آلومینیوم

نویسنده : نویسنده موضوع : دانستنی ها بدون دیدگاه

آلومینیوم فلز سبک به رنگ نقره ای بوده که با لایه نازکی از اکسید آلومینیوم پوشیده شده است که این اکسید در اولین لحظه ی تماس آن با هوا و به سرعت تشکیل می شود. اکسید آلومینیوم نقطه ذوب بسیار بالاتری از آلومینیوم خالص دارد. آلومینیوم در حالت فلزی سمی نیست و خاصیت مغناطیسی ندارد.

استحکام کششی آن در حالت خالص تقریبا ۴۹ Mpa و در حالت آلیاژی تا ۴۰۰ Mpa نیز می رسد. چگالی آن تقریبا یک سوم چگالی آهن است و داکتیل و چکش خواری بالایی دارد و به راحتی ریخته گری یا ماشینکاری می شود. به دلیل وجود اکسید آلومینیوم بر روی سطح آن، مقاومت خوردگی و ماندگاری بسیاری دارد. این فلز رسانایی بسیار خوبی برای حرارت و گرما است.

چینی ها تقریبا از سال ۳۰۰ قبل از میلاد از آلومینیوم استفاده می کردند. در سال ۱۷۶۱ میلادی گیتون موروی (Guyton de Morveau) پیشنهاد کرد که فلز پایه آلوم را آلومین نام گذاری نمایند. در سال ۱۸۰۸ همفری دیوی(Humphry Davy) این فلز را شناسایی نمود و آن را ابتدا آلومیوم(Alumium) و سپس آلومینیوم(Aluminum) نام نهاد.

فریدریش وهلر (Friedrich Wohler) از طریق مخلوط کردن کلرید آلومینیوم بی آب با پتاسیوم در سال ۱۸۲۷ توانست آلومینوم را جدا نماید. البته دو سال بعد توسط شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی به نام هانس کریستین اورستد(Hans Christian Orsted) آلومینوم به شکل ناخالص تولید شد. از این رو از وی به عنوان اولین کسی که توانست آلومینیوم را کشف نماید یاد می شود. روش وهلر در سال ۱۸۴۶ توسط دانشمند فرانسوی به نام هنری دویل (Henri Saint Claire Deville) اصلاح یافت و در این روش بهبود، سدیم جایگزین پتاسیمی گردید که بسیار گران بود.

در سال ۱۸۸۶ مقاله ای توسط چارلز مارتین هال (Charles Martin Hall) منتشر شد که در آن فرآیند الکترولیتی برای استخراج آلومینیوم توضیح داده شده بود که مشابه با روشی بود که همزمان توسط پاول هرولت (Pault Heroult) در اروپا ارایه شده بود. این روش که بنام روش هال-هرولت نامیده می شود، سبب شد که روش استخراج آلومینیوم از کانی ها بسیار ارزان شده که هنوز هم از روش های اصلی برای استخراج آلومینیوم در سراسر دنیا محسوب می شود. البته لازم به ذکر است که با این روش استحصال آلومینیوم بسیار خالص , ممکن نیست.

این عنصردر فولاد سازی، اکسیژن زدایی بسیار قوی بوده، پایدار کننده نیتروژن و اصلاح کننده اندازه دانه است. برای این منظور درصد آلومینیوم کمتری نیاز است. آلومینیوم باعث پایداری فاز فریت در ریزساختار می شود. در درصدهای حدود ۱%، فاز فریت بطور کامل پایدار می شود.

به دلیل ماهیت فیزیکی و شیمیایی این عنصر در ترکیب با اکسیژن، فیلم سطحی بسیار محکم اکسید آلومینیوم در سطح تشکیل می دهد که مقاومت خوردگی سطحی را افزایش می دهد. اگر در نقطه ای این فیلم آسیب بیند، دوباره آن سطح اکسیدشده و فیلم اکسیدی تازه ای بر روی آن تشکیل می شود. ضخامت اکسیدی در حدود nm ۱۰ و بالاتر است. این خاصیت را توانایی حفاظت از خود (Self-protective capability) می گویند.

