دانلود بررسی آهنگری

بررسی آهنگری مقاله بررسی آهنگری در 12 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	15 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	12

بررسی آهنگری

آهنگری (تغییر فرم آزاد )

تغییر فرم آزاد همان تغییر شکل تحت فشار می باشد با اختلاف اینکه فقط گاهی اوقات افزار مورد مصرف ملزوم را داراست در اینجا فقط بوسیله حرکت نسبی افزار و کار تولید می شود در آغاز مقطعهای بزرگ مانند دستگاه نورد بوسیله حرارت و یا بدون حرارت کوچک می شوند .

روشهای مختلفی که نرم هستند عبارتند از :

-         دراز کردن

-         پهن کردن

-         پخ کردن

-         فشردن

-         پخ کردن به صورت پله ای

مراحل آهنگری فولاد

فولادی که برای اهنگری استفاده می شود اکثراً از قطعه خام و یا قطعات ریخته شده و یا از میله های مختلف تشکیل شده است . کریستالهای فولاد خام معمولاً بزرگ و          نا منظم می باشند که در نتیجه مقدار تغییر شکل را محدود می سازند . از این رو فولاد خام را بایستی با ضربات ملایم آهنگری کرد تا بلورهای کوچک و منظیمی پیدا کند . البته مقاومت آن در برابر تغییر شکل نیز افزایش می یابد .

برای اینکه خواص فولاد را بهتر کنیم باید آن را تا درجه خاصی دراز کنیم و یا آهنگری کنیم به طوری که اثر آهنگری به عمق کامل فولاد اثر کرده باشد . برای قطعه های آلیاژی درجه دراز کردن 4 و برای بقیه فولادها 3 تا   می باشد .

اکثراً بوسیله چکش آهنگری طول قطعه را زیاد و سطح مقطع آن را کم می کنند که این نیز مراحل مختلفی از لحاظ کمی و کیفی کار دارد .وقتی که قطعه چهار گوشی را از دو پهلو آهنگری کنیم کریستالهای آنها فشرده تر می شوند و عرض زیاد شده و دوباره کم می گردد از این طریق طول قطعه با کم شدن سطح مقطع آن زیاد می شود . هر چه چکش و سندان باریکتر  باشند می توانند طول فولاد را زیاد تر کنند و عرض فولاد فقط تا حدودی زیاد می شود . اگر بلوکهای آهنگری شونده بزرگ باشند سطح چکش و سندان بهتر است که صاف باشد  .

در ضمن برای فولادهای بزرگ باید عرض چکش هم زیاد باشد تا عمل چکش کاری هم خوب انجام شود البته بلوک باید به طور یکنواخت چرخانده شود .

اگر از سندان زاویه دار استفاده شود اتلاف دستگاه کاهش می یابد . معمولاً فولادهای سنگین را نمی توان بوسیله سندان زاویه دار به طور عمیق آهنگری کرد . زیرا که نیروی چکش روی سندان بوسیله دو نقطه تحمیل می شود یعنی نیرو نصف می شود .

پهن کردن قطعه همان پخ کردن است با فرق اینکه طول آن به مقدار خیلی کم زیاد    می شوند ولی عرض آن پهن تر می گردد . برای این کار بهتر است که از چکش گرد استفاده نمود .

باریک کردن قطعه فولاد در یک محل را باریک سازی (نشست) می گویند .

و معمولاً قطعه بوسیله دست روی سندان آهنگری می شود . ولی وقتی که بخواهیم بوسیله پتک هیدرولیکی فولاد را اهنگری کنیم ابزار مختلفی لازم داریم .

میل لنگ را نیز از همین طریق می سازند زیرا که از ایجاد تنش فراوان در آن جلوگیری می شود .

آهنگری میله

وقتی که قطر یک محور و یا لوله را بوسیله چکش کاری کم کنیم نشست قطر         می گویند . برای اینکار ابزار لازم به طور متوالی روی تمام یا قسمتی از محور یا لوله را می پوشاند. این ابزار با هم و در جهت شعاع به محور ضربه می زنند و نسبت به محور نیز می چرخند .

Anspiltpn =  تیر کردن ). در این حالت محور نازک می شو و به شکل مخروطی در می آید . در واقع شعاعش کم شده و طول آن افزایش می یابد . کاهش دادن قطر میله می تواند سرد یا گرم انجام شود .معمولاً لوله و میله ها بوسیله آبزار آهنگری با ضربات متوالی و بدون حرارت آهنگری می شوند . سطح و مقاومت قطعه فولادی در آهنگری سرد بهتر از آهنگری گرم می شود . در ضمن تولرانس لازمه را می توان خیلی دقیق انتخاب نمود .

همانطور که ابزار آهنگری گرد هستند و در ضمن حول محور قطعه نیز نیز می چرخند پتکهای آهنگری منحنی شکل ساخته شده اند و یک حرکت نسبی نسبت به غلکطها دارند .

اگر تعداد دور ماشین 400 تا 500 دور در دقیقه باشد تعداد ضربه ها 2000 تا 3000 می باشد ، مثلاً این روش برای زدن جای خار روی محور خیلی متناسب است .

چون این روش خیلی ساده و ارزان تمام می شود برای ساختن حتی تعداد کم نیز صرف می کند . ماتریالهایکه به وسیله این روش آهنگری می شوند عبارتند از فولاد خالص و یا آلیاژهایش با حداقل درجه انبساط 10% تا 8 =

تغییر شکل دادن اجسام با کمک قالب گرم

هرگاه قطعه ای را بوسیله سنبه و ماتریس پرسی با فشار تغییر دهیم این عمل را تغییر شکل بوسیله قالب می گیوند . قالب که از دو قسمت تشکیل شده فرم دلخواه را داراست و تمام یا قسمتی از قطعه را می پوشاند .

تکنیک قالب تغییر شکل دهنده

معمولاً وقتی از قالب استفاده می شود که تعداد بسیارزیادی از یک فرم احتیاج باشد .

مواردی که مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از مواد آهنگری شده ،محصولات اکستروژن ، مموارد ریخته گری شده و یا اکثراً مواد نورد شده از قبیل میله های طویل.

فولاد را تا درجه حرارت آهنگری حرارت نمی دهند و بین قالب قرار داده و بوسیله نیروی پرس فرم قالب را روی آنها در می آورند . قالبها فرم منفی و اندازه های دقیق قطعه تمام شده را دارند .

به طور کلی فرمهای منفی به سه دسته تقسیم می شوند .

A ) فرم منفی باز

B ) فرم منفی نیمه باز

C ) فرم منفی بسته

فرم منفی قالب بستگی به شکل قطعه دارد . از این بابت گاهی از دو قسمت و گاهی از چند قسمت تشکیل می شود .

در صنعت قالب سازی نیمه باز از همه بیشتر مورد استعمال دارد . مواد اضافی در این قالب نمی ماند و بیرون می آید . مواد اضافی که در شکاف باریکی فشرده می شود به طور کامل و یا تا حدودی شکاف را پر می کنند . آنها را فوراً و یا بعداً از قطعه جدا می سازند .

ابزار مخصوص قالب تغییر شکل دهنده

قالب های آهنگری ابزاری هستند که در درجه حرارت بالا باید در برابر نیرو مقاوم باشند یعنی مقاومت مکانیکی و حرارتی آنها قابل توجه باشند . اعمال مکانیکی و حرارتی سطح قالب را می سایند و از این رو دقت و تولرانس اندازه های قطعه از بین می روند و یا اینکه باعث ترک خوردن و شکستن قالب می شوند . گرما از قطعه به قالب عبور می کند و این عمل در پرس شدت بیشتری دارد تا در چکش . پس باید از ازدیاد درجه حرارت قالب جلوگیری کرد (ترک حرارتی). اگر مواد از فولادهای آلیاژی باشند و یا اینکه دارای هدایت گرمایی ضعیف و خوب خنک نشوند قالب می شکند .

هیچ موادی وجود ندارد که بتواند خواص لازمه را داشته باشد فقط تعدادی آلیاژ فولاد وجود دارند که در برابر حرارت مقاوم هستند ، که بهترین آنها Mi-cr-mo و w-cr-v-cr,-Mo دارای 3/0 تا 6/0 درصد کربن می باشند . برای قالب های کوچک با شکل ساده از فولاد غیر آلیاژی با کمتر از 8/0 % کربن نیز استفاده می شوند . این فولادها برای محکم ساختن قالب و بقیه قسمت آن نیز بکار می روند . فولاد ها می توانند به دو صورت دوم آنها را با مقاومت خواسته شده می فروشند . اگر فولاد مقاوم را برای ساختن قالب استفاده کنیم خرج ساخت بیشتر می شود بدین ترتیب از فولاد نرم شده استفاده می شود . و پس از ساخت قالب آن را بوسیله حرات بین 900 تا 1500 نیوتن میلی متر مربع مقاوم می سازیم . اگر قالب مقاومت زیاد احتیاج نداشته باشد از فولاد ریخته گری شده استفاده می کنیم که در این صورت فرم قالب نیز به طور همزمان ریخته گری میشوند .

شکل خارجی قالب بستگی به نوع دستگاه دارد . قالب ها بوسیله خار و پیچ و یا بست به دستگاه وصل می شوند .

دستگاه و لوازمات آهنگری

1-   کوره های اهنگری

سوخت مصرفی کوره های آهنگری آزاد و یا با قالب می تواند جامد ، مایع و یا گاز باشد . گرم کردن الکتریکی هم مزایای بسیاری دارد .

یک آهنگری صحیح و اقتصادی همیشه با حرارت دادن متناسب همراه است . از این جهت باید حتی کورهای کوچک هم دارای دستگاه خودکار اندازه گیری باشند .

شکل دادن فلزات

محفظه سوخت و هوائی که برای سوخت احتیاج است باید قبلا گرم شود . این عمل معمولا بوسیله حرارتی که در گازهای حاصله از سوخت وجود دارد انجام می شود .

کورهای اطاقدار (مانند بخاری ) برای اهنگری مورد استعمال فراوان دارد . این کورها دارای یک اجاق ثابت بوده که بوسیله اطاقی پوشیده شده است .

آن رااز روی اندازه سطح اجاقش اندازه می گیرند مثلا  برای اهنگری با قالب کوره ای با سطح اجاقm 0/1   تا 4m   (DIN24205 ) لازم می باشد.

کوره اطاق دار برای آهنگری آزاد خیلی مفید است .حتی برای قطعات کوچک و متوسط از کوره های دو اطاقه استفاده می شود . در یک از اطاقها قطعه تا درجه حرارت آهنگری کاملاً گرم شده و در اطاق دیگر که بوسیله گازهای حاصله از سوخت اطاق اول گرم می شود قطعه را مقداری حرارت می دهند تا در اطاق اول درجه حرارت آن زودتر به درجه حرارت آهنگری برسد . اگر از اطاق اول استفاده نشود اطاق دوم درجه حرارت آهنگری را به قطع می دهد . برای داخل کردن قطعات بزرگ در کوره ترتیب مخصوصی لازم است ، در این طور مواقع خطر شکست آجر کوره زیاد است . از این رو کوره هایی که جدیداً ساخته می شوند دارای اجاق متحرک روی ریل می باشند .

دانلود بررسی برشکاری

بررسی برشکاری مقاله بررسی برشکاری در11 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	13 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	11

بررسی برشکاری

برشکاری قوسی پلاسما

برشکاری قوسی پلاسما (PAC) برای برش هر نوع فلزی استفاده می شود ، برشکاری قوس پلاسما غالباً برای برشکاری فولاد کربنی ، آلومینیوم و فولادهای ضد زنگ بکار می رود ، این فلزات از پر مصرف ترین و متداول ترین فلزاتی هستند که در کارگاه جوشکاری استفاده می شوند علاوه بر این فرایند جوشکاری استفاده می شوند علاوه بر این فرایند PAC بر روی هر فلز هادی مانند مس برنج ، و برنز ، نیکل و آلیاژهای آن فلز ، زیرکونیم بنحو دقیقی موثر واقع می گردد ، و حتی برشکاری PAC ،برای برش اورانیم نیز بکار می رود .

