ELEZARSKI BORNI K Stran VSEBINA Rodič Jože — Železarna Ravne PROIZVODNJA EPZ JEKLA — NOVOST V ŽE- LEZARNI RAVNE............73 Koroušič Blaženko — Metalurški institut, Ljubljana IZBOLJŠANJE KVALITETE VISOKO LEGI-RANIH JEKEL S PRETALJEVANJEM POD ŽLINDRO ................ 89 Razinger Anton — Železarna Jesenice ZNAČILNOSTI PORAZDELITVE SVINCA V 5 TONSKIH BLOKIH SVINČEVIH JEKEL . . 99 Vodopivec Franc, B. Ralič — Metalurški institut, Ljubljana EVOLUCIJA SESTAVE NEKOVINSKIH OKSID-NIH VKLJUČKOV MED TALJENJEM JEKLA C 1730 V ELEKTRO PECI.........111 Kovač Janez — Železarna Ravne PRIMERJALNO PREIZKUŠANJE TRDOTE PRI POVIŠANIH TEMPERATURAH.......119 DRUŠTVENE VESTI...........125 ODLOMKI IZ RAZIKSOVALNEGA DELA V SLOVENSKIH ŽELEZARNAH.......125 LETO 8 ST. 2 1974 ŽEZB BQ 8 (2) 73-128 (1974) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INSTITUT VSEBINA V Rodič Jože ŽEZB 8 (2) s 73—88 Proizvodnja EPŽ jekla — novost v železarni Ravne DK: 669.162.263 ASM/SLA: D8n Koroušič Blaženko ŽEZB 8 (2) s 89—98 Izboljšanje kvalitete visoko legiranih jekel s pre-taljevanjem pod žlindro DK: 669.187.26, 669.046.54 ASM/SLA: D8n Razinger Anton ŽEZB 8 (2) s 99—109 Značilnosti porazdelitve svinca v 5 tonskih blokih svinčevih jekel ' X DK: 669.14.018.232; 669.4 ASM/SLA: SGA-k; Pb Vodapivec Franc, B. Ralič ŽEZB 8 (2) s 111—118 Evolucija sestave nekovinskih oksidnih vključkov med taljenjem jekla C 1730 v elektro peči DK: 669.14.018.463; 669.187 ASM/SLA: L21E; 9—69 Kovač Janez ŽEZB 8 (2) s 119—123 Primerjalno preizkušanje trdote pri povišanih temperaturah DK: 620.187.154 ASM/SLA: Q2§p Društvene vesti s 125 Odlomki iz raziskovalnega dela v slovenskih železarnah s 125 ' INHALT Rodič Jože ŽEZB 8 (2) s 73—88 Erzeugung von Stahl im Elektro schlackeum-schmelzverfahren — eine Neuheit im Huttemverk Ravne DK: 669.162.263 ASM/SLA: D8n Koroušič Blaženko ŽEZB 8 (2) s 89—98 Qualitatsverbesserung der hochlegierten Stahle durch das ESU Verfahren DK: 669.187.26, 669.046.54 ASM/SLA: D8n Razinger Anton ŽEZB 8 (2) s 99—109 Eigenheiten der Bleiverteilung im 5 t Block eines bleilegierten Stahles DK: 669.14.018.232; 669.4 ASM/SLA: SGA-k; Pb Vodopivec Franc, B. Ralič ŽEZB 8 (2) s 111—118 Evolutjon der Zusammensetzung nichtmetallischer oxydischer Einschliisse beim Schmelzen des Stahles C 1730 im Lichtbogenofen DK: 669.14.018.463; 669.187 ASM/SLA: L21E; 9—69 Kovač Janez ŽEZB 8 (2) s 119—123 Hartevergleichsuntersuchungen bei hoheren Temperaturen DK: 620.187.154 ASM/SLA: Q29p Vereinsnachrichten s 125 Bruchteile aus der Forschungsarbeit der slovveni-schen Huttenwerke s CONTENTS Rodič Jože ŽEZB 8 (2) s 73—88 Production of ESR SteeI-Novelty in Ravne Iron-works DK: 669.162.263 ASM/SLA: D8n Koroušič Blaženko ŽEZB 8 (2) s 89—98 The quality improvement of high-alloyed Steels by electroslag remelting DK: 669.187.26, 669.046.54 ASM/SLA: D8n Razinger Anton ŽEZB 8 (2) s 99—109 Characteristics of lead distribution in 5 t lead ed Steel ingots DK: 669.14.018.232; 669.4 ASM/SLA: SGA-k; Pb Vodopivec Franc, B. Ralič ŽEZB 8 (2) s 111—118 Evolution of composition of nonmetallic inclu-sions during smelting C. 1730 Steel in the electric are furnace DK: 669.14.018.463; 669.187 ASM/SLA: L21E; 9—69 Kovač Janez ŽEZB 8 (2) s 119—123 Comparative Hardness Tests at Higher Tempera-tures DK: 620.187.154 ASM/SLA: Q29p