सतत ढलाई में मोल्ड फ्लक्स के द्रव घनत्व का मापन

स्नेहन प्रदान करना

मोल्ड फ्लक्स की तरल परत स्टील के खोल और मोल्ड की दीवार के बीच घर्षण को कम करती है, जिससे चिपकना और यांत्रिक टूटना रुकता है। एकसमान चिकनाई से बिलेट या स्लैब की सतह पर कंपन के निशान और अनुदैर्ध्य दरारों जैसे दोष कम हो जाते हैं। स्टील-मोल्ड इंटरफ़ेस पर तरल स्लैग की चिपचिपाहट, गलनांक और स्थिरता निर्णायक कारक हैं; अपर्याप्त चिकनाई वाले इंटरफ़ेस से तापमान में उतार-चढ़ाव और स्थानीय ठोसकरण में गड़बड़ी होती है। फ्लक्स रसायन में समायोजन के माध्यम से चिकनाई बढ़ाने से सतह की चिकनाई और परिचालन विश्वसनीयता पर सीधा प्रभाव पड़ता है।

द्वितीयक ऑक्सीकरण को रोकना

मोल्ड फ्लक्स भौतिक आवरण और प्रतिक्रियाशील अवरोधक दोनों का काम करता है, जो पिघले हुए स्टील को वायुमंडलीय गैसों से बचाता है। ऑक्सीजन के प्रवेश को रोककर, स्टील की सतह पर अवांछित ऑक्साइड के निर्माण को दबा दिया जाता है। फ्लक्स की संरचना और भौतिक गुणों की स्थिरता—विशेष रूप से क्षारकता (CaO और SiO₂ का अनुपात)—मजबूत अवरोधक निर्माण सुनिश्चित करती है और अशुद्धियों के निर्माण को सीमित करती है। फ्लक्स को पेरोवस्काइट अवक्षेपण जैसे हानिकारक परिवर्तनों के अवशोषण को भी सीमित करना चाहिए, जो अन्यथा स्टील की शुद्धता को प्रभावित कर सकते हैं।

अधिशोषक समावेशन

ठोसकरण की प्रक्रिया के दौरान, अधात्विक अशुद्धियाँ इस्पात की सतह पर आ जाती हैं। अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए मोल्ड फ्लक्स इन अशुद्धियों को कुशलतापूर्वक सोख लेते हैं और फंसा लेते हैं, जिससे वे उत्पाद में पुनः प्रवेश नहीं कर पातीं। फ्लक्स की संरचना ऐसी होनी चाहिए जो द्वितीयक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा दिए बिना या श्यानता को प्रतिकूल रूप से परिवर्तित किए बिना इस कार्य को सुगम बनाए। अशुद्धियों को दूर करने और प्रवाह को बनाए रखने की यह दोहरी भूमिका उच्च श्रेणी के इस्पात उत्पादन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

सतह की गुणवत्ता और परिचालन गति पर प्रभाव

मोल्ड फ्लक्स की प्रभावशीलता सीधे तौर पर बिलेट, ब्लूम या स्लैब की सतह की फिनिश निर्धारित करती है। ऊष्मा स्थानांतरण और चिकनाई का एकसमान नियंत्रण शेल की एकसमान वृद्धि सुनिश्चित करता है, जिससे कंपन के निशान और दरारें कम होती हैं। संयंत्र स्तर के अध्ययनों से पुष्टि होती है कि अनुकूलित फ्लक्स पैरामीटर चिकनी सतहें और कम दोष प्रदान करते हैं, विशेष रूप से 3 मीटर/मिनट से अधिक की ढलाई गति पर।

सतत ढलाई प्रक्रिया में परिचालन गति में सुधार मोल्ड फ्लक्स प्रबंधन में प्रगति पर निर्भर करता है। अधिक गति पर, अपूर्ण या अनियमित पिघलन, अपर्याप्त स्नेहन, या स्थानीय अतिपरता से सतह की गंभीर विफलताएँ या खोल टूटना जैसी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। गति में वृद्धि से ऊष्मा प्रवाह प्रोफ़ाइल, स्नेहन स्थिरता और दोष नियंत्रण के बीच संबंध और भी अधिक तनावपूर्ण हो जाता है, जिससे मोल्ड फ्लक्स के गुणों पर कड़े नियंत्रण की आवश्यकता और भी बढ़ जाती है।

