1. الاختيار العلمي لدرجة حرارة الصب: معيار أساسي لموازنة الأداء

تُعد درجة حرارة الصب العامل الرئيسي المؤثر على جودة مصبوبات الفولاذ. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة جدًا إلى سلسلة من مشاكل الجودة، والتي يجب ضبطها بدقة وفقًا لخصائص نوع الفولاذ وهيكل الصب.

فيما يتعلق بضبط المعلمات الفعلية، عادةً ما يتم التحكم في درجة حرارة صب المسبوكات الفولاذية ضمن نطاق يتراوح بين 40 و80 درجة مئوية فوق درجة انصهار المادة. وفي الوقت نفسه، يجب اتباع مبدأ الضبط المتمايز: ففي أنواع الفولاذ عالية اللزوجة، والمسبوكات صغيرة الوزن، والمسبوكات رقيقة الجدران، والمسبوكات ذات البنية المعقدة، يجب زيادة درجة حرارة الصب بشكل مناسب لضمان اكتمال الامتلاء؛ أما في حالة المسبوكات سميكة الجدران، وكبيرة الحجم، وبسيطة البنية، فيمكن خفض درجة حرارة الصب بشكل معتدل لتقليل عيوب الانكماش.

الثاني. التحكم الأمثل في سرعة الصب: استراتيجية ديناميكية تتكيف مع خصائص الصب

يجب تقييم سرعة الصب بدقة بناءً على الخصائص الهيكلية، وسمك الجدار، وخصائص قالب الصب. الهدف الأساسي هو ضمان ملء سلس للفولاذ المنصهر مع تجنب تلف القالب وعيوب الصب.

فيما يتعلق باختيار السرعة، تُعدّ المسبوكات رقيقة الجدران والمسبوكات ذات البنية المعقدة مناسبة للصب السريع. من خلال تقصير وقت التعبئة، يُمكن منع برودة الفولاذ المنصهر أثناء عملية التعبئة، مما قد يُسبب عيب "misrun". عندما يكون سطح القالب العلوي كبيرًا، يُمكن للصب السريع أن يُقلل من ظاهرة تقشير سطح القالب الناتجة عن الإشعاع طويل الأمد وخبز الفولاذ المنصهر في درجات حرارة عالية، مما يُجنّب عيب احتواء الخبث في المسبوكات. بالنسبة للمسبوكات سميكة الجدران وكبيرة الحجم، يُمكن إبطاء سرعة الصب بشكل مناسب لتوفير وقت كافٍ لفصل الغازات العائمة واحتواء الخبث في الفولاذ المنصهر.

فيما يتعلق بطرق التحكم في السرعة، على الرغم من إمكانية ضبط سرعة الصب بدقة من خلال خبرة المشغل، إلا أنها تتأثر بشكل أساسي بقطر مخرج الصب. يتناسب معدل تدفق الفولاذ المصهور عند مخرج الصب للمغرفة مع مربع قطر مخرج الصب والجذر التربيعي لارتفاع مستوى الفولاذ المصهور في المغرفة، وينخفض ​​تدريجيًا مع انخفاض مستوى الفولاذ المصهور. لتحقيق سرعة صب مستقرة، من الضروري تكوين قالب مخرج صب بقطر مناسب وفقًا لسعة المغرفة وحجم الفولاذ المصهور ومتطلبات الصب. في سيناريوهات الصب متعدد الصناديق أو تدفق كبير، يمكن أيضًا اعتماد تصميم مخرج صب مزدوج لتحسين إمكانية التحكم في السرعة.

ثالثًا. نقاط تشغيل عملية الصب بأكملها: تحكم موحد لبناء خط دفاع عالي الجودة

عملية الصب الموحدة هي ضمان دقة تطبيق معايير العملية، مثل درجة الحرارة والسرعة. يجب أن تشمل هذه العملية جميع مراحل التحضير قبل الصب، ومراقبة عملية الصب، والمعالجة اللاحقة، ويجب أن تلتزم كل حلقة بالمواصفات بدقة.

1. التحضير المسبق للصب: فحص شامل للمخاطر الخفية

يُعد فحص البيئة والمعدات المهمة الأساسية. من الضروري التحقق من جودة فولاذ المسبوكات المراد صبها، وترتيب صناديق الرمل، والتأكد من توزيع بوابات الصب في خط مستقيم لتسهيل تشغيل الرافعة والصب. يجب وضع القوالب الصغيرة والمتوسطة الحجم، أو قوالب الصب من المنتصف إلى المتأخر، في مناطق قريبة من فرن الصهر، وفرزها حسب الارتفاع ووقت بدء الصب؛ ويجب وضع قوالب الصب المبكر والقوالب الكبيرة في مناطق بعيدة. في الوقت نفسه، من الضروري التأكد من عدم وجود عوائق في قناة الصب، وخلو أرض العمل من تراكم المياه والمناطق الرطبة، وعدم وجود مواد قابلة للاشتعال والانفجار، وذلك لضمان عدم وجود عوائق في قناة الإخلاء في حالات الطوارئ.

