تولید مفتول مسی به روش پروپرزی

• ۲۶ شهریور ۱۳۹۹
• اخبار و مقالات

جهت تولید مفتول مسی از ضایعات لازم است که ابتدا مذاب به لحاظ ترکیب شیمیایی و خواص متالوژیکی مطلوب آماده شده و سپس به کمک ریخته‌گری پیوسته پروپرزی (چرخ و تسمه) عملیات تولید شمش در حالت گرم و در نهایت فرایند نورد گرم (Hot Rolling) بر روی شمش (Cast Bar) تولید گردد.

فرایند فوق را می‌توان در چهار مرحله تعریف کرد:

• آماده سازی مذاب (کوره و عوامل وابسته)
• ریخته گری پیوسته (Continiuous Casting)
• نورد پیوسته (Continiuous Rolling)
• عملیات سطحی نهایی (Surfase Finishing)

کوره و آماده سازی مذاب

١- ﺷﺎرژ 

در این مرحله ضایعات به‌وسیله لودر داخل کوره شارژ می‌شود. نوع ضایعات شارژی براساس پیش‌بینی‌های انجام شده در مورد محصول نهایی صورت می‌پذیرد. در هر مرحله از شارژ ۸ تا ۱۰ تن ضایعات داخل کوره شده و زمان داده می‌شود تا ذوب گردد. بعد از شارژ کامل و کنترل سطح مذاب، مقدار ضایعات شارز شده برآورده می‌شود و در صورت نیار شارژ تکرار می‌گردد. در نهایت زمان داده می‌شود تا مذاب تهیه شده به حد کافی گرم شده و دمای آن در حد مطلوب (۱۱۱۳۰-۱۱۱۵ درجه سانتی‌گراد) قرار گیرد.

٢- آنالیز مذاب 

پس از اتمام شارژ و گرمایش آن از مذاب نمونه تهیه شده و تست ترکیب شیمیایی به روش (Spectrophotometr) بر روی آن انجام شده و با توجه به میزان ناخالصی‌ها مراحل تصفیه برای مذاب در نظر گرفته می‌شود.

۳- تصفیه مذاب

• افزودن مواد و سرباره سازی 

در این مرحله بر حسب مورد از انواع مواد سرباره یاز (…-A-B-C) به مقدار مشخص شده و به کمک لودر به مذاب اضافه می‌شود. سپس جهت تولید سرباره و جذب ناخالصی‌ها از مذاب به کمک لنس‌ها هو وارد کوره شده و کوره خم می‌شود. پس از زمان معین کوره به حالت افقی برگردانده می‌شود.

• سرباره گیری

پس از هوادهی و تولید سرباره و پس از آنکه کوره در حالت افقی قرار گرفت، درب سرباره گیری باز شده و عمل سرباره گیری به صورت دستی و به کمک ابزار خاص آن انجام می‌شود. پس از مرحله سرباره گیری از مذاب نمونه‌گیری و آنالیز انجام می‌شود و در صورت مناسب بودن آنالیز، کوره برای عملیات بعدی (احیا) آماده می‌شود. در غیز این صورت بر حسب مورد فرایند تصفیه ادامه می‌یابد.

۴- احیا 

پس از فرایند تصفیه در صورت مناسب بودن ترکیب شیمیایی مذاب فرایند احیا (گازدهی) صورت می‌پذیرد. معمولا قبل از گازدهی لازم است مقداری سرب جهت مناسب نمودن ترکیب مذاب به آن افزوده شود. عملیات گازدهی جهت کاهش مذاب و قرارگیری در محدوده مناسب (در حدود ۲۰۰ppmm) انجام می‌شود. در این فرایند از طریق لنس‌ها گاز با فشار داخل مذاب دمیده می‌شود. در اثر واکنش گاز طبیعی با اکسیژن مذاب، گاز دی اکسید کربن تولید شده و از طریق دودکش خارج می‌شود. زمان گازدهی با توجه به مقدار اکسیژن، فشار گازدهی و پارامترهای متالوژیکی مذاب و همچنین به صورت تجربی تعیین می‌گردد. پس از اتمام فرایند گازدهی اکسیژن مذاب اندازه گیری شده و در صورت مناسب بودن آن، مقدمات فرایند تولید آماده می‌شود. در غیز این صورت فرایند گازدهی دو مرتبه تکرار می‌شود. 