हाई-स्पीड कास्टिंग: फ्लक्स चयन और प्रबंधन में चुनौतियाँ

उच्च गति वाली निरंतर ढलाई प्रक्रिया मोल्ड फ्लक्स के व्यवहार को नियंत्रित करने की चुनौतियों को और बढ़ा देती है:

• अस्थिर ऊष्मा स्थानांतरण:तीव्र ठोसकरण से तापीय प्रवणता बढ़ जाती है, जिससे यदि फ्लक्स के गुणधर्म अपर्याप्त रूप से मजबूत या प्रतिक्रियाशील हों तो असमान परत निर्माण या स्थानीय दरार पड़ने का खतरा होता है।
• क्रिस्टलीकरण नियंत्रण:तेज़ ढलाई दर ठोस स्लैग परत में इच्छित क्रिस्टलीय/कांची संतुलन को बिगाड़ सकती है। अत्यधिक तीव्र क्रिस्टलीकरण से फ्लक्स की परतें फंस सकती हैं, जिससे ऊष्मीय प्रतिरोध इष्टतम स्तर से अधिक हो जाता है और आंतरिक दरारें पड़ जाती हैं। बहुत धीमी क्रिस्टलीकरण से अत्यधिक चिकनाई और अत्यधिक ऊष्मा हानि होती है, जिससे दोलन चिह्न और गड्ढे बढ़ जाते हैं।
• स्नेहन प्रदर्शन:अधिक गति पर, स्लैग फिल्म बनने का समय अंतराल कम हो जाता है। फ्लक्स को कम चिपचिपाहट और एकसमान पिघलने की प्रक्रिया बनाए रखनी चाहिए, अन्यथा चिपकने और सतह के फटने की संभावना रहती है।
• ऑक्सीकरण की रोकथाम:बढ़ती हलचल और धातु के स्तर में उतार-चढ़ाव वायुमंडलीय संपर्क को बढ़ावा देते हैं, जिसके लिए उच्च संरचनात्मक स्थिरता और तेजी से पिघले हुए धातु को ढकने वाले गुणों वाले फ्लक्स की आवश्यकता होती है।
• समावेशन अवशोषण:उच्च डंप दरों के लिए तीव्र गति से काम करने वाले प्रवाह की आवश्यकता होती है ताकि समावेशन को बाहर निकलने दिए बिना निरंतर फंसाव और निष्कासन बनाए रखा जा सके।

औद्योगिक अनुभव से पता चलता है कि इस तरह की संपत्तियांप्रवाह श्यानताक्रिस्टलीकरण तापमान और रासायनिक परिवर्तनों के प्रति संरचनात्मक प्रतिरोध का निरंतर प्रबंधन और निगरानी आवश्यक है। इसके लिए उन्नत द्रव घनत्व मापन उपकरणों जैसे कि लोन्नमीटर अल्ट्रासोनिक घनत्व मीटर या लोन्नमीटर ट्यूनिंग फोर्क घनत्व मीटर का उपयोग करके वास्तविक समय में लक्षण वर्णन करना शामिल है, जिससे प्रवाह परत की गतिशीलता का अनुकूली नियंत्रण संभव हो पाता है।

संक्षेप में, निरंतर ढलाई प्रक्रिया में सुधार प्राप्त करना—विशेष रूप से गुणवत्ता नियंत्रण और परिचालन गति के संदर्भ में—कठोर मोल्ड फ्लक्स गुणों और नियंत्रण पर निर्भर करता है: विभिन्न स्टील ग्रेड और ढलाई स्थितियों में ऊष्मा स्थानांतरण, स्नेहन, ऑक्सीकरण रोकथाम और अशुद्धियों के अवशोषण को संतुलित करना।

बेहतर प्रदर्शन के लिए मोल्ड फ्लक्स के महत्वपूर्ण गुण

मोल्ड फ्लक्स निरंतर ढलाई प्रक्रिया में सुधार और गुणवत्ता नियंत्रण के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। इसके भौतिक गुण इस्पात ढलाई में ऊष्मा स्थानांतरण नियंत्रण विधियों, मोल्ड स्नेहन तकनीकों और दोष निवारण की प्रभावशीलता को सीधे निर्धारित करते हैं।