Association Nevvs s 125 Fragments from the Research Work in Slowene Iron-woi1ks COAEPaCAHHE Radič Jože ŽEZB 8 (2) s 73—88 IlpOH3BOACTBO EiUII-CTaAH - HOBOCTb B MCTaAA- om 3asoae P a b h e DK: 669.162.263 ASM/SLA: D8n Koroušič Blaženko ŽEZB 8 (2) s 89—98 YAYHiiieHHe KanecTBa Bbic0K0AerHp0BaHHbix cra-Aeii nepenaabaehhem noa iuaskom DK: 669.187.26, 669.046.54 ASM/SLA: D8n Razinger Anton ŽEZB 8 (2) s 99—109 XapaKTepncTHKH nopa3AeAeHHH cbumja b 5 t-hx CAHTKax CBHHI(OBbIX CTaAeft DK: 669.14.018.232; 669.4 ASM/SLA: SGA-k; Pb Vodopivec Franc, B. Ralič ŽEZB 8 (2) s 111—118 3boak>ij(hh coctaba hemetaaahheckhx okckahbix BKAlOieHHH bo bpcmh IIAaBKH CTaAH MapKH Č 1730 b 3aektpohyroboft neiH DK: 669.14.018.463; 669.187 ASM/SLA: L21E; 9—69 Kovač Janez ŽEZB 8 (2) s 119—123 CpaBHHTeAbHoe HcriBiTamie TBepAOCTH npn noBbi-meHHbix TeMnepaTypax DK: 620.187.154 ASM/SLA: Q29p OrBeAOMAeHHH opraHH3arHH c 125 HeCKOAbKO OTpMBKOB paSOT HCCAeAOBaHHH b CAO- BeHCKHX MeTaAAVprHHeCKHX 3aBOAOB C 125 ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 8 LJUBLJANA JULIJ 1974/ŠT. 2 Proizvodnja EPZ jekla - novost v Železarni Ravne* Jože Rodič Postopek električnega pretaljevanja jekla pod žlindro (EPŽ) je najnovejši jeklarski postopek za proizvodnjo jekel vrhunske kakovosti s homogeno in kompaktno kristalizacijo ter vrsto posebnih kakovostnih lastnosti. Železarna Ravne je EPŽ postopek uvedla v svoj proizvodni program v začetku leta 1973. članek podaja kot povzetek predavanja na prvem jugoslovanskem posvetovanju o EPŽ jeklih (septembra 1913 v Ravnah na Koroškem) in predavanja na Metalurškem srečanju v Portorožu (oktobra 1973) nekaj informacij o polletnih izkušnjah pri osvajanju in redni proizvodnji EPŽ jekla v železarni Ravne. V kratkem opisu današnjega stanja so podane osnovne karakteristike in proizvodne možnosti, prikaz industrijskega postopka od priprave elektrod do predelave EPŽ ingotov, možnosti in oblike dobav EPŽ jekla, tehnološke poti v proizvodnji EPŽ jekla ter nekaj informacij o kontroli kakovosti in zanesljivosti. Podana je tudi informacija o proizvodnem programu in tendencah razvoja. Na omenjenih posvetovanjih je bil podan tudi pregled značilnih kakovostnih lastnosti, kar pa bo podrobneje obravnavano v seriji posebnih člankov. * Prirejeno po predavanjih na posvetovanju o električnem pretaljevanju pod žlindro v Železarni Ravne 12.—13. septembra 1973 in na metalurškem srečanju v Portorožu 4.-5. oktobra 1973. Projekt razvoja EPŽ proizvodnje v Železarni Ravne vodi Jože Rodič, dipl inž. — vodja službe za razvoj tehnologije, izdelkov in metalurške raziskave z naslednjimi sodelavci iz Železarne Ravne: — Cvetko Stojanov, dipl. inž. — raziskovalec za posebne jeklarske postopke, — Alenka Rodič, dipl. inž. — vodja metalografskih laboratorijev, — Vinko Pušnik — vodja obrata EPZ, — Jože Pšeničnik — raziskovalec za posebne naloge. Pri tem razvojnem projektu sodeluje Metalurški inštitut iz Ljubljane s poizkusno EPZ napravo, na kateri vodi raziskave dr. Blaženko Koroušič, dipl. inž. — vodja raziskav za specialne jeklarske postopke. UVOD Celoten razvoj EPŽ postopka v železarni Ravne je potekal tako, kakor bi si želeli še na mnogih drugih področjih. Čeprav je bil zelo zahteven, smo ga dokaj dobro obvladali s pomočjo projektne organizacije in z vodenjem po mrežnem