના મોટા કદના ઇંગોટ્સ ખાસ કરીને બહુવિધ એલોયિંગ તત્વો, વિશાળ ઘનતા શ્રેણીઓ, ઉચ્ચ કાસ્ટિંગ તણાવ, એલોય તત્વોનું ઓક્સિડેશન અલગતા, પ્રમાણમાં નબળી ધાતુશાસ્ત્ર ગુણવત્તા અને ઓરડાના તાપમાને ઓછી રચનાક્ષમતાને કારણે ગરમ ક્રેકીંગ માટે સંવેદનશીલ હોય છે.
૧.૫ અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો અને એલોયિંગ તત્વો (અનાજ રિફાઇનર્સ, મુખ્ય એલોયિંગ તત્વો અને ટ્રેસ તત્વો સહિત) અર્ધ-સતત કાસ્ટ 7xxx શ્રેણીના એલોયના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને ગરમ ક્રેકીંગ સંવેદનશીલતાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે.
૧.૬ વધુમાં, ૭૦૫૦ એલ્યુમિનિયમ એલોયની જટિલ રચના અને સરળતાથી ઓક્સિડાઇઝ્ડ તત્વોની હાજરીને કારણે, પીગળવું વધુ હાઇડ્રોજન શોષવાનું વલણ ધરાવે છે. આ, ઓક્સાઇડ સમાવેશ સાથે મળીને, ગેસ અને સમાવેશના સહઅસ્તિત્વ તરફ દોરી જાય છે, જેના પરિણામે પીગળવામાં ઉચ્ચ હાઇડ્રોજન સામગ્રી બને છે. હાઇડ્રોજન સામગ્રી પ્રોસેસ્ડ ઇન્ગોટ સામગ્રીના નિરીક્ષણ પરિણામો, ફ્રેક્ચર વર્તન અને થાક કામગીરીને અસર કરતી મુખ્ય પરિબળ બની ગઈ છે. તેથી, પીગળવામાં હાઇડ્રોજનની હાજરીની પદ્ધતિના આધારે, ખૂબ શુદ્ધ એલોય પીગળવા માટે પીગળવામાંથી હાઇડ્રોજન અને અન્ય સમાવેશને દૂર કરવા માટે શોષણ માધ્યમો અને ફિલ્ટરેશન-રિફાઇનિંગ સાધનોનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે.
2. તિરાડોના સૂક્ષ્મ કારણો
૨.૧ ઇન્ગોટ હોટ ક્રેકીંગ મુખ્યત્વે ઘનકરણ સંકોચનના દર, ખોરાક દર અને મશી ઝોનના નિર્ણાયક કદ દ્વારા નક્કી થાય છે. જો મશી ઝોનનું કદ નિર્ણાયક થ્રેશોલ્ડ કરતાં વધી જાય, તો ગરમ ક્રેકીંગ થશે.
૨.૨ સામાન્ય રીતે, એલોયના ઘનકરણ પ્રક્રિયાને ઘણા તબક્કામાં વિભાજિત કરી શકાય છે: બલ્ક ફીડિંગ, ઇન્ટરડેન્ડ્રિટિક ફીડિંગ, ડેંડ્રાઇટ સેપરેશન અને ડેંડ્રાઇટ બ્રિજિંગ.
૨.૩ ડેંડ્રાઇટ વિભાજન તબક્કા દરમિયાન, ડેંડ્રાઇટ આર્મ વધુ નજીકથી ભરેલા બને છે અને સપાટીના તણાવ દ્વારા પ્રવાહી પ્રવાહ પ્રતિબંધિત થાય છે. મશી ઝોનની અભેદ્યતા ઓછી થાય છે, અને પૂરતા પ્રમાણમાં ઘનકરણ સંકોચન અને થર્મલ તણાવ માઇક્રોપોરોસિટી અથવા તો ગરમ તિરાડો તરફ દોરી શકે છે.
