بین کف پاتیل و قالب ریختهگری، فولادِ ۱۶۰۰ درجهای از میان زنجیرهای از قطعات نسوز عبور میکند که هر کدام یک کار دقیق دارند: باز و بسته کردن، اندازهگیری دبی، و مهمتر از همه — نگهداشتن مذاب دور از هوا. کیفیت سطح تختال و پاکی فولاد، بیش از هر چیز به همین دوازده قطعه بستگی دارد. روی هر شماره روی نقشه کلیک کنید.
نمای شماتیک — نسبتها برای خوانایی اغراقآمیز است.
قطعهای متخلخل یا شیاردار در کف پاتیل که آرگون را با فشار وارد مذاب میکند. حبابهای بالارونده، مذاب را همگن میکنند، دما و ترکیب را یکنواخت میسازند و آخالهای غیرفلزی را به سطح میرانند تا سرباره آنها را جذب کند.
انسداد مجاری با فولاد نفوذی، سایش سطح و ترکخوردگی حرارتی؛ عمر آن معمولاً از آستر پاتیل کوتاهتر است و جداگانه تعویض میشود.
پیش از شارژ مذاب، مجرای خروجی با ماسهی مخصوص (کرومیتی یا سیلیسی) پر میشود تا فولاد در آن منجمد نشود. هنگام باز کردن دریچه، ماسه باید آزادانه بریزد و مسیر را باز کند — به این پدیده «باز شدن خودکار» (Free Opening) میگویند.
اگر ماسه در تماس با مذاب کلوخه یا زینتر شود، پاتیل باز نمیشود و باید با اکسیژن سوزانده شود؛ همین یک قلم کوچک، نرخ باز شدن خودکار کل واحد فولادسازی را تعیین میکند.
بلوک نسوزی که نازل و مجموعهی دریچهی کشویی در آن مینشیند و بار مکانیکی و حرارتی خروجی مذاب را به آستر کف منتقل میکند. در دو نوع پرسی (Pressed) و ریختنی (Poured) عرضه میشود.
گودافتادگی و بزرگشدن قطر داخلی بر اثر جریان مذاب؛ فرسایش آن، جریان را نامتقارن و کنترل را دشوار میکند.
دو (یا سه) صفحهی نسوز با سوراخ هممحور که با لغزیدن روی هم، دهانهی خروج مذاب را از بسته تا کاملاً باز تنظیم میکنند — شیر اصلی کنترل جریان فولاد. سطوح کار باید تخت و صیقلی باشند تا نشتی و مکش هوا رخ ندهد.
سایش لبهی سوراخ، خوردگی شیمیایی و ترک حرارتی. صفحات پخته (Burned) عمر بالاتر و صفحات نپخته (Unburned) صرفهی اقتصادی بیشتری دارند.
قاب فولادی، مکانیزم فشار فنری و سیلندر هیدرولیکی که صفحات را با نیروی یکنواخت به هم میفشارد و حرکت میدهد. دقت این مکانیزم بهاندازهی خودِ نسوز در ایمنی ریختهگری اثر دارد.
افت نیروی فنر یا ناهمترازی قاب، بلافاصله به نشت مذاب و ورود هوا (اکسیداسیون مجدد فولاد) منجر میشود.
نازل انتهایی پاتیل که جریان خروجی را جمع و هدایت میکند و محل اتصال شراود به آن است. اتصال آن باید آببند باشد تا هوا به داخل جریان مکیده نشود.
بزرگشدن قطر بر اثر سایش مذاب و اکسیداسیون کربنِ بدنه در تماس با هوا.
لولهای آلومینا-گرافیتی که جریان مذاب را از هوا محافظت میکند. بدون آن، فولاد در مسیر سقوط اکسید میشود و آخال آلومینایی تولید میکند؛ همچنین از پاشش مذاب و آشفتگی سطح تاندیش جلوگیری میکند.
اکسیداسیون سطح خارجی، شوک حرارتی هنگام شروع ریختهگری و خوردگی در خط تماس با سربارهی تاندیش (این ناحیه معمولاً با زیرکونیا تقویت میشود).