البته برای بهبود مقاومت خوردگی بیشتر از کروم به میزان ۱۰% و بالاتر استفاده می کنند ولی این عنصر گران است و صرفه ی اقتصادی ندارد. افزودن آلومینیوم به ترکیب فولاد تاثیرات نامطلوب ناخواسته دیگری نیز در پی دارد. آنچه که باید در نظر گرفت این است که قبل از اینکه مقاومت خوردگی را بیافزاید، فریت زا است. قابلیت انحلال آلومینیوم در فریت تقریبا ۳۵% است که در درصدهای بالا، تمایل به تشکیل محلول جامد با درجه نظم بالا (Fe3Al) زیاد می شود. اگر استحاله برگشت پذیر آلفا به گاما وجود نداشته باشد، مشکل بزرگ شدن دانه ها وجود خواهد داشت بنابراین محدودیت هایی در چقرمگی  و داکتیلتی بوجود می آید.

آلومینیوم تاثیر عالی بر روی مقاومت در برابر پیرکرنشی داشته و به علت تشکیل ذرات سخت نیترید آلومینیوم، بیشتر به عنوان عنصر آلیاژی در فولادهای نیتروره شونده بکار می رود. در فولادهای رسوب سختی شونده، با تشکیل ترکیبات بین فلزی، استحکام در شرایط پیر شده را افزایش می دهد.

قابلیت انحلال آلومینوم در گاما و آلفا به ترتیب ۱.۱ و ۳۵% است که با افزایش درصد کربن در فولاد ، درصد انحلال در گاما افزایش می یابد. آلومینیوم با تشکیل محلول جامد، استحکام فریت را زیاد کرده و اگر در گاما حل شود، سختی پذیری را تا حد متوسطی افزایش می دهد. از طرفی تمایل چندانی به تشکیل کاربید ندارد ولی به عنوان گرافیت زا عمل می کند.

 در بین عناصر آلیاژی کنترل کننده اندازه دانه آستنیتی، آلومینیوم بیشترین تاثیر را دارد. آخرین تئوری که این عملکرد آلومینوم را توضیح می دهد این است که آلومینیوم با تشکیل نیترید آلومینوم مانعی در برابر حرکت مرزدانه های آستنیت تشکیل می دهد. فولادهای کربنی ساده حاوی آلومینیوم مقاومت پیرکرنشی بالایی داشته و استحکام ضربه اشان بهبود می یابد. از طرفی بدلیل یکنواختی ساختارشان، قابلیت ماشینکاری آنها اصلاح می شود.

اکسیژن زُدایی با آلومینیوم نقش زیادی  برتعیین  اندازه، شکل و توزیع آخالهای سولفیدی دارد. در مطالعه تاثیرات آلومینیوم، این نکته بدست آمده که در صورت کافی نبودن درصد آلومینیوم برای اکسیژن زدایی، آخالهای سولفیدی بصورت اشکال کروی با اندازه های متفاوت و توزیع تصادفی در می آیند که تیپ یک را تشکیل می دهند. اگر فولادها بطور کامل با آلومینیوم اکسیژن زدایی شده باشند ولی درصد اضافی از این عنصر در ترکیب فولاد موجود نباشد، در این حالت شکل آخالها کره های بسیار ریز با شکل یوتکتیکی بوده که در مرزدانه های اولیه قرار می گیرند (تیپ دو). تیپ سه در صورتی بدست می آید که اولاً فولاد بطور کامل اکسیژن زدایی شده و از طرف دیگر درصدی از این عنصر در ترکیب وجود داشته باشد. در این حالت، شکل آخالها کروی درشت و حجیم با توزیع تصادفی خواهد بود.

کمترین داکتیلیتی در تیپ دو بدست می آید که بدترین حالت می باشد. در حالیکه بهترین حالت و بالاترین داکتیلیتی در تیپ یک بدست می آید. مقدار آلومینیوم در تیپ یک در محدوده ۰.۰۱۵-۰.۰۲۵% و درصد آن در تیپ سه برابر ۰.۰۱۰% می باشد.

در نیتریداسیون فولادهای غیرآلیاژی، نیتریدهای آهن (Fe4N,Fe2N) تشکیل می شود که بسیار نرم هستند و سختی آنها کمتر از ۲۰۰ HB خواهد بود. در فولادهای نیتروآلوی، نیتریدهای آلومینیوم و کروم بسیار پایدار بوده و لایه سطحی سختی بالایی خواهند داشت ولی ضخامت این لایه چندان بالا نیست (۰.۰۰۴ in) در فولادهایی که دارای ۱% Al می باشند، نیتریدهای آهن بسیار ترد در سطح تشکیل می شوند بنابراین در این گونه موارد برای جلوگیری از پوسته شدن در حین کار، بهتر است سطح به میزان ۰.۰۰۱ in سنگ زنی شود.

