7050 అల్లాయ్ స్లాబ్ ఇంగోట్ల పగుళ్లు మరియు ధాన్యం శుద్ధిపై దర్యాప్తు

1. పగుళ్లు ఏర్పడటానికి దోహదపడే స్థూల కారకాలు

1.1 సెమీ-కంటిన్యూయస్ కాస్టింగ్ సమయంలో, శీతలీకరణ నీటిని నేరుగా ఇంగోట్ ఉపరితలంపై స్ప్రే చేస్తారు, దీనివల్ల ఇంగోట్ లోపల నిటారుగా ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత ఏర్పడుతుంది. దీని ఫలితంగా వివిధ ప్రాంతాల మధ్య అసమాన సంకోచం ఏర్పడుతుంది, పరస్పర నియంత్రణ ఏర్పడుతుంది మరియు ఉష్ణ ఒత్తిళ్లు ఏర్పడతాయి. కొన్ని ఒత్తిడి క్షేత్రాల కింద, ఈ ఒత్తిళ్లు ఇంగోట్ పగుళ్లకు దారితీయవచ్చు.

1.2 పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో, ఇంగోట్ క్రాకింగ్ తరచుగా ప్రారంభ కాస్టింగ్ దశలో సంభవిస్తుంది లేదా మైక్రోక్రాక్‌లుగా ఉద్భవించి తరువాత శీతలీకరణ సమయంలో వ్యాపిస్తుంది, మొత్తం ఇంగోట్ అంతటా వ్యాపించే అవకాశం ఉంది. పగుళ్లతో పాటు, కోల్డ్ షట్స్, వార్పింగ్ మరియు హ్యాంగింగ్ వంటి ఇతర లోపాలు కూడా ప్రారంభ కాస్టింగ్ దశలో సంభవించవచ్చు, ఇది మొత్తం కాస్టింగ్ ప్రక్రియలో కీలకమైన దశగా మారుతుంది.

1.3 డైరెక్ట్ చిల్ కాస్టింగ్ వల్ల హాట్ క్రాకింగ్ కు గురయ్యే అవకాశం రసాయన కూర్పు, మాస్టర్ అల్లాయ్ జోడింపులు మరియు ఉపయోగించిన గ్రెయిన్ రిఫైనర్ల పరిమాణం ద్వారా గణనీయంగా ప్రభావితమవుతుంది.

1.4 మిశ్రమలోహాల యొక్క వేడి పగుళ్ల సున్నితత్వం ప్రధానంగా శూన్యాలు మరియు పగుళ్లు ఏర్పడటానికి ప్రేరేపించే అంతర్గత ఒత్తిళ్ల కారణంగా ఉంటుంది. వాటి నిర్మాణం మరియు పంపిణీ మిశ్రమలోహాల మూలకాలు, కరిగే లోహశోధన నాణ్యత మరియు సెమీ-నిరంతర కాస్టింగ్ పారామితుల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ప్రత్యేకంగా, 7xxx సిరీస్ అల్యూమినియం మిశ్రమలోహాల యొక్క పెద్ద-పరిమాణ ఇంగోట్‌లు బహుళ మిశ్రమలోహాల మూలకాలు, విస్తృత ఘనీకరణ పరిధులు, అధిక కాస్టింగ్ ఒత్తిళ్లు, మిశ్రమలోహాల మూలకాల యొక్క ఆక్సీకరణ విభజన, సాపేక్షంగా పేలవమైన లోహశోధన నాణ్యత మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద తక్కువ ఆకృతి కారణంగా వేడి పగుళ్లకు గురవుతాయి.

1.5 అధ్యయనాలు విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాలు మరియు మిశ్రమ లోహ మూలకాలు (ధాన్య శుద్ధి చేసేవి, ప్రధాన మిశ్రమ లోహ మూలకాలు మరియు ట్రేస్ ఎలిమెంట్స్‌తో సహా) సెమీ-నిరంతరంగా కాస్ట్ చేయబడిన 7xxx సిరీస్ మిశ్రమలోహాల సూక్ష్మ నిర్మాణం మరియు వేడి పగుళ్లకు గురయ్యే అవకాశంపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయని చూపించాయి.