૨.૪ ડેંડ્રાઇટ બ્રિજિંગ તબક્કામાં, ત્રિપલ જંકશન પર પ્રવાહીનો થોડો જથ્થો જ રહે છે. આ બિંદુએ, અર્ધ-ઘન સામગ્રીમાં નોંધપાત્ર તાકાત અને પ્લાસ્ટિસિટી હોય છે, અને ઘન-અવસ્થા ક્રીપ એ ઘનકરણ સંકોચન અને થર્મલ તાણને વળતર આપવા માટે એકમાત્ર પદ્ધતિ છે. આ બે તબક્કામાં સંકોચન ખાલી જગ્યાઓ અથવા ગરમ તિરાડો બનવાની શક્યતા સૌથી વધુ હોય છે.
૩. તિરાડ રચના પદ્ધતિઓના આધારે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સ્લેબ ઇન્ગોટ્સની તૈયારી
૩.૧ મોટા કદના સ્લેબ ઇંગોટ્સ ઘણીવાર સપાટી પર તિરાડો, આંતરિક છિદ્રાળુતા અને સમાવેશ દર્શાવે છે, જે એલોય ઘનકરણ દરમિયાન યાંત્રિક વર્તણૂકને ગંભીર અસર કરે છે.
૩.૨ ઘનકરણ દરમિયાન એલોયના યાંત્રિક ગુણધર્મો મોટાભાગે આંતરિક માળખાકીય સુવિધાઓ પર આધાર રાખે છે, જેમાં અનાજનું કદ, હાઇડ્રોજનનું પ્રમાણ અને સમાવેશ સ્તરનો સમાવેશ થાય છે.
૩.૩ ડેંડ્રિટિક સ્ટ્રક્ચર્સવાળા એલ્યુમિનિયમ એલોય માટે, સેકન્ડરી ડેંડ્રિટ આર્મ સ્પેસિંગ (SDAS) યાંત્રિક ગુણધર્મો અને ઘનકરણ પ્રક્રિયા બંનેને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. ફાઇનર SDAS વહેલા છિદ્રાળુતા નિર્માણ અને ઉચ્ચ છિદ્રાળુતા અપૂર્ણાંક તરફ દોરી જાય છે, જે ગરમ ક્રેકીંગ માટે મહત્વપૂર્ણ તણાવ ઘટાડે છે.
૩.૪ ઇન્ટરડેન્ડ્રિટિક સંકોચન ખાલી જગ્યાઓ અને સમાવેશ જેવી ખામીઓ ઘન હાડપિંજરની કઠિનતાને ગંભીર રીતે નબળી પાડે છે અને ગરમ ક્રેકીંગ માટે જરૂરી નિર્ણાયક તાણને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.
૩.૫ અનાજનું આકારવિજ્ઞાન ગરમ ક્રેકીંગ વર્તણૂકને પ્રભાવિત કરતું બીજું એક મહત્વપૂર્ણ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ પરિબળ છે. જ્યારે અનાજ સ્તંભાકાર ડેંડ્રાઇટ્સથી ગોળાકાર સમતુલાકૃત અનાજમાં સંક્રમણ કરે છે, ત્યારે એલોય નીચું કઠોરતા તાપમાન અને સુધારેલ ઇન્ટરડેન્ડ્રિટિક પ્રવાહી અભેદ્યતા દર્શાવે છે, જે છિદ્ર વૃદ્ધિને દબાવી દે છે. વધુમાં, ઝીણા અનાજ મોટા તાણ અને તાણ દરને સમાવી શકે છે અને વધુ જટિલ તિરાડ પ્રસાર માર્ગો રજૂ કરી શકે છે, જેનાથી એકંદર ગરમ ક્રેકીંગ વૃત્તિ ઓછી થાય છે.
૩.૬ વ્યવહારુ ઉત્પાદનમાં, મેલ્ટ હેન્ડલિંગ અને કાસ્ટિંગ તકનીકોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાથી - જેમ કે સમાવેશ અને હાઇડ્રોજન સામગ્રીને સખત રીતે નિયંત્રિત કરવાથી, તેમજ અનાજની રચના - સ્લેબ ઇંગોટ્સના ગરમ ક્રેકીંગ સામે આંતરિક પ્રતિકારને સુધારી શકે છે. ઑપ્ટિમાઇઝ ટૂલિંગ ડિઝાઇન અને પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિઓ સાથે મળીને, આ પગલાં ઉચ્ચ-ઉપજ, મોટા પાયે, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સ્લેબ ઇંગોટનું ઉત્પાદન તરફ દોરી શકે છે.