لایهی مصرفی که مستقیماً با مذاب تماس دارد: جرم کوبیدنی خشک منیزیتی (پرکاربردترین)، دوغاب پاششی (Daub) یا صفحات پیشساخته. پس از هر توالی ریختهگری کنده و نوسازی میشود و آستر دائمی زیر آن را حفظ میکند.
خوردگی با سربارهی تاندیش و شستوشوی مکانیکی؛ کیفیت پخت و تراکم آن، طول توالی ریختهگری (Sequence) را تعیین میکند.
میلهای بلند که نوک آن مثل یک سوپاپ روی نشیمن نازل خروجی مینشیند. بالا و پایین رفتن آن، سطح مذاب داخل قالب را با دقت میلیمتری تنظیم میکند. از مجرای داخلی آن آرگون دمیده میشود تا از رسوب آلومینا در دهانه جلوگیری شود.
سایش نوک، رسوب آلومینا (Clogging) و ترک ناشی از شوک حرارتی. جایگزین رایج آن، دریچهی کشویی تاندیش است.
نازل ثابتی که در کف تاندیش کار گذاشته میشود و نشیمن استاپر (یا صفحهی کشویی تاندیش) را میسازد و مذاب را به نازل پاییندستی میرساند.
خوردگی نشیمن و رسوب آلومینا؛ هندسهی دقیق نشیمن، آببندی استاپر را تعیین میکند.
در ریختهگری بیلت، بهجای کنترل فعال با استاپر، از نازلی با قطر داخلی دقیق و ثابت استفاده میشود که دبی را «اندازهگیری» میکند. مغزی زیرکونیایی آن، قطر را در طول ریختهگری تقریباً بدون تغییر نگه میدارد.
هر میکرون بزرگشدن قطر، دبی را تغییر میدهد؛ به همین دلیل مغزی از زیرکونیای تثبیتشده ساخته میشود که کمترین سایش را دارد.
نوک آن زیر سطح مذاب قالب فرو میرود و فولاد را از هوا و از پودر روانساز سطح قالب جدا نگه میدارد. پورتهای جانبی آن، الگوی جریان داخل قالب را شکل میدهند — عاملی تعیینکننده برای کیفیت سطح تختال.
خوردگی شدید در خط تماس با پودر قالب (این ناحیه با زیرکونیا-گرافیت ساخته میشود) و رسوب آلومینا در پورتها که با دمش آرگون از بدنهی متخلخل مهار میشود.
هر دو دبی مذاب به قالب را کنترل میکنند. استاپر راد مثل یک سوپاپ عمودی عمل میکند، تنظیم بسیار نرم و پیوستهای میدهد و امکان دمش آرگون از نوک را فراهم میکند. دریچهی کشویی تاندیش با لغزاندن صفحات، فضای عمودی کمتری میخواهد و نگهداری سادهتری دارد. انتخاب بین این دو به طراحی ماشین ریختهگری و گرید فولاد بستگی دارد.
فولاد کشتهشده با آلومینیوم، اکسیژن هوا را با ولع جذب میکند و آلومینا (Al₂O₃) تشکیل میدهد. این ذرات هم آخال داخل فولاد میسازند و هم روی دیوارهی نازلها مینشینند و مسیر را میبندند (Clogging). شراود پاتیل و نازل غوطهور دقیقاً برای قطع تماس جریان با هوا وجود دارند.
با سه ابزار همزمان: دمش آرگون از بدنهی متخلخل نازل یا نوک استاپر، آببندی کامل اتصالات برای جلوگیری از مکش هوا، و اصلاح متالورژی مذاب (مثلاً کلسیمدهی برای مایعکردن آخالهای آلومینایی).
بسته به گرید فولاد و تناژ ذوب: صفحات کشویی معمولاً چند ذوب، شراود و نازل غوطهور در حد یک تا چند توالی ریختهگری، و آستر کاری تاندیش برای یک توالی کامل. این اعداد در هر واحد فولادسازی متفاوت است و باید بر پایهی دادهی همان خط تعیین شود.