planu PERT. V letu 1968 smo opravili sistematično informacij sko-dokumentacijsko dejavnost v zvezi z EPZ postopkom. Po ogledu poizkusnih in industrijskih EPŽ naprav v nekaterih drugih državah smo lahko še praktično ocenili pomen tega najnovejšega jeklarskega postopka za železarno Ravne. Ko smo se neposredno sami prepričali o kakovostnih izboljšavah, s tem, da smo nekaj vzorcev naših jekel poslali na poizkusno pretaljevanje in izvršili primerjalne preiskave, je prišlo do odločitve o nadaljnjem projektu razvoja. Izdelan je bil mrežni plan za prvo fazo v okviru katere je bila izdelana laboratorijska EPZ naprava na metalurškem inštitutu v Ljubljani. Do konca leta 1970 so bile na tej napravi opravljene številne raziskovalne naloge s poizkusnim pretaljevanjem najpomembnejših vrst jekel pod različnimi tehnološkimi pogoji. S tesnim sodelovanjem med metalurškim inštitutom in raziskovalnim oddelkom železarne Ravne so bile opravljene vse potrebne raziskave in s primerjavami kakovostnih lastnosti je bila utemeljena pomembnost EPZ postopka za proizvodni program Železarne Ravne. Na takih solidnih osnovah je bil v letu 1971 izdelan investicijski elaborat ter mrežni plan druge faze projekta, s katerim smo potek investicijske dejavnosti kombinirali z intenzivnim razisko-valno-razvojnim delom za osvajanje proizvodnega programa in s strokovnim usposabljanjem potrebnega kadra. V novembru in decembru 1972 je bila že izvedena /montaža EPZ naprave v novo zgrajenem obratu, tako da smo v prvih dneh leta 1973 začeli s poizkusnim industrijskim obratovanjem, čeprav je bila v prvem obdobju pretežna količina proizvedenega jekla namenjena raziskovalnim potrebam za oceno tehnologije in kakovostnih lastnosti jekla. KARAKTERISTIKE IN PROIZVODNE MOŽNOSTI EPŽ NAPRAVE V ŽELEZARNI RAVNE EPŽ naprava R-951-U sovjetske proizvodnje jc bila instalirana v novem obratu železarne Ravne za električno pretaljevanje porabnih elektrod pod žlindro. Slika 1 prikazuje shemo te naprave, slika 2 pa napravo med obratovanjem. — transformator ima 17 stopenj in je proizvodnje RADE KONCAR, —- tok je izmeničen, — napetost omrežja je 380 do 220 V, —■ frekvenca 50 Hz, — delovna napetost transformatorja za napajanje peči je 40 do 90 V, —- maksimalni tok pretaljevanje je 14000 A. V nadaljnjem izpopolnjevanju bo EPŽ naprava opremljena z dodatnima formatoma kristaliza-torja —■ kvadratnega preseka 250 X 250 mm, — okroglega preseka 600 mm 0. ----Držalo elek t rede OPIS POSTOPKA PROIZVODNJE Z ELEKTRIČNIM PRETALJEVANJEM POD ŽLINDRO V ŽELEZARNI RAVNE - Elektroda Jeklo se izdela po klasičnem postopku v elek-tro obločni peči po posebnem naročilu, s katerim so zahtevane spremembe kemijske sestave, upoštevajoč spreminjanje vsebnosti nekaterih legir-nih elementov med pretaljevanjem. Porabne elektrode za elektropretaljevanje pod žlindro se lahko izdelajo z valjanjem, kovanjem ali litjem. Lahko pa za porabne EPŽ elektrode porabimo tudi gredice iz zaloge, če so te ustreznih dimenzij. Sledi čiščenje in rezanje ter potrebna Slika 1: Shema EPŽ naprave Karakteristike in trenutne proizvodne možnosti v standardni izvedbi so naslednje: — ena porabna elektroda in nepremični vodno hlajen kristalizator, — dimenzije EPŽ ingota pri obstoječem kri-stalizatorju so 400 X 400 X max. 1800 mm, — presek EPŽ ingota je