دلایل استفاده از PAC 

فرایند برشکاری PAC برای برش ورقهای روی هم انباشته ، پخ زدن ورق ، برشکاری شکل گیری (الگو بری) و سوراخ کاری استفاده می شود . در حقیقت مشاهده خواهید کرد که برشکاری های PAC نسبت به شعله اکسی سوخت با ورود حرارت کمتری (با توجه به اینکه پلاسما بسیار داغ تر است ) انجام خواهد گرفت ،چون مشعل پلاسما تا اندازه ای سریع تر از شعله اکسی استیلن کار می کند وسوختی یا اکسید شدگی در مسیر برشکاری و داخل فلز بوجود نمی آید ولی عوض ذوب خواهد شد و بعضی مواقع ، فلز داخل شکاف به طور یکنواخت تبخیر می گردد . نتیجتاً مسایل به طور و مشکلات کاری همراه با تغییر شکل و پیچیدگی فلز اصلی وجود دارد . غالباً مشعل های PAC در برشکاری شکلی (الگوبری) و در ماشین های شیار زنی و در آوردن شیارهای چهار گوش با سرعت زیاد بکار می رود . برشکاری قطعات نسبتاً کوچک به علت وجود جریان برق و OCV زیاد کمی پیچیده و قابل بحث می باشد . سطح صدای جریان شدید گاز پلاسما با سرعت زیاد بسیار است و در حین عمل ، بر اثر سوختن و تبخیر ذرات فلزی ، مقدار کمی دوده فلزی تولید می گردد .

صدا و دودهای حاصل از مشعل دستی با اشکال زیاد کنترل می شود ولی کنترل صدا و دودهای حاصل از مشعل اتوماتیکی که بر روی ماشین برشکاری شعله ای مناسب نصب گردیده هیچ مشکلی ندارد .چرا که دودها و حرارت و صدای حاصل از مشعل پلاسما که بر روی ماشین برشکاری بزرگ نصب گردیده با گذاشتن ورق  برشکاری بر رویمیز پر از آب به راحتی قابل کنترل هستند چون آب درست به ته ورق تماس پیدا می کند . باعث می شود دودها و سرباره همانطور که از ته شکاف بیرون آید ،/ در همان جا غوطه ور گردد و صدای جریان شدید پلاسما که در نازل (گلکی)مشعل بوجود آمده با آب خفه شود .

در صورت لزوم می توانید از لباسهای مقاوم صنعتی همانند خفه کن های گوش استفاده نمائید .

سرعت های برشکاری

با استفاده از ماشین برشکاری مناسب (ماشینی که برای فرایند پلاسما ،‌سرعت های زیاد بدون اتلاف وقت برش و تلرانس بوجود می آورد) می توان فلزاتی که با استفاده از مشعل اکسی سوخت نیاز به سرعت های 25 IN.MIN تا 20 دارند با سرعت های 150 IN. min تا 100 برش داد . برشکاری تعدادی از فلزات نازک از سرعت های تا حدود 300 in/min استفاده می گردد . برای کارگر برشکاری دستی امکان ادامه برشکری با مشعل برشکاری پلاسما با سرعت موثر وجود نخواهد داشت .

چنانچه ضخامت فلز در حدود 3in و از جنس ورق فولاد کربنی باشد چنین فلزی با فرایند اکسی استیلن سریعتر از فرایند PAC بریده می شود ،به هر حال در برشکاری فلزات با ضخامت زیر 1in PAC تا پنچ برابر سریعتر از فرایند برشکاری اکسی استیلن موثر می باشد . تصیمیم گیری درباره استفاده از PAC برای فولادهای کربنی که        می توان با اکسی استیلن برید ، بر اساس سودمندی با کارآئی PAC در مقابل هزینه بالای تجهیزات انجام می گیرد .

بکار گیری سرعت زیاد در مقابل هزینه بالای تجهیزات بگونه ای است که اغلب تجهیزات PAC که بر اساس ماشین های برشکاری شعله ای با سرعت زیاد طراحی گردیده برای مقادیر زیادی از برشکاری شکلی بکار می رود . سرعت و سودمندی تجهیزات به سازنده کمک می کند که در این زمینه سرمایه گذاری زیادی بنماید . در زمان استفاده از PAC می توران تجهیزاتی بر روی ماشین برشکاری هماره با مشعل های اکسی سوخت ، نصب کرد و به سازنده قطعات حجیم اجازه داد که متناسب با برش ورقهای آهنی یا غیرآهنی مواد ضخیم یا نازک از اکسی سوخت به پلاسما یا پلاسما به سوخت استفاده نماید .

برشکاری پلاسما با دوبله جریان گاز

برشکاری پلاسما با دوبله جریان گاز پوشش گاز ثانویه ای در اطراف قوس پلاسما فراهم می کند .همانند شکل

گاز خروجی معمولاً گاز نیتروژن است . گاز محافظت کننده برای محافظت برش انتخاب می شود . برای فولاد نرم گاز محافظ نوع گاز کربنیک یا هوا بوده و سرعت های برشکاری تا اندازه ای از سرعت هائی که برای PAC قراردادی در نظر گرفته شده زیاد تر است اما کیفیت برش در بسیاری موارد گازکربنیک برای محافظت فولادهای ضد زنگ استفاده می شود . مخلوط گاز محافظ آرگون - هیدروژن برای آلومینیم استفاده می گردد .

برشکاری پلاسما با محافظ آب

این فن مشابه برشکاری پلاسما با دوبله جریان است و از آب بجای گاز محافظت کننده کمکی استفاده می شود . با استفاده از آب بجای گاز محافظت کننده کمکی ظاهر برش و طول عمر نازل اصلاح می گردد . چهار گوش و یکنواختی خط برش و سرعت برشکاری که در موقع استفاده از PAC قراردادی اصلاح گردیده در این روش از اهمیت خاصی برخوردار نمی باشد.

برشکاری پلاسما با تزریق آب

بر اساس اصلاحاتی کهدر PAC انجام گرفته از برخورد قرینه جریان شدید آب در نزدیک سوراخ نازل به هم فشرده برای به هم فشردگی بیشتر پلاسما استفاده می گردد.

ترتیب کار ان در شکل نشان داده شده است . قوس پلاسما بر اثر فشار شدید آب در مقابل مخلوط متلاطم محیط اطراف محافظت می گردد . انتهای نازل از جنس سرامیک ساخته شده به طوری که از برقراری قوس دوبله جلوگیری گردد . در زمانی قوس دوبله حاصل می گردد که قوس از الکترود به نازل و سپس به قطعه کار برش پیدا کند ، در چنین مواقعی معمولاً نازل خراب و معیوب می باشد . برشکاری پلاسما با اب متمرکز در سرعتهای بیش بیش از سرعت های قراردادی PAC برشی باریک با لبه تیز ودقیق تولید میکند . چون قسمت اعظم آب از طریق نازل به صورت اسپری مایع خارج گردیده و لبه شکاف را سرد کرده و گوشه تیزی تولید می کند .

زمانی که گاز و آب خروجی به صورت مماسی تزریق گردد گاز پلاسما همانطور که از نازل و جریان شدید آب خارج گردید گردابی می شود . با این عمل سطح برش عمودی با کیفیت زیاد در یک طرف شکاف بوجود می آید و طرف دیگر شکاف پخ می خورد . در اجراء برشکاری شکلی مسیر حرکت مشعل باید برای تولید برش عمومی در قطعه و برش اریبی در آهن قراضه انتخاب گردد .

گازهای تشکیل دهنده پلاسما

گازهای تشکیل دهنده پلاسما بر اساس جنس قطعه مورد برش و ایجاد سطح برش با کیفیت مطلوب انتخاب می شود . اغلب فلزات غیر آهنی با استفاده از نیتروژن یا مخلوط نیتروژن -هیدروژن یا آرگون - هیدروژن بریده می شوند . فلزات تیتانیم و زیرکونیم با پلاسمای آرگون خالص بریده می شوند چون این فلزات با گازهای غیر فعال مخصوصاً هیدروژن نسبت به تردی فوق العاده حساس پذیر هستند .

فولادهای کربنی با استفاده از هوای فشرده یا نیتروژن خالص بریده می شوند در روش تزریق آب نیتروژن استفاده می گردد . در تعدادی از سیستم های برشکاری از گاز نیتروژن برای تشکیل گاز پلاسما و از تزریق اکسیژن برای جریان رو به پایین الکترود استفاده می شود . با این ترتیب طول عمر الکترود با اینکه در معرض اکسیژن قرار می گیرد طولانی می شود . در تعدادی از برشکاری های فلزات غیر آهنی با سیستم دوبله جریان از گاز نیتروژن برای تشکیل گاز پلاسما از گاز کربنیک برای گاز محافظتی استفاده می شود .

ایمنی

تکنسین های PAC و اشخاصی که  در مجاور برشکاری استاده اند باید از نور خیره کننده پرتاب جرقه ها و دودهای حاصل از قوس محافظت شوند . روشهای اجراء ایمنی بسیار شبیه انهایی است که برای جوشکاری قوسی در نظر گرفته شده است . شیشه های صافی داخل ماشک ها و عینکهای حفاظتی باید از نوع تیره ترین انتخاب گردد .

دانلود بررسی پلی کربنات ترمو پلاستیک آروماتیک بر پایه بیس فنول A

بررسی پلی کربنات ترمو پلاستیک آروماتیک بر پایه بیس فنول A مقاله بررسی پلی کربنات ترمو پلاستیک آروماتیک بر پایه بیس فنول A در 90 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	56 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	90

بررسی پلی کربنات ترمو پلاستیک آروماتیک بر پایه بیس فنول A

- مقدمه

مصرف پلیمرهای پلی کربنات، پلیمرهای که با گروه –O-C-O- بهم متصل هستند، از ز مان گزارشات اولیه بسیار رشد کرده است Report 1969) (PEP .  تضمین  رشد آینده این صنعت با افزایش شرکتهای جدید به 6 تولید کننده سابق این ماده نشان داده شده است رشد تکنولوژی، شامل افزایش گریدهای با کاربرد خاص، امکان رقابت پلی کربنات‌ها را در مصارف مختلف فراهم کرده است.

پلی کربنات‌ها در بین پلیمرهای مختلف از لحاظ پایداری ابعادی مقاومت ضربه و شفافیت بسیار برجسته می‌باشند. مقاومت در برابر شعله آن خوب بوده و توسط بهبود دهنده‌هایی بهتر شده تا گرید خاصی تولید شود. با وجود اینکه پلیمرهای دیگر و فلزات در تعدادی از خواص بتنهایی بهتر از پلی کربنات می‌باشد، اما نیاز به ترکیبی از خواص مختلف باعث می‌شود که پلی کربنات بعنوان تنها امکان انتخاب شود. از سوی دیگر کمی مقاومت در برابر حلالها یک اشکال عمده در بسیاری از کاربردها می‌باشد. بطور کلی پلی کربناتها در تمامی رشته‌های مهندسی پلاستیک رقابت می‌کنند، که از مصارف عمده آن می‌توان به شیشه‌ها، علامات و روشنایی اشاره کرد.

این گزارش تکنولوژی، هزینه و بازار پلی کربنات‌ها را که از سه روش فسژنیزاسیون محلولی فسژنیزاسیون بین سطحی و ترانس استریفیکاسیون تهیه می‌شوند را ارائه می‌کند. 2 نوع از دو روش اول و یک نوع از روش سوم ارائه خواهد شد. همچنین نحوه تولید گرید مقام در برابر شعله و  اکستروژن دوباره پلیمر برای تولید گریدهای خاص بیان خواهد شد.

