৭০৫০ অ্যালয় স্ল্যাব ইনগটের ফাটল এবং শস্য পরিশোধন সম্পর্কিত তদন্ত

১. ফাটল গঠনে অবদানকারী ম্যাক্রোস্কোপিক কারণগুলি

১.১ আধা-নিরবচ্ছিন্ন ঢালাইয়ের সময়, ঠান্ডা জল সরাসরি ইনগট পৃষ্ঠের উপর স্প্রে করা হয়, যা ইনগটের ভিতরে একটি খাড়া তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে। এর ফলে বিভিন্ন অঞ্চলের মধ্যে অসম সংকোচন ঘটে, যার ফলে পারস্পরিক সংযম তৈরি হয় এবং তাপীয় চাপ তৈরি হয়। নির্দিষ্ট চাপ ক্ষেত্রের অধীনে, এই চাপগুলি ইনগট ফাটলের কারণ হতে পারে।

১.২ শিল্প উৎপাদনে, প্রাথমিক ঢালাই পর্যায়ে প্রায়শই ইনগট ফাটা দেখা দেয় অথবা মাইক্রোক্র্যাক হিসেবে উৎপন্ন হয় যা পরে শীতলকরণের সময় ছড়িয়ে পড়ে, সম্ভাব্যভাবে পুরো ইনগট জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে। ফাটল ছাড়াও, প্রাথমিক ঢালাই পর্যায়ে অন্যান্য ত্রুটি যেমন কোল্ড শাট, ওয়ার্পিং এবং ঝুলন্ত অবস্থাও দেখা দিতে পারে, যা এটিকে সমগ্র ঢালাই প্রক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ পর্যায় করে তোলে।

১.৩ সরাসরি চিল কাস্টিংয়ের গরম ফাটলের প্রতি সংবেদনশীলতা রাসায়নিক গঠন, মাস্টার অ্যালয় সংযোজন এবং ব্যবহৃত শস্য পরিশোধক যন্ত্রের পরিমাণ দ্বারা উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত হয়।

১.৪ সংকর ধাতুর গরম ফাটল সংবেদনশীলতা মূলত অভ্যন্তরীণ চাপের কারণে হয় যা শূন্যস্থান এবং ফাটল তৈরি করে। তাদের গঠন এবং বন্টন সংকর ধাতুর উপাদান, গলিত ধাতুবিদ্যার গুণমান এবং আধা-ধারাবাহিক ঢালাই পরামিতি দ্বারা নির্ধারিত হয়। বিশেষ করে, 7xxx সিরিজের অ্যালুমিনিয়াম সংকর ধাতুর বৃহৎ আকারের ইনগটগুলি একাধিক সংকর ধাতু, বিস্তৃত দৃঢ়ীকরণ পরিসর, উচ্চ ঢালাই চাপ, সংকর ধাতুর উপাদানগুলির জারণ পৃথকীকরণ, তুলনামূলকভাবে দুর্বল ধাতববিদ্যার গুণমান এবং ঘরের তাপমাত্রায় কম গঠনযোগ্যতার কারণে বিশেষভাবে গরম ফাটলের ঝুঁকিতে থাকে।

১.৫ গবেষণায় দেখা গেছে যে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড এবং অ্যালোয়িং উপাদান (শস্য পরিশোধক, প্রধান অ্যালোয়িং উপাদান এবং ট্রেস উপাদান সহ) আধা-ধারাবাহিকভাবে ঢালাই করা 7xxx সিরিজের অ্যালোয়গুলির মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং গরম ক্র্যাকিং সংবেদনশীলতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে।

১.৬ অতিরিক্তভাবে, ৭০৫০ অ্যালুমিনিয়াম খাদের জটিল গঠন এবং সহজে জারিত উপাদানের উপস্থিতির কারণে, গলিত পদার্থ আরও হাইড্রোজেন শোষণ করে। এটি, অক্সাইড অন্তর্ভুক্তির সাথে মিলিত হয়ে, গ্যাস এবং অন্তর্ভুক্তির সহাবস্থানের দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে গলিত পদার্থে উচ্চ হাইড্রোজেনের পরিমাণ তৈরি হয়। হাইড্রোজেনের পরিমাণ পরিদর্শন ফলাফল, ফ্র্যাকচার আচরণ এবং প্রক্রিয়াজাত ইনগট উপকরণের ক্লান্তি কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে এমন একটি মূল কারণ হয়ে দাঁড়িয়েছে। অতএব, গলিত পদার্থে হাইড্রোজেনের উপস্থিতির প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে, একটি অত্যন্ত বিশুদ্ধ খাদ গলিত পদার্থ পেতে গলিত পদার্থ থেকে হাইড্রোজেন এবং অন্যান্য অন্তর্ভুক্তি অপসারণের জন্য শোষণ মাধ্যম এবং পরিস্রাবণ-পরিশোধন সরঞ্জাম ব্যবহার করা প্রয়োজন।

