أثناء عملية الصب، يتدفق الخبث المنصهر إلى تجويف القالب مع المعدن المنصهر، مما يؤدي إلى عيوب في المسبوكات تُعرف باسم ثقوب الخبث. في إنتاج المسابك، يتم التخلص من العديد من المسبوكات بسبب ثقوب الخبث، والتي أصبحت سببًا رئيسيًا للرفض، خاصةً بالنسبة للمكونات الهيدروليكية لآلات التشغيل عالية الدقة. تنشأ ثقوب الخبث من عوامل مختلفة تشمل ظروف الصهر، وعمليات الصب، وعمليات التشكيل، وتصميم نظام الصب.

1. إجراءات إزالة الخبث في عملية الصهر

تتولد كمية كبيرة من الخبث أثناء صهر الحديد الزهر. لذا، يُعدّ الفصل التام بين الحديد المنصهر والخبث قبل دخول الحديد المنصهر إلى المغرفة أمرًا بالغ الأهمية. فدخول الخبث إلى المغرفة يزيد من خطر تدفقه إلى تجويف الصهر، كما أن تراكمه داخل المغرفة يُخفّض درجة حرارة الحديد المنصهر. لذلك، يُعدّ سحب الخبث في الوقت المناسب أثناء عملية الصهر أمرًا حاسمًا.

في أفران القبة، تتشكل خبث منصهر لزج من رماد الكوك وحبيبات الرمل ومواد البطانة الحرارية المتقشرة، ويصعب تصريفه. لذا، يجب إضافة كمية مناسبة من الحجر الجيري المُساعد على الصهر أثناء عملية الصهر. يتحلل الحجر الجيري إلى أكسيد الكالسيوم عند درجات الحرارة العالية، ويتفاعل مع خبث الفرن لتكوين خبث منخفض درجة الانصهار. يتدفق هذا الخبث إلى الموقد الأمامي مع الحديد المنصهر، ويتخذ طبقات حسب الكثافة، حيث يكون الحديد المنصهر في الأسفل والخبث يطفو في الأعلى. يجب فتح مخرج الخبث في الموقد الأمامي بانتظام لسحب الخبث وفصل الحديد عنه. يؤدي نقص المُساعد على الصهر إلى تراكم خبث كثيف لا يتدفق بسلاسة.

يجب رفع درجة حرارة الحديد المنصهر بشكل صحيح. فدرجة الحرارة المنخفضة تجعل الخبث لزجاً ويصعب تفريغه، كما أنها تزيد من مقاومة الخبث الناعم العالق للطفو إلى الأعلى، مما يعيق إزالته بفعالية.

2. إزالة الخبث قبل وأثناء الصب

يتدفق قدرٌ من الخبث حتمًا إلى المغرفة عند نقل الحديد المنصهر من الفرن الأمامي. لذا، يجب إزالة الخبث تمامًا من المغرفة قبل الصب لتجنب ظهور ثقوب الخبث.

رشّ مادة مُخثِّرة للخبث بالتساوي على سطح الحديد المنصهر في المغرفة لربط الخبث الطافي معًا ليسهل إزالته بقضبان الحديد. تشمل المواد المُخثِّرة الشائعة للخبث البيرلايت والرماد البركاني، ويُعدّ البيرلايت من بينها الأكثر فعالية. يُمكن لرماد قشور الأرز أن يُحافظ على دفء الحديد المنصهر، لكن قدرته على جمع الخبث ضعيفة؛ أما الرمل الجاف فلا يكاد يُجدي نفعًا في جمع الخبث.

خصص عمالاً متخصصين لسد الخبث الطافي بسدادات الخبث أثناء الصب. تجنب انقطاع عملية الصب، فقد يؤدي ذلك إلى عدم ملء قناة الصب بالكامل، وإتلاف وظيفة نظام الصب في احتجاز الخبث، والسماح للخبث المحتجز في كوب الصب بالدخول إلى التجويف وتكوين عيوب.

3. منع الخبث في عملية التشكيل

يمكن حجب الخبث المرئي يدويًا، بينما يجب احتجاز الخبث الناعم غير المرئي بواسطة أنظمة بوابات مصممة جيدًا.

• قم بتحسين تصميم كوب الصب لمنع دوامة السائل والاحتفاظ بالخبث العائم داخل الكوب.

• يجب توحيد شكل المقطع العرضي للبوابات والممرات. تتمثل الوظيفة الرئيسية للممرات في احتجاز الخبث. وتعتمد الممرات مقاطع شبه منحرفة عالية أو شبه منحرفة ذات قمة مستديرة، مما يسمح للخبث بالطفو لأعلى والبقاء في الجزء العلوي بينما يتدفق الحديد المنصهر النظيف إلى التجويف من الأسفل. تعمل البوابات شبه المنحرفة المسطحة على تقليل نطاق الشفط وتعزيز فعالية احتجاز الخبث.

• حافظ على مسافة كافية بين الصف الأول من البوابات ومصب الصب لضمان وجود وقت كافٍ لطفو الخبث الناعم إلى الأعلى.

4. أنظمة بوابات خاصة لتحسين إزالة الخبث

تتميز أنظمة الصب التقليدية بقدرة محدودة على فصل الخبث. ويتم اعتماد هياكل متخصصة للمسبوكات ذات متطلبات الجودة الصارمة.

• تُستخدم قنوات التدفق البطيء على نطاق واسع للإنتاج الضخم للمسبوكات المتوسطة والصغيرة المهمة؛ وتُستخدم قنوات الخنق للمنتجات التي تتطلب استبعادًا عاليًا للخبث.

• تُركّب مصائد الخبث الطاردة المركزية بين قنوات الصب وبوابات الصب لقطع الحديد الكبيرة والمتوسطة الحجم. يتدفق الحديد المنصهر بشكل مماس إلى داخل المصيدة، مُشكّلاً تدفقاً دوامياً. وبفعل قوة الطرد المركزي والطفو، يتجمع الخبث في المركز العلوي، مما يُحقق فعالية عالية في إزالة الخبث.

• دمج مصائد الخبث الطاردة المركزية مع أنابيب الرفع للحصول على مصبوبات صغيرة ذات جدران سميكة عالية الجودة لتحقيق كل من التغذية وإزالة الخبث، مما يحسن إنتاجية العملية.

يجب تطبيق إجراءات دقيقة لسحب الخبث في عمليات الصهر، وإزالة الخبث جيدًا قبل الصب، ومنع تراكمه أثناء الصب، وتصميم نظام بوابات وأنابيب صاعدة مدروس. يجب التحكم بدقة في كل مرحلة من مراحل العملية لمنع دخول الخبث المنصهر إلى تجاويف القوالب والقضاء نهائيًا على عيوب ثقوب الخبث.