kvadrat z zaokroženimi robovi, — ingot je rahlo koničen: spodaj kv. 420 mm, zgoraj kv. 380 mm, — maksimalna teža EPŽ ingota je 2200 kg. Glavne proizvodne karakteristike in tehnični podatki EPŽ naprave so: — produktivnost največ 500 kg na uro, — omejitve dimenzij porabnih elektrod za obstoječi kristalizator so: — 0 180 do 280 mm, — kv. 220 do 270 mm, — dolžina taljenega dela 4000 do 5800 mm, — premer elektrodne glave pri obstoječih čeljustih je 0 180 mm. Električne karakteristike so naslednje: — nazivna moč transformatorja za napajanje peči je 1000 kVA, Slika 2: EPž naprava v železarni Ravne med obratovanjem hladilne vode Vodno hlajen bakren kristalizator Tekoča ilindra Tekoče jeklo Plast strjene ilindre S trjeni ingot Dotok hladilne vode Vodno hlajeno dno Slika 3: Privarjanje nastavka za vpenjanje elektrode v čeljusti EPŽ naprave — kontinuirno litje, — litje v kokile, — litje v pesek, — valjanje, — kovanje. Izbira postopka je seveda ob upoštevanju tehnoloških možnosti in kapacitet odvisna od karakteristik posameznih vrst jekla in od ekonomičnosti postopka. Proizvajalci EPŽ jekla, ki imajo v proizvodnem programu manjši asortiment in izdelujejo večje količine posameznih vrst jekla, se poslužujejo prav gotovo naj ekonomičnej šega postopka za izdelavo elektrod s kontinuirnim litjem. Ta postopek v sedanji fazi in verjetno tudi v bližnji bodočnosti zaradi številnih specifičnosti v železarni Ravne ne pride v poštev. Litje elektrod v kokile je dokaj problematično in v praksi skoraj neizvedljivo pri dolžinah elektrod, kakršne uporabljamo v železarni Ravne zaradi značilnosti EPŽ naprave. Litje v kokile prihaja predvsem v poštev za tiste EPŽ naprave, ki delajo z dvižnim kristalizatorjem in z menjanjem elektrod med procesom. Pri takih napravah so priprava porabnih elektrod s privarjanjem nastavkov za vpenjanje v čeljusti EPŽ naprave, (slika 3) Žlindro z izbrano kemijsko sestavo je treba sestaviti in jo pripraviti po posebej predpisanem postopku, z upoštevanjem postavljenih kakovostnih zahtev in glavnega namena elektropretalje-vanja pod žlindro. Sledi pretaljevanje porabne elektrode v krista-lizatorju. To izvajamo s programskim, avtomatičnim ali pa ročnim vodenjem procesa. V odvisnosti od vrste jekla je treba z EPŽ ingoti izvesti po slačenju (slika 4) še določen termični postopek. EPŽ ingote največkrat predelujemo v vročem s kovanjem ali pa tudi z valjanjem. V posebnih primerih je mogoče EPŽ jeklo uporabljati tudi v nepredelanem stanju po ustrezni toplotni obdelavi, kar se v zadnjem času tudi vse bolj uveljavlja. Priprava porabnih elektrod Omenili smo že, da porabne EPŽ elektrode izdelujejo po različnih postopkih, pri čemer moramo posebej za litje omeniti tri načine: immt$» Slika 4: EPŽ ingot je gotov elektrode lahko kratke. Delo s stabilnim kristali-zatorjem zahteva velike dolžine elektrod, katerih med procesom ni mogoče menjati. Formanje elektrod in litje v pesek predstavlja razmeroma drag in proizvodno neugoden postopek. Za nekatera visoko legirana orodna in na zraku kaljiva jekla pa ima postopek litja v pesek z dolgotrajnim počasnim ohlajevanjem v pesku določene prednosti, katere je treba upoštevati, v dobršni meri pa tudi še raziskati. Izdelava elektrod z valjanjem je za tiste vrste jekel, ki jih lahko valjamo neposredno iz 2-tonskih