بالنسبة للصب في قوالب الحفر، يجب ألا يكون سطح الفصل أعلى من السطح العلوي للحفرة؛ وإذا تعذر ذلك، يُملأ الرمل الداعم ويُضغط بإحكام، ثم يُنفخ بقوة بعد الضغط على الثقل لمنع تسرب الفولاذ المنصهر أثناء الصب. يجب أن يكون السطح المحيط بالصب في الحفرة (بما في ذلك صب الأسمنت) أعلى من سطح الفصل للصب المراد صبه؛ وإلا، يُملأ الرمل ويُضغط بإحكام، ويُضغط بثقل كافٍ لمنع تسرب الفولاذ المنصهر. بالنسبة للصب في الحفرة المجاورة، يجب عدم سحب المصبوبات المصبوبة من الحفرة قبل صب المصبوبات المتبقية، وذلك لتجنب إتلاف قالب المصبوبات المتبقية أو تسرب الفولاذ المنصهر أثناء الصب. في حال تراكم الماء على الأرض بالقرب من الصب، مما قد يؤدي إلى دخول الماء إلى الصب، يُمنع منعًا باتًا الصب لتجنب حوادث السلامة والجودة.

يُعدّ تحضير القوالب والأدوات أمرًا بالغ الأهمية. قبل نصف ساعة من الصب، من الضروري إعادة فحص الرمل العائم في تجويف القالب وقناة الصب، والتحقق من استيفاء حجم بوابة الصب للمتطلبات، وتأثير التسخين المسبق لتجويف القالب المطلوب؛ والتحقق من كفاية أوزان القالب، وإحكام غلق مشابك الصندوق لمنع تسرب الفولاذ المنصهر أثناء الصب. وفي الوقت نفسه، يجب تحضير الأدوات والمواد، مثل العتلات وملاعق العينات، والمواد الطاردة للحرارة، ومواد حفظ الحرارة للرافعات، لضمان سلاسة عملية الصب.

2. التحكم في عملية الصب: التنفيذ الدقيق والتعديل الديناميكي

فيما يتعلق بالتنظيم والإدارة، يجب تعيين شخص متخصص للإشراف بشكل موحد أثناء عملية الصب. يجب على هذا الشخص الإلمام بالمعلومات الأساسية مسبقًا، مثل مادة الفولاذ المنصهر في الفرن، والوزن الإجمالي للصب، وكمية الفولاذ المنصهر للصب، وارتفاع الرفع للصب، وعدد القوالب، وتوزيع الأوزان. بالنسبة للصبات الكبيرة والمهمة، يجب عقد اجتماع خاص لتحديد خطة الصب قبل البدء. يجب على مسؤول السلامة الإشراف على الموقع طوال العملية، والرقابة الصارمة على عدد الأشخاص في موقع العمل.

لضمان العمل، يجب بناء منصة صب مناسبة وفقًا لموضع قالب الرمل، وحالة المصب، وحجم المغرفة. إذا تجاوز الارتفاع 1.5 متر، فيجب توفير سلالم علوية وسفلية لضمان سلاسة الطرق وتسهيل إخلاء العامل بسرعة في حالات الطوارئ. يجب على عامل الصب تجهيز 2-3 مجارف وكمية كافية من رمل الدعم ومادة التغطية، وارتداء معدات الوقاية الشخصية وفقًا للوائح.

تشمل نقاط التشغيل الأساسية جوانب متعددة. فيما يتعلق بمراقبة درجة الحرارة، يجب قياس درجة حرارة الفولاذ المصهور قبل الصب، والالتزام الصارم بلوائح العملية. عادةً ما تكون درجة حرارة الصب في المرحلة المبكرة مرتفعة نسبيًا، وهي مناسبة للصب المعقد ورقيق الجدران، بينما تكون درجة الحرارة في المرحلة اللاحقة منخفضة نسبيًا، وهي مناسبة للصب البسيط وسميك الجدران. أما بالنسبة لعملية التعبئة، فيجب محاذاة مخرج الصب للمغرفة بدقة مع كوب صب القالب لمنع انسكاب الفولاذ المصهور خارج القالب؛ ويجب ألا تكون المسافة بين كوب الصب وتدفق الفولاذ المصهور كبيرة جدًا لتقليل زمن التلامس بين الفولاذ المصهور والهواء وتقليل خطر الأكسدة الثانوية. في المرحلة الأولى من الصب، يجب استخدام تيار رقيق لتقليل تآكل القالب وتناثر الفولاذ المصهور، ثم زيادة معدل التدفق تدريجيًا للحفاظ على تدفق الفولاذ المصهور مستمرًا ومستقيمًا وناعمًا أثناء عملية التعبئة.