این تحقیق به پلی کربنات ترمو پلاستیک آروماتیک بر پایه بیس فنول A محدود است، که مهمترین مزیت پلی کربنات از نقطه نظر تجاری می‌باشند. در PEP گزارش 50، کوپلیمرها فقط با توجه به بیس فنول A و بیس فنول A هالوژنه  و یا مقدار کمی از عوامل سه گروهی شاخه‌ای در نظر گرفته شده است بدلیل عرضه تجاری گریدهای خاصی، می‌بایستی هم کوپلیمرها و آلیاژها را در نظر گرفت، کوپلیمرهایی که تجاری نیستند و همچنین آلیاژهایی که پلی کربنات جزء کم هستند در نظر گرفته نمی‌شوند.

این گزارش هیچگونه آنالیزی در مورد پلیمرهای فوم ، پلیمرهای تقویت شده با الیاف و افزودنیهایی   ضد شعله که موضوع PEPهای مختلف هستند را ارائه نمی‌کند. مواد اولیه خام بیس فنول A . فسژن و تترابروموبیس فنول A (TBBPA) موضوع PEP شماره 81 می‌باشند. منابع اطلاعاتی ، پتنت‌ها، جزوات و مقالات مربوطه از سال 1976 می‌باشد.

2- خلاصه

بعد از 7 سال افزایش سالیانه 20% مصرف در ایالات متحده آمریکا، بیش از 60% در سال 1973 افزایش یافت. افزایش در سال 1974 با توجه به منحنی‌های مقدماتی برابر %10 بود که احتمالاً کمتر از مقدار واقعی آن می‌باشد. با ظرفیت جدید تولید، میانگین افزایش تولید سالیانه 20% یک پیش‌بینی قابل قبول برای کلیه محلهای تولید مانند اروپای غربی، ایالات متحده و ژاپن می‌باشد. مصرف به میزان تجارت بود و همچنین  به کمبود محصولات رقابتی بستگی خواهد داشت. تولید آن با کمبود مواد اولیه ممکن است محدود شود.

بعد از 15 سال از تجاری شدن پلی کربنات، ظرفیت کلی جهان کمتر از 500 میلیون پوند بر سال می‌باشد.

از نقطه نظر رقابتی، تجارت توسط بایر، توابع آن موبای و جنرال الکتریک کنترل می‌شود. یک سرمایه کلان در فروش و سرویس تکنیکی نیاز می‌باشد تا این حکمفرمایی شکسته شود. جنرال الکتریک 75 میلیون دلار فقط در مت ورنون و ایندین فاسیلیتی  (Indian facilities) سرمایه‌گذاری کرده است. میزان تولید، تولید کنندگان عمده در اوایل 1973 بصورت زیر می‌باشد:

میلیون پوند بر سال                هزار تن بر سال

بایر                                   220                                100

جنرال الکتریک           150                                68

موبای                                18                                  40

یکی از مهمترین چیزهای مورد نیاز تعدد گریدهای مختلف می‌باشد. گریدهای جدید خواص زیادی از جمله مقاومت در برابر شعله، مقاومت در برابر آسیب، مقاومت در برابر اشعهuv ، ترکیب سفتی و مقاومت ضربه، مناسب بودن برای قالب‌گیری چرخشی و همچنین مناسب بودن برای فومهای ساختاری را دارا هستند. رشد عمده اخیراً در تهیه شیشه، Lighting و علامات می‌باشد. بعنوان شیشه نشکن پلی کربنات‌ها به موقعیت رزین‌های آکریلیک نفوذ کرده‌اند روم و هاس در حل ورود به بازار شیشه‌های پلی کربنات از طریق خرید دستگاههای ورق‌سازی و تجارب از شرکت رولند (Rowland) یک شرکت کوچک که رقابت در این بازار حساس به سرمایه را مشکل می‌دانست می‌باشند. روم و هاس امروزه تولید کننده پلیمر پلی کربنات نمی‌باشند مهارت و سرمایه مورد نیاز و همچنین بازار پلی کربنات بیان کننده آنست که فقط در کشورهایی پیشرفته استفاده خواهند شد.

نفوذ پلی کربنات‌ها به بازار سنتی پلیمرهای دیگر و فلزات، با افزایش تولید و در نتیجه کاهش قیمت آنها بیشتر می‌شود. در سال اخیر این روند قیمت بدلیل افزایش تورم برعکس شده است. حداقل قیمت در ایالات متحده 98 سنت بر پوند در مقایسه با 75 سنت بر پوند و  قیمت تجاری اولیه  می‌باشد. با این وجود، نفوذ در بازار بدلیل تأثیر تورم بر اجناس رقابتی همچنان ادامه دارد.

تولید کنندگان سه روش عمده برای تولید پلی کربنات بکار می‌برند: فسژنیزاسیون محلولی، فسژنیزاسیون بین سطحی و ترانس استریفیکاسیون. فقط کسر کمی از تولید کل توسط ترانس استریفیکاسیون می‌باشد و مقدار عمده تولید از طریق فسژنیزاسیون بین سطحی می‌‌باشد. اما تفکیک دقیق در میزان آن از مقالات مشخص نمی‌باشد. کلیه این روشها به انضمام دو متغیر و یک روش بر ای گرید مقاوم در برابر شعله در این گزارش نوشته شده است.

فسژنیزاسیون محلولی شامل واکنش بیس فنول A با فسژن در حضور پیریدین بعنوان گیرنده اسید ] تا محصول جانبی اسید کلریدریک تولید کند[ و p-t بوتیل فنول (PTBP) بعنوان اختتام دهنده زنجیربا متیلن کلراید بعنوان حلال می‌‌شود. یک پلیمر واحد تکراری تولید می‌شود که انتهای زنجیر با گروههای p-t بوتیل فنیل اختتام یافته است. پلیمر باز یافت شده، اکسترود می‌شود و بصور ت چیپهایی بریده می‌شود فسژنیزاسیون محلولی بصورت تجاری توسط جنرال الکتریک استفاده می‌شود.

در فسژنیزاسیون بین سطحی، یک فاز Caustic  آبی اسید هیدروکلریک را جذب کرده و از پریدین استفاده نمی‌شود. تری اتیل آمین این واکنش را سرعت می‌بخشد.

فسژنیزاسیون بین سطحی بصورت تجاری توسط شرکتهای بایره موبای و تولید کنندگان ژاپنی استفاده می‌شود.

توانس استریفیکاسیون واکنش بین دی فنیل کربنات با بیس فنول A در دمای بالا (elevated) می‌باشد. ملکولهای پلیمری که از این طریق تولید می‌شود با گروههای فنیل خاتمه می‌یابند. ترانس استریفیکاسیون بصورت تجاری توسط شرکت بایر و شرکتهای تحت لیسانس آن استفاده می‌‌شود.

جدول 2-1 ارزیابی ما را از تولید گریدهای تزریق پلی کربنات نشان می‌دهند در فسژنیزاسیون محلولی پیوسته (ستون اول جدول) از یکسری راکتور همزن دار استفاده می‌شود. هزینه‌ها بالاتر از فسژنیزاسیون بین سطحی توسط راکتورهای مشابه (ستون دوم) می‌باشد. که یکی از دلایل آن می‌تواند بدلیل نیاز به بازیافت پیریدین باشد.

در روش راکتور پیوسته (ستون سوم) فسژنیزاسیون بین سطحی در یک راکتور tubular که بعد از آن راکتورهای ناپیوسته (Batch) همزن‌دار وجود دارد انجام می‌شود. هزینه‌های نشان داده شده بیشتر از هزینه‌های فسژنیزاسیون بین سطحی با استفاده از راکتورهای پیوسته همزن‌دار (ستون دوم) می‌باشد. این امر بدلیل زمان طولانی‌تر واکنش – همانطور که در پتنت نشان داده شده است- می‌باشد. علی ایحال هیچگونه اطلاعات کینتیکی دقیقی وجود ندارد. راکتور پیوسته توسط ایدمیتسو (Idemitsu)ابداع گردید. اما طراحی پروسس ما برابر با محاسبات اقتصادی ایدمیتسو نمی‌باشد.

فسژنیزاسیون محلولی ناپیوسته (ستون چهارم) برای مقایسه با فسژنیزاسیون محلولی
پیوسته (ستون اول) نوشته شده است. هزینه‌های سیستم ناپیوسته بدلیل نیاز به فضای بیشتر برای راکتور و Surge، 20 میلیون پوند در سال بیشتر می‌باشد. اما اختلافات بطور نسبی کم می‌باشد. زیرا تغییر محصولات در سیستم ناپیوسته ساده‌تر است. و چنین سیستمی در صورت نیاز به تولید گریدهای مختلف در یک مجتمع ترجیح داده می‌شود. در عین حال  موقعیت اقتصادی سیستم ناپیوسته با کاهش ظرفیت تولید بهتر می‌شود.

با وجود اینکه مقایسه‌ها برای گرید تزریق می‌باشد، اما پروسس‌های بحث شده تا با اینجا برای تولید تمام گریدهای پلی کربنات مناسب می‌باشند. ترانس استریفیکاسیون برای تولید گریدهای ویسکوز مناسب نمی‌باشد، بنابراین ارزیابی آن بر اساس نصف ظرفیت گرید تزریق انجام می‌شود. همانطور که در جدول نشان داده شده است (ستون پنجم) حتی با وجود  ظرفیت کم، حداقل هزینه استهلاک را دارد. و در نتیجه هزینه تولید بسیار مناسبی در مقیاس برابر را خواهد داشت، متاسفانه کیفیت محصول تولید شده توسط روش ترانس استریفیکاسیون کمتر از روشهای دیگر می‌باشد.

با وجود اینکه پلی کربناتها ذاتاً  در برابر سوختن مقاوم هستند ، اما گریدهای خاص مقاوم در برابر شعله که حاوی هالوژنها و احتمالاً عناصر دیگر می‌باشند عرضه شده‌اند. ما هیچگونه اطلاعات دقیق در مورد ترکیبهای تجاری نداریم. ستون ششم جدول یک ارزیابی از پلی کربنات مقاوم در برابر شعله حاوی 5% وزنی برم ( از طریق تترابرموبیس فنول A) را نشان می‌دهد. پلیمر در این مورد از طریق فسژنیزاسیون محلولی پیوسته تولید شده است. در نتیجه ستون ششم می‌بایستی با ستون اول مقایسه شود. کل هزینه مواد برای گرید مقاوم در برابر شعله شامل 3/3 سنت بر پوند از گرید تزریق بیشتر است. با مقایسه، هزینه استهلاک برای گرید مقاوم در برابر شعله (شامل 3 سنت بر پوند هزینه  فروش و تحقیق بیشتر از حالت عادی) 20 سنت بر پوند بیشتر باشد.

بجای استفاده از امکانات ویژه‌ای برای تولید گرید مقاوم در  برابر شعله، می‌توان مستر بچ هایی حاوی مقدار زیاد برم ساخت. سپس این مستر بچ را می‌توان با گریدهای استاندارد آلیاژ کرد و دوباره آنها را اکسترود نمود. ستون آخر هزینه اضافی مورد نیاز برای آلیاژسازی و اکستروژن دوباره را نشان می‌دهد. اشکال شامل قیمت رزین و افزودنیها نمی‌شوند.

در کلیه پروسس‌هایی که ارزیابی شد، (بجز ترانس استریفیکاسیون) پلیمر در یک نقطه بصورت پودر می‌باشد. در نتیجه افزود نیها را می‌توان قبل از اکستروژن با آن آلیاژ کرد. حتی در این موارد، توانایی تولید مستر بچ‌هایی برای تقاضاهای متغیر بازار مطلوب است. ستون آخر همچنین برای چنین اهدافی نیز قابل اعمال می‌باشد.

بیشترین مقدار تولید  پلی کربنات از روش فسژنیزاسیون بین سطحی می‌باشد که ارزانتر از فسژنیزاسیون محلولی با پیریدین بعنوان گیرنده اسید می‌باشد. جنرال الکتریک در ابتدا روش دوم را شروع کرد. اما بتدریج از آهک بعنوان گیرنده اسید برای توسعه استفاده نمود، با وجود عدم ارزیابی این روش، اما  انتظار می‌رود که هزینه‌ها قابل رقابت با فسژنیزاسیون بین سطحی باشد زیرا نیازی به بازیافت پیریدین نیست.

