أخبار

ما هي المتطلبات الأساسية لمواد المحامل؟

 

المادة الأكثر شيوعًا لـالمحاملهو فولاذ حامل. البنية الداخلية، وتجانس التركيب الكيميائي، والشوائب غير المعدنية، وحجم جسيمات الكربيد وتوزيعها، ودرجة إزالة الكربون منالمحاملتخضع هذه المواد لمتطلبات صارمة للغاية. وإلا، فإن هذه العيوب ستؤدي إلى تقصير عمر خدمة المحمل وصلاحية المادة بشكل كبير.

 

1. نقاءمحملالفولاذ: يرتبط تقشر أجزاء المحامل الناتج عن الإجهاد بوجود شوائب غير معدنية في الفولاذ، وخاصة الأكاسيد. وذلك لأن أسطح التلامس لأجزاء المحمل تتعرض لأحمال نبضية عند دوران المحمل الدوار. وتتسبب هذه الشوائب غير المعدنية في انقطاع موضعي في بنية مصفوفة الفولاذ، مما يؤدي إلى تركيز الإجهاد، وتشوه لدن حول هذه الشوائب، وتكوّن شقوق دقيقة.

 

بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ محتوى الغازات (الأكسجين، النيتروجين، الهيدروجين) في فولاذ المحامل مؤشرًا هامًا على نقائه. يترسب الأكسجين المذاب في الفولاذ مع انخفاض درجة الحرارة، مُشكّلًا شوائب أكسيدية مع عناصر مثل الألومنيوم والكالسيوم والسيليكون والمنغنيز. يُشكّل النيتروجين شوائب نتريد الألومنيوم عالية التشتت، وشوائب نتريد التيتانيوم وكربونات نتريد التيتانيوم الخشنة نسبيًا في الفولاذ. عندما تتحد ذرات الهيدروجين لتكوين جزيئات الهيدروجين، فإنها تُولّد ضغطًا هائلًا. بمجرد أن يتجاوز هذا الضغط حدّ مقاومة الفولاذ، تحدث تشققات داخلية، مُشكّلةً بقعًا بيضاء. يُعدّ خفض محتوى الغازات خطوةً حاسمةً في تحسين نقاوة فولاذ المحامل.

 

في السنوات الأخيرة، قامت العديد من كبرى شركات إنتاج فولاذ المحامل في بلدي ببناء وتشغيل أفران القوس الكهربائي فائقة القدرة، مستخدمةً تقنية متطورة لتفريغ الموقد اللامركزي للتكرير الثانوي. يؤدي ذلك إلى خفض نسبة الأكسجين في الفولاذ إلى حوالي 10 × 10⁻⁶، مع وصول بعض الأمثلة الفردية إلى نسبة منخفضة تصل إلى 4-3 × 10⁻⁶. كما تصل نسبة التكرير الثانوي إلى 100%. وبالتالي، يتم التحكم بدقة في عدد الشوائب في الفولاذ.

 

2. تجانسمحملفُولاَذ

 

يشير تجانس فولاذ المحامل إلى تجانس تركيبه الكيميائي وكربيداته. يؤثر كل من بنية سبائك الفولاذ ووزنها ودرجة حرارة صبها وطريقة صبها على توزيع التركيب الكيميائي في الفولاذ. كما تؤثر عملية تسخين سبائك الفولاذ والقضبان قبل التشكيل على الساخن، ودرجة حرارة إنهاء التشكيل على الساخن، وطرق التبريد اللاحقة، بالإضافة إلى عمليات التلدين الكروي، على تجانس الكربيدات. وبناءً على شكل الكربيدات وتوزيعها وأسباب عدم تجانسها في البنية المجهرية لفولاذ المحامل، يمكن تصنيف الكربيدات إلى كربيدات سائلة، وكربيدات شريطية، وكربيدات شبكية. وتُعادل خطورة الكربيدات السائلة خطورة الشوائب في الفولاذ. ويمكن للكربيدات الشريطية المصنفة من 3 إلى 4 أن تُقلل من عمر إجهاد الفولاذ بنسبة 30%. كما أن زيادة الكربيدات الشبكية درجة واحدة تُقلل من عمر المحمل بمقدار الثلث. ويؤثر حجم جزيئات الكربيد بشكل مباشر أو غير مباشر على عمر المحمل. يُعد تصنيف الكربيدات السائلة والكربيدات الشريطية والكربيدات الشبكية مؤشراً على تجانس الكربيد.

 

3. دقة الأبعاد وجودة سطح الفولاذ

 

إن تحسين دقة أبعاد الفولاذ لا يزيد فقط من معدل استخدام مواد التحميل، بل يقلل أيضًا من عمليات التشغيل غير الضرورية. وقد اعتمدت بعض مصانع الصلب مطاحن درفلة عالية الصلابة ذات خطوط إجهاد قصيرة، مما يقلل بشكل ملحوظ من انحراف أبعاد مقاطع الفولاذ. بالنسبة للفولاذ الدائري الذي يقل قطره عن 30 مم، يمكن أن يصل انحراف القطر إلى 0.3 مم فقط.

 

يرتبط عمر المحامل وموثوقيتها بعوامل عديدة، منها التصميم الهيكلي للمحمل، والمواد المستخدمة، وتقنيات ومعدات المعالجة الحرارية والباردة، وظروف التركيب والتشغيل. وتُعدّ المواد والمعالجة الحرارية من أهم العوامل المؤثرة على عمر المحامل وموثوقيتها. فبسبب تأثير المواد وعمليات المعالجة الحرارية، يمكن أن تؤدي عوامل مثل ضعف قوة المادة، وانخفاض نقائها، وعدم انتظام اتجاه الألياف في المواد المعدنية، وانخفاض صلابتها، ونسب التشكيل غير المناسبة، وارتفاع الإجهاد المتبقي، إلى تلف المحامل بسهولة. في الدول الأجنبية، كان تأثير جودة الفولاذ على عمر المحامل يُقدّر بنحو 50% في خمسينيات وستينيات القرن الماضي، ثم انخفض إلى الثلث في ثمانينيات القرن نفسه. أما في بلدي حاليًا، وبسبب تأثير العمليات والمعدات، تُشكّل جودة فولاذ المحامل نحو 60% من عمرها. لذا، يُعدّ اختيار مواد المحامل عالية الجودة والمؤهلة عاملًا أساسيًا لتحسين عمر المحامل بالنسبة لمصنّعيها.