راهنمایی برای نگهداری و استفاده صحیح از بوته ریخته گری

مقدمه:

از آنجا که روش­های ذوب در هر کارخانه­ای متفاوت است، درنتیجه عملکرد بوته با توجه با شرایط بهره­ برداری می تواند بسیار گسترده و متفاوت باشد.

برای افزایش طول عمر بوته ریخته­ گری احتیاجی نیست تا کیفیت ذوب و یا راندمان تولید را قربانی کرد، بلکه می­توان موارد زیادی را در هنگام استفاده از بوته رعایت کرد که منجر به افزایش طول عمر بوته می­گردد.

این مقاله به منظور طولانی کردن عمر بوته و حداکثر کردن راندمان تولید و در نتیجه کاهش هزینه­ های بهره­ برداری برای ریخته­ گران تالیف شده است.

تمامی اطلاعات با استفاده از تجربیات گسترده این شرکت در صنعت ریخته گری گردآوری شده است که شامل توصیه­ هایی از چگونگی انبار تا دلایل شکستن بوته­ ها است.

روش­ های ریخته گری مطلوب

پیش گرم کردن:

تمامی بوته ها باید به طور یکنواخت قبل از شارژ شدن فلز تا دمای حدودا  ^oC800 /^oF 1475 پیش گرم شوند. نحوه پیش گرم به این ترتیب است که حرارت­دهی در ابتدا با دمای ^oC100الی ^oC150 جهت حذف رطوبت­های احتمالی به مدت 15 دقیقه شروع می­شود، سپس افزایش دما به^oC300 الی ^oC400 به مدت 15 دقیقه و در نهایت افزایش حرارت به^oC800 الی^oC900 ، حرارت دهی تا هنگامی که رنگ بوته ریخته ­گری به رنگ قرمز روشن گردد ادامه پیدا می­کند و در انتها پس از خاموش کردن مشعل باید ورودی مشعل، خروجی دودکش و روی کوره پوشانده شود و به مدت حداقل 12 ساعت در همین وضعیت نگهداری ­گردد و پس از سرد شدن کامل کوره بوته آماده استفاده است.

 شارژ فلز:

به محض اینکه بوته پیش گرم شد باید سریعا بوته را بافلز مورد نظر شارژ کرد و فرآیند ذوب را شروع کرد. جهت شارژ بوته باید ابتدا قطعات فلزی که سبک­تر هستند را به صورت عمودی در مرکز و کف بوته قرار داد تا بالشتک مانندی ایجاد شود تا از آسیب ناشی از برخورد قطعات فلز به بوته جلوگیری گردد. تمامی قطعات و شمش­ های فلزی باید به صورت عمودی درون بوته قرار داده شوند و هرگز به صورت افقی یا مورب قرار داده نشوند. هرگز نباید شمش ­ها را به صورت متراکم درون بوته قرار داد تا فضای کافی بین شمش ­ها و همچنین بین شمش ­ها و بوته جهت انبساط فلز فراهم باشد. هنگامی که عملیات ذوب پایان یافت، بوته حتما باید به صورت کامل پیش از ذوب بعدی تمیز شود.

انبرها:

همواره از مناسب بودن انبرها و توانایی آنها برای حمل و جابه­جایی بوته­ ای که حاوی مذاب است اطمینان حاصل کرد.

شوک حرارتی:

شوک حرارتی زمانی اتفاق می­افتد که بوته بصورت ناهمگن حرارت داده شود واین شوک منجر به ایجاد فشار و استرس بر ساختار بوته می­گردد. برای جلوگیری از شوک حرارتی باید نسبت به حرارت دادن بوته به صورت همگن و جهت شعله اطمینان حاصل کرد و همچنین پیش از شروع ذوب نسبت به فرآیند پیش گرم درست بوته تا هنگامی که رنگ بدنه بوته به رنگ قرمز روشن می­رسد مطمئن شد.

حمله شیمیایی:

فلاکس­ها و عوامل شیمیایی که حین ذوب به مذاب اضافه می­شوند به راحتی سبب فرسایش شیمیایی بوته می­گردند. بنابراین باید کمترین مقدار ممکن از فلاکس­ و عامل شیمیایی مورد نظر را در اواخر ذوب به مذاب اضافه کرد تا کیفیت مذاب نهایی حفظ شود.فلاکس­هایی که جهت افزایش خلوص مذاب استفاده می­شوند معمولا بسیار واکنش ­پذیر هستند و جذب دیواره بوته می­شوند و باعث باد کردن و ترک برداشتن دیواره می­شوند.اگر دما بیش از حد مورد نیاز ذوب باشد سبب می­شود که این فرسایش و تخریب با سرعت بیشتری در سطح خارجی بوته نمایان گردد. فلاکس­هایی که جهت تمیز کردن بوته قبل از شارژ فلز و شروع ذوب به بوته اضافه می­شوند نیز سبب فرسایش داخلی در کف و دیواره­ های پایینی بوته می­گردند.