هزینه تولید پلی کربنات عموماً به هزینه مواد علی الخصوص به هزینه بیس فنول A بستگی دارد .

- آنالیز و مقایسه پروسه

مزایا و معایب گزارش شده فرایندهای مختلف پلی کربناتها ، مانند نیاز به دمای بالا و یا جداسازی حلال، زمانی مؤثر هستند که روی هزینه کل تأثیر گذار باشند. این بحث روی هزینه، کیفیت و نیازهای غیرضروری فرآیند در روشهای مختلف تأکید خواهد داشت.

فرآیند ترانس استریفیکاسیون کمترین پتانسیل را برای تولید پلی کربنات با کیفیت خوب دارد. انتهای زنجیرهای پلیمر گروههای فنیل قرار دارند که به اندازه پاراترشیاری بوتیل فنیل (PTBP) پایدار نیستند. باقیمانده کاتالیست با وجود غیرفعال شدن، جدا نمی‌شود. در این روش فرآیند مذاب، از حلال استفاده نشده و در نتیجه گریدهای اکستروژن و ریخته‌گری حلالی (Solvent Casting) را بدلیل ویسکوزیته بالا نمی‌توان تولید کرد. نهایتاً هر گونه منومر و الیگومر باقیمانده درون محصول مانده و یک خطر جدی برای مواد خوراکی، در صورت تماس با آنها، بشمار می‌آید. زیرا از جدایش توسط حلال نمی‌توان استفاده کرد.

با توجه به هزینه فرآیند ترانس استریفیکاسیون ارزان ترین فرآیند تولید پلیمر با گرید تزریق می‌باشد. بدلیل  عدم توانایی این روش برای تولید تمامی گریدها، حجم تولید در بازار از طریق این روش کمتر از روشهای دیگر می‌باشد. در نتیجه مسائل اقتصادی برای مقیاس بزرگتر بسته به شرایط ممکن است منجر به انتخاب روشهای دیگر شود.

پلیمر با کیفیت بالا در تمام گریدها را بایستی یا از روش فسژنیزاسیون محلولی و یا  فسژنیزاسیون حلالی تهیه کرد. مشکلات مربوط به خالص‌سازی در این دو روش تفاوت دارند: اما خلوص کافی را می‌توان با طراحی مناسب بدست آورد. برای مثال جدا کردن پیریدین مورد استفاده در فرآیند محلولی بسیار سخت‌تر از تری اتیلی آمین مورد استفاده در فرآیند بین سطحی می‌باشد هر کدام ترکیب جز پایداری پلیمر را کم کرده و در بعضی از مصارف خطرناک خواهد بود.

قلیا مورد استفاده در فرآیند بین سطحی می‌تواند بطور مؤثری منومر را بزداید، اما شستشوی اسیدی مورد نیاز برای زدایش پیریدین در فرآیند محلولی، حلال خوب برای ترکیبات فنولیک نمی‌باشد. بهرحال ، رسوب و دوباره خمیر کردن برای زدایش ترکیبات فنولیک در روش دوم بایستی به دفعات کافی انجام شود. این آنالیز بدون اطلاعات مقایسه‌ای انجام می‌شود. و امکان این وجود دارد که با یک روش نتوان بصورت عملی به کیفیتی برابر با روش دیگر در بعضی از گریدها رسید.

بر طبق پیش بینی، هزینه، فرآیند محلولی بدلیل پیچیدگی بازیافت پیریدن هزینه برتر از روش بین سطحی می‌‌باشد. این نتیجه‌گیری فقط در صورتیکه از مواد ارزان در سیستم محلولی بدون آب استفاده شود می‌تواند اشتباه باشد. انتخاب مواد ترکیبی بدون استفاده از اطلاعات احتمالاً متغیرترین مرحله در این محاسبات خواهد بود. مشکل عمده خوردگی در حین تولید نمی‌باشد بلکه آلودگی محصول توسط آثار خوردگی بوده چه در حین عملیات عادی تولید می‌شود و چه در حین توقف سیستم.

فسژنیزاسیون محلولی در ابتدا توسط جنرال الکتریک مورد توجه قرار گرفت. اما طرحهای اصلی توسعه جنرال الکتریک تا به امروز آشکار نشده است پیشنهاداتی در پتنت‌های جنرال الکتریک وجود دارد که در فرآیندی بجای پیریدین از یک پذیرنده اسید جامد، مانند آهک استفاده شود. بدلیل حذف بازیافت پیریدین، هزینه چنین فرآیندی، می‌تواند با روش بین سطحی رقابت کند. اما مشکل انتقال و کار با ماده جامد هزینه کم آنرا جبران می‌کند.

کلیه طراحی‌هایی موجود، بجز ترانس استریفیکاسیون، شامل بازیافت پلیمر از محلول توسط رسوب با ضد حلال می‌ شود. در این روش امکان تولید پلیمر با بالاترین کیفیت، بدلیل حذف منومرها و الیگومرها وجود دارد. تبخیر مستقیم حلال کم هزینه‌تر می‌باشد اما امکان تولید با این درجه از خلوص را نخواهد داشت. علاوه برا ین عملی بودن این روش مشکوک می‌باشد بخصوص برای گریدهای با ویسکوزینه بالاتر. مشابه با آن از طریق بازیافت از ژل، خرد کردن، و سپس خشک نمودن نمی‌توان به این درجه از خلوص رسید. و احتمال آلودگی بیشتر از  تجهیزات وجود دارد.

ارزیابی ما نشاندهنده آنست که فرایند راکتور پیوسته از فرآیند  فسژنیزاسیون بین سطحی پیوسته گرانتر می‌باشد. اولین استدلال در این مورد، زمان اقامت طولانی در راکتورهای ناپیوسته (batch) در مرحله پلی کندانساسیون که بعد از آن راکتور پیوسته قراردارد می‌باشد. طراحی فقط بر اساس اطلاعات موجود میباشد. اما مشخص نیست که زمان اقامت طولانی واقعاً مورد نیاز می‌باشد یا نه. همچنین آیا هزینه طراحی اپتیم قابل رقابت با  فسژنیزاسیون بین سطحی می‌باشد یا نه.

هزینه فرآیند بچ اندکی بالاتر از فرایند پیوسته با سرعت تولید یکسان می‌باشد زیرا نیروی انسانی و برق بیشتری مورد نیاز است. سیستم واکنش تنها قسمت کوچکی از کل کارخانه بوده و بنابراین اختلاف زیاد نمی‌باشد. فرآیند ناپیوسته با کاهش ظرفیت و افزایش تعداد محصولات سیستم ناپیوسته مورد توجه بیشتر قرار می‌گیر د.

ظرفیت طراحی برای این گزارش  تا حدی کمتر از ظرفیت کارخانه‌های امروزی می‌باشد. اما تعداد گریدهای عرضه شده برای فروش نشاندهنده آنست که کارخانه از چندین واحد بجای یک خط تولید تشکیل شده است.

اقتصاد در قسمتهای مختلف بررسی می‌شود و در خلاصه با هم مقایسه می‌شود.

10 پلی کربناتهای مقاوم در برابر شعله

شیمی

گزارش شماره PEP 92 در مورد مواد افزودنی جهت افزایش مقاومت در برابر شعله را توضیح داده است. اینجا تنها در مورد مواد افرودنی برای پلی کربنات بحث می‌شود. پلی کربنات حاصل از بیس فنل A می‌سوزد اما در صورتی که نسبت سطح به جرم ماده خیلی زیاد نباشد، در غیاب منبع حرارت خارجی شعله خاموش می‌شود. این خاصیت خود خاموش شوندگی پلی کربنات یک مزیت مهم این ماده در برابر مواد مشابه ( مانند اکریلیک‌ها) می‌باشد. گریدهای بهبود یافته  جهت کاربردهایی که به مقاومت بیشتری نسبت به پلی کربنات پایة حاصل از بیس فنل A نیاز است، بطور تجاری به بازار عرضه شده‌اند. تولید کننده های مختلف از روشهای مختلفی جهت بهبود مقاومت استفاده می کنند، اما روشهای استفاده شده عمدتاً پایه مشترکی دارند. هالوژنها در این راستا به کار گرفته می‌شوند که بصورت ماده افزودنی به پلیمر افزوده شده یا بصورت استخلاف روی بیس فنل A قرار می‌گیرند. بر مبنای یک منبع، غلظتهای مورد استفاده شامل 4 تا 5 درصد برم، 10 تا 15 درصد کلر یا 7 یا 8 درصد کلر به علاوة‌7 درصد تری اکسید آنتیموان می‌باشد. آنتیموان بصورت هم افزا (Synergistically) با کلر عمل می‌کند.

بدلیل اینکه محصولات حاصل از تجزیه به جای خود پلیمر در شعله می سوزند، هر مادة افزودنی که پایداری پلیمر را بالا ببرد، مقاومت در برابر شعله آنرا نیز بیشتر می کند. استفاده از الیاف شیشه مقاومت را بالا می برد زیرا الیاف که غیر قابل اشتعال هستند از رسیدن شعله به عمق ماده جلوگیری می کنند. برای مقاومت در برابر شعله، فومها نسبت به ذرات جامد بهتر عمل می کنند دلیل آن احتمالاً بخاطر رسانایی حرارتی کمتر و احتمال کمتر چکیدن قطرات آتش گرفته می باشد.

کارهای توسعه‌ای بر تولید محصولی که آزمایشات کنترل کیفیت استاندارد را گذرانده باشد تأکید می کند. ارتباط بین آزمایشات مختلف بررسی شده است اما آنها ارتباط به خطرات استفاده از محصول ندارند. برای مثال، آزمایشات در مقیاس کوچک انجام می‌شود و شامل آتش ادامه‌دار نمی شوند. تحلیل این چنین عواملی از حوصلة این گزارش خارج است.

مروری بر فرآیند:

پتنهای ثبت شده در رابطه با مقاومت حرارتی در جدول  1-10 جمع‌آوری شده‌اند. بسیاری از آنها شامل بکاربردن یک هالوژن می‌باشد. بدلیل دمای کاری بالای پلی کربناتها، هالوژن معمولاً به یک هستة‌ آروماتیک (حلقه‌ای) متصل می‌شود. این پیوندها قوی‌تر از پیوندهای خطی یا سیکلوآلیناتیک می‌باشند. در این جدول هم مواد هالوژن‌دار افزودنی و هم پلیمر گنجانده شده است.

دانلود بررسی تعریف،کاربرد و مزایای ریخته گری

بررسی تعریف،کاربرد و مزایای ریخته گری مقاله بررسی تعریف،کاربرد و مزایای ریخته گری در 132 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	84 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	132

بررسی تعریف،کاربرد و مزایای ریخته گری

چکیده

در این مقاله مراحل و تاریخچه ریخته گری، روشهای تولید قطعات، مهمترین مزایای روش ریخته گری، محصولات ریخته گری، قالب های ریخته گری، مدل pattern و … را مطرح می کند.

ریخته گری یکی از روشهای شکل دادن قطعات فلزی است که شامل تهیه مذاب از فلز مرد نظر و ریختن آن در محفظه ای بنام قالب است، به گونه ای که پس از انجماد مذاب، شکل، اندازه و خواص مورد نظر تامین شود. بنابراین با توجه به این تعریف یک فرآیند ریخته گری را باید مجموعه ای از عملیات ذوب، تهیه قالب و ریختن مذاب دانست .

در تهیه قطعات صنعتی هر چند ریخته گری بدلیل ویژگی های آن از نقطه نظر تکنولوژی و جنبه‌های اقتصادی به عنوان یک روش مهم و اساسی مطرح است، با این وجود برای بدست آوردن شناختی واقعی و همه جانبه، لازمست  تا ویژگیهایی این روش در کنار سایر روشهای موجود در تولید قطعات مورد بررسی و اندیابی قرار گیرد.

بطور کلی روشهای اصلی شکل دادن فلزات را علاوه بر ریخته گری به چهار گروه عملیات مکانیکی، اتصالی، ماشینکاری و متالوژی پودر تقسیم می نمایند.