श्यानता: स्नेहन, ऊष्मा स्थानांतरण और दरार निवारण

मोल्ड फ्लक्स की चिपचिपाहटयह स्टील के खोल और तांबे के सांचे के बीच स्नेहन को नियंत्रित करता है। उचित श्यानता एक स्थिर स्नेहक परत सुनिश्चित करती है, जो बिलेट और सांचे के बीच घर्षण को कम करने और पिघले हुए स्टील में द्वितीयक ऑक्सीकरण को रोकने के लिए आवश्यक है। कम श्यानता से स्नेहन बढ़ता है, जिससे खोल और सांचे के बीच सीधा संपर्क और खोल की असमान वृद्धि को रोककर अनुदैर्ध्य दरारों का खतरा कम हो जाता है। हालांकि, श्यानता को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए: यदि यह बहुत कम है, तो अत्यधिक ऊष्मा स्थानांतरण से सतह पर दरारें पड़ सकती हैं; यदि बहुत अधिक है, तो स्नेहन अपर्याप्त हो जाता है, जिससे खोल चिपक सकता है या दरारें बन सकती हैं।

MgO जैसे योजक पदार्थ पिघले हुए पदार्थ में नेटवर्क ब्रेकर का काम करते हैं, जिससे सक्रियण ऊर्जा कम हो जाती है और पिघले हुए पदार्थ की संरचना में बदलाव आता है। इसके परिणामस्वरूप श्यानता कम हो जाती है, जिससे चिकनाई और क्रिस्टलीकरण दोनों में सुधार होता है और निरंतर ढलाई में अधिक एकसमान शीतलन होता है। उदाहरण के लिए, उच्च गति वाली पतली स्लैब ढलाई में श्यानता को समायोजित करने से सतह दोषों में उल्लेखनीय कमी आई है, और अनुकूलित फ्लक्स के परिणामस्वरूप शेल वृद्धि की एकरूपता में सुधार हुआ है और सतह पर दरारें कम हुई हैं।

पिघलने की दर और तापमान: मोल्ड को तेजी से ढकना और ऊष्मा नियंत्रण

पिघलने की दर और तापमान यह निर्धारित करते हैं कि सांचा कितनी जल्दी तरल फ्लक्स से ढक जाता है। ऊष्मा निष्कर्षण को नियंत्रित करने और खोल निर्माण के प्रारंभिक चरणों में चिकनाई प्रदान करने के लिए सांचे का तेजी से और समान रूप से ढकना आवश्यक है। उच्च गति वाली ढलाई प्रक्रियाओं (≥3 मीटर/मिनट) के लिए, ढलाई दक्षता बनाए रखने और सतह दोषों को रोकने के लिए सांचे के फ्लक्स का गलनांक 1000°C से कम होना चाहिए और 41 सेकंड के भीतर पूरी तरह पिघल जाना चाहिए।

ऊष्माक्षेपी घटक (जैसे, CaSi या Si) और अनुकूलित कण आकार वितरण अतिरिक्त अभिक्रिया ऊष्मा प्रदान करके पिघलने की दर को तेज करते हैं। जब इन गुणों को अनुकूलित किया जाता है, तो फ्लक्स फंसने और आवरण में देरी जैसी कमियां कम हो जाती हैं। उदाहरण के लिए, तेजी से पिघलने वाले मोल्ड फ्लक्स 3 मीटर/मिनट से अधिक की ढलाई गति पर दोषरहित, एकसमान चिकनाई वाली परतें प्राप्त करते हैं, जबकि नियंत्रित पिघलने की गतिजता समान ऊष्मा वितरण बनाए रखने और अनुदैर्ध्य दरारों को रोकने में मदद करती है।

क्षारकता और घटक अंश: रियोलॉजी और क्रिस्टलीकरण को समायोजित करना

क्षारकता (CaO/SiO2 अनुपात) मोल्ड फ्लक्स के रियोलॉजिकल व्यवहार और उसके क्रिस्टलीकरण पैटर्न को काफी हद तक प्रभावित करती है। उच्च क्षारकता आमतौर पर श्यानता को कम करती है और क्रिस्टलीकरण को गति देती है, जिससे पिघले हुए स्टील में अशुद्धियों को अवशोषित करने और एकसमान परत के विकास को बढ़ावा देने की फ्लक्स की क्षमता प्रभावित होती है। MgO, Al2O3 और क्षार ऑक्साइड (जैसे Na2O, Li2O) जैसे अन्य ऑक्साइड की मात्रा भी फ्लक्स की संरचना को और अधिक प्रभावित करती है।

