فرآیند ذوب مجدد قطره ای ESR

تعداد صفحات : 10 با فرمت ورد و قابل ویرایش

فرآیند ذوب مجدد قطره ای ESR

هر چند فرآیند ذوب مجدد قطره ای (ESR) برای اولین بار در سال 1939 میلادی ابداع و به اجرا در آمد،اما این فرآیند فقط در سالهای اخیر در مقیاس صنعتی و تجاری بکار گرفته شد.هاپکینز(Hopkins)اولین کسی بود که فرآیند ESRرا در اواخر دهه 1930 ابداع نمود.ولی استفاده های صنعتی از آن به دهه 1950 یعنی دوران جنگ برمیگردد                         

در این میان تحقیقات عمده ای در زمینه فرآیند ESRانجام گرفت .این روند پیشرفت در سالهای بعد نیز ادامه یافت تا اینکه در سال 1970 حدود یک درصد از فولادهای آلیاژهای تولید شده در کشور انگلستان فرآیند ESRرا پشت سر می گذاشتند.

امروزه مهمترین موارد استفاده از فرآیند ESR ،فولادهای بلبرینگ،فولادهای ابزار،فولادهای قالب،ورقهای هسته ترانسفور،فولادهای ماشین سازی و...می باشند.استفاده از فرآیند ESR در مورد تصفیه آلیاژهای غیر آهنی مثل مس نیکل،تیتانیم ،کبالت و آلومینیم نیز می باشد.

تکنولوژی فرآیند

فلزی که قرار است توسط فرآیند ESR تصفیه شود،ابتدا به شکل الکترودی با اندازه های مناسب درآورده می شود .اندازه الکترود به بزرگی و نوع دستگاه و به ابعاد قالب بستگی دارد .این الکترود ممکن است ،مستقیمآ ریخته گری شود ویا اینکه توسط عملیات آهنگری به اندازهمناسب در آورده شود.بستری از سرباره درون قالب مسی خنک شونده قرار گرفته و توسط جریان الکتریکی که بین الکترود مصرف شونده و صفحه فلزی کف قالب بر قرار میگردد،بر اثر مقاومت الکتریکی بتدریج گرم می شود .دمای سرباره مذاب به حدود 2000درجه سانتیگراد نیز می رسد .باتوجه به اینکه نوک الکترود درون سرباره مذاب قرار گرفته است ،لذا قطرات فلز مذاب از نوک آن جدا شده و پس از عبور از میان سرباره در کف قالب مسی خنک شونده جمع آوری و منجمد می شود .با ادامه فرآیند الکترود کاملآ ذوب می شود و به صورت شمش تصفیه شده در طرف دوم قالب قرارمی گیرد.

اساس فرآیند ESR

روش ESRیک فرآیند پالایش ثانویه برای فلزات به شمار می رود. این فرآیند برای خالص سازی پس از تکمیل عملیات استخراج و پالایش اولیه بکار برده می شود. ماده خام مورد استفاده در این روش یک الکترود مصرف شدنی جامد از فلز اولیه است که میتواند بصورت ریختگی یا کار شده یا ساخته شده از قراضه باشد . حمام سرباره موجود در قالب سرد به شکل مقاومتی گرم گردیده و بوسیله یک جریان الکتریکی گذرنده از میان الکترود و یک صفحه پایه سرد ذوب می گردد.به محض اینکه دمای حمام سرباره تا بالای نقطه ذوب فلز افزایش یافت ،قطرات مذاب از نوک الکترود خارج گردید و به درون سرباره افتاد و بر روی صفخه پایه تجمع نموده و منجمد می گردد. سپس الکترود به درون حمام سرباره هدایت شده و شمشی که در این حالت به صورت یک الکترود ثانویه عمل می نماید ،ساخته می شود .با ییشروی این عملیات ،سرباره مذاب بطور پیوسته به سمت بالا حرکت می نماید . هنگامی که سرباره بالا رونده ،قالب سرد را لمس کرد، کمی از آ منجمد می گردد که در این حالت یک لایه پیوسته از سرباره جامد بین قالب و شمش منجمد شده ،شکل می گیرد.این لایه پس از اینکه فولاد ذوب گردید ،دست نخورده باقی می ماند و لایه نسوز همواری را بر روی قالب به وجود می آورد.پس از جدا سازی این لایه در هنگام اتمام عملیات ،سطحی عالی برای شمش بدست می آید.فرآیند ESR تشابهات زیادی با پالایش قوسی تحت خلاء دارد . با کاهش جریان بطور مناسب در مراحل نهایی عملیات ،عدم حضور کامل نایچه و تخلخل های مرکزی تضمین شده میباشد.

با انتخاب مناسب سرباره ،واکنش شیمیایی میتواند در جهت حذف گوگرد تا مقادیر خیلی کم پیش برود .حذف آخالهای غیر فلزی با شناور گردیدند فیزیکی و با واکنش شیمیایی با سرباره عملی می باشد. با این وجود سرباره را میتوان به گونه ای انتخاب کرد که از حذف عناصر مورد لزوم ممانعت بعمل آید.