1.6 అదనంగా, 7050 అల్యూమినియం మిశ్రమం యొక్క సంక్లిష్ట కూర్పు మరియు సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందే మూలకాల ఉనికి కారణంగా, కరిగేది ఎక్కువ హైడ్రోజన్‌ను గ్రహిస్తుంది. ఇది, ఆక్సైడ్ చేరికలతో కలిపి, వాయువు మరియు చేరికల సహజీవనానికి దారితీస్తుంది, ఫలితంగా కరిగే దానిలో అధిక హైడ్రోజన్ కంటెంట్ ఉంటుంది. ప్రాసెస్ చేయబడిన ఇంగోట్ పదార్థాల తనిఖీ ఫలితాలు, పగులు ప్రవర్తన మరియు అలసట పనితీరును ప్రభావితం చేసే కీలక అంశంగా హైడ్రోజన్ కంటెంట్ మారింది. అందువల్ల, కరిగే దానిలో హైడ్రోజన్ ఉనికి యొక్క యంత్రాంగం ఆధారంగా, అధిక శుద్ధి చేయబడిన మిశ్రమం కరిగేదాన్ని పొందడానికి కరిగే దాని నుండి హైడ్రోజన్ మరియు ఇతర చేరికలను తొలగించడానికి అధిశోషణ మాధ్యమం మరియు వడపోత-శుద్ధి పరికరాలను ఉపయోగించడం అవసరం.

2. పగుళ్లు ఏర్పడటానికి సూక్ష్మదర్శిని కారణాలు

2.1 ఇంగోట్ హాట్ క్రాకింగ్ ప్రధానంగా ఘనీకరణ సంకోచ రేటు, దాణా రేటు మరియు మెత్తటి జోన్ యొక్క క్లిష్టమైన పరిమాణం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. మెత్తటి జోన్ పరిమాణం క్లిష్టమైన పరిమితిని మించి ఉంటే, హాట్ క్రాకింగ్ జరుగుతుంది.

2.2 సాధారణంగా, మిశ్రమలోహాల ఘనీభవన ప్రక్రియను అనేక దశలుగా విభజించవచ్చు: బల్క్ ఫీడింగ్, ఇంటర్‌డెండ్రిటిక్ ఫీడింగ్, డెండ్రైట్ వేరు మరియు డెండ్రైట్ బ్రిడ్జింగ్.

2.3 డెండ్రైట్ విభజన దశలో, డెండ్రైట్ చేతులు మరింత దగ్గరగా ప్యాక్ చేయబడతాయి మరియు ఉపరితల ఉద్రిక్తత ద్వారా ద్రవ ప్రవాహం పరిమితం చేయబడుతుంది. మెత్తటి జోన్ యొక్క పారగమ్యత తగ్గుతుంది మరియు తగినంత ఘనీకరణ సంకోచం మరియు ఉష్ణ ఒత్తిడి మైక్రోపోరోసిటీ లేదా వేడి పగుళ్లకు దారితీయవచ్చు.

2.4 డెండ్రైట్ బ్రిడ్జింగ్ దశలో, ట్రిపుల్ జంక్షన్ల వద్ద కొద్ది మొత్తంలో ద్రవం మాత్రమే మిగిలి ఉంటుంది. ఈ సమయంలో, సెమీ-ఘన పదార్థం గణనీయమైన బలం మరియు ప్లాస్టిసిటీని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఘనీకరణ సంకోచం మరియు ఉష్ణ ఒత్తిడిని భర్తీ చేయడానికి ఘన-స్థితి క్రీప్ మాత్రమే యంత్రాంగం. ఈ రెండు దశలు సంకోచ శూన్యాలు లేదా వేడి పగుళ్లను ఏర్పరుస్తాయి.

