Çelik kompozisyonunun katılaşma davranışı ve ingot kalıp tasarımındaki etkisi

Bu çalışmada ingot kalıp tasarımının ingot katılaşma davranışı üzerindeki etkisi sonlu elemanlar yöntemiyle simüle edilerek incelenmiş ve deneysel olarak yapılan döküm sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca farklı çelik kalitelerinin ingot kalıp tasarımındaki etkisi incelenmeye çalışılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemini kullanan MAGMASoft katılaşma simülasyon programına üretimde kullandığımız parametrelerin benzerini girerek simülasyon gerçekleştirilmiştir. 4 farklı ingot kalıp geometrisinin simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Bulunan en kötü ve en iyi kalıp geometrisi seçilerek 100 kg kapasiteli laboratuvar tipi vakum indüksiyon ocağında (VIM) farklı kimyasal kompozisyonlara sahip çeliklerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçlarında çeliğin katılaşması sırasında oluşabilecek iç yapı hatalarını tahmin edebilecek değerler incelenmiştir. Porozite ve mikroporozite yüzde olarak belirlenirken, katılaşma davranışı sıcaklık gradyanı ve soğuma hızına bağlı parametreler olan Niyama ve Hot Spot FS Time değerleri ile kantifiye edilmeye çalışılmıştır. Yapılan simülasyon çalışmaları yuvarlak kalıp geometrisinden kare kalıp geometrisine gidildiğinde ve kalıbın eğim açısı arttırıldığında porozite ve mikroporozite miktarlarının düştüğünü ve daha az hata barındırma ihtimali olan bir katılaşma yapısı oluştuğunu göstermiştir. Dökümü gerçekleştirilen 2 farklı ingot kesitinde yapılan incelemeler simülasyon sonuçları ile fiziksel sonuçların örtüştüğünü göstermiştir. Yüksek alaşımlı çelik kalitelerinde porozite oranı daha yüksek olduğu görülmüştür.