ingotov do končne dimenzije elektrode brez vmesnega dogrevanja, prav gotovo najinteresantnejši postopek, vsaj pri obstoječih pogojih v železarni Ravne. Ta način izdelave elektrod je seveda že s sposobnostjo jekla za predelavo dokaj omejen, razen tega pa je z ozirom na dimenzije in teže elektrod vezan z nekaterimi težavami. Ta postopek lahko uporabljamo pri obstoječih pogojih le za tista jekla, iki jih lahko ohlajamo na zraku. Za nekatere vrste jeikla, ki so prav za EPŽ pretalje-vanje najinteresantnejša, valjanje elektrod sploh ne pride v poštev zaradi slabe predelavne sposobnosti ali pa zaradi močne kaljivosti na zraku. Kovanje v principu ni primeren postopek za normalno pripravo EPŽ elektrod. V določenih primerih pa smo bili k temu načinu prisiljeni. Kovanje elektrod je problematično zaradi velike dolžine, pri kateri zahtevane ravnosti elektrod skoraj ni mogoče zagotoviti. Ob določenih pogojih se pojavlja precej problemov tudi pri rezanju koncev elektrod in pri čiščenju s peskanjem, brušenjem ali luženjem. Že iz opisanega vidimo, da izbira tehnološkega postopka za pripravo porabnih elektrod z ozirom na tehnološke možnosti in kakovostne karakteristike jekel ni najpreprostejša. Pogoji pretaljevanja na EPŽ napravi lahko izredno močno vplivajo na konfiguracijo makro in mikro struktur ter posredno na najrazličnejše lastnosti jekel. Pri pogojih pretaljevanja lahko nastopa neizmerno število najrazličnejših kombinacij tehnoloških parametrov pretaljevanja. S posebnim upoštevanjem izkušenj je potrebno v planu sistematičnih raziskav izbrati določene karakteristične pogoje pretaljevanja. Na podlagi rezultatov takih raziskav pride proizvajalec EPŽ jekla do tehnologije pretaljevanja, ki jo lahko v nadaljnji proizvodnji programsko zagotavlja z iz- koriščanjem avtomatizacije. To je dragoceno bogastvo, do katerega pride proizvajalec EPŽ jekla le z veliko vloženimi sredstvi v začetnem obdobju, zato to bogastvo tudi primerno čuva. Prav lahko razumemo, da bi bilo skoraj brezupno iskanje tehnoloških pogojev in programov pretaljevanja v literaturi. Predelava EPŽ ingotov se izvaja s kovanjem ali z valjanjem, pri čemer imajo tudi primerjave različnih stopenj predelave poseben pomen. V zvezi s predelavo EPŽ ingotov moramo posebej omeniti, da je poleg standardnega načina kovanja EPŽ ingotov možnih še več vrst posebnih postopkov za doseganje optimalne homogenosti in izotropnosti odkovkov. Prav to je v določenih primerih specialnih orodij ali najodgovornejših konstrukcijskih delov odločilnega pomena. Obseg raziskovalno-razvojnega dela je na področju električnega pretaljevanja pod žlindro v kombinaciji s tehnologijo kovanja res ogromen, omogoča pa doseganje širokega spektra reguliranih kakovostnih lastnosti. EPŽ žlindre Izbiro EPŽ žlindre s primerno sestavo in postopek priprave žlinder za elektropretaljevanje moramo obravnavati s posebno pozornostjo, ker so prav žlindre tisto sredstvo, ki ob ustreznih tehnoloških pogojih pretaljevanja odločajo o doseženi kakovosti jekel po pretaljevanju. železarna Ravne je zaradi specifičnih razmer pri nabavi EPŽ žlinder morala v razvoj EPŽ postopka vključiti tudi osvajanje domače proizvodnje ustreznih EPŽ žlinder, za kar je nalogo poverila metalurškemu inštitutu v Ljubljani. Danes razpolagamo s širokim asortimentom