Bài giảng Công nghệ đúc phôi thép liên tục

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ đúc phôi thép liên tục

1. CÔNG NGHỆ • Lưu huỳnh và photpho: ➢ S và P là hai nguyên tố quan trọng ảnh hưởng rất nhạy cảm đến nứt của thép, đặc biệt là đúc liên tục. Trên bề mặt phôi chịu ứng suất nhiệt lớn do bị làm nguội mạnh lại còn bị ứng suất cơ tác dụng lên do kéo nắn thẳng tăng tính nhạy cảm nứt phôi. ➢ Hiện nay đã có nhiều kỹ thuật tinh luyện mới đã giảm S và P xuống dưới 0,03% hay cả S và P cộng lại không quá 0,05%. Đối với một số mác thép đặc biệt nên giảm hàm lượng S và P dưới 0,005%.
2. CÔNG NGHỆ 2. Khống chế nhiệt độ nước thép trong thùng rót trung gian. a) Xác định nhiệt độ đúc: • Nhiệt độ đúc liên tục là nhiệt độ nước thép trong thùng trung gian. Nhiệt độ đúc bằng nhiệt độ chảy tch cộng thêm với độ quá nhiệt thích hợp t tức là: Tđúc = tch + t • Như vậy khống chế nhiệt độ đúc thực chất là khống chế độ quá nhiệt t của nước thép trong thùng trung gian • t lại phụ thuộc vào mác thép, tiết diện phôi và điều kiện đúc. Khi thép C thấp, kích thước phôi nhỏ thì t lớn; còn thép C trung bình chứa Si, Mn cao mà kích thước phôi lớn thì t lấy giá trị thấp
3. CÔNG NGHỆ • Tch- Nhiệt độ bắt đầu nóng chảy, còn gọi là nhiệt độ đường pha lỏng của thép (0C) thường được tính theo các công thức kinh nghiệm sau: • Tch= 1537- 88[%C] + 8[%Si] + 5[%Mn] + 30[%P] + 25[%S] + 5[%Cu] + 4[%Ni] + 2[%Mo] + 2[%V] + 1,5[%Cr] • Tch = 1536 – 90[%C] + 6,2[%Si] + 1,7[%Mn] + 28[%P] + 50[%S] + 2,6[%Cu] + 2,9[%Ni] + 1,8[%Cr] + 5,1[%Al]
4. CÔNG NGHỆ • Ngoài ra còn phải tính đến việc sấy nóng thùng rót. • Để đảm bảo mở rót được thuận lợi, tránh lỗ rót bị bịt hoặc dính cần nút nên rắc bột phát nhiệt Si-Ca quanh lỗ rót, nhưng cách này tiêu hao nhiều hợp kim đắt tiền và không dễ khống chế. • Dùng vòng chất phát nhiệt Al-Mg đặt bao quanh lỗ rót. Bảng 3. Các tham số của vật liệu phát nhiệt Nhiệt Nhiệt Lượng Thành phần hóa học, % độ độ phát Mg Al Fe Khác chảy, cháy, nhiệt, oC 0C kJ/g 427 2000 26,58 65 3 35 3 ~0,5 ~1,6
5. Hình 5. Gia nhiệt cảm ứng mặt bên Hình 6. Thay đổi nhiệt độ thùng trung gian gia nhiệt và không gia 1- Lõi sắt; 2- Vòng cảm ứng; 3- nhiệt nước thép trong Nước thép; 4- Thùng trung gian; 5- thùng trung gian Vật liệu chịu lửa; 6- Vòng làm nguội; 7- Đường dẫn nước thép; 8- Miệng rót
6. CÔNG NGHỆ 3. Xác định và khống chế tốc độ kéo a) Xác định tốc độ kéo: là căn cứ vào kích thước tiết diện phôi, nhiệt độ và loại thép đúc. Khi xác định dựa vào chiều dày lớp vỏ tối thiểu khi ra khỏi BKT hoặc là tính chiều dài luyện kim (cột kim loại lỏng ở giữa) của máy đúc.
