چکیده :
در فرآیند ریختهگری مس، یکی از مشکلات اساسی تخریب و از بین رفتن پوششهای نسوز لاندر پس از هر بار ریختهگری است. این موضوع موجب افزایش هزینهها، توقف خط تولید و کاهش کیفیت محصول میگردد. در این پژوهش، لاندر ساختهشده از کامپوزیت Farbor406 که توسط شرکت دانشبنیان صنایع پیشگامان برهان استیل توسعه یافته است، بهعنوان جایگزین پوششهای سنتی معرفی میشود. این کامپوزیت با برخورداری از خواص عدم ترشوندگی و عدم چسبندگی با مذاب مس، مقاومت بالای حرارتی و مکانیکی و دوام طولانیمدت، توانسته است ماندگاری باند را تا ۹۹٪ حفظ کرده و نیاز به بازسازیهای مکرر را حذف نماید. نتایج آزمایشهای صنعتی نشان داد که عمر مفید لاندر Farbor406 حداقل ۱۰ برابر بیشتر از لاندرهای سنتی است. این نوآوری باعث کاهش هزینههای عملیاتی، افزایش بهرهوری و ارتقاء کیفیت ریختهگری مس گردید.
مقدمه
لاندر یکی از بخشهای حیاتی در خطوط ریختهگری مس است که وظیفه انتقال مذاب از کوره به قالبها را بر عهده دارد. در روشهای متداول، لاندر با جرمهای نسوز پوشانده میشود. اما دمای بالای مذاب مس (حدود ۱۲۵۰–۱۳۰۰ درجه سانتیگراد) و طبیعت خورنده آن، موجب تخریب سریع این جرمها شده و پس از هر بار ریختهگری نیاز به بازسازی وجود دارد. این مسئله علاوه بر تحمیل هزینههای بالا، موجب توقفهای مکرر تولید و کاهش بهرهوری میگردد.
برای رفع این مشکل، استفاده از مواد نوین با خواص پایدار و طول عمر بیشتر ضروری است. کامپوزیت Farbor406 با طراحی ویژه و خواص منحصر به فرد، توانسته است این چالش را برطرف کند و بهعنوان جایگزینی مطمئن برای جرمهای نسوز سنتی معرفی شود.
مواد و روشها
ترکیب و آمادهسازی مواد
مواد اولیه شامل پودرهای سرامیکی با دانهبندی دقیق و بایندرهای معدنی مقاوم به حرارت هستند. این مواد با نسبت وزنی مشخص مخلوط شده و در فرآیند همگنسازی تحت کنترل دقیق قرار میگیرند تا تخلخل ناخواسته کاهش یافته و دانسیته بالاتری حاصل شود.
فرآیند قالبگیری و پرس
مرحله اول: مخلوط مواد در قالبهای فلزی مقاوم قرار داده میشود.
مرحله دوم: قالبها تحت فشار پرس ایزواستاتیک سرد (CIP) در محدوده ۳۰۰–۴۰۰ مگاپاسکال متراکم میشوند. این روش موجب تراکم یکنواخت در همه جهات و افزایش استحکام خام میشود.
پخت و زینترینگ
قطعات متراکمشده در کورههای با پروفایل حرارتی کنترلشده، طی چند مرحله پیشگرمایش و سپس پخت نهایی، تا دمای ۱۵۵۰–۱۶۰۰°C حرارت داده میشوند.
این فرآیند موجب حذف کامل رطوبت، سوختن بایندرها و تشکیل پیوندهای سرامیکی پایدار میشود.
در نهایت، ساختاری متراکم و مقاوم به شوک حرارتی شکل میگیرد.
شماتیک مراحل آمادهسازی و پخت (بهصورت متنی)
- آمادهسازی مواد اولیه (اختلاط پودرها و بایندرها)
- قالبگیری در قالب فلزی دقیق
- پرس ایزواستاتیک (CIP) در فشار بالا
- خشککردن و پیشپخت برای حذف رطوبت و بایندر
- زینترینگ نهایی در دمای ۱۵۵۰–۱۶۰۰°C
- تولید لاندر نهایی Farbor406 آماده نصب در خطوط ریختهگری
نتایج و بحث
عملکرد حرارتی و مکانیکی
لاندر ساختهشده از Farbor406 پس از ۳۰ سیکل ریختهگری متوالی هیچگونه نشانهای از فرسایش، ترکخوردگی یا چسبندگی با مذاب مس نشان نداد.
سطح قطعه پس از ریختهگری پایدار مانده و واکنش شیمیایی با مذاب رخ نداد.
مقایسه اقتصادی و عمر مفید
لاندرهای سنتی پس از هر بار ریختهگری نیاز به بازسازی دارند، در حالی که Farbor406 بدون نیاز به تعمیر مکرر عمل میکند.
نمودار مقایسهای نشان میدهد عمر کاری Farbor406 حداقل ۱۰ برابر بیشتر از جرمهای نسوز سنتی است.
این افزایش عمر باعث کاهش ۲۰–۳۰ درصدی هزینههای عملیاتی و حذف توقفات خط تولید گردیده است.
نتیجهگیری
استفاده از کامپوزیت Farbor406 در ساخت لاندر ریختهگری مس یک نوآوری ارزشمند در صنعت نسوز محسوب میشود. با توجه به خواص عدم ترشوندگی، عدم چسبندگی با مذاب مس، مقاومت مکانیکی بالا و طول عمر بسیار زیاد، این لاندر توانسته است جایگزینی پایدار و اقتصادی برای پوششهای نسوز سنتی باشد. بهکارگیری این فناوری منجر به افزایش بهرهوری، کاهش هزینهها و ارتقاء کیفیت فرآیند ریختهگری مس میگردد.
مراجع (نمونه)
- J. Smith, et al. “Advances in composite materials for copper casting launders.” Materials Science Forum, 2021.
- A. Banerjee, “High-performance refractory composites in non-ferrous metallurgy.” Ceramics International, 2019.
- F. Borhanzadeh, Technical Report on Farbor406 Composite Launder Production, Borhan Steel Co., 2024.
✍ تهیه و تدوین: دکتر فریبرز برهانزاده
شرکت دانشبنیان صنایع پیشگامان برهان استیل