آلیاژهای مغناطیس نیکل – آلومینیوم دارای ۶-۱۳% آلومینیوم می باشند. این در حالی است که استحاله مارتنزیتی با ایجاد تنش های داخلی، خواص مغناطیسی به فولادهای مغناطیس معمولی می دهد. در این آلیاژها سخت گردانی مغناطیسی با مکانیسم رسوب ایجاد می شود. آلیاژ مغناطیس دایم Alni دارای ۳.۵% Cu24% ، Ni13% ،Al  است. آلیاژ با نرخ بحرانی از دمای انحلال سرد می شود و در طی سرد کردن در محدوده ۱۲۰۰-۸۰۰ درجه سانتیگراد غیرمغناطیس بوده و فازهای با توزیع ریز رسوب می کند. تنش های داخلی در طی سرد شدن اشاعه یافته و توزیع رسوب پراکنده شرایط خوبی را برای خواص مغناطیس دایمی فراهم می آورد.

آلیاژهای مغناطیس دائم که دارای آلومینیوم هستند، بیشترین HB در مقایسه با مغناطیس های حاوی کبالت و تنگستن معمولی دارند از جمله Alnico,Alomax,Ticonal,Hycomax.

آلومینیوم به همراه تیتانیوم به ترکیب برخی از آلیاژهای پایه نیکلی که دردماهای بالا بکار می روند، اضافه می شود تا تشکیل رسوبات پراکنده در دماهای پایین را تسهیل دهد. این رسوبات ترکیبات نیکل – آلومینیوم- تیتانیوم هستند. آلیاژ Nimonic با این مکانیسم سخت گردانی می شود و امکان دارد که در دمای ۷۰۰ درجه سانتیگراد رسوب سختی شود. در شرایطعملیات حرارتی شده، این آلیاژ نسبت استحکام به وزن خوب، تنش شکست خوب در دماهای بالا و مقاومت خزشی قابل قبول داشته و در موتورهای هواپیماهای مدرن که در معرض دماهای بسیار بالا هستند، کاربرد دارند.

در آلیاژ Nitralloy N آلومینیوم بدو منظور گسترش رسوب سختی و نیز تاثیر آن در نیتریداسیون وجود دارد. بعد از نیتریداسیون، یک سطح سخت معمولی تشکیل می شود ولی در همان زمان مرکز قطعه به اندازه ۱۵-۲۰ ton/in2 بدلیل فرآیند رسوب سختی استحکام گردانی می شود.

آلومینیوم می تواند در مواد ۱۸/۸ تاثیر بسزایی در رسوب سختی آنها داشته باشد. در چنین مواردی ۱% Al  اضافه می شود. با این درصد آلومینیوم، مقدار مشخصی از فریت دلتا در ریزساختار تشکیل می شود  که کارپذیری گرم را تا حد زیادی کاهش می دهد. از آلیاژهای این نوع می توان به ۱۷/۷ PH و ۱۵/۵ PH اشاره کرد. مواد PH (رسوب سختی شونده) این مزیت را در مقایسه با فولادهای سخت شونده عادی دارند که مکانیسم رسوب تحت تاثیر اثرات اندازه دانه نبوده و در کل مقطع می توان به سخت گردانی یکنواختی دست یافت.

مقاومت اکسیداسیون آلیاژهای کروم -آهن در دماهای بالا با افزودن آلومینیوم بهتر می شود. آلیاژ Fe-۲۰%Cr-۵%Al مقاومت (Resistivity) در حدود یک پنجم برابر بیشتر از مواد کروم – نیکلمعمولی دارد. اگر مقدار آلومینیوم این آلیاژ تا ۱۰%  بیشتر شود، مقاومت آن دو برابر مواد کروم – نیکل می شود.

چدنها با آلومینیوم تا ۲% می توانند بصورت افزودنی جامد، آلیاژی شوند. ولی اگر بخواهیم درصد آلومینیوم بیشتر از این مقدار باشد باید دو ذوب با هم مخلوط شوند. فیلم اکسیدی محکمی بر روی ذوب تشکیل می شود که اگر در ریخته گری دقت لازم نشود، اُفت خواص مکانیکی و ریخته گری را در پی خواهد داشت.