7. CÔNG NGHỆ • Tính theo chiều dài cột kim loại lỏng ở giữa: ➢ Theo định luật kết tinh, thời gian đôngđặc hoàn toàn là: 1 푙 = 퐾 2 푣′ Trong đó: D- Chiều dày phôi đúc, mm K- Hệ số đông đặc bình quân, mm.ph0,5 (phôi dẹt là 27, phôi vuông là 30) l- Chiều dài cột kim loại lỏng ở giữa, m v‘- Tốc độ kéo lý thuyết, m/ph 4퐾2푙 퐾 2 • Như vậy: 푣′ = = 4푙 2
8. CÔNG NGHỆ b) Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ kéo • Loại thép: ➢ Loại thép khác nhau thì tính dẻo nhiệt độ cao, độ bền nhiệt độ cao và khả năng dẫn nhiệt đều khác nhau. Ví dụ, thép không gỉ austenit có thể dùng tốc độ kéo lớn nhưng thép cacbon cao, thép không gỉ ferit, thép hợp kim thấp thì tốc độ kéo nên thấp ➢ Phạm vi nhiệt độ kết tinh rộng, co ngót lớn, do nước thép bổ sung không kịp sinh ra lõm co và xốp thì cũng phải dùng tốc độ kéo thấp để đảm bảo chất lượng bên trong của phôi đúc tốt.
9. Bảng 4. Quan hệ giữa kích thước tiết diện và tốc độ kéo thép không gỉ, chịu axit. Tiết diện phôi Tốc độ kéo, Bán kính cong Sản phẩm cuối m/ph của máy, m cùng 100x100 2,7 6,0 Thép tròn, dày 120x120 2,0 4,0 Thép tròn 125x125 1,8-2,2 8,0 Thép góc 150x150 1,5 Đứng Thép tròn 150x200 1,4-1,8 8,0 Thép tròn 160 1,3 6,0 Thép tròn 165 1,3 Đứng Thép góc 178 1,0-1,2 12,2 210 1,0-1,2 Đứng 210x250 1,0-1,2 Đứng Dây, ống không hàn 265 0,65-1,0 10,0 Ống không hàn 124x124 2,7-2,8 12,2 Dây 250x250 0,5-0,65 Đứng Dây tròn
10. Bảng 5. Mối quan hệ tốc độ kéo và nhiệt độ đúc. Kích thước Tốc độ kéo phụ thuộc vào nhiệt độ trong phôi thùng trung gian, m/ph >15500C 1550-15300C <15300C 150x1000 1,2 1,3 1,4 220x1000 0,9 1,05 1,1 220x1100 0,9 1 1,1 220x1200 0,9 1 1,1 220x1300 0,9 1 1,1 220x1400 0,9 1 1,1 220x1500 0,9 1 1,1 320x1650 0,45 0,5 0,55
11. CÔNG NGHỆ 4. Khống chế làm nguội phôi đúc. • Làm nguội lần thứ nhất đã được phân tích ở phần trên nên ở đây tập trung phân tích làm nguội lần hai. a) Xác định cường độ làm nguội • Nguyên tắc xác định cường độ làm nguội lần thứ hai ➢Toàn bộ khu vực làm nguội lần thứ hai nên dùng nguyên tắc làm nguội từ trên xuống dưới, từ mạnh đến yếu. ➢Tốc độ làm nguội bề mặt phôi nên nhỏ hơn 2000C/m. Nhiệt độ trên bề mặt hồi sinh (cao lại) nên nhỏ hơn 1000C/m.
12. CÔNG NGHỆ • Lựa chọn cường độ làm nguội. ➢ Cường độ làm nguội thường biểu thị bằng tỷ số trong một đơn vị thời gian lượng nước làm nguội (lít) chi cho trong lượng phôi thép (kg) ở vùng làm nguội lần hai, đơn vị l/kg. Hay có thể dùng lượng nước trong một đơn vị thời gian, một đơn vị diện tích bề mặt phôi nhận được, dùng mật độ dòng nước để đo, đơn vị là l/m2.s. ➢ Khi nâng cao lượng nước, tia nước đến mặt phôi đại bộ phận bị bốc hơi mang nhiệt đi, khiến cho hệ số truyền nhiệt (h) tăng lên cải thiện hiệu quả làm nguội. ➢ Tuy nhiên, tăng quá mức mật độ dòng nước dẫn đến dòng nước bắn tới bề mặt phôi va đập vào dòng nước từ bề mặt phôi bị văng trở lại va chạm nhau làm tổn thất một phần động năng. Qua nghiên cứu cho thấy, nếu nâng cao mật độ dòng nước >20l/m2.S ảnh hưởng đến sự truyền nhiệt không lớn.