3. క్రాక్ ఫార్మేషన్ మెకానిజమ్స్ ఆధారంగా అధిక-నాణ్యత స్లాబ్ ఇంగోట్ల తయారీ

3.1 పెద్ద-పరిమాణ స్లాబ్ ఇంగోట్‌లు తరచుగా ఉపరితల పగుళ్లు, అంతర్గత సచ్ఛిద్రత మరియు చేరికలను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇవి మిశ్రమం ఘనీభవనం సమయంలో యాంత్రిక ప్రవర్తనను తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తాయి.

3.2 ఘనీభవనం సమయంలో మిశ్రమం యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలు ఎక్కువగా ధాన్యం పరిమాణం, హైడ్రోజన్ కంటెంట్ మరియు చేరిక స్థాయిలతో సహా అంతర్గత నిర్మాణ లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

3.3 డెన్డ్రిటిక్ నిర్మాణాలతో కూడిన అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు, ద్వితీయ డెండ్రైట్ ఆర్మ్ స్పేసింగ్ (SDAS) యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు ఘనీకరణ ప్రక్రియ రెండింటినీ గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. ఫైనర్ SDAS ముందస్తు సచ్ఛిద్రత ఏర్పడటానికి మరియు అధిక సచ్ఛిద్రత భిన్నాలకు దారితీస్తుంది, హాట్ క్రాకింగ్ కోసం క్లిష్టమైన ఒత్తిడిని తగ్గిస్తుంది.

3.4 ఇంటర్‌డెండ్రిటిక్ సంకోచ శూన్యాలు మరియు చేరికలు వంటి లోపాలు ఘన అస్థిపంజరం యొక్క దృఢత్వాన్ని తీవ్రంగా బలహీనపరుస్తాయి మరియు వేడి పగుళ్లకు అవసరమైన క్లిష్టమైన ఒత్తిడిని గణనీయంగా తగ్గిస్తాయి.

3.5 గ్రెయిన్ స్వరూపం అనేది హాట్ క్రాకింగ్ ప్రవర్తనను ప్రభావితం చేసే మరో కీలకమైన సూక్ష్మ నిర్మాణ అంశం. గ్రెయిన్‌లు స్తంభాకార డెండ్రైట్‌ల నుండి గోళాకార ఈక్వియాక్స్డ్ గ్రెయిన్‌లకు మారినప్పుడు, మిశ్రమం తక్కువ దృఢత్వ ఉష్ణోగ్రతను మరియు మెరుగైన ఇంటర్‌డెండ్రిటిక్ ద్రవ పారగమ్యతను ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది రంధ్రాల పెరుగుదలను అణిచివేస్తుంది. అదనంగా, సూక్ష్మమైన గ్రెయిన్‌లు పెద్ద స్ట్రెయిన్ మరియు స్ట్రెయిన్ రేట్‌లను కలిగి ఉంటాయి మరియు మరింత సంక్లిష్టమైన క్రాక్ వ్యాప్తి మార్గాలను ప్రదర్శిస్తాయి, తద్వారా మొత్తం హాట్ క్రాకింగ్ ధోరణిని తగ్గిస్తుంది.

3.6 ఆచరణాత్మక ఉత్పత్తిలో, మెల్ట్ హ్యాండ్లింగ్ మరియు కాస్టింగ్ పద్ధతులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం - చేరిక మరియు హైడ్రోజన్ కంటెంట్‌ను ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం, అలాగే ధాన్యం నిర్మాణం వంటివి - స్లాబ్ ఇంగోట్‌ల యొక్క అంతర్గత నిరోధకతను వేడి పగుళ్లకు మెరుగుపరుస్తుంది. ఆప్టిమైజ్ చేసిన టూలింగ్ డిజైన్ మరియు ప్రాసెసింగ్ పద్ధతులతో కలిపి, ఈ చర్యలు అధిక-దిగుబడి, పెద్ద-స్థాయి, అధిక-నాణ్యత స్లాబ్ ఇంగోట్‌ల ఉత్పత్తికి దారితీయవచ్చు.