घटक अंश प्रमुख रियोलॉजिकल गुणों को समायोजित करते हैं:

• MgO या Na2O की मात्रा बढ़ाने से सिलिकेट नेटवर्क बाधित होता है, जिससे पिघले हुए पदार्थ की चिपचिपाहट कम हो जाती है और एक कांच जैसी, अच्छी तरह से चिकनी अंतरास्तरीय परत के विकास में सहायता मिलती है।
• नियंत्रित क्षारकता क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया को स्थिर करती है, जो स्टील और मोल्ड के बीच ऊष्मा प्रवाह को नियंत्रित करती है; स्थिर बिलेट निकासी और सुसंगत उत्पाद गुणवत्ता के लिए संतुलित क्रिस्टलीकरण आवश्यक है।

इन घटकों के अनुपात में परिवर्तन लक्षित स्टील ग्रेड और कास्टिंग गति के अनुरूप होने चाहिए ताकि ऐसे विचलन से बचा जा सके जो मोल्ड फ्लक्स के गुणों और नियंत्रण को प्रभावित कर सकते हैं।

पर्यावरणीय पहलू: फ्लोरीन-मुक्त फ्लक्स का विकास

पर्यावरण संबंधी बढ़ते नियमों के कारण फ्लोरीन-मुक्त मोल्ड फ्लक्स की ओर बदलाव हो रहा है, क्योंकि CaF2 या NaF का उपयोग करने वाले पारंपरिक फॉर्मूलेशन से फ्लोरीनयुक्त गैसों का उत्सर्जन होता है जो कार्यस्थल की वायु गुणवत्ता और स्थिरता के लिए खतरा पैदा करता है। फ्लोराइड को B2O3, Na2O और TiO2 जैसे ऑक्साइड से बदलने से चिपचिपाहट और ऊष्मा स्थानांतरण नियंत्रण की तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है, साथ ही हानिकारक उत्सर्जन को भी कम किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, CaO–SiO2–Al2O3–Na2O–B2O3 प्रणालियाँ फ्लोरीनयुक्त समरूपों के समान गलनांक और रियोलॉजी प्रदर्शित करती हैं। Li2O या मध्यम मात्रा में Na2O मिलाने से कांच की संरचना और सरल हो जाती है, जिससे श्यानता कम होती है और चिकनाई में सुधार होता है। प्रयोगशाला परीक्षणों से पुष्टि होती है कि ये वैकल्पिक सूत्र कम उत्सर्जन दर के साथ प्रतिस्पर्धी प्रदर्शन प्रदान करते हैं। हालांकि, चुनौतीपूर्ण ढलाई स्थितियों में अप्रत्याशित विचलन से बचने के लिए घटक चयन और क्षारकता को कड़ाई से नियंत्रित रखना आवश्यक है।

लोनमीटर अल्ट्रासोनिक घनत्व मीटर जैसे वास्तविक समय द्रव घनत्व मापन उपकरणों को शामिल करना औरलोन्नमीटर ट्यूनिंग फोर्क घनत्व मीटरये उपकरण फ्लक्स के भौतिक गुणों को सत्यापित करने में मदद करते हैं, जिससे निरंतर कास्टिंग मोल्ड फ्लक्स का अनुकूलन और निरंतर कास्टिंग गुणवत्ता नियंत्रण संभव होता है। ये उपकरण तरल मोल्ड फ्लक्स के घनत्व का सटीक माप डेटा प्रदान करते हैं, जिससे पर्यावरण के अनुकूल संचालन के लिए दैनिक प्रक्रिया समायोजन में सहायता मिलती है।

इन महत्वपूर्ण गुणों को अनुकूलित करने से यह सुनिश्चित होता है कि मोल्ड फ्लक्स अशुद्धियों को दूर करने, निरंतर ढलाई में स्नेहन प्रदान करने और प्रभावी, एकसमान शीतलन में अपनी भूमिका निभाता है - निरंतर ढलाई प्रक्रिया का हर चरण इन विशेषताओं के सही संतुलन से जुड़ा होता है।