يجب أيضًا عدم تجاهل التحكم في تسلسل الصب والرافعة. بشكل عام، يجب اتباع مبدأ "small المسبوكات أولاً، ثم المسبوكات الكبيرة لاحقًا؛ المسبوكات ذات الجدران الرقيقة أولاً، ثم المسبوكات ذات الجدران السميكة لاحقًا؛ المسبوكات المعقدة أولاً، ثم المسبوكات البسيطة لاحقًا". إذا لم يتم خبز المغرفة بالكامل، مع الأخذ في الاعتبار أن درجة حرارة الفولاذ المنصهر في الأسفل قد تكون منخفضة، فيمكن صب صب أكبر قليلاً أولاً. عندما يرتفع الفولاذ المنصهر إلى الناهض، يجب إبطاء معدل التدفق وصب ببطء إلى الارتفاع المحدد لمنع الفولاذ المنصهر من الفائض، أو رفع الصندوق أو نفاد الفولاذ المنصهر، وفي الوقت نفسه المساعدة في تعويض انكماش السائل والتصلب للفولاذ المنصهر. بالنسبة للمسبوكات ذات الرافعات المفتوحة، بعد ارتفاع الفولاذ المنصهر، يجب تقليل سرعة الصب وإضافة عامل التغطية على الفور؛ بالنسبة للمسبوكات ذات الروافع العمياء أو مسبوكات الفولاذ عالي المنغنيز، بعد امتلاء البوابة بالكامل، يُجرى صبّ من 1 إلى 3 نقاط. بعد الصب، يُضاف 1 إلى 2 من مواد التغطية الحافظة للحرارة لضمان عدم اشتعال الروافع.

يجب أن يكون التعامل مع السيناريوهات الخاصة موحدًا ومنظمًا. أثناء صب الصناديق المتعددة، إذا تم استخدام كل مغرفة من الفولاذ المنصهر لصب 3 صناديق أو أكثر، فيجب الكشف عن الكمية المتبقية من الفولاذ المنصهر بلحام الفولاذ قبل صب الصندوق الثالث؛ إذا تم صب صندوقين أو أكثر وتجاوزت كمية الفولاذ المنصهر المصبوب 80٪، يلزم أيضًا الكشف عن لحام الفولاذ قبل الصب اللاحق. لضمان صب كامل التدفق للمسبوكات المصبوبة لاحقًا، يجب تحضير أدوات حرق الأكسجين ويجب نفخ مخرج الصب وحرقه في الوقت المناسب عند الضرورة. عند استخدام أفران متعددة للصب المشترك للمسبوكات الفولاذية الكبيرة، من الضروري تنسيق تسلسل النقر لكل فرن وتوزيع الرافعات وموقع المغارف وتسلسل الصب، والسعي لفتح جميع منافذ الصب في نفس الوقت. يجب أن تكون درجة حرارة صب الفولاذ المنصهر المستخدم لتغذية الناهض أعلى بمقدار 30-50 درجة مئوية من درجة حرارة صب الفولاذ المنصهر المستخدم في الصب المشترك.

بالإضافة إلى ذلك، يجب إجراء عملية حث الهواء فور بدء الصب لتقليل عيب ثقب النفخ في الصب؛ ويجب تعيين شخص متخصص لمراقبة عملية الصب لمنع دخول الخبث إلى تجويف القالب. في حال تسرب الفولاذ المنصهر من القالب، يجب اتخاذ إجراءات لمنعه مع الحفاظ على تدفق خفيف وبطيء، ويجب عدم مقاطعة التدفق لتجنب الانسدادات الباردة في الصب. إذا تطلبت العملية أخذ عينات لتحليل التركيب أثناء الصب، فيجب استخدام ملعقة عينات لأخذ عينات الفولاذ المنصهر، ويجب وضع رقم الفرن بوضوح.

3. معالجة ما بعد الصب: تحسين إمكانية تتبع الجودة وضمان السلامة

بعد الانتهاء من عملية الصب، يجب تحديد وقت الصب ووقت الحفاظ على الحرارة بوضوح على صندوق الرمل لتسهيل ربط العمليات اللاحقة. بالنسبة للمسبوكات التي يزيد وزنها عن 500 كجم، ومصبوبات الفولاذ السبائكي، والمصبوبات التجريبية، والمصبوبات الرئيسية، يجب إدخال علامة رقم الفرن في الناهض. يجب صب شريط اختبار لكل فرن من الفولاذ المنصهر لتوفير أساس لفحص الجودة وإمكانية التتبع.

بالنسبة للفولاذ المنصهر المتبقي، يُسكب في قالب تجميع المواد أو حفرة جافة مُجهزة مسبقًا في موضع ثابت. بعد الصب، يُمنع رشّ أي رمل على السطح لمنع دوس العمال عليه بالخطأ والتسبب في حوادث سلامة.

خاتمة

يكمن جوهر عملية صبّ الفولاذ في الدقة والتوحيد القياسي. بدءًا من التحديد العلمي لمعايير مثل درجة الحرارة والسرعة، وصولًا إلى التشغيل الموحد للعملية بأكملها، ترتبط كل تفصيلة بجودة الصب. ولا يمكن تجنب عيوب الصب المختلفة بفعالية، وإنتاج سبائك فولاذية عالية الجودة تلبي معايير الصناعة ومتطلبات التطبيق، إلا من خلال الجمع الدقيق بين نظرية العملية والخبرة العملية والرقابة الدقيقة على الجوانب الفنية لكل حلقة.