۵- آماده‌سازی پیش از تولید 

پس از اطمینان از مناسب بودن شرایط ذوب، مقدمات جهت تولید فراهم می‌گردد. در این راستا لازم است تا دهانه خروجی مذاب از کوره به حد کافی پیش گرم شود (لاندرها و تاندش در فاصله زمانی هوادهی تا تولید پیش گرم شده‌اند). در این فاصله با هماهنگی قسمت ریخته گری (Casting) پین کنترل جریان مذاب روی تاندیش قرار داده می‌شود. اطمینان از مناسب بودن دهانه ذوب، دهانه لاندرها و عدم وجود آخال و ذرات آهنی در مسیر ذوب کوره تا تاندیش و کارکرد مناسب مشعل‌های این مسیر از مهمترین مسائل این قسمت است. 

ریخته گری پیوسته(Continuous Casting)

به جرات می‌توان گفت که مزیت روش پروپرزی نسبت به سایر روش‌های ریخته گری پیوسته منوط به ریخته گری منحصر به فرد آن بین چرخ و تسمه است به‌گونه‌ای که سرعت تولید بالا و یکنواختی ساختاری، شرایط را برای نورد پیوسته به آسانی فراهم می‌کند. در این روش مذاب از تاندیش به داخل فضای بین چرخ و تسمه منتقل می‌شود. سپس در این فضا، در اثر پاشش آب به دیواره‌های خارجی، چرخ و تسمه داخل طبق الگوی انجمادی مشخصی منجمد شده و در نهایت در حالت گرم (خمیری) از سوی دیگر خارج شده و به قسمت نورد گرم (Hot Rolling) منتقل می‌شود. در لحظه شروع، مسئول قسمت کستینگ با اطمینان از عملکرد مناسب استیلن و برس‌های چرخ و تسمه، با اشاره به مسئول کوره تاندیش را پایین آورده و پس از چند لحظه از ورود مذاب به فضای چرخ و تسمه، آب خنک کننده را استارت نموده و سرعت حرکت چرخ را به مرور افزایش می‌دهد. پس از این مراحل در صورت تثبیت شرایط، مشعل گرم کن نازل تاندیش قرار داده می‌شود و وضعیت استیلن و برس‌ها و همچنین فشار آب خنک کننده از ابتدا تا انتها کنترل می‌گردد.

کنترل پیش از نورد 

بر روی قسمتی که اصطلاحا میز قیچی گفته می‌شود علاوه بر آنکه شمش (Cast Bar) تولید شده برش می‌خورود، کنترل کیفیت آن به صورت چشمی نیز انجام می‌شود. به این صورت که با توجه به رنگ آن (میزان قرمز بودن) کافی بودن درجه حرارت کنترل می‌شود و با توجه به دهانه کست بار پس از قیچی، مقدار اکسیژن تقریب زده می‌شود. پس از متعادل شدن شرایط و اطمینان از مناسب بودن دما و اکسیژن کست بار و همچنین اطمینان عدم وجود ترک (سطحی یا عمقی)، ابتدای کست بار با ضربات چکش صاف شده و به سمت رولینگ هدایت می‌گردد. در این مرحله باید دقت شود که وضعیت تیغه‌های تراش و همچنین برس‌های فلزی کست بار مناسب بوده و از باز بودن مسیر از قیچی تا رولینگ قبل از انتقال کست بار اطمینان حاصل شود. 