૪. પિંડનું અનાજ શુદ્ધિકરણ
7050 એલ્યુમિનિયમ એલોય મુખ્યત્વે બે પ્રકારના અનાજ રિફાઇનર્સનો ઉપયોગ કરે છે: Al-5Ti-1B અને Al-3Ti-0.15C. આ રિફાઇનર્સના ઇન-લાઇન એપ્લિકેશન પર તુલનાત્મક અભ્યાસો દર્શાવે છે:
૪.૧ Al-5Ti-1B વડે શુદ્ધ કરેલા ઇંગોટ્સ નોંધપાત્ર રીતે નાના અનાજના કદ અને ઇંગોટ્સ ધારથી કેન્દ્ર તરફ વધુ એકસમાન સંક્રમણ દર્શાવે છે. બરછટ-દાણાવાળું સ્તર પાતળું હોય છે, અને એકંદર અનાજ શુદ્ધિકરણ અસર સમગ્ર ઇંગોટ્સ પર વધુ મજબૂત હોય છે.
૪.૨ જ્યારે Al-3Ti-0.15C સાથે અગાઉ શુદ્ધ કરાયેલા કાચા માલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે Al-5Ti-1B ની અનાજ શુદ્ધિકરણ અસર ઓછી થાય છે. વધુમાં, ચોક્કસ બિંદુથી આગળ Al-Ti-B ઉમેરવાથી અનાજ શુદ્ધિકરણ પ્રમાણસર રીતે વધતું નથી. તેથી, Al-Ti-B ઉમેરવાની માત્રા 2 kg/t થી વધુ મર્યાદિત હોવી જોઈએ નહીં.
૪.૩ Al-3Ti-0.15C થી શુદ્ધ કરાયેલા ઇંગોટ્સ મુખ્યત્વે બારીક, ગોળાકાર સમતુલાવાળા અનાજથી બનેલા હોય છે. સ્લેબની પહોળાઈમાં અનાજનું કદ પ્રમાણમાં સમાન હોય છે. Al-3Ti-0.15C નો 3-4 કિગ્રા/ટન ઉમેરો ઉત્પાદનની ગુણવત્તાને સ્થિર કરવામાં અસરકારક છે.
૪.૪ નોંધનીય છે કે, જ્યારે 7050 એલોયમાં Al-5Ti-1B નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે TiB₂ કણો ઝડપી ઠંડકની સ્થિતિમાં ઇનગોટ સપાટી પર ઓક્સાઇડ ફિલ્મ તરફ અલગ થવાનું વલણ ધરાવે છે, જે ક્લસ્ટર બનાવે છે જે સ્લેગ રચના તરફ દોરી જાય છે. ઇનગોટ ઘનકરણ દરમિયાન, આ ક્લસ્ટરો અંદરની તરફ સંકોચાઈને ખાંચ જેવા ફોલ્ડ બનાવે છે, જે ઓગળવાની સપાટીના તણાવમાં ફેરફાર કરે છે. આ ઓગળવાની સ્નિગ્ધતા વધારે છે અને પ્રવાહીતા ઘટાડે છે, જે બદલામાં ઘાટના પાયા પર અને ઇનગોટના પહોળા અને સાંકડા ચહેરાઓના ખૂણાઓમાં તિરાડોની રચનાને પ્રોત્સાહન આપે છે. આ ક્રેકીંગ વૃત્તિને નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે અને ઇનગોટ ઉપજ પર નકારાત્મક અસર કરે છે.
