طراحی قالب ریخته‌گری تکباری و شبیه‌سازی فرآیند بهینه ذوب‌ریزی ویژه‌ی تولید تختال‌های فولادی کم‌آلیاژی

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 مربی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

2 کارشناس، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

3 استاد، گروه مواد و متالورژی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

10.22034/jmeut.2021.17247.1659

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، طراحی قالب ریخته‌گری تکباری و انتخاب فرآیند بهینه ذوب‌ریزی ویژه‌ی تولید تختال‌های فولادی کم‌آلیاژی و شبیه‌سازی فرآیند مذکور جهت صحه‌گذاری آن می‌باشد. برای این منظور، ابتدا یک قالب فلزی (مسی با جریان آبگرد) با ابعاد mm300 - 150 × 4000 × 2000  طراحی گردید. سپس طراحی قالب و فرآیند بهینه ذوب‌ریزی تکباری توسط نرم افزار ریخته‌گری procast شبیه‌سازی شد. قابل ذکر است که برای شبیه‌سازی فرآیند ریخته‌گری تختال مورد نظر، ضخامت‌های 300 و 150 میلی‌متر در نظر گرفته شد. همچنین برای خانواده‌ی فولادهای کم‌آلیاژی، فولاد AISI 5132 در نظر گرفته شد. نتایج بررسی‌ها نشان داد که استفاده از قالب مسی برای ریخته‌گری تختال‌های فولادی کم‌آلیاژی نتایج قابل قبولی را ارائه می‌نماید. برسی نتایج نشان داد که با افزایش ضخامت تختال فولادهای کم‌آلیاژی از 150 میلی‌متر به 300 میلی‌متر، میزان حفرات گازی و انقباضی، زمان انجماد، میزان تلاطم مذاب، تعداد نقاط داغ تختال و مدت زمان لازم جهت رسیدن مذاب به خط سالیدوس همگی افزایش یافته و در مقابل، نرخ انجماد کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Wojciech K., Hirotaka K., Gabriel B., Babak Sh. A., Hardness control of Al–Si HPDC casting alloy via microstructure refinement and tempering parameters. Materials & Design, Vol. 103, pp. 365-376, 2016.
[2]  Guoqing Z., Xiaoming Z., Jingwei Z., Yuqian W., Yi C., Yi Y., Zhengyi J., Analysis of {411} recrystallisation texture in twin-roll strip casting of 4.5 wt% Si non-oriented electrical steel. Materials Letters, Vol. 180, pp. 63-67, 2016.
[3]  Mohsen A. P., Hamid Reza Sh., Reza M., Microstructural evolution and mechanical properties of a novel FeCrNiBSi advanced high-strength steel: Slow, accelerated and fast casting cooling rates. Materials Science and Engineering: A, Vol. 668, pp 188-200, 2016.
[4]  Liugang Ch., Annelies M., Peter T. J., Bart B., Muxing G., Degradation mechanisms of alumina–silica runner refractories by carbon steel during ingot casting process. Ceramics International, Vol. 42, No. 8, pp. 10209-10214, 2016.
[5]  Xiang L. and et al., Microstructure, texture and precipitate of grain-oriented 4.5 wt% Si steel by strip casting. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 404, pp. 230-237, 2016.
[6]  Zhong Y. B. and et al., Effect of transverse static magnetic field on microstructure and properties of GCr15 bearing steel in electroslag continuous casting process. Materials Science and Engineering: A, Vol. 660, pp. 118-126, 2016.
[7]  Chen-xi J., Yang C.U.I., Zhi Z., Zhi-hong T., Chang-liang Z., Guo-sen Z., "Continuous Casting of High-Al Steel in Shougang Jingtang Steel Works. Journal of Iron and Steel Research, International, Vol. 22, pp. 53-56, 2015.
[8]  Shih-Jung L., Kwang-Hwa F., Effect of enhancing fins on the heating/cooling efficiency of rotational molding and the molded product qualities. Polymer Testing, Vol. 27, No. 2, pp. 209–220, 2008.
[9]  Gránásy L., Models for continuous casting of metallic glass ribbons II: The effect of the melt pool on the cross-sectional homogeneity.  Materials Science and Engineering: A, Vol. 111, pp. 129-144, 1989.
[10]             R. Fildes, V. Kumar, Telecommunications demand forecasting-a review. International Journal of Forecasting, Vol. 18, No. 4, pp. 489–522, 2002.