13. CÔNG NGHỆ ➢ Ngoài ra, còn phải tính đến nhiệt độ nắn thẳng và có cấp nóng cho cán không. Có 3 phương án: 1) Nhiệt độ bề mặt phôi trong toàn khu vực làm nguội lần hai hạ thấp dần dần, trước khi nắn thẳng nhiệt độ bề mặt trên 9000C. Cường độ làm nguội nhỏ thường 0,5-1,0 l/kg. Sau khi nắn thẳng, nhiệt độ bề mặt tương đối cao, tiện cho cấp phôi nóng. 2) Nhiệt độ bề mặt phôi trong khu vực làm nguội lần hai không đổi. Sau khi ra khỏi khu vực làm nguội lần hai, nhiệt độ bề mặt nâng lên, nắn thẳng ở nhiệt độ trên vùng giòn. 3) Cường độ làm nguội tương đối lớn, nhiệt độ bề mặt trong toàn vùng làm nguội thứ hai luôn ở mức thấp khiến pha austenit chuyển hết sang fgerit (→ ). Ở phạm vi 650-7000C nắn thẳng tránh được vùng giòn. Cường độ làm nguội trong phạm vi 2-2,5 l/kg. Đây là phương án dùng nhiều nhất.
14. CÔNG NGHỆ • Khí nước phun mù ➢Hiệu quả làm nguội quyết định bởi khả năng của giọt nước nhỏ xuyên qua được lớp hơi nước. ➢Dùng không khí nén thổi trong vòi phun làm cho giọt nước mù hóa thêm một bước nữa, làm cho giọt nước phun ra khỏi vòi phun càng nhỏ, tốc độ tăng từ dòng mù hóa rất cao, có lực phun đập mạnh đạt đến hiệu quả làm nguội và mức độ đồng đều rất cao.
15. CÔNG NGHỆ ✓Mặt bao phủ tương đối lớn, bề mặt phôi được làm nguội tương đối đồng đều, pham vi dao động nhiệt trên bề mặt phôi nhỏ (50- 800C) ✓Nhiệt điộ bề mặt cao hơn loại phun mù đến 500C có lợi cho cấp phôi nóng ✓Hạ thấp lượng nước tiêu hao, thường chỉ bằng ½ loại phun mù ✓Nhưng phương thức làm nguội này đầu tư lớn nên phần lớn chỉ dùng cho đúc phôi tấm và phôi vuông lớn.
