بررسی اثر هماتیت و اکسید تیتانیوم بر ویسکوزیته پودرهای قالب ریخته گری مداوم فولاد

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

احمدرضا عارف پور ¹ , احمد منشی ² , محمدرضا فروغی ³ , حمیدرضا ربیعی ⁴ , مرضیه ابراهیمیان ⁵

1 - کارشناس ارشد دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه ازاد اسلامی واحد نجف آباد اصفهان،اصفهان، ایران.
2 - استاد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه ازاد اسلامی واحد نجف آباد اصفهان، اصفهان، ایران
3 - کارشناس ارشد دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه ازاد اسلامی واحد نجف آباد اصفهان،اصفهان، ایران.
4 - دانشجوی کارشناس ارشد دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه ازاد اسلامی واحد نجف آباد اصفهان، اصفهان، ایران.
5 - کارشناس ارشد دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

تاریخ دریافت : 1394/10/07 تاریخ پذیرش : 1394/10/07 تاریخ انتشار : 1391/07/01

کلید واژه: اکسید تیتانیوم, کلمات کلیدی به فارسی: پودرقالب ریخته گری مداوم, ویسکوزیته, هماتیت,

چکیده مقاله :

پودرهای قالب به گونه عمده از اکسیدهایی نظیر سیلیسیم، کلسیم، آلومینیوم، سدیم به همراه فلوئور و کربن تشکیل شده‌اند. فلوئور یکی از ترکیبات تشکیل دهنده پودرهای قالب می‌باشد که به منظور کنترل ویسکوزیته و ایجاد روانکاری مطلوب بین پوسته فولادی منجمد شده و قالب در ترکیب شیمیایی پودرهای قالب بکار می‌رود، اما انتشار فلوئور به دلیل ترکیباتی مانند (g)HF مشکلات سلامتی و زیست محیطی را به همراه دارد. هدف از انجام این پژوهش حذف فلوئور از ترکیب شیمیایی یک پودر روان‌ساز سرعت بالاست که در صنعت ریخته‌گری مداوم فولاد بکار می‌رود. هم‌چنین، بررسی اثر ترکیب-های جایگزین بر ویسکوزیته و تبلور نمونه‌ها از اهداف این پژوهش است. بدین مطالعات آزمون ویسکومتر شیاری و آنالیز تصویری جهت مقایسه ویسکوزیته پودرهای تولیدی با پودر اصلی مذاب و بررسی رفتار بلوری از مطالعات پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز اسپکتروسکوپی انرژی پراکنده استفاده گردید. نتایج مطالعات نشان دادند که کلینکر سیمان پرتلند جایگزینی مناسب برای ولاستونیت در ترکیب پایه پودرهای قالب می‌باشد. هم‌چنین، با استفاده از اکسید تیتانیوم و هماتیت در مقادیر حدود 3 درصد وزنی ( مازاد بر هماتیت موجود در ترکیب شیمیایی کلینکر سیمان پرتلند) نمونه‌ای بدون فلورین تهیه گردید که دارای ویسکوزیته بسیار مشابه با پودر اصلی مذاب بود. با توجه به فازهای تشکیل شده نظیر پروسکایت (CaTiO3) و فایالیت ((Fe2SiO4 در این نمونه، می‌توان نتیجه گرفت که یک نمونه بدون فلورین است که به لحاظ مشابهت ویسکوزیته و تبلور آن با پودر قالب اصلی می‌تواند جایگزینی مناسب برای پودر قالب اصلی بکار رفته در صنعت ریخته‌گری مداوم فولاد باشد.  

منابع و مأخذ:

1- J.Y. Chung, "Improvements & innovationsin the continuous casting process at POSCO",Materials Science Forum, Vol. 561, pp. 3-4,2007.

2- A. Morita, T. Omoto and Y. Iwamoto,"Molding powder for continuous casting ofsteel and a method for continuous casting ofsteel", United States Patent, No.US00641402B1, 2002.

3- H. Lidefelt and P. Hasselstrom,"Characterization of the Functional Propertiesof Mould Powders for Continuous casting ofsteel", china, 4th International Iron and SteelCongress Proceedings, 1982.

4- M. Nakamoto, Y. Miyabayashi, L. Holappaand T. Tanaka, "A Model for EstimatingViscosities of Aluminosilicate Melts

Containing Alkali Oxides", ISIJ International,Vol. 47, No. 10, pp. 1409-1415, 2007.

5- E.T. Turkdogan, "Fundamentals ofsteelmaking", Cambridge : The UniversityPress, pp. 138-179, 1996.

6- M. Mueller, W. Willenborg, K. Hilpert andL. Singheiser, "Structural dependence of alkalioxide activity in coal ash slage", VIIInternational Conference on molten slage,fluxes and salts, The South African Institute ofMinig and Metallurgy, 2004.

7- M. Nakamoto, J. Lee and T. Tanaka, "AModel for Estimation of Molten Silicate Slag",ISIJ International, Vol. 45, No. 5, pp. 651-656,2005.

8- S. Sridhar, "Estimation Models for MoltenSlag and Alloy Viscosities", JOM, pp. 46-48,2005.

9- R.F. Brooks, A.T. Dinsdale and P.N.Quested, "The measurement of viscosity ofalloys –a review of methods, data and models",Meas. Sci. Technol., Vol. 16, pp. 354-362,2005.

10- Q. Shu and J. Zhang, "Viscosity Estimatinfor Slags Containing Clacium Fluoride",Journal of University of Science andTechnology Beijing, Vol. 12, p. 221, 2005.

11- P.V.Riboud and M. Larrecq, "Fundamentalstudy of the behavior of casting powders", ISIJ

International, Vol. 36, pp. 522-525, 1996.

12- C. Orrling, A.W. Cramb, A. Tilliander anY. Kashiwaya,"Observations of the melting

and solidification behavior of mold slags", Ironand steelmaker, Vol. 27, No. 1, pp. 53-63,

2000 .

13- S. Feldbauer, I. Jimbo, A. Sharan, K.Shimizu, W. king, J. Stepanek, J. Harman and

A.W. Cramb, "Physical properties of moldslags that are relevant to clean steelmanufacture", Proceedings 78th SteelmakingConference, Nashville, Iron & Steel Society,pp. 655-667, 1995.

14- K.C.Mills, S. Sridhar, A.S. Normanton andS.T. Mallaband, "Mould flux behavior incontinuous casting",japan, The BrimacombeMemorial Symposium, pp. 781-794, 2000.

15- P.V. Riboud, Y. Roux, L.D. Lucas and H.Gaye, "Improvement of Continuous CastingPowders", Fachber. Huttenprax.

Metallweiterverarb., Vol. 19, p. 859, 1981.

16- G. Urbain, F. Cambier, M. Deletter andM.R. Anseau, "Viscosity of Silicate Melts",Transaction and Journal of British CeramicsSociety, Vol. 80, p. 139, 1981 .

17- E.T. Turkdogan, "PhysicochemicalProperties of Molten Slags and Glasses", TheMetals Society, p. 11, 1983.

18- S. Seetgraman, D. Sichen and F.Z. Ji,"Estimation of Viscosities of Ternary SilicateMelts using the Excess Gibbs Energy ofMixing", Metallurgical and MaterialsTransaction B, Vol. 31B, p. 105, 2000.

19- L. Zhang and S. Jahanshahi, "Review andModeling of Viscosity of Silicate Melts: Part I.Viscosity of Binary and Ternary SilicatesContaining CaO, MgO and MnO",Metallurgical and Materials Transactions B,Vol. 29B, issue.1, p. 177, 1998.7