domačih žlinder, ki po svoji kakovosti dokaj zadovoljujejo osnovne zahteve. Nadaljnji razvoj na tem področju bo usmerjen v izpopolnjevanje tehnologije izdelave žlinder in izboljšanje kakovosti ter enakomernosti, obenem pa na tipizacijo in zmanjšanje danes preširokega asorti-menta EPŽ žlinder. Seveda bomo to tipizacijo izvedli lahko le postopoma s sistematičnim iskanjem optimalnega asortimenta. Možnosti in oblike dobav EPŽ jekla V primerjavi s klasično litimi ingoti so EPŽ ingoti toliko kompaktni, da je za določene namene možna uporaba z razrezovanjem ustrezno toplotno obdelanih ingotov v nepredelanem stanju. Za take namene je priporočljivo prilagoditi dimenzije kri-stalizatorja dimenzijam zahtevanih orodij, oz. konstrukcijskih delov. Drugo varianto dobav EPŽ jekla predstavlja paličasto jelklo. V valjani izvedbi se dobavlja razmeroma majhen delež proizvedenega EPŽ jekla, ker pridejo do izraza kakovostne lastnosti EPŽ jekla v valjanih palicah le glede čistosti jekla ali pa glede posebnih zahtev predelavne sposobnosti. Velika večina proizvedenega EPŽ jekla se dobavlja v obliki odkovkov. Karakteristike strjeva- nja EPŽ ingota v kombinaciji s posebnimi tehnološkimi postopki predelave s kovanjem dajejo optimalne lastnosti glede homogenosti in izotropnosti jeklenih izdelkov. Posebno pride to do izraza pri zahtevah po obstojnosti mer ali stabilnosti oblik in dimenzij. Seveda tudi tu posebej upoštevamo čistost jekla. V kovani izvedbi EPŽ jekla so možne tudi tiste variante po sestavi, ki se sicer zelo slabo predelujejo. EPŽ jekla so torej v skupini orodnih jekel posebno vzdržljiva proti obrabi. Posebno prednost predstavlja možnost izdelave EPŽ ingotov »na mero« po višini oz. teži, kar omogoča bistveno izboljšanje izplenov. Tehnološke poti v proizvodnji EPŽ jekla Značilnosti proizvodnje EPŽ jekla z različnimi variantami tehnoloških poti smo do neke mere že spoznali. Za nazoren prikaz so podane na naslednji shemi (slika 5): JEKLARHA Slika 5: Pot proizvodnje EPŽ jekla Slika 6: EPŽ ingoti na skladišču Naročnik ima dve možnosti: — jekla iz rednega proizvodnega programa naroči po normalni poti v prodajni službi; — jekla izven normalnega proizvodnega programa in tudi jekla iz normalnega proizvodnega programa v slučaju posebnih kakovostnih zahtev naroči po predhodnih dogovorih v službi za razvoj in metalurške raziskave. Prodajni oddelek ali služba za razvoj in metalurške raziskave poskrbita v pripravi dela metalurških obratov za izdajo vse potrebne dokumentacije, za natančno definiranje naročila, določitev tehnološke poti in za predpis kontrole kakovosti. Na osnovi izdane dokumentacije se v jeklarni izdela ustrezna količina jekla v elektro pečeh za izdelavo porabnih elektrod. V tej fazi se izvrši normalna kontrola kakovosti izdelanega jekla, pri čemer je odločilni kriterij zahtevana kemijska sestava. V naslednji fazi so možne tri variante. Po prvih dveh variantah gredo vroči konvencionalno liti ingoti v valjamo ali v kovačnico, kjer se izdelajo porabne elektrode ustreznih dimenzij za EPŽ pretaljevanje. Po tretji varianti se tekoče jeklo v ponovci prenese v livarno, ikjer porabne elektrode ulijejo. Po predpisanih postopkih opravijo fazno kontrolo preizkušancev iz porabnih elektrod. Elektrode se po predpisanem postopku pripravijo in