بررسی علل خوردگی و شکست نازل های غوطه ور ریخته گری مداوم فولاد

محورهای موضوعی : سرامیک ها و مواد نسوز

رحمت الله عمادی ¹ (دانشیار دانشکده مواد دانشگاه صنعتی اصفهان)
آرش حاجی پور ² (کارشناس ارشد فولاد سبا، مجتمع فولاد مبارکه اصفهان)
حسین عمادی ³ (دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان)

تاریخ دریافت : 1395/04/24 تاریخ پذیرش : 1395/04/26 تاریخ انتشار : 1395/06/01

کلید واژه: ریخته گری مداوم فولاد, نازل غوطه ور, آلومین گرافیت, آنالیز تخریب,

چکیده مقاله :

در حال حاضر ریخته گری مداوم فولاد مهمترین روش تولید فولاد در جهان می باشد، مهمترین اجزاء کنترل کننده جریان مذاب شامل تاندیش، استوپر و نازل غوطه ور میباشند که به آنها نسوزهای ویژه اطلاق می شود. در میان قطعات نسوز ویژه، نازل غوطه ور از اهمیت بالایی برخوردار است، وظیفه اصلی نازل، حفاظت جریان مذاب از ورود هوا در مسیر تاندیش به قالبهای ریخته گری و توزیع دلخواه جریان مذاب در قالبها است. هدف از این تحقیق بررسی علل خوردگی و شکست یک نمونه از نازل های غوطه ور معیوب واحد ریخته گری مداوم فولاد سبا می باشد. در ابتدا از مقاطع مختلف یک نازل سالم و یک نازل معیوب نمونه گیری انجام شد، وزن مخصوص، درصد تخلخل، آنالیز XRD ,XRF و مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت شناسایی علت خوردگی و شکست انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که علت اصلی شکست و خوردگی نازل های معیوب پوشش نامناسب اعمال شده بر سطح نازل و کم بودن میزان گرافیت بدنه زیرکونیا-گرافیت نازل در خط سرباره است به طوری که میزان گرافیت نازل معیوب 8 درصد و نازل های سالم 10 درصد می باشد، کمبود میزان گرافیت منجر به کاهش مقاومت به شوک حرارتی و مقاومت به خوردگی نازل می شود.

چکیده انگلیسی:

At present, Continuous casting is the most important method of producing ingot in the world. The controlling parts of melts are shroud, stopper and submerged entry nozzle (SEN), which are special refractories. Among the special refractory components, SEN is very important. The duty of SEN is pouring the liquid steel from tundish to crystallizator. The aim of this study was to investigate the causes of corrosion and failure of the soundless SEN that used in continuous casting of Saba Steel Company. At the beginning, different sections of a sound and soundless SEN were prepared. Bulk density, apparent porosity, XRD, XRF and scanning electron microscopy was performed in this research. The results showed that unsuitable coating applied on the surface of SEN and less graphite content of zirconia graphite body of SEN are the major causes of failure so that the soundless and sound nozzle has 8 and 10 graphite percent, which leading to decreased resistance to thermal shock and corrosion.

منابع و مأخذ:

[1]     H. F. Schrewe, “Continuous Casting of Steel: Fundamental Principles and Practice”, Verlag Stahleisen, Germany, 1987.

 

[2]     A. T. Peters, “Ferrous productionmetallurgy”, John Wiley and Sons, New York, 1982.

 

[3]     S. J. Lee & S. Pohl, “Composite refractory components for advanced steel pouring applications”, 39^th Inter. Colloquium on Refractories, Stahl and Eisen, pp. 90-96, Aachen, 1996.

 

[4]     S. J. Lee, A. Krocker & K. B. Rietmann, “Developments of refractory components for submerged nozzle changer system”, 37^th Inter.Colloquium on Refractories, Stahl and Eisen, pp. 67-70, Aachen, 1994.

 

[5]     H. Shikano, M. Sakai & T. Kaneko, “Development of alumina graphite nozzle for continuous casting”, Taikabutsu Overseas, Vol. 9, No. 2, pp. 3-10, 1989.

 

[6]     Y. Kanazuka, “Improvement of service life of ladle shroud”, Taikabutsu Overseas, Vol. 11, No. 1, pp. 44-47, 1991.

 

[7]     M. R. Fishler, C. Dumazeau & H. Lax, “The development of a submerged nozzle for thin slab casting”, 4^th Inter. Conference on Continuous Casting, Brussels, Belgium, pp. 461-473, 1988.

 

[8]     N. Tsukamoto, “Wear of nozzles for continuous casting”, Taikabutsu Overseas, Vol. 13, No. 4, pp. 55-61, 1993.

 

[9]     DB. Hoggard, R. Morrison, HK. Park & S. Slasor, “O-zirconia and its refractory application”, Am. Ceram. Soc. Bull, Vol. 69, No.7, pp. 1163-1166, 1990.

 

[10] T. M. Bruton, C. F. Cooper & D. A. Croft, “Microstructure and performance of alumina graphite submerged pouring shrouds and tundish stoppers”, Am. Ceram. Soc. Bull, Vol. 60, pp. 709-712, 1981.

 

[11]    س. علیزاده، ا. منشی و ا. کرمیان، " بررسی اثر استفاده مجزا و همزمان از پیونددهنده‌های فسفاتی، سیلیکاتی و بوراتی بر خواص فیزیکی و مکانیکی دیرگدازهای  یکپارچه  منیزیا-کربن"، مجله فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 9، شماره 4، ص 223-215، زمستان 1394.

 

[12]    س. س. سادات بیدگلی، ا. منشی و ر. عمادی، "بررسی اثر تری‌پلی‌فسفات‌سدیم، هگزامتافسفات ‌سدیم، اسیدبوریک و بوراکس بر خواص فیزیکی و استحکام دما پایین ضایعات فرآورده‌های منیزیایی"، مجله فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 10، شماره 1، ص 114-109، بهار 1395.

 

[13] T. Kawakami, K. Aratani, S. Hasegawa & T. Okamoto, “Fundamental approach for the thermal shock resistance of alumina-carbon refractories from their mechanical properties”, Taikabutsu Overseas, Vol. 5, No. 4, pp. 15-21, 1985.

 

[14] T. Kawakami, “Evaluating thermal shock resistance alumina-graphite nozzles”, Taikabutsu Overseas, Vol. 37, No. 12, pp. 756-759, 1991.

 

[15] A. J. Phillipps, “Thermal shock resistance of alumina graphite refractories for the continuous casting of steel”, UNITECR 95- Proceedings, Kyoto, Japan, 1995.

 

[16] S. Uchida, K. Ichikawa, A. Matsu & S. Miyoshi, “Fracture of Al₂O₃-C submerged nozzle”, Taikabutsu Overseas, Vol. 10, No. 2, pp. 74-84, 1990.

 

[17] K. Mukai, J. M. Toguri, N. M. Stubina & J. Yoshitomi, “A Mechanism for the Local Corrosion of Immersion Nozzles”, ISIJ Intl, Vol. 29, No. 6, pp. 469-476, 1989.