16. Hình 8. Sơ đồ trục làm nguội xoắn ốc 1. Trục xoắn ốc; 2. Thao trục; 3. Ống nước làm nguội
17. CÔNG NGHỆ • Khu vực làm nguội lần hai, theo chiều dài cứ càng xa BKT thì chiều dày vỏ tăng lên, lượng nhiệt truyền qua lớp vỏ mất đi giảm tương ứng với lượng nước phun vào giảm. • Từ công thức:  ( − ) 푙 푠 = ℎ − 퐾 휏 푠 0 Trong đó: m- Hệ số truyền nhiệt của thép; Tl- Nhiệt độ chảy (đường pha lỏng); Ts- Nhiệt độ bề mặt phôi; T0- Nhiệt độ của nước; K- Hệ số kết tinh; - Thời gian kết tinh; h- Hệ số truyền nhiệt của nước với bề mặt phôi
18. Hình 9. Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt và lượng nước làm nguội lần hai
19. CÔNG NGHỆ Trong đó, Q1, Q2, Q3, là lượng nước làm nguội trong các đoạn thứ nhất, thứ hai, thứ ba trong vùng làm nguội thứ hai. Còn H1, H2, H3 là khoảng cách từ mặt nước thép đến tâm điểm làm nguội của các đoạn thứ nhất, thứ hai, thứ ba như hình 10 • Thực tế sản xuất phân phối lượng nước khu vực làm nguội lần hai theo các phương án sau:
20. CÔNG NGHỆ • Thay đổi phụ tải để nhiệt độ bề mặt không đổi ➢ Phôi thép vào vùng làm nguội thứ hai thì tăng cường độ làm nguội để tăng tốc độ kết tinh làm cho nhiệt độ bề mặt nhanh chóng giảm xuống còn 900-11000C là nhiệt độ nơi kéo uốn. Sau đó phân đoạn giảm lượng cấp nước làm cho nhiệt độ bề mặt không đổi • Phân đoạn theo tỷ lệ giảm cấp nước ➢ Phân vùng làm nguội thứ hai thành một số đoạn, mỗi đoạn có hệ thống cấp nước riêng để khống chế lượng cấp nước theo nguyên tắc giảm lượng nước dần từ trên xuống dưới (hình 11)
21. CÔNG NGHỆ d) Phương pháp khống chế nước làm nguội lần hai • Dùng hệ thống khống chế bằng đồng hồ đo. ➢Đây là phưiơng pháp khống chế chia vùng làm nguội thứ hai thành từng đoạn, mỗi đoạn đặt một đồng hồ đo điện tử. ➢Theo yêu cầu công nghệ (tốc độ kéo, loại thép, tiết diện phôi) mà đặt lượng nước cấp cho mỗi đoạn qua cơ cấu điều chỉnh.
22. CÔNG NGHỆ ➢ Phương pháp khống chế nhiệt độ bề mặt: ✓ Để tránh ảnh hưởng của lớp vỏ oxit hay ảnh hưởng của làm nguội cục bộ, vòi phun bị tắc, hơn nữa, không thể đo rất nhiều điểm trong vùng làm nguôi thứ hai, buộc phải mô hình hóa, tức là nhập các dữ liệu như loại thép, tiết diện phôi, độ quá nhiệt nước thép, tốc độ kéo vào máy tính và xuất ra nhiệt độ bề mặt phôi trên các đoạn làm nguội lần hai. ✓ Qua điều chỉnh lưu lượng nước làm nguội các đoạn để nhiệt độ trên bề mặt đạt đến một phạm vi tối ưu, sau đó lại căn cứ vào số liệu đo thực tế được tiến hành đối chiếu hiệu chỉnh
23. Hình 12. Xỉ bảo vệ trên ống rót nhúng của đúc phôi dẹt Hình 13. Giản đồ cấu 1- Miệng cắm; 2- Thùng tạo 3 lớp của xỉ trung gian; 3- Xỉ bột; 4- Lớp xỉ; 5- BKT; 6- Lớp vỏ; 7- Màng xỉ; 8- Lớp xỉ bao quanh phôi
24. CÔNG NGHỆ • Tác dụng của xỉ bảo vệ ➢ Cách nhiệt: Lớp bột trên có tác dụng cách nhiệt rất tốt, tránh được kết màng trên mặt nước thép trong BKT và kết xỉ bao quanh miệng cắm ➢ Che chắn không khí: Lớp xỉ bảo vệ che chắn không khí tiếp xúc với mặt nước thép tránh tái oxi hóa lần thứ hai ➢ Làm sạch thép: Các tạp chất trong thép cùng nước thép rót vào BKT nổi lên, nếu không có xỉ bảo vệ giữ lại rất có thể bị cuốn theo vào lớp vỏ phôi trên mặt trăng khuyết tạo ra tạp chất phi kim dưới da. ➢ Bôi trơn lớp vỏ phôi và cải thiện điều kiện truyền nhiệt
25. Hình 14. Giản đồ pha hệ xỉ CaO-SiO2-Al2O3
26. CÔNG NGHỆ ➢Dùng bột than để khống chế tốc độ chảy của xỉ là do than có khả năng phân cách các hạt bột tạo xỉ và làm chậm tính lưu động của xỉ lỏng mà khống chế được tốc độ nóng chảy của xỉ. ➢Bột than thường dùng là muội than và graphit bột
27. CÔNG NGHỆ ➢ Sức căng mặt ngoài: Sức căng mặt ngoài giữa xỉ và thép được tính như sau: 𝜎푡ℎé − ỉ = 𝜎푡ℎé − 𝜎 ỉ cos 휃 Trong đó: thép- Sức căng mặt ngoài của nước thép, N/m xỉ- Sức căng mặt ngoài của xỉ lỏng, N/m - Góc thấm ướt ➢ Công thức trên cho thấy sức căng mặt biên giữa thép-xỉ càng lớn thì cos() càng nhỏ, tức góc thấm ướt càng lớn, mức độ thấm ướt giữa 2 pha càng nhỏ, xỉ thép dễ tách ra. Ngược lại thì khó tách ra.