در چدنها، آلومینیوم تا ۴% گرافیت زایی را افزایش می دهد. از ۴-۱۰% Al کاربید یوتکتیــک پایدار می شـود و بین ۱۰-۱۸% Al کاربید ها دیگر غالب هستند. بین ۱۸-۲۴% Al گرافیت زایی مجدداً اتفاق افتاده و با افزایش درصد آن، گرافیت زایی ارتقاء می یابد و در ۲۴% Al کل کربن بصورت گرافیت در می آید. با افزایش درصد آلومینیوم پایداری کاربید نیز بیشتر می شود و در ۲۹% Al هیچ گونه گرافیتی در ریزساختار دیده نمی شود.

چدنهای با آلومینیوم بالا، مقاومت خوبی در برابر رشد دانه و پوسته برداری Scalling دارند. در درصدهای بالای ۳، پوسته برداری یک دفعه کاهش می یابد. در کمتر این مقدار تاثیر چندانی بر رشد ندارد ولی در درصدهای بالاتر از آن، با افزایش درصد آلومینیوم مقدار آن شدیداً کاهش می یابد و در محدوده ۸-۲۰% به یک مقدار مینیموم می رسد که در آن گرافیتی وجود ندارد و یا اگر وجود داشته باشد خیلی کم است. آلیاژی بنام Crafler بهترین مقاومت در برابر رشد و پوسته برداری دردماهای بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد را دارد و در ترکیب آن ۷-۷.۵% Al و ۰.۷۵% Cr می توان یافت.

آلومینیوم در ترکیب فروسیلیس ها و یا سایر فروآلیاژهای حاوی سیلیس وجود دارد و اگر بخواهیم جوانه زنی به بهترین شکل ممکن انجام شود، بهتر است درصد آلومینیوم در این آلیاژهای بیشتر از ۱% باشد.

افزودن ۰.۰۲%Al به ترکیب چدن مالیبل، جوانه زنی کروی را بیشتر کرده و بدلیل احتمال ترکیب آن با نیتروژن، مالیبلیزاسیون را تسهیل می سازد.

آلومینیوم فلزی است که بخصوص در حالت مذاب قابلیت فعل و انفعال شیمیایی و حلالیت فیزیکی با بسیاری از عناصر را دارد. هوا، محصولات احتراق، مواد نسوز کوره ها، ترکیبات بین فلزی و غیر فلزی (شامل اکسیدها، کاربیدها و …) از عوامل مهم آلودگی مذاب آلومینیوم و در نتیجه تولید قطعه با خواص مکانیکی نامطلوب می باشند. بنابراین تا حد امکان باید این عوامل مضر را از بین برد و در صورت بروز واکنش های ناخواسته از روشهای مناسبی جهت بهبود خواص کیفی مذاب آلومینیوم بهره برد.

حل شدن هیدروژن در مذاب آلومینیوم و نیز تشکیل ترکیبات غیرفلزی از مشکلاتی است که ریخته گران آلومینیوم همواره با آن مواجه می باشند. حذف این ناخالصی ها توسط روشهای مختلفی همچون استفاده از فلاکس به صورت قرص، پودر و یا گرانول، فیلتر، تزریق گاز خنثی به درون مذاب توسط یک لانس ساده و یا یک شافت دارای پره همراه با چرخش درون مذاب و جدایش الکترومغناطیسی انجام می گیرد.

روشهای حذف هیدروژن از مذاب آلومینیوم:

این روشها شامل گاز زدایی طبیعی ،تزریق و یا ایجاد گاز درون مذاب و گاز زدایی در خلاءمی باشند. از آنجایی که روش رایج تزریق و یا ایجاد گاز درون مذاب می باشد در اینجا به این روش اشاره می شود:

 گاز زدایی مذاب آلومینیوم توسط تزریق گاز و یا ایجاد حبابهای گاز بر اثر واکنش شیمیایی:

-اساس گاز زدایی مذاب آلومینیوم به این صورت است که هیدروژن درون مذاب به صورت اتمی است و نه به صورت مولکولی، بنابراین اتم های هیدروژن تمایل دارند تا در مناطقی که فاقد هیدروژن می باشند نفوذ کنند. برای آنکه گاز زدایی مؤ ثری انجام گیرد باید هیدروژن اتمی به هیدروژن مولکولی تبدیل شود ولی تشکیل حباب درون مذاب مشکل می باشد. برای حل این مشکل باید درون مذاب حابهایی فاقد هیدروژن وجود داشته باشند. بنابراین اتم های هیدروژن درون این حبابها نفوذ کرده و تبدیل به هیدروژن مولوکولی شده و در نهایت از مذاب خارج می شوند.