4. ఇంగోట్ యొక్క ధాన్యం శుద్ధి

7050 అల్యూమినియం మిశ్రమం ప్రధానంగా రెండు రకాల గ్రెయిన్ రిఫైనర్‌లను ఉపయోగిస్తుంది: Al-5Ti-1B మరియు Al-3Ti-0.15C. ఈ రిఫైనర్‌ల ఇన్-లైన్ అప్లికేషన్‌పై తులనాత్మక అధ్యయనాలు ఇలా చూపిస్తున్నాయి:

4.1 Al-5Ti-1B తో శుద్ధి చేయబడిన కడ్డీలు గణనీయంగా చిన్న ధాన్యం పరిమాణాలను మరియు కడ్డీ అంచు నుండి మధ్యకు మరింత ఏకరీతి పరివర్తనను ప్రదర్శిస్తాయి. ముతక-కణిత పొర సన్నగా ఉంటుంది మరియు మొత్తం ధాన్యం శుద్ధీకరణ ప్రభావం కడ్డీ అంతటా బలంగా ఉంటుంది.

4.2 గతంలో Al-3Ti-0.15C తో శుద్ధి చేసిన ముడి పదార్థాలను ఉపయోగించినప్పుడు, Al-5Ti-1B యొక్క ధాన్య శుద్ధి ప్రభావం తగ్గుతుంది. ఇంకా, Al-Ti-B జోడింపును ఒక నిర్దిష్ట బిందువుకు మించి పెంచడం వల్ల ధాన్య శుద్ధి దామాషా ప్రకారం పెరగదు. కాబట్టి, Al-Ti-B జోడింపులను 2 కిలోలు/టన్నుకు మించకూడదు.

4.3 Al-3Ti-0.15C తో శుద్ధి చేయబడిన కడ్డీలు ప్రధానంగా సన్నని, గోళాకార సమాన ధాన్యాలను కలిగి ఉంటాయి. ధాన్యం పరిమాణం స్లాబ్ వెడల్పు అంతటా సాపేక్షంగా ఏకరీతిగా ఉంటుంది. 3–4 కిలోల/టన్ను Al-3Ti-0.15C అదనంగా ఉత్పత్తి నాణ్యతను స్థిరీకరించడంలో ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.

4.4 ముఖ్యంగా, Al-5Ti-1Bని 7050 మిశ్రమంలో ఉపయోగించినప్పుడు, TiB₂ కణాలు వేగవంతమైన శీతలీకరణ పరిస్థితులలో ఇంగోట్ ఉపరితలంపై ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ వైపు విడిపోతాయి, స్లాగ్ ఏర్పడటానికి దారితీసే క్లస్టర్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. ఇంగోట్ ఘనీభవనం సమయంలో, ఈ క్లస్టర్‌లు లోపలికి కుంచించుకుపోయి గాడి లాంటి మడతలు ఏర్పడతాయి, కరిగే ఉపరితల ఉద్రిక్తతను మారుస్తాయి. ఇది కరిగే స్నిగ్ధతను పెంచుతుంది మరియు ద్రవత్వాన్ని తగ్గిస్తుంది, ఇది అచ్చు యొక్క బేస్ వద్ద మరియు ఇంగోట్ యొక్క విశాలమైన మరియు ఇరుకైన ముఖాల మూలలలో పగుళ్లు ఏర్పడటాన్ని ప్రోత్సహిస్తుంది. ఇది పగుళ్ల ధోరణిని గణనీయంగా పెంచుతుంది మరియు ఇంగోట్ దిగుబడిని ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.

4.5 7050 మిశ్రమం యొక్క నిర్మాణ ప్రవర్తన, సారూప్య దేశీయ మరియు అంతర్జాతీయ కడ్డీల గ్రెయిన్ నిర్మాణం మరియు తుది ప్రాసెస్ చేయబడిన ఉత్పత్తుల నాణ్యతను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, నిర్దిష్ట పరిస్థితులు అవసరమైతే తప్ప, 7050 మిశ్రమలోహాన్ని వేయడానికి ఇన్-లైన్ గ్రెయిన్ రిఫైనర్‌గా Al-3Ti-0.15Cకి ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.