Hot Rolling ﻧورد ﮔرم

فرایند نورد گرم در سیستم پروپرزی مرهون ریخته گری مناسب و با سرعت نسبتا بالا در قسمت کستینگ است. هرچه کست بار تولید شده در قسمت کستینگ از لحاظ پارامترهای متالوژیکی مناسب‌تر باشد فرایند نورد گرم به راحتی انجام می‌شود به نحوی که حتی اگر یکی از پارامترهای کستینگ مدنظر قرار گرفته نشود، نتیجه آن اشکال در فرایند نورد و یا نورد بدون کیفیت مطلوب خواهد بود.

برای شروع فرایند نورد، کست بار به کمک دو غلتک ایتدایی (Pinch Roll) به سمت قالب نورد (Stand) شماره صفر هدایت شده و پس از گیرش توسط قالب‌های صفر و یک، با آزاد کردن Pinch Roll ابتدایی و روشن کردن تاندوم (Tundem) عمل نورد آغاز می‌گردد. در صورت تنظیم مناسب قالب‌ها و عملکرد مناسب آن‌ها در انتها مفتول مسی با قطر ۸ میلیمتر از قالب نه خارج شده و به سمت جعبه‌های عملیات سطحی (Surface Finishing) هدایت می‌گردد. قبل از شروع فرایند نورد باید اطمینان حاصل شود که کلیه پارامترهای مکانیکی و الکتریکی مربوط به قالب‌ها، موتورها، روغن و امولسیون در وضعیت مطلوب باشد. فشار و دمای روغن قالب‌ها و چرخ دنده‌ها و همچنین دما و فشار امولسیون، کوئنچینگ، پیکلینگ و جریان و سرعت موتورهای رولینگ، لوپس فرمینگ و پیچ رول باید با دقت قبل از شروع نورد کنترل شود.

سیستم نورد در فرایند پروپرزی به‌گونه‌ای طراحی شده است که مقاطع پس از قالب دو به صورت مثلث و دایره حاصل می‌شوند به نحوری که خروجی قالب‌های زوج مثلثی و خروجی قالب‌های فرد به صورت دایره است وو در نهایت خروجی قالب نه به صورت دایره با قطر ۸ میلیمتر خارج می‌گردد. لازم به ذکر است که هر گونه عدم دقت در تنظیم قالب‌ها و یا مناسب نبودن کیفیت سطحی رول‌های نورد، بر کیفیت سطحی مفتول‌ها اثرگذار است. 

عملیات سطحی نهایی (Surface Finishing) 

مفتول مسی پس از خروج از قالب نه به لحاظ دمای نسبتا بالا مستعد تشکیل پوسته اکسید سیاه رنگ بر سطح خود است. لذا لازم است به نحوی از تشکیل اکسید سیاه رنگ بر سطح آن جلوگیری شود و به جای آن شرایط تشکیل اکسید صورتی رنگ بر سطح مفتول فراهم شود. لذا عملیات سطحی اعم از پیکلینگ جهت تشکیل اکسید صورتی رنگ و عملیات کوئنچینگ جهت کاهش دمای مفتول مسی تا دمای محیط ضروری می‌باشد. به همین منظور در حین عبور از جعبه پیکلینگ در اثر پاشش محلول آب و الکل بر آن به رنگ صورتی درآمده و در اثر عبور از جعبه کوئنچینگ دمایش تا حد امکان کاهش می‌یابد. سپس به وسیله جریان باد در جعبه هوا سطح مفتول خشک شده و در محله بعدی محلول واکس (Wax) به منظور جلای مفتول و جلوگیری از تیره شدن آن به مرور زمان (Turnishing) بر سطح مفتول مس پاشیده می‌شود.

مفتول مس در کل این مسیر به کمک پینچ رول بالایی کشیده می‌شود و به کمک بازوی لوپس فرمینگ (Loops Forming) حالت حلقه‌ای (Coill) به خود گرفته و به صورت کویل در سبد پیچیده می‌شود. پس از وزن مشخص کویل تولید شده از سبد خارج شده و پس از انجام تست‌های کنترل کیفی شامل تست پیچش، تست کشش، تست هدایت و اندازه‌گیری مقدار اکسیژن، در صورت تایید نهایی بسته بندی می‌گردد.