عملیات مکانیکی با روش مکانیکی شکل دادن ، Mechanical procen

در این عملیات مواد جامد فلزی موسوم به شمش تحت روشهایی نظیر چکش کاری یا تپک کاری، نورد و اکستروژن ( فشار کاری) شکل داده می شود.

در حقیقت در این روش ها یک قطعه فلزی تحت تأثیر ضربه یا نیروی اعمالی تغییر شکل پلاستیک می دهد.

این شکل دادن با توجه به جنس فلز و شرایط کاربردی آن ممکن است به صورت سرد یا گرم انجام شود.

هر گاه کار مکانیکی در درجه حرارتهای پانیمتر از ۳/۱ نقطه ذوب بر حسب درجه کلوین انجام شود به آن کار سرد گویند، در حالیکه انجام کار مکانیکی در درجه حرارتهای بالاتر از حد ذکر شده، کارگر نامیده می شود.

واژه های کلیدی: ریخته گری، قالب، مدل، ماسه

فهرست مطالب

تعریف ریخته گری    ۷
مراحل ریخته گری    ۷
تعریف ریخته گری    ۷
تاریخچه ریخته گری    ۸
دوره برنز ( مس و مفرغ)    ۸
دوره آهن    ۱۰
دوره تاریک صنعتی    ۱۱
دوره رنسانس صنعتی    ۱۲
دوره انقلاب صنعتی    ۱۲
روشهای تولید قطعات    ۱۳
اکستروژن    ۱۴
محدودیت ها  و مزایا    ۱۵
روش متالوژی پودر. Powder Metallurgy    ۱۸
مهمترین مزایای روش ریخته گری    ۲۰
محصولات ریخته گری    ۲۲
انواع شمش    ۲۵
قالب های دائمی    ۳۱
قالب های موقت    ۳۳
مشخصات عمومی قالبهای موقت    ۳۴
قابلیت شکل پذیری    ۳۵
دیر گدازی    ۳۵
داشتن استحکام مکانیکی    ۳۵
داشتن انتقال حرارت مطلوب    ۳۷
قابلیت متلاشی شدن    ۳۷
ماسه    ۳۸
ماسه طبیعی    ۳۹
معدن ماسه    ۳۹
ماسه مصنوعی    ۴۱
ماسه سیلیسی نامرغوب    ۴۳
ماسه های دیرگداز غیر سیلیسی    ۴۴
انبساط حرارتی ماسه های قالبگیری مختلف    ۴۴
کنترل شکل و اندازه ذرات ماسه    ۴۷
چسب ها  Binders    ۴۸
تقسیم بندی چسبها از لحاظ ترکیب شیمیایی    ۴۹
بهبود قابلیت از هم پاشیدگی    ۵۳
افزودنیهای مخصوص در مخلوط های قالبگیری    ۵۳
درصد اجزای تشکیل دهنده    ۵۴
احیاء و آماده سازی ماسه    ۵۵
روشهای احیا ماسه    ۵۶
آماده سازی ماسه    ۵۸
خاکها    ۶۹
انواع مدل    ۷۲
مدلهای چوبی    ۷۳
مدلهای فلزی    ۷۴
مدلهای پلاستیکی    ۷۵
مدلهای طبیعی    ۷۶
مدل یک تکه    ۷۷
مدلهای صفحه ای    ۷۸
مدل با قطعه آزاد    ۷۹
مدل با سیستم راهگاهی    ۸۰
مدلهای مخصوص    ۸۰
اضافه مجاز انقباضی    ۸۱
میزان اضافه مجاز ماشینکاری آلیاژ های صنعتی    ۸۴
اضافه مجاز ماشینکاری    ۸۵
شیب مجاز    ۸۶
اختلاف مجاز ( تلرانس)    ۸۷
اشتباه در مجاز    ۸۸
ریخته گری در قالبهای ماسه ای تر    ۹۰
روشهای قالبگیری با ماسه تر    ۹۱
ریخته گری در قالب ماسه ای خشک    ۹۳
قالب های خشک شده سطحی    ۹۳
قالبهای ماسه ای کاملاً خشک    ۹۴
ریخته گری در قالبهای Co2    ۹۵
واکنش سیلیکات سدیم و دی اکسید کربن    ۹۸
مخلوط ماسه قالبگیری    ۹۹
ریخته گری در قالبهای پوسته ای    ۱۰۳
عملیات تهیه قالب و ماهیچه    ۱۰۵
روش ریخته گری دقیق Investment casting    ۱۰۶
مزایای روش ریخته گری دقیق    ۱۰۷
انواع روشهای ریخته گری دقیق    ۱۰۸
مواد نسوز در فرآیند پوسته ای دقیق    ۱۱۰
ریخته گری در قالبهای دائمی    ۱۱۲
تقسیم بندی روشهای ریخته گری در قالبهای دائمی    ۱۱۲
ریخته گری در قالبهای ویژه ( روش ثقلی)Grarity Die Cootiney    ۱۱۳
روشهای ریخته گری ویژه    ۱۱۵
عمر قالب    ۱۱۶
درجه حرارت بار ریزی    ۱۱۸
ریخته گری تحت فشار  pressure Die Casting    ۱۱۹
روش ریخته گری تحت فشار با محفظه سرد    ۱۲۲
ریخته گری تحت فشار کم    ۱۲۴
ریخته گری گریز از مرگز  Centrifugal Casting    ۱۲۶
روشهای بارریزی    ۱۲۸
ریخته گری گریز از مرکز عمومی     ۱۲۸
پوشش دادن قالب و ماهیچه    ۱۳۰
انواع مواد پوششی در قالب های موقت    ۱۳۳
روشهای پوشش دادن قالب و ماهیچه    ۱۳۵
مشخصات مواد پوششی    ۱۳۶
عمر مواد پوششی    ۱۳۷
مواد پوششی برای آلیاژ های مختلف ریختگی    ۱۳۷
مواد پوششی در آلیاژ های مختلف مثل Cu, Mg, Al, ZA    ۱۳۹
کوره های ذوب    ۱۳۹
کوره های تشعشی:  Rever bratory Farnace    ۱۴۲
کوره های الکتریکی Electric Furnace    ۱۴۳
کوره های القایی  Inducticn Furnace    ۱۴۶
عملیات کیفی    ۱۵۳
منابع تولید گاز در مذاب    ۱۵۴
اتمی    مولکولی    ۱۵۵
بعنوان مثال تأثیر عناصر آلیاژی را بر انحلال هیدروژن در آلومینیم    ۱۵۶
عوامل موثر در میزان مکهای گازی    ۱۵۸
روشهای کمی     ۱۶۱
روش استخراج در خلاء     ۱۶۱
روشهای گاززدایی    ۱۶۳
روشهای مکانیکی    ۱۶۳
روش گار زدایی با استفاه از کاهش فشار خارجی    ۱۶۴
استفاده از گازهای فعال    ۱۶۸

تعریف ریخته گری:

ریخته گری یکی از روشهای ساخت و شکل دادن فلزات است.

 در این روش یک فلز یا آلیاژ ابتدائاً ذوب شده و در درون یک محفظه تو خالی بنام قالب که تقریباً به شکل قطع ساخته شده ریخته می شود، بنحوی که پس از پایان انجماد شکل، ابعاد، ترکیب شیمیای و خواص مورد نظر بدست آید.

مراحل ریخته گری:

1)     طراحی مکانیکی  طرح مدل سازی انتخاب روش مناسب

                           طراحی ریخته گری

قالبی که برای ساخت ماهیچه استفاده می شود.

2)     ساخت قالب و ماهیچه

 ریخته گری عملیات تخلیه و تمیز کاری( عملیات     حرارتی و ساچمه زنی و…)  بازرسی و آزمایش قطعات بسته بندی و ارسال    

3)     ذوب فلز

تعریف ریخته گری

ریخته گری یکی از روشهای شکل دادن قطعات فلزی است که شامل تهیه مذاب از فلز مرد نظر و ریختن آن در محفظه ای بنام قالب است، به گونه ای که پس از انجماد مذاب، شکل، اندازه و خواص مورد نظر تامین شود. بنابراین با توجه به این تعریف یک فرآیند ریخته گری را باید مجموعه ای از عملیات ذوب، تهیه قالب و ریختن مذاب دانست بطور کلی مراحل ریخته گری یک قطعه قلزی به طور ساده در ذیل نشان داده شده است.

تاریخچه ریخته گری:

براساس تحقیقات باستان شناسان، ریخته گری فلزات، یک تکنولوژی ماقبل تاریخ بوده و قدمتی شش هزار ساله دارد.

اولین اشیای ساخته شده از فلزات بصورت قطعات کوچک چکش کاری شده از مس هستند که قدمت آنها به هزار سال قبل از میلاد مسیح می رسد.

از نقطه نظر تاریخی، ریخته گری را می توان به چند دوره تقسیم نمود که در اینجا بشرح آنها به اختصار می پردازیم.

دوره برنز ( مس و مفرغ)

این دوره در خاور نزدیک و در حدود 3000 سال قبل از میلاد مسیح آغاز شده اولین اشیای برنزی کشف شده بصورت آلیاژی از مس و آرسنیک ( حدود 4 درصد) بوده است.

موضوع مهم در این دوره، پی بردن به تأثیر قلع بر خواص مس است که باعث افزایش استحکام و سختی آن می شود. این موضوع هنوز در پرده ای از ابهام است. زیرا نه سنگ معدن مس حاوی قلع بوده و نه اینکه معدن مس و قلع نزدیک هم قرار دارد که آلیاژ شدن آنها بطور اتفاقی امکان پذیر باشد.

در ارتباط با چگونگی پیدایش ریخته گری، میتوان اینگونه تحلیل کرد که با توجه به اینکه پتک کاری قبل از ریخته گری مورد استفاده بشر قرار گرفته است، ممکن است در هنگام تپک کاری عمل ذوب بطور اتفاقی صورت گرفته باشد که با مشاهده این امر موارد ذیل در ذهن بشر القا شده است:

-مذاب باید در محفظه ای ریخته شود تا شکل پیدا کند.

- برای تهیه مذاب باید کوره های تپک کاری بگونه ای تغییر یابد که همواره تهیه مذاب در آن امکان پذیر باشد.

- برای تهیه مذاب و نگه داری آن باید ظرفی نسوز تهیه کرد ( بوته)

با توجه با اینکه بشر قبلاً به نسوز بودن بعضی از خاکها پی برده و نیز به دلیل آشنایی با حرفه سفالگری، به نحوه شکل دادن خاک نیز دست یافته بود، لذا به نیازهای اول و سوم او پاسخ داده شد. نیاز دوم یعنی ساخت کوره های ذوب نیز احتمالاً با سنگ چین و گل اندود نمودن و قرار دادن محلی برای عبور هوا برآورده شد.

از مسائل مهم در این ارتباط موضوع و مش بود که این امر به تبدیل سیستم دم از حالت فوت کردن به استفاده از کسیه دم و سپس به موتورهای تنظیم هوا و فشار مناسب که امروزه کاربرد فراوانی دارد منتهی شد.

بطور کلی در دوران مفرغ، ساخت قطعاتی نظیر تبر، نیزه، کارد، سپر، ظروف و شیشه و نیز ساخت آلیاژ هایی از عناصری نظیر قلع ( تا 18 درصد) و سرب ( تا 11 درصد) و آرستیک و روی معممل بوده است.

دوره آهن:

براساس کاوش باستان شناسان در چین قطعاتی چون مربوط به 600 سال قبل از میلاد مسیح بدست آمده است اما پیدایش آهن به عنوان یک دوره به دو هزار سال قبل از میلاد مسیح می رسد.

نام آهن در زبان پهلوی به عنوان آلیسن در زبان آلمانی آیزن و در انگلیسی آیرن نامیده می شود و احتمالاً در هنگام ذوب مس به آن پی بردند.

در هر حال در حدود 1200- 1000 سال قبل از میلاد آهن تقریباً ماده اصلی اغلب سلولها و ابزارها را تشکیل می داد.