2. ফাটল গঠনের মাইক্রোস্কোপিক কারণগুলি

২.১ ইনগট হট ক্র্যাকিং প্রাথমিকভাবে দৃঢ়ীকরণ সংকোচনের হার, খাওয়ানোর হার এবং মুশি জোনের গুরুত্বপূর্ণ আকার দ্বারা নির্ধারিত হয়। যদি মুশি জোনের আকার একটি গুরুত্বপূর্ণ সীমা অতিক্রম করে, তাহলে গরম ক্র্যাকিং ঘটবে।

২.২ সাধারণত, সংকর ধাতুর দৃঢ়ীকরণ প্রক্রিয়াকে কয়েকটি পর্যায়ে ভাগ করা যায়: বাল্ক ফিডিং, ইন্টারডেন্ড্রিটিক ফিডিং, ডেনড্রাইট সেপারেশন এবং ডেনড্রাইট ব্রিজিং।

২.৩ ডেনড্রাইট বিচ্ছেদ পর্যায়ে, ডেনড্রাইট বাহুগুলি আরও ঘনিষ্ঠভাবে প্যাক হয়ে যায় এবং পৃষ্ঠের টান দ্বারা তরল প্রবাহ সীমিত হয়। মোশি জোনের ব্যাপ্তিযোগ্যতা হ্রাস পায় এবং পর্যাপ্ত ঘনীভূতকরণ সংকোচন এবং তাপীয় চাপ মাইক্রোপোরোসিটি বা এমনকি গরম ফাটল সৃষ্টি করতে পারে।

২.৪ ডেনড্রাইট ব্রিজিং পর্যায়ে, ট্রিপল জংশনে খুব কম পরিমাণে তরল অবশিষ্ট থাকে। এই সময়ে, আধা-কঠিন পদার্থের যথেষ্ট শক্তি এবং প্লাস্টিকতা থাকে এবং কঠিন-অবস্থার ক্রিপ হল কঠিনীকরণ সংকোচন এবং তাপীয় চাপের ক্ষতিপূরণ দেওয়ার একমাত্র প্রক্রিয়া। এই দুটি পর্যায়ে সংকোচন শূন্যস্থান বা গরম ফাটল তৈরির সম্ভাবনা সবচেয়ে বেশি।

৩. ফাটল গঠনের প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে উচ্চমানের স্ল্যাব ইনগট প্রস্তুতকরণ

৩.১ বৃহৎ আকারের স্ল্যাব ইনগটগুলিতে প্রায়শই পৃষ্ঠের ফাটল, অভ্যন্তরীণ ছিদ্র এবং অন্তর্ভুক্তি দেখা যায়, যা খাদ দৃঢ়ীকরণের সময় যান্ত্রিক আচরণকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করে।

৩.২ দৃঢ়ীকরণের সময় সংকর ধাতুর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি মূলত অভ্যন্তরীণ কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে, যার মধ্যে রয়েছে শস্যের আকার, হাইড্রোজেনের পরিমাণ এবং অন্তর্ভুক্তির মাত্রা।

৩.৩ ডেনড্রাইটিক কাঠামোযুক্ত অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলির জন্য, সেকেন্ডারি ডেনড্রাইট আর্ম স্পেসিং (SDAS) যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং দৃঢ়ীকরণ প্রক্রিয়া উভয়কেই উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। সূক্ষ্ম SDAS আগে ছিদ্র গঠন এবং উচ্চ ছিদ্র ভগ্নাংশের দিকে পরিচালিত করে, যা গরম ক্র্যাকিংয়ের জন্য গুরুত্বপূর্ণ চাপ হ্রাস করে।

৩.৪ আন্তঃডেন্ড্রিটিক সংকোচন শূন্যস্থান এবং অন্তর্ভুক্তির মতো ত্রুটিগুলি কঠিন কঙ্কালের দৃঢ়তাকে মারাত্মকভাবে দুর্বল করে দেয় এবং গরম ফাটলের জন্য প্রয়োজনীয় সমালোচনামূলক চাপ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে।