ریز بودن حبابها، تعداد آنها و پراکندگی آنها درون مذاب نقش بسیار مهمی در سینتیک این واکنش دارند با ریز کردن حبابها و پراکنده کردن آنها در سطح مذاب می توان گاز زدایی مؤثری بر روی مذاب انجام داد. استفاده از فلاکس به صورت قرص و یا پودر، حبابهای درشتی در مذاب ایجاد می کند که این حبابها نیز نمی توانند به درستی در مذاب پراکنده شوند و علاوه بر اینکه عمر نسوز کوره های ذوب کاهش می یابد سبب ایجاد ترکیبات ناخواسته در مذاب، حذف عناصر مفید مثل استرانسیم و عدم گاز زدایی مناسب می گردد این روش معمولا زمانی استفاده می شود که حجم مذاب کم باشد و قطعه تولیدی در کاربردها با خواص مکانیکی بالا استفاده نشود. دمش گاز خنثی مثل آرگون و نیتروژن  توسط یک لانس ساده نیز با ایجاد حبابهای درشت و غیر یکنواخت علاوه بر افزایش اکسیداسیون مذاب بر اثر تلاطم گاز زدایی مناسبی انجام نمی دهد اما استفاده از این روش همراه با تزریق فلاکس می تواند در برخی از تولیدات مفید واقع شود.

 یکی از بهترین روش های گاز زدایی مذاب آلومینیوم دمش گاز نیتروژن و یا آرگون توسط یک شافت و روتور در حال چرخش درون مذاب است این دستگاه با دمش گاز خنثی از دورن یک لانس متصل به یک پره در حال چرخش و ایجاد حبابهای ریز گاز خنثی در مذاب و پراکندگی مناسب آنها، هیدروژن حل شده در مذاب آلومینیوم و همچنین آخالهای (اکسیدی و غیر اکسیدی) موجود در مذاب را حذف می کند. همچنین در صورت لزوم با تزریق فلاکس می توان کیفیت مذاب را بهبود بخشید و یا فرآیند بهسازی (جوانه زایی و یا بهسازی توسط استرانسیم) مذاب را تسریع نمود. در اینجا این نکته قابل ذکر است که در بسیاری از موارد دمش گاز به تنهایی کافی است و نیازی به تزریق فلاکس نمی باشد.