با توجه به نقطه ذوب بالا ( 1539 بدیهی است که ذوب مستقیم آهن تا قرن نوزدهم میلادی امکانپذیر نبود ولی در اواسط دوره آهن بر اثر افزایش کربن و پائین آمدن نقطه ذوب ( در چدنها) قطعات ریخته گری نیز بوجود آمد.

نکته مهم دیگر کشف عملیات حرارتی بر روی آهن بود که از اهمیت خاصی برخوردار است. در مصر شمشیری و تبری با پوشش خاک نسوز بدست آمده که لبه آن حاوی 9 .0 درصد کربن و قسمتهای میانی آن تقریباص فاقد کربن است.

در این اشیاء سختی در قسمت میانی معادل 70 BHN و در قسمت لبه معادل  440 BHN می باشد البه در این دوره جدیدی در آلیاژ های مس نیز بوجود آمده و آلیاژ های مختلفی از مس و قلع ساخته شد.

از آلیاژهای دیگر ساخته شده در اواخر این دوره آلیاژ برنج ( مس و روی) و نیز بنجهای قلع دار است. پیدایش روشهای جدید ریخته گری و قالبگیری را نیز باید از دیگر تحولات دوره آهن دانست در این دوره شواهدی وجود دارد که از قالبهای سرامیکی نیز استفاده بعمل آمده است.

از عجایب این دوره ساخت مجسمه رودیس است که در سال 290 قبل از میلاد ساخته شد و جزء عجایب هفتگانه محسوب می شود.

این مجسمه 32 متری که از قطعات مختلف برنز ریختگی ساخته شده و وزنی حدود 390 تن داشت، طی زمین لرزه ای در دریای مدینترانه غرق شد.

دوره تاریک صنعتی:

در سده های سوم و چهارم بعد از میلاد تا قرن چهاردهم میلادی یک دوره رکود در صنایع و از جمله ریخته گری بوجود آمد.

البته، با توجه به حاکمیت کلیسا و تزئینات آن نظیر ناقوس و شمعدانی روشهای جدیدی در ریخته گری ابداع شد. ( قالب گری با فرمان)

دوره رنسانس صنعتی:

این دوره از سال 1500 میلادی تا 1700 میلادی بطول انجامید. در این دوره صنعت توپ ریزی بنا نهاده شد. ابتدا لوله هیا توپ از برنز و سپس از چدن ساخته شد.

در این دوره علاوه بر تکامل کوره ها و سیستمهای دمشی، از نظر مواد اولیه باید آغاز استفاده از ماسه و روش قالبگیری در ماسه محسوب کرد.

ظهور چدن و فولاد به عنوان مواد اولیه در ساخت قطعات و لوازم دفاعی و خانگی و همچنین استفاده از آلیاژ های متفاوت مس نظیر برنز و برنج و عناصر دیگر و استفاده از طلا در ساخت زینت آلات و قطعات تزئینی از مظاهر دیگر این دوره است.

در این دوره متالوژی بعنوان یک علم مستقل، پیشرفت کرد و نظریه ساختاری بطوری فلزات و سایر مواد توسط هارلکویکر ( Harsoeker) فرانسوی اعلام شد.

قرن هفدهم قرن دستیابی به ابزاری جدید بنام میکروسکوپ بود که تحولی جدی در علم متالوژی ایجاد کرد.

قابلیت شکل پذیری:

هر چند در ساخت قالب، نحوه شکل دادن به یک مخلوط قالبگیری با توجه به ماهیت این مواد متفاوت است، با این وجود دارا بودن قابلیت شکل پذیری و حفظ نمودن آن، بعنوان مهمترین ویژگی مواد قالب گیری در تمام روشها مطرح می باشد.

در میان مواد قالبگیری مورد استفاده در ساخت قالبهای موقت ماسه قالبگیری بدلیل برخورداری از سهولت شکل پذیری در اثر کوبیدن بعنوان قدیمی ترین روش قالبگیری بخش مهمی از فرآیند ریخته گری را به خود اختصاص داده است.

دیر گدازی:

با توجه به اینکه مذاب فلزات مختلف از درجه حرارت ریختن تا انجماد کامل در داخل محفظه قالب و در تماس مستقیم با مواد قالب قرار دارند لذا دیرگدازی یا نسوز بودن این مواد جهت تولید قطعه ای سالم امری لازم و ضروری است قابل ذکر اینکه این دیر گدازی هم ذرات ماسه و هم مواد چسب را شامل می شود.

داشتن استحکام مکانیکی

یک مخلوط مواد قالبگیری پس از شکل گیری باید از استحکام کافی برخوردار باشد بگونه ای که هنگام جابجایی و انتقال به مجل بارریزی شکل ایجاد شده را حفظ نماید.

همچنین در موقع بارزیزی، در اثر تماس با مذاب داغ مقاومت خوبی را در مقابل سایش و فرسایش از خود نشان داده و در اثر فشار فلز دستیابی ( فشار مذاب) Metalostatic pressure دچجار تغییر شکل و ابعاد نگردد.

معانی گوناگون استحکام در طی مراحل مختلف قالبگیری و ذوب ریزی

        · طبق تعریف دیر گدازی عبارتست از توانایی ماسه برای تحمل دمای بالا بدون سوختن یا تجزیه شدن

حداقل تغییرات ابعادی در درجه حرارتهای بالا:

با توجه به اینکه جداره های محفظ قالب در اثر مجاورت با مذاب داغ، بسرعت گرم می شوند از اینرو در صورتی که مواد قالب از ضریب انبساطی مطلوب برخوردار نباشند، سطح قالب در اثر انبساط سریع، دچار بادگردگی، ترک و یا شکست می شوند.

        ·قابلیت نفوذ گاز

علاوه بر هوای موجود در محفظه قالب،‌ مخلوط مواد قالبگیری نیز اغلب حاوی اجزایی است که در مجاورت مذاب تبخیر شده به صورت گاز بخشی از محفظه قالب را اشغال می کند.

با توجه به این امر، جهت خروج گازهای موجود، وجود منافذ کافی در بدنه قالب لازم و ضروری است.

داشتن انتقال حرارت مطلوب

بطور کلی انجاما فلز مذاب در داخل قالب مستلزم خروج حرارت مذاب از طریق مواد قالب می باشد. با توجه به اینکه سرعت این انتقال حرارت نقش بسیار موثری را در مشخاصت و خواص متالوژیکی و مکانیکی قطعه ریختگی بر عهده دارد، از این رو، در انتخاب مواد قالب گیری به این نکته مهم باید توجه شود.

        · توانایی ماده تشکیل دهنده قالب در عبور دادن بخار از طریق دیواره ها.‌نفوذ پذیری یا قابلیت نفوذ گاز نامیده می شود.

قابلیت متلاشی شدن:

با توجه به اینکه قالبها باید پس از ریختن مذاب و جامد شدن آن تخریب گردند، بنابراین مخلوط مواد قالبگیری بایستی به هنگام خروج قطعه از قالب به خوبی از هم پاشیده شود

اقتصادی بودن:

ارزش اقتصادی همواره به عنوان عاملی مهم در کنار یک تولید مهندسی بشمار می رود. به همین جهت قابل دسترس بودن مواد قالب در طبیعت و نیز قابلیت استفاده مجدد از این مواد از مشخصات مهم قالبهای موقت می باشد.

واژه استحکام در مورد قالبهای موقت در طی مراحل مختلف قالبگیری و ذوب ریزی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و از این دید معانی گوناگونی نیز دارد:

استحکام تر: استحکام قبل از خودگیری نهایی ( یا قبل از خشک کردن قالب)

استحکام خشک: استحکام بعد از خشک کردن قالب یا خودگیری چسب

استحکام گرم: استحکام در هنگام ریخته گری و در حین انجماد قطعه

استحکام باقیمانده : استحکام پس از پایان انجماد قطعه، در حین سرد شدن تا دمای اطاق

معمولاً هر چه استحکام تر بالاتر، استحکام خشک بالاتر،  استحکام گرم بالاتر و  استحکام باقیمانده کم باشد بهتر است.

استحکام باقیمانده کم

از نظر تخریب قالب

از نظر جلوگیری از بروز ترک در قطعه

ماسه:

همانگونه که اشاره شد یکی از اجزای اصلی در مخلوط ماسه قالبگیری، ذرات دیرگداز موسوم به ماسه است. بطور کلی ماسه ذرات ریزی از مواد معدنی می باشد که قطر آن در محدودة mm ( 2-5%) تغییر می کند.

ذراتی که قطر آنها کمتر از 2% میلیمتر است، طبق تعریف خاک نامیده می شوند. مخلوط ماسه قالبگیری که در ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد براساس ماهیت آن به دو دسته تقسیم بندی می شوند.

1- ماسه طبیعی                         2- ماسه مصنوعی

ماسه طبیعی:

این ماسه ها که جزء دیرگداز آن سیلس Sioz می باشد درطبیعت به صورت مخلوطی با خاک رس ( چسب طبیعی) یافت می شود.

میزان خاک رس در ماسه هایی که در ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرند بین 20-8 درصد تغییرات است علاوه بر خاک رس ترکیبات دیگری نیز معمولاص در این ماسه ها وجود دارند که عبارتند از: اکسید آلومینیم Al_2o3 ، اکسید آهن Fe₂₀₃، اکسید تیتانیم Tio_z، اکسید کلسیم cao اکسید منیزیم Mgo، اکسید پتاسیم k₂₀ و اکسید سدیم Na­_2o

مدلهای پلاستیکی:

این مدلها از انواع رزینها ساخته می شوند. زرینهایی که برای ساخت مدلهای پلاستیکی بکار می روند از استحکام فشاری بیشتری ( در مقایسه با مدلهای چوبی)، مقاومت خوب در مقابل مواد شیمیایی و نیز چسبندگی کم به مواد قالبگیری برخوردارند. از ویژگی های مهم این مواد در ساخت مدلها می توان به پایداری ابعادی عالی و نیاز به مهارت کمتر در مقایسه با ساخت مدلهای فلزی اشاره نمود.

برای ساخت مدلهیا پلاستیکی، ابتدا یک قالب گچی مناسب از روی مدل اولیه چوبی تهیه می شود. معمولاً پس از ریختن مواد به داخل قالب، برای خودگیری و سخت شدن آنرا بمدت 2 الی 12 ساعت در درجه حرارت اطاق قرار می دهند.

حداکثر استحکام پس از مدت یک هفته در درجه حرارت اتاق و یا 2 الی 3 ساعت در درجه حرارت  70-50 بدست می آید.

همچنین به منظور کاهش زمان خودگیری و یا کاهش هزینه ها، زرینها را با مواد پر کننده ای مانند مواد معدنی و یا پودر فلزات مخلوط نموده و بکار می برند.

برای ساخت مدلهای پلاستیکی از روش پوسته ای ماهیچه دار نیز استفاده می گردد. در این روش، مغری یا ماهیچه از چوب و یا مواد دیگر تهیه می گردد و سپس با قرار دادن این مغزی در قالب، مواد رزینی مناسب بداخل آن ریخته می شود بدین ترتیب با کاهش یافتن مواد رزینی، هم هزینه آن پایین می آید و هم انقباض زیاد مواد زرینی جلوگیری می گردد

این روش بیشتر برای ساخت مدلهای پلاستیکی با اندازه متوسط و اشکال ساده استفاده می شود.

دسته بندی مدلها براساس شکل ظاهری آنها:

مدلها را می‌توان از نظر میزان تشابه آنها با شکل قطعه ریختگی ( نقشه مکانیکی) به دو گروه اصلی تقسیم نمود.

مدلهای طبیعی:

این نوع مدلها، از نظر شکل ظاهری کاملاً شبیه قطعه ریختگی هستند و می توان قسمت های داخلی و خارجی قطعه را با استفاده از یک مدل، در داخل مواد قالبگیری (ماسه) تهیه نمود.