৩.৫ শস্যের আকারবিদ্যা হল আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ মাইক্রোস্ট্রাকচারাল ফ্যাক্টর যা গরম ফাটলের আচরণকে প্রভাবিত করে। যখন শস্য কলামার ডেনড্রাইট থেকে গোলাকার সমকোণী দানায় রূপান্তরিত হয়, তখন সংকর ধাতুর কঠোরতা তাপমাত্রা কম থাকে এবং আন্তঃডেন্ড্রিটিক তরল ব্যাপ্তিযোগ্যতা উন্নত হয়, যা ছিদ্র বৃদ্ধিকে দমন করে। অতিরিক্তভাবে, সূক্ষ্ম দানাগুলি বৃহত্তর স্ট্রেন এবং স্ট্রেন হারকে সামঞ্জস্য করতে পারে এবং আরও জটিল ফাটল বিস্তার পথ উপস্থাপন করতে পারে, যার ফলে সামগ্রিক গরম ফাটলের প্রবণতা হ্রাস পায়।

৩.৬ ব্যবহারিক উৎপাদনে, গলিত হ্যান্ডলিং এবং ঢালাই কৌশলগুলি অপ্টিমাইজ করা - যেমন অন্তর্ভুক্তি এবং হাইড্রোজেনের পরিমাণ কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা, সেইসাথে শস্যের গঠন - স্ল্যাব ইনগটগুলির গরম ক্র্যাকিংয়ের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে উন্নত করতে পারে। অপ্টিমাইজড টুলিং ডিজাইন এবং প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতির সাথে মিলিত হয়ে, এই ব্যবস্থাগুলি উচ্চ-ফলনশীল, বৃহৎ-স্কেল, উচ্চ-মানের স্ল্যাব ইনগট উৎপাদনের দিকে পরিচালিত করতে পারে।

৪. ইঙ্গটের শস্য পরিশোধন

৭০৫০ অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় প্রাথমিকভাবে দুই ধরণের শস্য পরিশোধক ব্যবহার করে: Al-5Ti-1B এবং Al-3Ti-0.15C। এই পরিশোধকগুলির ইন-লাইন প্রয়োগের তুলনামূলক গবেষণায় দেখা গেছে:

৪.১ Al-5Ti-1B দিয়ে পরিশোধিত ইঙ্গটগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট দানার আকার প্রদর্শন করে এবং ইঙ্গটের প্রান্ত থেকে কেন্দ্রে আরও অভিন্ন স্থানান্তর প্রদর্শন করে। মোটা দানার স্তরটি পাতলা হয় এবং সামগ্রিকভাবে ইঙ্গট জুড়ে শস্য পরিশোধনের প্রভাব আরও শক্তিশালী হয়।

৪.২ যখন পূর্বে Al-3Ti-0.15C দিয়ে পরিশোধিত কাঁচামাল ব্যবহার করা হয়, তখন Al-5Ti-1B এর শস্য পরিশোধন প্রভাব হ্রাস পায়। তদুপরি, একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর বেশি Al-Ti-B সংযোজন বৃদ্ধি করলে আনুপাতিকভাবে শস্য পরিশোধন বৃদ্ধি পায় না। অতএব, Al-Ti-B সংযোজন 2 কেজি/টনের বেশি সীমাবদ্ধ থাকা উচিত নয়।

৪.৩ Al-3Ti-0.15C দিয়ে পরিশোধিত ইঙ্গটগুলি মূলত সূক্ষ্ম, গোলাকার সমকোণী দানা দিয়ে তৈরি। স্ল্যাবের প্রস্থ জুড়ে দানার আকার তুলনামূলকভাবে সমান। পণ্যের গুণমান স্থিতিশীল করতে 3-4 কেজি/টন Al-3Ti-0.15C যোগ করা কার্যকর।

৪.৪ উল্লেখযোগ্যভাবে, যখন ৭০৫০ অ্যালয়ে Al-5Ti-1B ব্যবহার করা হয়, তখন দ্রুত শীতল অবস্থায় TiB₂ কণাগুলি ইনগট পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্মের দিকে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়, যা ক্লাস্টার তৈরি করে যা স্ল্যাগ গঠনের দিকে পরিচালিত করে। ইনগট শক্ত করার সময়, এই ক্লাস্টারগুলি ভিতরের দিকে সঙ্কুচিত হয়ে খাঁজের মতো ভাঁজ তৈরি করে, যা গলিত পৃষ্ঠের টান পরিবর্তন করে। এটি গলিত সান্দ্রতা বৃদ্ধি করে এবং তরলতা হ্রাস করে, যা ফলস্বরূপ ছাঁচের গোড়ায় এবং ইনগটের প্রশস্ত এবং সরু মুখের কোণে ফাটল তৈরিতে সহায়তা করে। এটি ফাটল ধরার প্রবণতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে এবং ইনগটের ফলনের উপর নেতিবাচক প্রভাব ফেলে।

