بررسی ساخت قطعه ممانعت کننده سرباره در کنورتور فولاد سازی و ارزیابی پارامترهای موثر بر خواص فیزیکی و مکانیکی آن

در این تحقیق ساخت قطعه ممانعت کننده سرباره مورد بررسی قرار گرفت، قطعه ممانعت کننده سرباره، وسیله ای است برای جدا کردن سرباره که در هنگام تخلیه کنورتور، در مجرای خروج قرار می گیرد. این قطعه که وزن مخصوصی بیشتر از سرباره و کمتر از مذاب دارد، دارت سرباره نامیده می شود که با غوطه ور شدن مابین سرباره و مذاب، در هنگام تخلیه، به عنوان ممانعت کننده در خروج سرباره عمل می کند. دارت سرباره از دو قسمت فوقانی و دنباله تشکیل شده است. تفاوت دو قسمت فوقانی و دنباله در این است که قسمت فوقانی، دارای وزن مخصوص بالاتری نسبت به قسمت دنباله دارد. از جمله مزایای قسمت دنباله این است که این قسمت باعث شکسته شدن جریان گردابی می گردد و بدین صورت می توان از خروج سرباره کنورتور به پاتیل جلوگیری و فولاد تمیز با کیفیت بالا تولید کرد. در این تحقیق، ترکیب قطعه ممانعت کننده سرباره با استفاده از دو جرم ریختنی مختلف، بوکسیت چینی پخته شده و جرم ریختنی آلومینای بالا تولید و از سیمان آلومینات کلسیم به عنوان بایندر استفاده شد. نتایج نشان داد که تولید جرم ریختنی با استفاده از بوکسیت پخته شده، تحت تاثیر فازهای مولایت موجود در تخلخل های درون ذرات بوکسیت و هم چنین نحوه قرارگیری دانه بندی های مختلف و تولید فازهای c3ah6,ah3 می باشد. نتایج نشان داد که جرم ریختنی با استفاده از بوکسیت چینی پخته شده درصورتی که ضریب توزیع در فرمول آندریازن برابر 22/0 و مقدار سیمان به کار رفته 8 درصد وزنی باشد استحکام بالاتری نسبت به جرم آلومینائی دارد. برای رسیدن به وزن مخصوص بالاتر در قسمت فوقانی تاثیر افزودن ساچمه های فولادی و کرومیت آفریقای جنوبی مورد بررسی قرار گرفت. اثر اندازه گلوله های مختلف 5 و 1 میلی متر به مقدار 20 درصد وزنی در خواص فیزیکی و استحکامی جرم ریختنی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با کاهش اندازه گلوله های فولادی به علت توزیع مناسب ذرات در زمینه و برقراری اتصال مناسب ساچمه ها با زمینه، استحکام جرم ریختنی افزایش می یابد.گلوله های فولادی با اندازه ذره 1 میلی متر با مقادیر مختلف به جرم ریختنی افزوده شد. نتایج حاصل از استحکام فشاری سرد (ccs) ، بیشترین استحکام را برای ریختنی با 20 درصد وزنی ساچمه با اندازه 1میلی متر نشان داد و هم چنین تست خوردگی، نشان داد که جرم ریختنی با 20 درصد ساچمه ی فولادی با اندازه 1 میلی متر، به علت متعادل شدن ضریب انبساط حرارتی ساچمه ها و جرم، بهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارد. هم چنین با استفاده از رابطه ارشمیدس وزن مخصوص جرم ریختنی با 20 درصد وزنی ساچمه ی فولادی از 4/2 به 6/3 گرم بر سانتیمتر مکعب افزایش می یابد. اثر افزودن 2 درصد الیاف فولادی تقویت کننده با اندازه 5/0 سانتی متر بر خواص استحکامی بررسی شد. با افزودن 2 درصد الیاف فولادی تقویت کننده باعث افزایش استحکام فشاری از 46 به 58 مگاپاسکال گردید. . در هنگام تخلیه کنورتور، در اثر جریان گردابی ایجاد شده در اثر تخلیه، سرباره لایه مذاب را می شکافد و مابین مذاب از کنورتور خارج می گردد. قسمت دنباله قطعه ممانعت کننده بدین منظور طراحی گردیده است که جریان گردابی ایجاد شده را بشکند و مانع از خروج سرباره به همراه مذاب گردد. برای اثبات این واقعیت ، مدل سازی فیزیکی انجام شد. بدین منظور دارت سرباره با ابعاد یک سوم واقعی از جنس چوب ساخته شد . به جای کنورتور از یک محفظه ی شیشه ای دارای دریچه خروج یک/سوم، دهانه کنورتور، به جای سرباره از روغن با وزن مخصوص 8/0 و به جای مذاب از آب با وزن مخصوص 1 گرم بر سانتیمتر مکعب استفاده شد. نتایج نشان داد در صورتی که 12 میلی متر روغن بر روی سطح آب وجود داشته باشد، در هنگام تخلیه بدون حضور دارت چوبی، در اثر جریان گردابی ایجاد شده 10 میلی متر روغن از دریچه خارج می گردد و در صورت استفاده از دارت چوبی، به دلیل شکسته شدن جریان گردابی، مانع از خروج سرباره از کنورتور می گردد.