ما الذي يجب فعله في نهاية عملية تبريد أنابيب الصلب ذات القطر الكبير؟

(1) عند اكتمال عملية التبريد، أي عندما تتساوى درجات حرارة الطبقة السطحية واللب، يختفي التشوه المرن في كليهما ويعودان إلى حالتهما الأصلية. وعلى الرغم من تولد إجهاد حراري لحظي أثناء عملية التبريد، فإن الإجهاد الحراري المتبقي بعد توقفها يساوي صفرًا.

(2) بالطبع، هذه حالة خاصة نسبياً. نظراً لتولد إجهاد حراري كبير في المرحلة المبكرة من عملية التبريد السريع، عندما يكون الفولاذ لا يزال عند درجة حرارة عالية نسبياً ويتمتع بلدونة جيدة، فإن الإجهاد الحراري سيتجاوز مقاومة الخضوع لأنبوب الفولاذ ذي القطر الكبير، مما يتسبب في شد على السطح وضغط على اللب. ويحدث تشوه لدني، وبالتالي تخفيف الإجهاد الحراري.

(3) مع استمرار التبريد، يتباطأ معدل تبريد الطبقة السطحية، بينما يزداد معدل تبريد اللب. ويتناقص فرق درجة الحرارة بين الطبقة السطحية واللب تدريجيًا بعد تجاوز قيمة كبيرة، ويزداد الإجهاد الحراري المؤثر على كليهما تبعًا لذلك.

(4) مع ذلك، وبسبب التشوه اللدن المُسبق المذكور آنفًا، فإنه يُسهم في تقليل الإجهاد الحراري الكبير. عندما يكون هناك فرق كبير في درجة الحرارة، يقترب الإجهاد الحراري من الصفر. في هذه الحالة، لم يبرد اللب بعد، وسيستمر في الانكماش عند التبريد، مما يؤدي إلى انعكاس الإجهاد الحراري، مُشكلاً إجهادًا حراريًا تنضغط فيه الطبقة السطحية ويتمدد فيه اللب.

(5) لذلك، بعد التبريد، ستحتوي الطبقة السطحية على إجهاد انضغاطي متبقٍ، بينما سيحتوي اللب على إجهاد شد متبقٍ. عند صب الفولاذ المنصهر في القالب، تنخفض درجة حرارته تدريجيًا نتيجة امتصاص القالب للحرارة، ويتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بين خط السيولة وخط الطور. تُسمى هذه العملية بعملية التصلب، وتُسمى هذه الفترة الانتقالية بالتصلب.

(6) تحدث تجاويف الانكماش، ومسامية الانكماش، والتشقق الحراري، والانفصال، والمسامات المختلفة، والشوائب في أنابيب الصلب ذات الأقطار الكبيرة خلال فترة التصلب. لذلك، يُعد فهم ودراسة قانون التصلب والتحكم فيه ذا أهمية بالغة للحصول على مصبوبات ممتازة وكثيفة.