مدلهای ماهیچه دار:

این نوع مدلها اصولاً شباهت چندانی به قطعه مورد نظر نداشته و دارای زائد هایی بنام تکیه گاه یا ریشه ماهیچه برای نگه داری ماهیچه در محفظه قالب هستند و نمی توان با استفاده از یک مدل قسمتهای داخلی آنرا قالبگیری نمود. این قسمت توسط جعبه ماهیچه ساخته می شود.

دانلود بررسی تولید آهن به روش اسفنجی

بررسی تولید آهن به روش اسفنجی مقاله بررسی تولید آهن به روش اسفنجی در 32 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	25 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	32

بررسی تولید آهن به روش اسفنجی

مقدمه

از بین روشهای صنعتی احیای مستقیم کانه های آهن که از گاز طبیعی استفاده می کنند ، تولید اهن اسفنجی به روش میدرکس توسعه چشم گیری داشته است . باردهی مداوم آهن اسفنجی به صورت سرد یکی از روش میدرکس می باشد . واحدهای متعددی به این روش در دهه اخیر در کشورهای مختلف تاسیس و شروع به کار کرده اند .

ابداع روش میدرکس به وسیله D .Beggs w .t .marton و تحقیقات لازم برای توسعه آن از سال 1965 میلادی درشرکت  میدلند- روس انجام گرفت . در سال 1976 میلادی یک واحد احیای مستقیم آزمایشی با تولیدی برابر 5/1 تن آهن اسفنجی در ساعت در توله دو واقع در اوهیو و سپس واحد دیگری به ظرفیت سالیانه 150هزار تن در پرتلند ، آمریکا تاسیس شد که در سال 1969 میلادی شروع به تولید کرد . متعاقباً ، واحدهای دیگری در چرجتاون آمریکا و در کارخانه فولادسازی هامبورگ، تاسیس شدند که در سال 1971 میلادی راه افتادند . واحد بعدی سیدبک رد کانادا بود که در سال 1973 میلادی راه اندازی شد . در ژانویه 1974 میلادی ، اجازه ساخت کارخانه های تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس به گروهفولاد کورف واگذار شد.

در کشورهای پیشرفته صنعتی مانند آمریکا و آلمان فدرال، کانادا ، اتحاد جماهیر شوروی و نیز کشورهایی که دارای منابع غنی گاز طبیعی هستند ، در دهه گذشته از تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس استقبال کرده اند .

مضافاً به اینکه ابعاد و ظرفیت تولید آهن اسفنجی کوره های احیا در واحدهای میدرکس گسترش چشمگیری یافته است و مثلاً قطر کوره  احیا در مدول 200 ، 6/3 متر ، قطر کوره احیا در مدول 400 ، 88/4 متر ، ظرفیت روزانه نسل اول آن مدول 1000 و ظرفیت روزانه نسل دوم آن 1250 تنبودهاست اما قطر کوره احیا در مدول 400 به 5/5 متر و ظرفیت روزانه آن به حدود 1700 تن اهن اسفنجی افزایش یافته است . به عقیده سازندگان واحدهای میدرکس  گسترش ظرفیت کوره های احیا به دلایل اقتصادی ممکن می باشد . گرچه در این زمین دلایل کافی در دست نیست ولی این امر طبیعی به نظرمی رشد .

در اغلب روشهای صنعتی تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس ، گاز طبیعی به عنوان عامل احیا کننده و گرما زا مصرف می شود . یک واحد میدرکس از دو قسمت اصلی تشکیل می شود :

قسمت اول ، تجهیزات لازم برای تبدیل گاز طبیعی به گاز احیا کننده .

قسمت دوم ،تجهیزات لازم برای احیای کسیدهای آهن توسط گاز احیا کننده .

 تولید آهن اسفنجی  گاز احیا کننده به روش میدرکس مداوم است . درزیر باختصار تجهیزات واحدهای میدرکس تشریح می شود .

ذکر این نکته ضروری است که چون تجهیزات واحدهای مختلف و نیز ویژگی احیا به این روش در دهه گذشته تغییرات زیادی داشته لذا خصوصیات ارائه شده در زیر مربوط به واحدهایی است که ویژگی آنها در منابع منتشر شده و برای کلیه واحدهای میدرکس عمومیت ندارد .

تجهیزات انتقال بار به کوره احیا و تخلیه آهن اسفنجی از کوره به روش میدرکس

در سیستم میدرکس ، بار گندله یا سنگ آهن خرد شده پیش از ورود به سیلوهای روزانه سرند می شوند. دانه بندی بار برای کوره از این قرار است :

بار درشتر از 50 میلیمتر

بار بیشتر از 6تا50 میلیمتر

بار بین 3 تا 6 نیلیمتر

و بار زیر 3 میلیمتر

بار با دانه بندی 6 تا 50 میلیمتر و 3 تا 6 میلیمتر به نسبت معینی در کوره احیا تغذیه می شود . برای دانه بندی گندله و یا سنگ آهن خرده شده و به روش میدرکس تجهیزاتی پیش بینی شده است . همچنین آهن اسفنجی تولید شده در کوره احیا پیش از ورود به سیلوها و مصرف مستقیم سرند می شوند و نرمه آن در برخی از واحدها به خشته تبدیل شده و در برخی مستقیماً در کوره های قوس الکتریکی به مصرف       می رسد . طرح برخی از تجهیزات انتقال گندله و سنگ آهن خرد شده به کوره و نیز آهن اسفنجی به صورت گندله و یا کلوخه در می آید .

در یک میدرکس بار به وسیله نوار نقاله از سیلوهای روزانه به مخزن تغذیه قیف مانندی که در بالای کوره قرار گفته ،تخلیه میگردد . این مخزن در واحدهای میدرکس مستقر در مجتمع فولاد اهواز 75 متر مکعب گنجایش دارد . هنگامی که نوار نقاله کار نمی کند ، گندله این مخزن به عنوان ذخیره مورد استفاده قرار می گیرند .ضمناً گندله می تواند توسط یک اسکیپ بالا برنده (به جای نوار نقاله ) در این مخزن تخلیه گردد .

سطح مواد در مخزن بالای کوره از طریق میله ای رادیو اکتیو تعیین می گردد. این میله از طرفی با سطح بار و از طرف دیگر با سیستم کنترل در تماس می باشد و سطح بار به طور اتوماتیک اندازه گیری می گردد . در صورتی که گندله در این مخزن در چهار سطح زیر باشد . سیستم کنترل علائم هشدار دهنده ذیل را مخابره می کند :

1-بالاترین سطح بار:         اخطار داده می شود

2-پر                   :      دستور توقف نوار نقاله تغذیه کننده بار به مخزن صادر

                                می گردد.

3-خالی               :    دستور کارنوار نقاله تغذیه کننده باربه مخزن صادر میشود .

4-پایین ترین سطح:   تخلیه کوره متوقف و اخطار لازم داده می شود .

مخزن بالای کوره توسط لوله نسبتاً طویلی به قسمت توزیع کننده بار (آپولو) ارتباط دارد. چون مخزن تغذیه بار در بالای موره روباز است ، لذا برای جلوگیری از داخل کوره جریان دارد و فشارآن به طور اتوماتیک کنترل می گردد . به این وسیله از نشت گاز احیا کننده کوره به خارج جلوگیری به عمل می آید . گاز خنثی نیز به علت طویل بودن لوله های رابط بین مخزن تغذیه بار و 12 لوله توزیع کننده بار در کوره به خارج کوره نفوذ نمی کند . مضافاً به اینکه زیر مخزن تجهیزاتی برای آب بندی گاز پیش بینی شده است که از این قرار می باشند :

1-       دریچه کشوئی هیدرولیکی که در هنگام خالی شدن مخزن به طور اتوماتیک بسته می شود و از خروج گاز به خارج جلوگیری به عمل     می آورد .

2-       فلانچها که برای جلوگیری از خروج گاز نصب شده و در مواقع اضطراری آنها به وسیله بازوی هیدرولیکی از هم باز و یک صفحه به وسیله دست بین آنها قرار داده می شود .

3-                  یک کمپنزاتور که برای تعدیل انبساط حرارتی کوره پیش بینی شده است .

توزیع یکنواخت گدله در کوره احیا برای جریان یکنواخت گاز احیا کننده در بین گندله ها  از اهمیت خاصی برخوردار است . با احیای بار گندلهدر کوره ، درجه فلزی آن بالا می رود ، درجه فلزی آهن اسفنجی تولید شده در کورههای میدرکس حدود 92 در صد و اکسید آهن احیا نشده در آهن اسفنجی به صورت وسیت می باشد .

در شروع راه اندازی کوره احیا ، بار به میزان کافی احیا نمی گردد . لذا درجه فلزی آهن اسفنجی تولید شده کافی نیست به این علت بار مجدداً به کوره برگشت داده می شود . مسیر جریان بار برگشتی به کوره نیز می شود .

گندله های آهن اسفنجی سرد پس از خروج از کوره سرند می گردند . میزان نرمه آهن اسفنجی زیر 5 میلیمتر در روند احیا به روش میدرکس حدود 2/0 در صد است . نرمه می تواند مستقیماً یا پس از خشته شدن در واحد فولاد سازی مصرف می گردد . آهن اسفنجی درشتر از 50 میلیمتر خرد و همراه سایر گندله ها به مخزن ذخیره حمل ودر آنجا انبار می شوند . طرح تجهیزات دانه بندی گندله های آهن اسفنجی  داده شده است .  همچنین سیلوهای ذخیره آهن اسفنجی دیده می شود . در این مخازن برای جلوگیری از اکسایش گندله ها ، گازی خنثی جاری است .

تجهیزات کوره احیا به روش میدرکس

واحدهای صنعتی احیای مستقیم که به روش میدرکس آهن اسفنجی تولید می کنند در دهه گذشته به سرعت تکامل یافته اند . در این بخش کوشش می شود باختصار تجهیزات کوره های تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس که مشابه آنها در مجتمع فولاد اهواز مستقر هستند و یا در مبارکه مستقر خواهند شد بررسی شود .

کوره احیا به روش میدرکس

کوره احیا در روش میدرکس از یک قسمت فوقانی و یک قسمت تحتانی تشکیل شده است . قسمت فوقانی کوره که منطقه اصلی احیا    می باشد، استوانه ای به قطر 8/4 تا 5 متر و ارتفاع 9 متر است که حجم مفید آن حدود 220 متر مکعب می باشد ، اما کل ارتفاع کوره 12 تا 14 متر می باشد .

بار به صورت سنگ آهن خزد شده یا گندله سنگ آهن از بالای کوره به طرف پایین جریان داشته و در مدتی حدود 5/6 ساعت در منطقه  احیا به وسیله گاز احیا کننده به اهن اسفنجی تبدیل می شود . گاز احیا کننده از بالای کلوخه شکنهای فوقانی ازطرق لوله کمربندی وارد کوره شده ودرخلاف جهت نزول بار ، جریان می یابد . گاز کم کم سرد و پس از حذف رطوبت گندله ، آن را احیا و خود تا اندازه ای اکسید می شود . طرح لوله کمربندی برای توزیع گاز احیا کننده در کوره آمده  است .

درجه حرارت و فشار در کوره احیا

احیای اکسیدهای آهن به روش میدرکس به طور کلی بر اساس واکنش زیر انجام می شود :

1-                 Fe2o3 +3h2 = 2fe+3H2O

2-                           Fe2o3+3co=2fe+3vo2

جداره داخلی کوره توسط نسوزهای مقاوم در برابر سایش و مواد عایق پوشانده شده است تا از تلفات حرارتی کوره تا اندازه ای کاسته شود، مع هذا دمای دیواره خارجی کوره حدود 100 درجه سانتیگراد می باشد . تغییر دمادر طول کوره احیا به صورت شماتیک نشان داده شده است.ملاحظه می گردد که درجه حرارت در قسمت عمده طول کوره تا اندازه ای ثابت می باشد .