vskladiščijo, uporabijo pa se šele po odločitvi fazne kontrole o izpolnjevanju kakovostnih zahtev. Sledi elektropretaljevanje pod žlindro po pripravljenem tehnološkem postopku. Pretaljevanje se lahko vodi po programskem modelu, avtomatično po nastavitvi na komandnem pultu ali pa ročno, v kolikor gre za določeno stopnjo osvajanja ali posebnega reguliranja kakovosti. Po končanem pretaljevanju in slačenju ingota nastopijo štiri različne variante, od katerih so na shemi prikazane tri: — Po prvi varianti se namreč ingot lahko ohlaja prosto na zraku ali pa ga dostavijo neposredno v predelovalne obrate. — Po drugi varianti se ingot položi pod izolirani hladilni pokrov za zadrževano ohlajevanje. — Po tretji varianti se ingot vloži v kurjeno peč za izenačevanje temperature na določenem nivoju in za kontrolirano ohlajanje s predpisano hitrostjo. — Po četrti varianti se izvede popoln postopek toplotne obdelave — žarjenja, normalizacije ali gašenja. Izbira ene od teh variant je torej odvisna od zbranih izkušenj za določeno vrsto jekla pri obstoječih tehnoloških pogojih. Sledi fazna kontrola EPŽ ingotov, v kateri je poleg kontrole kemijske sestave odločilen pregled površine ingota, ultrazvočni pregled in druge preiskave po zahtevi, med katerimi niso redke tudi preiskave vzorcev, odrezanih ali izrezanih iz ingotov, predvsem v fazi, ko osvajamo pretalje-vanje nove vrste jekla. Na osnovi dispozicije naročila in odločitev fazne kontrole se EPŽ ingoti vskladiščijo (slika 6) ali pa gredo neposredno na valjanje ali kovanje. Nadaljne poti so poznane in enake kot pri konvencionalno izdelanem jeklu. Naročnik dobi valjano ali kovano jeklo po osnovni toplotni obdelavi, kontroli kakovosti in adju-stiranju. Posebno pri EPŽ jeklih je interesantna čim višja stopnja finalizacije znotraj železarne z mehansko predobdelavo ali končno obdelavo izdelkov. Tako dobi naročnik predobdelane polizdelke ali pa gotova orodja in konstrukcijske dele. Kontrola kakovosti in zanesljivosti EPŽ jekel ter raziskave V obdobju osvajanja EPŽ proizvodnje smo organizirali kontrolo kakovosti, tako, da smo lahko neposredno primerjali kakovostne lastnosti po-rabne elektrode z gredico enakih dimenzij, predelano iz EPŽ ingota. Dodatno smo izvajali preiskave značilnih lastnosti tudi na preizkušancih, izrezanih iz EPŽ ingotov. Po možnosti smo že omenjene gredice iz EPŽ jekel predelovali na tisto dimenzijo gredic, za katero imamo v dokumentaciji največ podatkov iz redne fazne kontrole. Na ta način je omogočena primerjava kakovostnih nivojev konvencionalnega in EPŽ jekla. Pri tem izvajanju kontrole smo posebej upoštevali izvor porabnih elektrod ter registriran teh- nološki postopek pretaljevanja in po teh kriterijih smo izbrali reprezentančne EPŽ šarže za primerjalne preiskave. Po končanem osvajanju določene vrste jekla se kontrola kakovosti reorganizira in omeji na standardizirani obseg kontrole EPŽ ingotov in na kontrolo kakovosti končnih izdelkov po zahtevah kupca v naročilu. V fazi osvajanja osnovnih pogojev tehnologije električnega pretaljevanja pod žlindro so za reguliranje sistema kristalizacije zelo pomembne meritve geometrije odtaljevalnega stožca z označevanjem profila kopeli. Geometrijo odtaljevalnega stožca izmerimo tako, da potegnemo elektrodo iz kopeli in višino stožca ter kote