[11]             Naoya M., Haruki K., Kazuki Y., Tsuneo T., Toshimitsu O., Makoto Y., Dynamic measurements of the load on gray cast iron castings and contraction of castings during cooling in furan sand molds. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 237, pp. 48–54, 2016.
[12]             Li-dong W., Xue-song L., Chao W., Li-min W., Zhan-yi C., Effects of cooling rate on bio-corrosion resistance and mechanical properties of Mg–1Zn–0.5Ca casting alloy,  Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 26, No. 3, pp. 704-711, 2016.  
[13]             Chang-lin Y., Yuan-bing L., Bo D., He-bin L., Feng L., Effects of cooling rate on solution heat treatment of as-cast A356 alloy.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 25, No. 10, pp. 3189-3196, 2015.
[14]             Yucel B., Seracettin A., Cooling slope casting to produce EN AW 6082 forging stock for manufacture of suspension components. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 24, No. 6, pp. 1674-1682, 2014.
[15]             Song P., Guohua W., Wencai L., Ming S., Yang Z., Zhijie L., Wenjiang D., Effect of cooling rate on the microstructure and mechanical properties of sand-casting Mg–10Gd–3Y–0.5Zr magnesium alloy. Materials Science and Engineering: A, Vol. 562, pp. 152–160, 2013.
[16]             Li-dong W., Xue-song L., Chao W., Li-min W., Zhan-yi C., Effects of cooling rate on bio-corrosion resistance and mechanical properties of Mg–1Zn–0.5Ca casting alloy.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 26, No. 3, pp. 704-711, 2016.
[17]             Shih-Jung L., Kwang-Hwa F., Effect of enhancing fins on the heating/cooling efficiency of rotational molding and the molded product qualities. Polymer Testing, Vol. 27, No. 2, pp. 209–220, 2008.
[18]             Au K. M., Yu K. M.,  Modeling of multi-connected porous passageway for mould cooling. Computer-Aided Design, Vol. 43, No. 8, pp. 989–1000, 2011.    
[19]             Dezun Z., Jianyong L., Weidong C., Weigang W., Compound faults detection of rolling element bearing based on the generalized demodulation algorithm under time-varying rotational speed, Journal of Sound and Vibration, Vol. 378, pp. 109–123, 2016.
[20]             Hui-xiang Y., Chen-xi J., Bin C., Chang W., Ying-hua Z., Characteristics and Evolution of Inclusion Induced Surface Defects of Cold Rolled IF Sheet.  Journal of Iron and Steel Research, International, Vol. 22, pp. 17-23, 2015.
[21]             Linkai N., Hongrui C., , Zhengjia H., Yamin L., A systematic study of ball passing frequencies based on dynamic modeling of rolling ball bearings with localized surface defects, Journal of Sound and Vibration, Vol. 357, pp. 207–232, 2015.
[22]             Somayeh P., Indrajit Ch., Effect of alloying elements on the microstructure and mechanical properties of nanostructured ferritic steels produced by spark plasma sintering, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 599, pp. 206–211, 2014. 
[23]             Azim S., Mohammad E., Taleb T., Ghasem B., High temperature cyclic oxidation behavior of ferritic stainless steel with addition of alloying elements Nb and Ti for use in SOFCs interconnect. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 41, No. 14, pp. 6045–6052, 2016.
[24]             Sota G., Chikara K., Shuji K., Effect of alloying elements and hot-rolling conditions on microstructure of bainitic-ferrite/martensite dual phase steel with high toughness. Materials Science and Engineering: A, Vol. 648, pp. 436–442, 2015.
[25]             Eun Jung S., Lawrence C., Bruno C. D. C., Kinetics of the partitioning of carbon and substitutional alloying elements during quenching and partitioning (Q&P) processing of medium Mn steel. Acta Materialia, Vol. 107, pp. 354–365, 2016.