28. Hình 15. Mặt trăng khuyết dưới xỉ lỏng
29. Hình 16.Ảnh chụp tổ chức phóng đại thấp mặt cắt ngang phôi thép silic
30. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC b. Các nhân tố ảnh hưởng đến tổ chức đông đặc của phôi ĐLT • Điều kiện đúc: Nâng cao nhiệt độ đúc (hoặc độ quá nhiệt), tốc độ kéo, cường độ làm nguội lần thứ hai điều khiến tinh thể hình trụ phát triển, nhất là nhiệt độ đúc. Hình 17 cho ta biết mối quan hệ đó. • Hàm lượng C (hình 18) trong phạm vi 0,18-0,45% khi vùng tinh thể đẳng trục tương đối lớn có thể là do kết quả của phản ứng bao tinh trong thép vì thông thường phản ứng bao tinh có hiệu suất tạo ra tinh thể đẳng trục tương đối lớn.
31. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC • Kiểu máy đúc: ➢ Máy đúc đứng tổ chức đối xứng, còn máy cong tổ chức phi đối xứng. ➢ Độ dài tinh thể hình trụ vành trong dài hơn vành ngoài do tác dụng của trọng lực, một phần tinh thể lắng xuống nằm ở vành ngoài khiến vùng tinh thể đẳng trục gia tăng ➢ Miệng rót ngập làm cho dòng nước thép chảy xuống ở vành trong và vành ngoài khác nhau hạn chế sự phát triển tinh thể ở vành ngoài. • Tiết diện phôi đúc: Khi tiết diện phôi đúc tăng lên một giới hạn nào đó thì tỷ lệ vùng tinh thể đẳng trục tăng lên rõ rệt. Đối với máy đúc phôi tiết diện nhỏ, tinh thể hình trụ phát triển hầu như vào đến trung tâm cho nên đúc thép chất lượng nên đúc phôi có tiết diện lớn
32. Hình 19. Sơ đồ biểu thị Hình 20. Phương pháp tác dụng của khuấy trộn Fast cắm dây tạo mầm điện từ đến tổ chức vào BKT phôi
33. Hình 21. Nguyên lý giảm độ quá nhiệt nước thép trong thùng trung gian 1- Thùng chứa; 2- Súng phun bột sắt; 3- Chụp bảo vệ; 4- Thùng trung gian; 5- Đo nhiệt độ liên tục; 6- Cần nút; 7- Đo nhiệt độ gián đoạn; 8- Miệng rót ngập
34. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC b) Nguyên nhân của nứt • Nguyên nhân thứ nhất sinh ra trong quá trình hình thành phôi đúc do trạng thái chịu lực (loại hình phương hướng và mức độ) trên mặt phân giới giữa lớp vỏ đã đông đặc và lớp kim loại lỏng đang đông đặc – gọi là nguyên nhân bên ngoài sinh nứt. • Nguyên nhân thứ hai do cơ tính (độ bền và độ dẻo) ở nhiệt độ cao của bản thân loại thép – nguyên nhân bên trong sinh nứt. • Như vậy, việc đầu tiên để lý giải được nguyên nhân (dù bên trong hay bên ngoài) sinh ra nứt phải tìm hiểu hiện tượng hóa giòn ở nhiệt độ cao của thép
35. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC • Thép cacbon nguội từ nhiệt độ đông đặc đến 6000C có 3 vùng giòn, tính giãn dài rất kém, như hình 22. Vùng giòn thứ nhất (vùng giòn nhiệt độ cao) gần nhiệt độ đông đặc, vùng giòn thứ hai (vùng giòn nhiệt độ vừa) từ 1200-9000C và vùng giòn thứ ba (vùng giòn nhiệt độ thấp) từ 900- 6000C. • Trong ba vùng giòn này, hễ có cục bộ ứng suất tập trung là dễ dẫn đến nứt, nhưng cơ lý hình thành nứt khác nhau nên ảnh hưởng đến nứt phôi đúc cũng khác nhau. • Vùng nứt nhiệt độ cao, tính kéo giãn của thép thấp do tồn tại màng lỏng giữa các tinh thể hình trụ đã đông đặc, màng lỏng này thiên tích nhiều nguyên tố như P, S hệ số giãn dài 0,2-0,3%, độ bền khoảng 1-3 N/mm2, chỉ cần một ngoại lực tác dụng lên lớp vỏ ngoài sẽ tách rời dọc theo tinh giới hình thành nứt. Nứt trên bề mặt cũng như các loại nứt trong của phôi đúc liên tục thì đại bộ phận phát sinh ở vùng này.
36. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC 3.Chất lượng bên trong của phôi thép • Chất lượng bên trong của phôi ĐLT quyết định ở mức độ đặc chắc giữa phôi hay nói một cách khác đó là nứt, thiên tích, xốp và tạp chất phi kim lớn tích tụ ở giữa phôi đúc a) Nứt bên trong • Chỉ các loại nứt kể từ bề mặt đến tâm như hình 23. Quy tụ lại gồm nứt giữa, nứt góc, nứt do uốn nắn, nứt ở tâm, nứt đối góc Nứt trong thường phát sinh dọc theo mặt giao tiếp giữa đã và đang kết tinh nên thường gọi là nứt trên mặt biên kết tinh.
37. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC • Quá trình hình thành nứt thường có 3 giai đoạn: 1- Lực kéo tác dụng lên mặt biên kết tinh, 2- Tạo thành nứt tách giữa các tinh thể ra như tinh thể hình trụ, 3- nước thép quanh đó do có thiên tích nhiều chất tan hơn chảy vào điền đầy khe nứt. Cho nên đại bộ phận nứt trong đều tồn tại thiên tích nên còn có tên gọi khác của nứt trong là nứt thiên tích. • Nguyên nhân cơ bản là trong quá trình nguội, uốn và nắn thẳng hệ số biến dạng nội bộ của phôi thép vượt quá hệ số biến dạng cho phép của loại thép đó (ví dụ, ở 13400C hệ số biến dạng  = 0,2% là giới hạn cho phép) • Thông thường, trong trường hợp tỷ lệ ép đủ lớn nứt trong có thể hàn liền lại khi cán, không gây ra nguy hại gì cho các trường hợp sử dụng thông thường.
38. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC c) Nứt ở tâm • Đây là loại khuyết tật thường thấy ở các phôi đúc dẹt (tấm). Khi phôi đúc nung lên, các vết nứt này sẽ bị oxi hóa mà cán không thể liền khối lại được, ảnh hưởng xấu đến chất lượng phôi đúc. • Nguyên nhân có thể là do vùng tâm thỏi đông đặc sau cùng bị co ngót mà gây nên. Khi phôi thép đông đặc hoàn toàn, tiềm nhiệt của phần thép đông đặc sau cùng từ tâm tỏa ra khiến cho nhiệt độ ở bộ phận giữa đột ngột hạ thấp. Nhiệt độ ở tâm hạ nhanh hơn bề mặt khiến cho tâm co ngót, ứng suất kéo tương đối cao tạo ra, chính ứng suất kéo tăng lên ở phần tâm thỏi mà sinh ra nứt tâm.