معمولاً فولاد های TRIP شامل یک ریزساختار که بطور عمده فریت آلوتروپیک با بینیت عاری از کاربید و استنیت باقیمنده غنی از کربن می باشد. آستنیت باقیمانده متحمل استحاله مارتنزیتی در طول تغییر شکل می گردد که توانایی فولاد به کارسخت شدن را افزایش می دهد، بنابراین ناپایداری پلاستیک به تاخیر می افتد.
معمولاً فولاد های TRIP شامل یک ریزساختار که بطور عمده فریت آلوتروپیک با بینیت عاری از کاربید و استنیت باقیمنده غنی از کربن می باشد. آستنیت باقیمانده متحمل استحاله مارتنزیتی در طول تغییر شکل می گردد که توانایی فولاد به کارسخت شدن را افزایش می دهد، بنابراین ناپایداری پلاستیک به تاخیر می افتد. در عین حال، مارتنزیت ریزساختار را استحکام می بخشد. سیلیسیم یک عنصر حیاتی در این فولادها می باشد، و غلظت آن معولا بیشتر از ۱% می باشد چراکه آن از رسوب سمنتیت در طول تشکیل بینیت بالایی جلوگیری می کند و از اینرو اجازه باقیمانده استنیت را می دهد. یک سری تحقیات گسترده در ارتباط با این فولادها صورت گرفته است، موضوع کامل می باشد و فولادها بصورت تجاری قابل استفاده می باشد و در صنعت اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرند.
سیلیسم در غلظت های مورد استفاده می تواند اثرات نامطلوبی روی کیفیت سطحی فولاد داشته باشد. به همین منظور، یک شبکه عصبی بر اساس داده های مقالات روی فولادهای TRIP  مرسوم ایجاد شده بود و با یک الگوریتم ژنتیک ترکیب شد تا مشاهده کند که آیا امکان ایجاد یک فولاد با غلظت سیلیسیم پایین وجود دارد که در آن هنوز استنیت باقی بماند یا خیر. از اینرو، یک نظریه جدید در فولادهای TRIP کشف شد، با یک ریز ساختار که شامل دندریت های فریت  و یک مخلوط از فریت بینیتی و استنیت باقیمانده غنی از کربن بود(شکل ). فولاد تولید شد و تست گردید و یک استحکام کششی حدود ۱ GPa و یک ازدیاد طول ۲۳% مشاهده گردید.
ریخته گری نیمه پیوسته آلومینیم:
بیش از ۹۰ درصد آلیاژهای تجاری آلومینیم با دستگاههای ریخته گری عمودی نیمه پیوسته ریخته می شوند و نوعا بین ۰۵/۰ تا ۵/۰ m قطر سطح مقطع آنها است. این فرایند مشابه ریخته گری پیوسته فولاد است ولی تفاوت مهم آن این است که باید بصورت متناوب هنگامی که قسمت تحتانی شمش ریخته شده به کف چاله ریخته گری رسید، متوقف شود. تفاوتهای دیگر شامل سرعت آرامتر فرایند ریخته گری (۰۳/۰تا ۱/۰ m/min)، که به کارهای جلوگیری‌کننده از بروز ترک داخلی نیاز دارد، و طول متالورژیکی کوتاهتر (۱/۰ تا ۱ متر) هستند.

دو روش معمول ریخته گری پیوسته آلومینیم سرد کردن مستقیم (Direct-chilll or DC) و فرایند الکترومغناطیسی (electromagnetic or EM) می باشند که توسط روشی که برای پشتیبانی مذاب در هلاله دارند از هم متمایز می شوند. فرایند DC از دیواره های قالب که با آب سرد می شوند (مشابه فرایند ریخته گری فولاد ) استفاده می کند در حالی که فرایند EM نیروهای الکترومغناطیسی افقی را برای جدایی فلز از سطح دیواره قالب اعمال می کند. در هر دو فرایند، پوسته جامد اندکی زیر هلاله که در آن سطح با پاشش آب سرد می شود، چروکیده می شود. اطلاعات بیشتر در مورد ریخته گری پیوسته آلومینیم در منابع دیگر در دسترس است.

دیگر فرایندهای نوع ریخته گری پیوسته:

مس اغلب با استفاده از فرایندهای افقی و عمودی به منظور تولید شمشهای دایره‌ای برای فرایندهای اکستروژن، فورج، یا کشش سیم بعدی، بصورت پیوسته ریخته‌گری می‌شود. انواع مختلف فرایندهای ریخته‌گری پیوسته دیگر برای کاربردهای خاص وجود دارد. ذوب دوباره الکترو شیمیایی سرباره (ESR) و ذوب دوباره در قوس خلاء (VAR) دو شکل از روشهای ریخته گری پیوسته عمودی مورد استفاده برای فلزات غیر آهنی، سوپر آلیاژها و آلیاژهای خاص با قطر تا ۵/۱ متر می باشند. این فرایندها از وارد شدن ناخالصیهای اکسیدی جلوگیری کرده و ناخالصیهایی چون سولفورها را به منظور تولید فلزی با خلوص بالا با جدایش کم و نسبت به قطعات ریختگی پیوسته مرسوم با نواقص دیگر کمتر، خارج می‌کنند. محصولات آنها گرانتر هستند اما برای قطعات مهم و حساسی مانند قطعات مربوط به صنایع هوافضا مورد نیاز هستند.
برخی از مهمترین پدیده هایی که این فرایند را کنترل می‌کنند و کیفیت محصول را معین می‌نمایند در زیر آمده است:
جریان فولاد به درون قالب از طریق دریچه های نازل ورودی که معمولا منشعب هستند، انجام می شود. سرعتهای بالا عدد رینولدی بیش از ۱۰۰۰۰۰ ایجاد کرده و رفتاری کاملاً متلاطم دارند.
گاز آرگون برای جلوگیری از مسدود شدن نازل به درون آن تزریق می شود. حبابهای ایجاد شده، خاصیت شناوری و سبکی ایجاد می کنند که تاثیر زیادی هم در قالب و هم در نازل بر الگوی جریان دارد. آنها همچنین ناخالصی‌ها را جمع کرده و می توانند عیوب سطحی جدی در محصول نهایی ایجاد کنند.
جریان مذاب در سطح آزاد بالایی قالب در کیفیت فولاد تاثیر زیادی دارد. سرعت افقی در طول فصل مشترک جریان را ایجاد کرده و انتقال حرارت را در لایه های فلاکس جامد و مایع که در سطح آزاد بالایی شناور هستند، کنترل می کند. در ضخامت و طول محصول نهایی اختلاف در ترکیب زیاد به دلیل در هم آمیختگی بعد از تغییر درجه فولاد ، ممکن است به وجود آید.