کوره های تولید آهن اسفنجی به روش اچ وای ال یک و دو در دوره تخلیه آهن اسفنجی

چون بستر بار در کوره های واحد اچ وای ال یک و دو در تمام دوره احیای گندله های سنگ آهن و نیز سرد کردن آهن اسفنجی ثابت می باشد ، لذا ، احتمال به هم چسبیدن ، گندله های آهن اسفنجی و خوشه شدن آنها زیاد است . هنگام تخلیه آهن اسفنجی از کوره دریچه خروج بار باز می شود و گندله های آهن اسفنجی به مخزن آهن اسنجی واقع در پایین کوره می ریزند .

هرگاه گندله های آهن اسفنجی درون کوره به یکدیگر چسبیده باشند ، بازوی هیدرولیکی که در پایین کوره قرار دارد به داخل کوره وارد می شود . گندله های به هم چسبیده در اثر حرکت رفت وبرگشتی و دورانی این بازو در کوره از یکدیگر جدا می شدند و به این وسیله امکان تخلیه آنها فراهم می گردد .

مراحل تولید آهن اسفنجی در واحد اچ وای ال یک و دو

گاز احیا کننده تولید شده به روش اچ وای ال در راکتور تبدل گاز طبیعی ، نخست از یک مبدل حرارتی کاهنده دما و شستشو دهنده گذشته و دمای آن تا حدود 230 درجه سانتیگراد پایین می آید . در این مرحله  ، مقداری از بخار آب و گاز کربنیک آن حذف و در نتیجه میزان درصد هیدروژن و اکسید کربن آن افزایش می یابد . از حرارت این گاز جهت تولید بخار استفاده می شود  گاز احیا کننده مزبور وارد کوره ای می شود که گندله کانه آهن به طور کامل احیا شده و آهن اسفنجی در دوره سرد کردن است . در این فرایند ، همان طور که پیش از این اشاره شد، عملکردهای زیر تواماً انجام می شود :

-آهن اسفنجی سرد می شود

-آهن اسفنجی کربن می گیرد و حتی بر سطح آن دوده می نشیند

-گاز احیا کننده گرم می گردد .

در این روند ، مقدار در صد گاز کربنیک گاز احیا کننده کمی افزایش می یابد.  لذا، پس از عبور از برج شستشو دهنده مقداری از بخار آب و گاز کربنیک آن حذف و مجدداً در راکتور پیش گرم کننده گاز تا دمای 800درجه سانتیگراد گرم می شود . قسمتی از این گاز در مشعلهای نصب شده در محفظه احتراق کوره های احیا سوخته  و پیش از مصرف ، دمای آن به حدود 1040 درجه سانتیگراد و درجه اکسید کنندگی آن به حدود 12 درصد می رسد .

این گاز از بالای کوره ای که گندله های کانه آهن نیمه احیا شده از دوره پیش در آن موجود است ، وارد می شود . عملکرد احیای گندله ها با این گاز آنقدر ادامه  می یابد تا درجه فلزی آهن اسفنجی به حد معینی برسد . گاز احیا کننده در این روند از قسمت پایین کوره خارج می شود . این مرحله را احیای نهایی گندله های کانه آهن می نامند .

بهره شیمیایی از گاز احیا کننده خارج شده از کوره خارج شده از کوره فوق الذکر در مرحله احیای نهایی ، کافی نیست . به این دلیل در صد زیادی هیدروژن و اکسید کربن در گاز احیا کننده هنوز باقی است . لذا پس از شستشو و گرم شدن تا حدود دمای 800 درجه سانتیگراد در راکتور پیش گرم کننده گاز ، قسمتی از آن در مشعلهای محفظه احتراق کوره بعدی که گندله سنگ آهن تازه در آن بار شده ،          می سوزد و دمای آن به 1040 درجه سانتیگراد می رسد . این گاز احیا کننده نیمه مصرف شده در بالای کوره فوق الذکر  وارد و گندله های سنگ آهن تازه بار شده را تا حدودی احیا می کند . گاز خروجی از این کوره نیزحاوی مقداری هیدروژن و اکسید کربن است . این گاز نیز پس از شستشو حهت تامین سوخت راکتورهای حرارتی مصرف می گردد . ولی چون انرژی حرارتی آن کافی نیست مقداری گاز طبیعی به آن اضافه می شود .

 کوره شماره 1 در دوره تخلیه آهن اسفنجی یا بار کردن گندله سنگ آهن ،کوره شماره 2 در دوره سرد کردن آهن اسفنجی و کربن دادن به آن و کوره های شماره 3و 4 در دوره احیا هستند .  گاز احیا کننده به ترتیب از کورههای شماره 2و3و4 عبور می کند و سپس به عنوان سوخت در مشعلها به مصرف می رسد . در این مرحله از کار واحد اچ وای ال مشعل کوره شماره 2 که در دوره سرد کردن آهن اسفنجی و کربن دادن به آن است و نیز کوره شماره 1 که در دوره تخلیه آهن اسفنجی یا بار کردن گندله سنگ آهن هستند ، خاموش می باشند . اما گاز احیای کننده همواره قبل از ورود به کوره  های شماره 3و4 در راکتورهای گرم کننده گاز و در داخل کوره ، پیش از تماس با گندله ها . توسط مشعلهایی گرم می شود .

هوای سوخت برای گرم کردن راکتورهای گرم کننده نیز در راکتورهایی گرم     می شود .مسیر جریان گاز احیا کننده هوای سوخت و آب شستشو دهنده یک واحد اچ وای ال یک مشتمل برطرح چهار کوره ، یک راکتور تولید گاز احیا کننده (رفورمر) ، برجهای شستشو دهنده و راکتورهای پیش گرم کننده گاز می باشد .

حرارت لازم برای تولید بخار آب در روش اچ وای ال

 حرارت لازم برای گرم کردن آب و تولید بخار آب برابر با حرارت منتقله توسط دود متصاعد در قسمت فوقانی تنوره بازیاب حرارت راکتور تبدیل گاز در مراحل 5و6و7 ، به علاوه حرارتی که آب دیگ بخار بر اثر سرد کردن گاز احیا کننده از مرحله 3 به مرحله 4 در راکتور کاهنده درجه حرارت گاز احیا کننده می گیرد.

میزان گاز لازم در روش اچ وای ال یک ودو

میزان گاز طبیعی لازم برای تولید یک تن آهن اسفنجی بر اساس پیشنهاد کمپانی سازنده واحدهای اچ وای ال دو ، در سال 1980 میلادی طبق جدول زیر است :

کل گاز طبیعی لازم برای تولید گاز احیا کننده         456 متر مکعب

گاز طبیعی اضافی جهت تامین کمبود سوخت مشعلها در راکتور تولید گاز

احیا کننده                                                   3/42 متر مکعب

گاز طبیعی جهت تامین کمبود سوخت برای تولید بخار آب

                                                               5/14 متر مکعب

گاز طبیعی برای تامین سوخت راکتورهای گرم کننده گاز خروجی کوره های احیا                                                                 6/6 متر مکعب

جمع کل :                                                4/519 متر مکعب

با احتساب ارزش حرارتی گاز طبیعی (9283کیلو کالری به ازای هر متر مکعب)، حرارت لازم برای یک تن آهن اسفنجی به روش آچ وای ال برابر است با :

        کیلوکالری با ازای یک تن آهن اسفنجی      4821590= 9283*4/519

         گیگا کالری به ازای یک تن آهن اسفنجی    

ذکر این نکته لازم می باشد که ویژگی آهن اسفنجی تولیدی در برآورد فوق مشخص نشده است .

تولید آهن اسفنجی به روش اچ وای ال سه

تولید آهن اسفنجی به روش اچ وای ال سه بر اساس استفاده از گاز طبیعی به عنوان عامل احیا کننده و گرما زا در یک کوره تحت فشار استوار است .این روش بر عکس روش اچ وای ال یک و دو ، روشی مداوم است .وجه تمایز کلی آهن اسفنجی به روش اچ وای ال سه نسبت به یک و دو در جایگزین کردن چهار کوره با بستر ثابت و تولید غیر مداوم در اچ وای ال یک و دو به وسیله یک کوره در اچ وای ال سه با بستری متحرک و تولیدی مداوم است .

احیای سنگ آهن به روش اچ وای ال سه

 برای تولید آهن اسفنجی با 92 درصد فلزی و 8/1 درصد کربن است. بخش احیا در یک واحد اچ وای ال سه از مدار احیا و مدار سرد کننده آهن اسفنجی تشکیل می گردد .

بررسی کلی مطالب

تولید آهن اسفنجی به روش اچ وای ال یک از اولین روشهای احیای مستقیم است که بر اساس مصرف گاز طبیعی به عنوان احیا کننده و گرمازا در سطح صنعتی بکار گرفته شده است . این روش در سالهای نخست ، روشی ابتدایی و غیر مداوم (اچ وای ال یک و دو) بوده و سپس به روشی مداوم اچ وای ال سه تبدیل شده است . در کلیه روشهای اچ وای ال ،گاز طبیعی به طور مداوم توسط بخار آب به هیدروژن و اکسید کربن تبدیل می شود . تولید آهن اسفنجی در روشهای اچ وای ال یک و دو به طور غیر مداوم می باشد . برای بهره مطلوبتر از گاز احیا کننده ، یک واحد اچ وای ال یک و دو چهار کوره احیا دارد که به ترتیب دوره های بار کردن احیای اولیه و احیای نهایی گندله سنگ آهن و سرد کردن و تخلیه آهن اسفنجی را می گذرانند . در روش اچ وای ال سه ، بار کردن و احیای گندله سنگ آهن و نیز سرد کردن و تخلیه آهن اسفنجی در یک کوره و به طور مداوم انجام می شود .

فهرست مطالب

مقدمه ۴
تجهیزات انتقال بار به کوره احیا و تخلیه آهن اسفنجی از کوره به روش میدرکس ۶
تجهیزات کوره احیا به روش میدرکس ۱۰
کوره احیا به روش میدرکس ۱۰
درجه حرارت و فشار در کوره احیا ۱۱
توزیع گاز سرد کننده آهن اسفنجی در کوره احیا ۱۲
خوشه شکنهای کوره احیا ۱۳
پاروی تخلیه آهن اسفنجی در کوره میدرکس ۱۴
تولید گاز احیا کننده به روش میدرکس ۱۴
ساختمان راکتور تولید گاز احیا کننده به روش میدرکس ۱۵
لوله های راکتور گاز احیا کننده به روش میدرکس ۱۷
کنترل راکتور تولید گاز احیا کننده (رفورمر) به روش میدرکس ۱۷
کاتالیزور و مواد خنثی در لوله های راکتور تولید گاز احیای کننده به روش میدرکس ۱۹
بازیاب حرارتی (رکوپراتور) واحد میدرکس ۲۱
سیستم شستشوی گاز خروجی کوره احیا و گاز سرد کننده آهن اسفنجی به روش میدرکس ۲۳
کمپرسور گاز خروجی و گاز سرد کننده به روش میدرکس ۲۴
سیستم تولید و مصرف گاز خنثی به روش میدرکس ۲۴
سیستم آبرسانی واحد میدرکس ۲۵
ویژگی گاز احیا کننده ، گاز خروجی و گاز سرد کننده یک واحد میدرکس ۲۷
موازنه انرژی و مواد در یک واحد میدرکس ۲۸
ویژگی های چند واحد میدرکس ۲۹
ویژگیهای واحدهای میدرکس مجتمع فولاد اهواز ۲۹
تولید آهن اسفنجی به روشهای اچ وای ال یک و دو ۳۰
کوره های تولید آهن اسفنجی به روش اچ وای ال یک و دو در دوره تخلیه آهن اسفنجی ۳۳
مراحل تولید آهن اسفنجی در واحد اچ وای ال یک و دو ۳۴
حرارت لازم برای تولید بخار آب در روش اچ وای ال ۳۷
میزان گاز لازم در روش اچ وای ال یک ودو ۳۷
تولید آهن اسفنجی به روش اچ وای ال سه ۳۸
احیای سنگ آهن به روش اچ وای ال سه ۳۸
بررسی کلی مطالب ۳۹
استاندارد AISI 39
استاندارد آلمانی DIN 42
فولادهای غیر آلیاژی ۴۲