৪.৫ ৭০৫০ অ্যালয়ের গঠন আচরণ, একই রকম দেশীয় ও আন্তর্জাতিক ইনগটের শস্য কাঠামো এবং চূড়ান্ত প্রক্রিয়াজাত পণ্যের গুণমান বিবেচনা করে, ৭০৫০ অ্যালয় ঢালাইয়ের জন্য ইন-লাইন শস্য পরিশোধক হিসেবে Al-3Ti-0.15C পছন্দ করা হয়—যদি না নির্দিষ্ট অবস্থার কারণে অন্যথা হয়।

৫. Al-3Ti-0.15C এর শস্য পরিশোধন আচরণ

৫.১ যখন ৭২০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে শস্য পরিশোধক যোগ করা হয়, তখন শস্যগুলি মূলত কিছু উপকাঠামো সহ সমকোণী কাঠামো দিয়ে তৈরি হয় এবং আকারে সবচেয়ে সূক্ষ্ম হয়।

৫.২ যদি রিফাইনার যোগ করার পর (যেমন, ১০ মিনিটের বেশি) গলানো খুব বেশি সময় ধরে রাখা হয়, তাহলে মোটা ডেনড্রাইটিক বৃদ্ধি প্রাধান্য পায়, যার ফলে মোটা দানা তৈরি হয়।

৫.৩ যখন শস্য পরিশোধক যন্ত্রের যোগ পরিমাণ ০.০১০% থেকে ০.০১৫% হয়, তখন সূক্ষ্ম সমকোণযুক্ত শস্য অর্জন করা হয়।

৫.৪ ৭০৫০ অ্যালয়ের শিল্প প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে, সর্বোত্তম শস্য পরিশোধন শর্তগুলি হল: সংযোজন তাপমাত্রা প্রায় ৭২০ °C, সংযোজন থেকে চূড়ান্ত ঘনীভূতকরণ পর্যন্ত সময় ২০ মিনিটের মধ্যে নিয়ন্ত্রিত, এবং পরিশোধক পরিমাণ প্রায় ০.০১–০.০১৫% (৩–৪ কেজি/টন Al-3Ti-0.15C)।

৫.৫ পিণ্ডের আকারের তারতম্য সত্ত্বেও, গলে যাওয়া থেকে বেরিয়ে আসার পর, ইন-লাইন সিস্টেম, ট্রাফ এবং ছাঁচের মধ্য দিয়ে শস্য পরিশোধক যোগ করার পর থেকে চূড়ান্ত দৃঢ়ীকরণ পর্যন্ত মোট সময় সাধারণত ১৫-২০ মিনিট।

৫.৬ শিল্পক্ষেত্রে, শস্য পরিশোধক যন্ত্রের পরিমাণ ০.০১% এর বেশি Ti এর পরিমাণ বৃদ্ধি করলে শস্য পরিশোধনের ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য উন্নতি হয় না। পরিবর্তে, অতিরিক্ত সংযোজন Ti এবং C সমৃদ্ধকরণের দিকে পরিচালিত করে, যা উপাদানগত ত্রুটির সম্ভাবনা বৃদ্ধি করে।

৫.৭ বিভিন্ন স্থানে পরীক্ষা করা হয়েছে—ডিগ্যাস ইনলেট, ডিগ্যাস আউটলেট এবং কাস্টিং ট্রাফ—শস্যের আকারে ন্যূনতম পার্থক্য দেখায়। তবে, পরিশোধন ছাড়াই সরাসরি কাস্টিং ট্রাফে রিফাইনার যুক্ত করলে প্রক্রিয়াজাত উপকরণের অতিস্বনক পরিদর্শনের সময় ত্রুটির ঝুঁকি বেড়ে যায়।

৫.৮ শস্য পরিশোধন সুষম করার জন্য এবং শোধনাগারে জমা হওয়া রোধ করার জন্য, ডিগ্যাসিং সিস্টেমের প্রবেশপথে শস্য শোধনাগার যুক্ত করা উচিত।