ریخته‌گری اسلب نازک

در اواخر دهه ۸۰ قرن پیش دور جدیدی از هیجان دنیای جهانی فولاد را فرا گرفت و آن دست یافتن به فناوری جدید معروف به ریخته‌گری اسلب نازک بود. ماشین‌های ریخته‌گری دهه ۶۰ و ۷۰ قرن پیش اسلب به ضخامت ۲۰۰-۲۵۰ میلی‌متر تولید می‌کردند اما ماشین‌های ریخته‌گری جدید اسلبی به ضخامت ۵۰ تا ۹۰ میلی‌متر تولید می‌کنند.
اولین کارخانه ریخته‌گری اسلب نازک در جهان کارخانه فولادسازی ؟؟؟ در امریکا بود که در ژوئیه ۱۹۸۹ راه‌اندازی شد. فناوری به‌کار گرفته شده در آنجا تولید فشرده فولاد (CSP) نام داشت. این فرآیند توسط شولمن زیماگ آگ آلان ابداع شده که بین یک ماشین ریخته‌گری اسلب نازک با یک واحد نورد چند‌خطه برای تولید شمه نورد گرم با حداقل هزینه بدون هرگونه افت زیاد انرژی بین فرآیندهای ریخته‌گری و نورد، یک ارتباط مستقیم ایجاد می‌کند.
دومین کارخانه نورد ورق اسلب نازک در جهان تحت عنوان (TS/FR) که اولین نسل این فرآیند بود در ایتالیا در سال ۱۹۹۲ با تکنولوژی نورد تسمه هم‌خط (In-Line Strip) راه‌اندازی گردید. تکنولوژی تسمه هم خط توسط مانسمان و ماگ آلان طراحی شده است.
نسل دوم ماشین‌های ریخته‌گری اسلب نازک
دومین نسل ماشین‌های ریخته‌گری اسلب نازک در حد زیادی پیشرفته شده است و دارای چندین مشخصه جدید است. این مشخصات شامل ترمزهای الکتروگلنتیک، قالب نوسانی هیدرولیکی و سیستم کاهش‌دهنده ضخامت ماهیچه اسلب مذاب (LCR) می‌باشند. تمامی این مشخصه‌ها موجب کاهش هزینه و بهبود عمده در کیفیت محصول شده است.
انواع تکنولوژی‌های ریخته‌گری اسلب نازک تکنولوژی( CSP)
در فناو ری تولید فشرده اسلب (CSP) اس‌ ام‌ اس آگ آلان (پیشرو در زمینه تکنولوژی اسلب نازک) ماشین ریخته‌گری می‌تواند اسلبی به ضخامت ۵۰ میلی‌متر تولید کند که در یک تونل (کوره متعادل‌کننده) گذشته و به‌طور مستقیم وارد قفسه نهائی یک واحد نورد تسمه گرم سنتی می‌شود. SMS با طراحی یک قالب قیفی شکل به یک دستاورد دست یافت که ورود نازل نیمه غوطه‌ور (SEN) را آسان‌تر می‌کند و در نتیجه موارد زیر بهبود می‌یابد:
قابلیت اطمینان زیاد از ریخته‌گری در سرعت‌های بالا (حداکثر ۶ متر در دقیقه) شار حرارتی یکنواخت در عرض و عمق قالب که یک کیفیت مطلوب در سطح در طول تسمه ایجاد نموده و تسمه با ضخامت کمتر از یک میلی‌متر به تسمه ۱۲۰۰ میلی‌متری ارجاع می‌شود.