اکسیداسیون:

«تخریب با اکسیداسیون» اکسید شدن و یا سوختن ترکیبات کربنی داخل بوته است. نباید بالای بوته را بیش از حد عایق نمود و همچنین باید اطمینان حاصل کرد که شعله خوب می­سوزد و شرایط احتراق مناسبی دارد.

 انبار کردن:

بوته ­هاباید در محیط گرم و خشک و  بر روی پالت نگه داری شوند و همچنین باید تخته جداکننده­ای بین بوته ­ها قرار داد.

جابجایی:

همیشه برای حمل بوته های سنگین از ابزار مکانیکی کمک بگیرید.بوته ­های کوچک را می­توان با واگن­های دستی جابجا کرد.اگر از لیفتراک­ های چنگک­دار استفاده می­شود، مطمئن شوید که پوشش چنگک­ها از مواد مناسبی است تا از آسیب زدن به بوته جلوگیری و محافظت به عمل آید.

 

نصب و جایگذاری:

موارد کلی

جهت نصب و جایگذاری بوته­ ها در کوره باید از زیر بوته­ ای هم جنس و با ویژگی­های حرارتی مشابه با بوته استفاده نمود. ابعاد زیربوته باید به گونه­ای باشد که تمامی کف بوته را پوشش دهدو بوته دقیقا در مرکز زیر بوته قرار گیرد. بوته و زیربوته نیز باید دقیقا در مرکز کوره جایگذاری شوند.

 کوره­ های بوته­ ای ثابت (زمینی)

1- بین آجرهای پوششی (Cover Bricks) و بوته باید یک فاصله 3 میلیمتری دور تا دور بوته باشد تا فضای کافی برای انبساط بوته موجود باشد. فاصله­ای کمتری از منجر به شکستن بخش فوقانی بوته می­گردد.

2- یک لایه از مواد عایق، همانند فیبر سرامیکی به عنوان پوشش بر روی لبه بالایی بوته قرار می­گیرد تا از فرار حرارت از سطح بالایی کوره جلوگیری کند. از فشار دادن و قرار دادن این لایه بین آجر پوششی و بوته پرهیز کنید.

3- اگر صفحه فلزی (Cover Ring) که بر روی کوره قرار می­گیرد کاملا اندازه است، مطمئن شوید که یه فاصله 12 میلیمتری بین آن و بخش درونی بوته باقی می­ماند تا به بوته اجازه انبساط داده شود. در صورتی که فاصله کمتر از این باشد باعث ترک­هایی در بخش فوقانی بوته می­گردد.

کوره ­های بوته ­ای دوار (چرخان) 

شرایطی باید فراهم شود تا بوته هنگام چرخیدن کوره برای تخلیه مذاب در جای خودش ثابت باشد. از آجرهای نگه­دارنده برای نگه­داشتن بوته در مرکز کوره استفاده می­شود. اولین آجر نگه­دارنده باید در پشت کوره درست در مقابل لوچه (قسمت تخلیه مذاب) قرار بگیرد و دوتا آجر دیگر در جلوی کوره با زاویه تقریبی 120 درجه نسبت به آجری که در پشت کوره قرار دارد جانمایی شوند. یک فاصله در حدود mm5 باید بین آجر و بوته قرار بگیرد تا فضای کافی برای انبساط بوته موجود باشد. در قسمت فوقانی بوته نیازی به آجر­های نگه­دارنده نمی­باشد به این دلیل که پوشش فوقانی کوره، بوته را دقیقا در مرکز نگه می­دارد. موارد زیر مورد دقت قرار گیرند:

1- زیربوته ­ای مناسب در کف کوره قرار داده شود و اطمینان حاصل گردد که دقیقا در جای خود محکم و تثبت شده و در  مرکز  کوره قرار دارد همچنین تراز بودن زیر بوته ­ای نیز بررسی شود.

2- سیمان بر روی زیربوته­ ای به طور یکنواخت پخش شود.

3- بوته دقیقا در مرکز زیربوته­ ای قرار داده شودو

4- آجرهای نگه­دارنده (Grip Bricks) با سیمان بر روی آجر­هایی که بر زیر آنها قرار گرفته­اند ثبیت شوند. یک فاصله 5 میلیمتری بین بوته و آجرهای نگه­دارنده رعایت شود.

5- آجرهای نگه­دارنده 75 میلیمتر پایین­تر از لبه بالایی بوته جانمایی شوند.

6- یک فاصله 40 میلیمتری زیر لوچه رعایت شود.

 

 

راهنمایی برای اجرای ریخته گری مطلوب

 

• بوته ها را در جای خشک و گرم و بر روی پالت ها نگه داری کنید و هرگز مستقیما بر روی زمین انبار نکنید.
• با احتیاط جابجا کنید تا به لعاب بوته آسیبی نرسد.
• به طور همگن پیش گرم شوند تا لعاب مناسبی حاصل آید.
• شارژ فلز را به دقت انجام دهید تا از آسیب بوته جلوگیری به عمل آید.
• اجازه ندهید مذاب در داخل بوته سرد شود.
• از برخورد شعله مستقیم به بوته و ایجاد شوک­های دمایی جلوگیری کنید.
• اگر از فلاکس/بهبود دهنده استفاده می­کنید، مطمئن شوید که نوع متناسب با حداقل مقدار در مرحله­ای درست و بجا از فرآیند ذوب به مذاب افزوده می­شود.