૪.૫ ૭૦૫૦ એલોયના રચનાત્મક વર્તન, સમાન સ્થાનિક અને આંતરરાષ્ટ્રીય ઇંગોટ્સનું અનાજ માળખું અને અંતિમ પ્રક્રિયા કરેલ ઉત્પાદનોની ગુણવત્તાને ધ્યાનમાં લેતા, ૭૦૫૦ એલોયને કાસ્ટ કરવા માટે ઇન-લાઇન અનાજ રિફાઇનર તરીકે Al-3Ti-0.15C પસંદ કરવામાં આવે છે - સિવાય કે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓને અન્યથા જરૂર હોય.
5. Al-3Ti-0.15C નું અનાજ શુદ્ધિકરણ વર્તન
૫.૧ જ્યારે અનાજ રિફાઇનર ૭૨૦ °C પર ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે અનાજ મુખ્યત્વે કેટલાક સબસ્ટ્રક્ચર્સ સાથે સમતુલાકૃત માળખાંથી બનેલા હોય છે અને કદમાં શ્રેષ્ઠ હોય છે.
૫.૨ જો રિફાઇનર ઉમેર્યા પછી (દા.ત., ૧૦ મિનિટથી વધુ) પીગળવું ખૂબ લાંબો સમય રાખવામાં આવે, તો બરછટ ડેંડ્રિટિક વૃદ્ધિ પ્રભુત્વ ધરાવે છે, જેના પરિણામે બરછટ અનાજ બને છે.
૫.૩ જ્યારે અનાજ રિફાઇનરનો ઉમેરો જથ્થો ૦.૦૧૦% થી ૦.૦૧૫% હોય છે, ત્યારે બારીક સમતુલાવાળા અનાજ પ્રાપ્ત થાય છે.
૫.૪ ૭૦૫૦ એલોયની ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાના આધારે, શ્રેષ્ઠ અનાજ શુદ્ધિકરણ પરિસ્થિતિઓ છે: ઉમેરાનું તાપમાન ૭૨૦ °C ની આસપાસ, ઉમેરાથી અંતિમ ઘનકરણ સુધીનો સમય ૨૦ મિનિટમાં નિયંત્રિત થાય છે, અને રિફાઇનરની માત્રા આશરે ૦.૦૧–૦.૦૧૫% (૩–૪ કિગ્રા/ટન Al-૩Ti-૦.૧૫C).
૫.૫ પિંડના કદમાં ભિન્નતા હોવા છતાં, અનાજ રિફાઇનરને ઓગળ્યા પછી, ઇન-લાઇન સિસ્ટમ, ટ્રફ અને મોલ્ડ દ્વારા ઉમેરવાથી લઈને અંતિમ ઘનકરણ સુધીનો કુલ સમય સામાન્ય રીતે ૧૫-૨૦ મિનિટનો હોય છે.
૫.૬ ઔદ્યોગિક વાતાવરણમાં, અનાજ રિફાઇનરનું પ્રમાણ ૦.૦૧% ના Ti સામગ્રીથી વધુ વધારવાથી અનાજ શુદ્ધિકરણમાં નોંધપાત્ર સુધારો થતો નથી. તેના બદલે, વધુ પડતું ઉમેરણ Ti અને C સંવર્ધન તરફ દોરી જાય છે, જેનાથી સામગ્રીમાં ખામીઓ થવાની સંભાવના વધે છે.
૫.૭ વિવિધ બિંદુઓ પરના પરીક્ષણો - ડીગાસ ઇનલેટ, ડીગાસ આઉટલેટ અને કાસ્ટિંગ ટ્રફ - અનાજના કદમાં ન્યૂનતમ તફાવત દર્શાવે છે. જો કે, ફિલ્ટરેશન વિના સીધા કાસ્ટિંગ ટ્રફ પર રિફાઇનર ઉમેરવાથી પ્રોસેસ્ડ સામગ્રીના અલ્ટ્રાસોનિક નિરીક્ષણ દરમિયાન ખામીઓનું જોખમ વધે છે.
૫.૮ એકસમાન અનાજ શુદ્ધિકરણ સુનિશ્ચિત કરવા અને રિફાઇનર સંચય અટકાવવા માટે, ડીગેસિંગ સિસ્ટમના ઇનલેટ પર અનાજ રિફાઇનર ઉમેરવું જોઈએ.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-૧૬-૨૦૨૫