39. Hình 24. Sơ đồ biểu thị biến dạng của phôi dẫn đến nứt góc
40. Hình 25. Sơ đồ biểu thị nứt sinh ra do uốn nắn.
41. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC • Thiên tích vùng tâm chia ra thành 4 giai đoạn. Đầu tiên tinh thể hình trụ xuất hiện và lớn lên, sau đó chịu ảnh hưởng của một số nhân tố công nghệ sự phát triển không ổn định, có tinh thể phát triển nhanh, có tinh thể phát triển chậm. • Tinh thể phát triển nhanh nối 2 đầu lại hình thành “cầu tinh thể”, chiếc cầu này cản trở kim loại ở phía trên chảy xuống điền đầy phần kim loại đông đặc co ngót ở dưới. Phía trên thì xốp và thiên tích dương, phía dưới thì thiên tích âm dạng chữ V. • Vì “cầu tinh thể” hình thành trong suốt quá trình đông đặc của phôi ĐLT nên có vô số “cầu tinh thể”, theo chiều dọc ở giữa cứ cách nhau khoảng 5-10 cm lại xuất hiện một đốt thiên tích
42. Hình 29. Mô hình đông đặc của phôi nhỏ 1- Tinh thể hình trụ tăng trưởng; 2- Một số tinh thể hình trụ phát triển mạnh; 3- Hình thành “cầu treo”; 4- Hình thành lõm co; 5- Tổ chức thực tế của phôi
43. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC ➢ Hàm lượng cacbon: ảnh hưởng đến tổ chức đông đặc của phôi thép tất nhiên ảnh hưởng đến thiên tích giữa của phôi. Đã có nhiều công trình nghiên cứu chứng minh thiên tích giữa của thép cacbon trung bình là nhẹ nhất, còn thép cacbon thấp và cacbon cao là trầm trọng. ➢ Kích thước và hình dạng phôi đúc: Kích thước tiết diện phôi tăng thì xác suất để tinh thể hình trụ phát triển nối nhau thành “cầu tinh thể” giảm dẫn đến thiên tích giữa giảm nhẹ.
44. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC h) Thiên tích điểm hình V quanh trục tâm của phôi • Bổ dọc qua đường tâm phôi đúc liên tục thường nhìn thấy thiên tích V gọi là thiên tích hình (thiên tích lớn. Thiên tích này người ta cho rằng đó là do tác dụng của trọng lực hoặc đối lưu trong quá trình đông đặc co ngót của phôi ĐLT, các tinh thể đẳng trục chuyển dịch ở vùng 2 pha lỏng rắn tạo nên như hình 30. • Ở thời kỳ kết tinh đầu, tinh thể hình trụ hình thành và lớn lên, nhiệt độ cột kim loại lỏng ở giữa giảm dần, tinh thể đẳng trục bắt đầu lớn lên phát triển sinh sự chuyển biến tinh thể hình trụ sang tinh thể đẳng trục, lúc này ở tâm vẫn còn là thể lỏng, dưới tác dụng của đối lưu vẫn có một lượng thể rắn hình thành, vùng 2 pha vẫn có tính lưu động.
45. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC • Khi tính lưu động kết thúc, do tác dụng của trọng lực và co ngót sinh ra sự chuyển dịch của tinh thể đẳng trục hình thành một con đường. Con đường này ven theo khối chóp hình V của hướng đúc, thể lỏng giữa các tinh thể có nồng độ thiên tích cao sẽ ven theo con đường này chảy xuống và cuối cùng sau khi đông đặc hình thành thiên tích hình V.
46. CHẤT LƯỢNG PHÔI ĐÚC LIÊN TỤC b) Phôi bị lồi bụng • Hiện tượng “lồi bụng” của phôi thép chủ yếu là do áp lực tĩnh của nước thép phía trong đẩy ra khi lớp vỏ đông đặc không đủ độ bền, thường xảy ra nhất là đối với mặt rộng phôi dẹt hoặc phôi vuông có kích thước lớn. Hiện tường này thường dẫn đến thiên tích và nứt giữa cũng như nứt góc • Như vậy, để giảm khả năng phát sinh lồi bụng trong thực tế sản xuất sử dụng biện pháp giảm chiều sâu cột kim loại lỏng, tăng cường độ làm nguội, tăng số lượng đôi trục dẫn để giảm cự ly giữa các đôi trục dẫn, tăng khả năng kẹp đôi của đôi trục dẫn.