İkiz merdane sürekli döküm tekniğinde, döküm parametrelerinin katılaşma davranışına etkisi

Abstract

ÖZET ikiz merdane döküm tekniğinde döküm parametrelerinin ve döküm şartlarının katılaşma davranışına büyük bir etkisi vardır. Döküm parametreleri; sıcaklık, başkutu seviyesi, döküm hızı, setback ve merdane değişkenleri şeklindedir. Söz konusu döküm parametrelerinin, dökülen alaşıma göre uygun kombinasyonu sağlanamadığı takdirde, kontrol dışı katılaşma mekanizmaları etkin olarak, mikroyapısal değişkenliklerin meydana gelmesine sebep olmaktadır. Bu durum ise, malzemenin deformasyon davranışında ve estetiğinde olumsuzluklara yol açmaktadır. Alaşımlaraı,kimyasal büeşimindeki alaşım elementlerinin miktarı ve katılaşma aralığı arttıkça,döküm esnasında kusurlu bölgeler meydana getirme olasılığı artmaktadır. Bu çalışmanın amacı, mikroyapısal değişkenliklerin oluşum mekanizmasını alaşım ve katılaşmaya etki eden döküm makinesi parametreleri bazında ortaya çıkartmaktır. Kusur oluşum mekanizmaları incelendiğinde, genel olarak besleme ucu içindeki sıvı metal akışı ve sıcaklık dağılrmmdaki düzensizliklerin, menisküs hareketindeki kararsızlığın katılaşma davranışını etkileyerek mikroyapısal değişkenliklerin oluşmasına sebep olduğu görülmüştür. Kusur oluşum mekanizmalarının anlaşılmasıyla, bu oluşumların önlenme yöntemleri belirlenmiştir. Optik ve stereo metalografik yöntemler yanında, taramalı elektron mikroskobisi gibi karakterizasyon yöntemleri uygulanarak AA1050, AA3003, AA5754, AA6016 ve AA81 1 1 alaşımlarının yapıları incelenmiştir. 1050 alaşımının katılaşma aralığı dar olmasına rağmen, yeniden ergime ve ardından gelen yavaş katılaşma sebebiyle alaşım elementlerinin çökelmesinden dolayı, malzeme yüzeyinde olması gerekenden daha büyük intermetalik partiküller meydana gelmektedir. İntermetalik partiküllerin kimyasal bileşiminin ise, temel alaşım elementleri olan Al, Fe ve Si 'den oluştukları tespit edilmiştir. ıx3003 alaşımında, 1050 alaşımına göre daha fazla hata meydana geldiği görülmüştûr.Seviye çizgisi hatası bulunan numuneler incelendiğinde, kusurlu bölgelerde yüzeyden 5-10 um derinlikte, 5 um üzerinde büyüklükte, Al, Fe ve Mn'den oluşan intermetalik partiküller bulunduğu tespit edilmiştir. Geniş katılaşma aralığına sahip 5754 alaşımında, yüzeye yalan bölgede daha yoğun Al-Fe bileşiminde intermetalik partiküller olduğu görülmüştür. 6016 alaşımının bileşiminde yüksek Mg içeriği bulunmaktadır. Mg'nin yüksek oksitlenme eğiliminden dolayı oluşan magnezyum oksit kalıntıları ve oksit ile birlikte hapis kalmış gazların oluşturduğu boşluklar, kabarcık şeklindeki kusurlar meydana getirmektedir. 8011 alaşımında, bant şeklindeki kusurlar daha yoğun şekilde meydana gelmektedir. Bant oluşumları incelendiğinde, Al-Fe-Si bileşimine sahip intermetalik partiküller olduğu tespit edilmiştir. x

SUMMARY Casting conditions have a great effect on the solidification behaviour in twin roll casting method. Casting parameters are temperature, headbox level, casting speed, setback and roll variables.If the suitable combination of casting parameters for the cast alloy is not obtained, uncotrollable solidification mechanisms become effective which especially effect the solidification behavior and conduce to the microstructural changes formation. Thus, the deformation behavior and aesthetic of the material is spoiled As the amount of alloying elements and solidification range of the alloy increase, the possibility of defect formation in casting increases. The objective of this study is to investigate the microstructure formation mechanisms and the relation of the occurrence with the casting parameters and the type of alloys.The examination of defect formation mechanisms showed that, irregularities of liquid metal flow in the tip and temperature distribution, unstable meniscus motion effect the soldification behaviour and conduce to the microstructural changes formation. As the mechanisms were discovered, it was possible to generate solutions for the problem. The structure of AA1050, AA3003, AA5754, AA6016, AA8111 alloys were investigated with optic and stereo metallographic methods. Also, SEM characterization method has been used. Although, the melting range of 1050 alloy is narrow, remelting and the following slow solidification causes the alloying elements to precipitate. Thus, larger intermetallic particules form on the surface of the strip.The chemical composition of the intermetallic particules has been detected to be Al, Fe and Si. Compared to 1050 alloy, much more defects has been observed in 3003 alloy. The investigation of a sample which had ripple defect on the surface showed that, there were 5 /im and larger intermetallic particules 5-10 /xm under the surface. The chemical composition of the intermetallic particules has been detected to be Al, Fe andMn. XIHigh concentration of large intermetallic particules which consists of Al and Fe has been detected on the surface of 5754 alloys that has a wide melting range. High concentration of Mg is present in the chemical composition of 6016 alloy. The magnesium oxide remnants and gaps made by the trapped gases within the oxides causes bubble shaped defects to form on the surface of the strip, because of the high oxidation behaviour of Mg. Band shaped defects are observed in 8011 alloys at high concentrations.The structure of band shaped defects consists of large intermetallic particules that has Al- Fe-Si chemical composition. xu