هزینه ­های تولید را با استفاده صحیح از بوته ها،کاهش دهید.

 

ترک­های ناشی از زیر بوته ای نامناسب

هنگامی که از زیربوته ­ای نامناسب استفاده می­شود، به دلیل برخورد شعله به بدنه بوته آسیب­ هایی جدی در قسمت تحتانی بوته اتفاق می­افتد به این ترتیب که بخشی از بدنه بوته فرو می­ریزد و همچنین ممکن است سبب تخریب لعاب و کل بدنه بوته گردد.

دلایل احتمالی:

آیا جنس زیر بوته ای متفاوت از جنس بوته است؟

آیا زیر بوته­ ای بسیار کوچک/ بسیار بزرگ/ بسیار بلند یا بسیار کوتاه است؟

آیا زاویه مشعل و جهت شعله بالاتر از زیربوته­ ای و فقط به سمت بدنه بوته است؟

آیا سطح زیربوته ای ناهموار است(صاف و مسطح نیست)؟

آیا زیربوته ­ای در مرکز بوته قرار گرفته است؟

نحوه تشخیص مشکل

ترک ها و یا تخریبی که به علت پایه نامناسب بوجود آمده است.

تخریب به دلیل برخورد شعله که ناشی از زیر بوته ­ای کوتاه نامناسب است

نمونه ­ای از تخریب به دلیل استفاده از آجر نسوز به جای زیر بوته­ ای

 

تخریب شدید بوته به دلیل برخورد شعله که نتیجه استفاده از زیر بوته ای نامناسب است

ترک­های ناشی ­از مواد و پودرهای جداکننده بوته از زیربوته

مشکل:

وجود ترک در قسمت تحتانی بوته.

دلایل احتمالی:

اگر از پودر استفاده می­شود،

آیا بر روی زیربوته­ای به صورت غیریکنواخت و ناهمگن ریخته و پخش شده است؟

آیا نیروی ناشی از شعله باعث پراکنده شدن پودر می شود؟

آیا پودر در حین استفاده مرطوب بوده است و در نتیجه باعث نفوذ رطوبت به کف بوته گردیده است؟

استفاده از فیبر سرامیکی بین بوته و زیر بوته­ای موجب تاثیر عایق مانندی می­گردد، به این ترتیب که  مرکز بوته نسبتا سرد می­ماند درحالیکه دیواره­ های بوته از شدت حرارت تقریبا به رنگ سرخ رسیده­اند. این اختلاف دمایی باعث ایجاد شوک حرارتی شده و در نهایت منجر به ترک در کف بوته می­گردد.

نحوه تشخیص مشکل

ترکی که به دلیل استفاده از مواد و پودرهای جداکننده بوته از زیربوته ­ای ایجاد شده است.

ترکی به دلیل استفاده ناصحیح ازمواد و پودرهای جداکننده بوته از زیربوته ایجاد شده است.

 

ترک­های ناشی از ورود هوا از طریق درگاه تخلیه اضطراری گاز

مشکل:

تخریب موضعی حول منطقه مجاور درگاه تخلیه اضطراری که احتمالا همراه با ترک­های طولانی ناشی از این نقص می­باشد.

دلایل احتمالی:

آیا درگاه اضطراری هنگام ذوب یا کج کردن کوره جهت تخلیه مذاب باز است؟

آیا گاز اضافه از مرکز کوره خارج می شود؟

آیا اشتباهاتی در طراحی کوره صورت گرفته است که به هوای سرد اجازه ورود طولانی مدت و تماس با سطح داغ بوته را می­دهد؟

نحوه تشخیص مشکل

ترک­ها و تخریبی که به دلیل ورود هوای سرد به داخل کوره ایجاد می­شوند.

هوای سردی که پس از ورود با بدنه بوته داغ تماس پیدا می­کند منجر به ایجاد ترک­هایی شبیه به این می­شود

 

ترک های ناشی از شارژ فلز

مشکل:

ترک­ها و یا سوراخ­هایی در هرجایی از کف و دیواره بوته پدیدار می­شوند.

دلایل احتمالی:

آیا شمش ­ها به صورت نامنظم و متقاطع در بوته قرار گرفته­اند و با دیواره بوته در تماس هستند؟

آیا شمش ها نسبت به دیواره بوته به صورت افقی قرار گرفته­اند؟

آیا شمش ­ها از بالا به داخل بوته رها می­شوند؟ و یا به آرامی در درون بوته قرار می­گیرند؟

آیا شمش ­ها با فشار در داخل بوته قرار داده می­شوند و در نتیجه بسیار متراکم هستند؟

نحوه تشخیص مشکل

ترک­هایی که به دلیل فرآیند اشتباه شارژ فلز ایجاد می­شوند.

ترکی که به شکل “سپر” در دیواره بوته ایجاد شده است و دلیل آن قرار دادن شمش به صورت افقی درون بوته است

سوراخی که به دلیل انداختن شمش به داخل بوته ایجاد شده است.