5. Al-3Ti-0.15C యొక్క ధాన్య శుద్ధి ప్రవర్తన

5.1 గ్రెయిన్ రిఫైనర్‌ను 720 °C వద్ద జోడించినప్పుడు, గ్రెయిన్‌లు ప్రధానంగా కొన్ని సబ్‌స్ట్రక్చర్‌లతో ఈక్వియాక్స్డ్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు పరిమాణంలో అత్యుత్తమంగా ఉంటాయి.

5.2 రిఫైనర్‌ను జోడించిన తర్వాత (ఉదాహరణకు, 10 నిమిషాలకు మించి) కరిగిన పదార్థం చాలా సేపు ఉంచబడితే, ముతక డెన్డ్రిటిక్ పెరుగుదల ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది, ఫలితంగా ముతక ధాన్యాలు ఏర్పడతాయి.

5.3 గ్రెయిన్ రిఫైనర్ యొక్క అదనపు మొత్తం 0.010% నుండి 0.015% ఉన్నప్పుడు, చక్కటి ఈక్వియాక్స్డ్ గ్రెయిన్స్ సాధించబడతాయి.

5.4 7050 మిశ్రమం యొక్క పారిశ్రామిక ప్రక్రియ ఆధారంగా, సరైన ధాన్యం శుద్ధీకరణ పరిస్థితులు: అదనపు ఉష్ణోగ్రత సుమారు 720 °C, అదనపు నుండి తుది ఘనీభవనానికి 20 నిమిషాలలోపు నియంత్రించబడే సమయం మరియు రిఫైనర్ మొత్తం సుమారు 0.01–0.015% (3–4 కిలోలు/టన్ను Al-3Ti-0.15C).

5.5 ఇంగోట్ పరిమాణంలో తేడాలు ఉన్నప్పటికీ, కరిగిన తర్వాత ధాన్యం శుద్ధి చేసే యంత్రాన్ని ఇన్-లైన్ వ్యవస్థ, ట్రఫ్ మరియు అచ్చు ద్వారా జోడించడం నుండి తుది ఘనీభవనం వరకు మొత్తం సమయం సాధారణంగా 15–20 నిమిషాలు.

5.6 పారిశ్రామిక పరిస్థితులలో, ధాన్య శుద్ధి చేసే యంత్రం మొత్తాన్ని Ti కంటెంట్ కంటే 0.01% ఎక్కువగా పెంచడం వల్ల ధాన్య శుద్ధి గణనీయంగా మెరుగుపడదు. బదులుగా, అధికంగా జోడించడం వలన Ti మరియు C సుసంపన్నత ఏర్పడుతుంది, పదార్థ లోపాల సంభావ్యత పెరుగుతుంది.

5.7 వివిధ పాయింట్ల వద్ద పరీక్షలు - డీగ్యాస్ ఇన్లెట్, డీగ్యాస్ అవుట్‌లెట్ మరియు కాస్టింగ్ ట్రఫ్ - ధాన్యం పరిమాణంలో కనీస తేడాలను చూపుతాయి. అయితే, వడపోత లేకుండా నేరుగా కాస్టింగ్ ట్రఫ్ వద్ద రిఫైనర్‌ను జోడించడం వలన ప్రాసెస్ చేయబడిన పదార్థాల అల్ట్రాసోనిక్ తనిఖీ సమయంలో లోపాల ప్రమాదం పెరుగుతుంది.

5.8 ఏకరీతి ధాన్య శుద్ధిని నిర్ధారించడానికి మరియు రిఫైనర్ పేరుకుపోకుండా నిరోధించడానికి, డీగ్యాసింగ్ వ్యవస్థ యొక్క ఇన్లెట్ వద్ద ధాన్య శుద్ధి యంత్రాన్ని జోడించాలి.