izmerimo, obenem pa obliko kopeli, oz. fronte strjevanja jekla označimo z žveplovim cvetom ali volframovim zdro-bom. Tako označeni profil kopeli lahko kasneje kontroliramo na makro jedkanih ploščah ali pa ga odkrivamo z Baumannovim odtisom. Zanimiva je tudi raziskava odtaljevalnega stožca porabne elektrode s kapljico. Slika 7 nam nazorno prikazuje izoterme na stožcu elektrode jekla Č. 4150 (OCR 12) in pripadajoče značilne mikrostrukture. To jeklo je kaljivo na zraku, zato dobimo tipične kaljene mikrostrukture od podka-1 j enega do močno pregretega jekla. Po analogiji s poznano odvisnostjo kalilnih struktur in pripadajočih temperatur lahko ocenimo tudi temperature posameznih izoterm na odtaljevalnem stožcu s kapljico, katerega smo vzdolžno prerezali. Druge preiskave se izvajajo po standardni metodi v redni kontroli ali pa po programu posebnih preiskav v fazi osvajanja. Za programe kontrolnih preiskav posameznih skupin jekel so v metalurških laboratorijih železarne Ravne v rabi standardni hodogrami v obliki mrežnih planov po PERT metodi, ki nakazujejo pot skozi posamezne EPŽ 50 kg Sarža A KO Č £150 OCR 12 Konus elektrode s kapljico Kap/, k o - htc slai Slika 7: Odtaljevalni stožec elektrode s kapljico in pripadajoče mikrostrukture laboratorije in terminski potek preiskave. Spremljajoča dokumentacija in predpisi za izvajanje posameznih operacij pa zagotavljajo enotne pogoje preizkušanja, ki so glavni pogoj za neposredne medsebojne primerjave rezultatov. Poleg standardne metode preizkušanja v kontroli kakovosti se po individualnih zahtevah izvajajo še številne druge metalurške raziskave, kot so: — izdelava kompletnih TTT diagramov, —• razne dilatometrske preiskave za ugotavljanje premenskih točk, razteznostnih koeficientov in popuščnih efektov, — diferenčno termične analize, — kompleksne preiskave kaljivosti in popušč-ne obstojnosti, — preiskave z -uporabo rentgenske difrakto-metrije, — raziskave z uporabo elektronskega mikro-analizatorja in podobno. Primerjava premensikih točk in drugih efektov med konvencionalnim in EPŽ jeklom je večkrat zelo zanimiva, ker vpliv pretaljevanja pod žlindro na te pomembne karakteristike jekla še ni dovolj sistematično pojasnjen. V literaturi je v zvezi s premenskimi karakteristikami in popuščnimi efekti več trditev, bi so si celo nasprotujoče in se zdijo premalo preverjene. V ozki povezavi s tovrstnimi analizami so preiskave z uporabo rentgenske difraktometrije in kvantitativne metalografije posebno pomembne. Obseg osvajanja in proizvodnje EPŽ obrata železarne Ravne v letu 1973 Osnovni namen obratovanja EPŽ naprave v prvem polletju je bilo osvajanje tehnologije pretaljevanja za tipične vrste jekel perspektivnega proizvodnega programa EPŽ jekel. Potrebne so bile zelo obsežne raziskave za oceno uspešnosti tehnologije. V okviru delnega angažiranja naprave za redno proizvodnjo so bile izdelane poizkusne količine jekla za praktičen preizkus uporabnosti na določenih področjih. Razumljivo je, da ob enoizmenskem in delno dvoizmenskem obratovanju v prvem obdobju še ni mogoče pričakovati ekonomsko ugodnih rezultatov, posebno še ob upoštevanju dejstva, da takih visokovrednih jekel na tržišču ni mogoče uveljaviti v kratkem času brez utemeljene in praktično preizkušene upravičenosti višje cene. Naslednja tabela 1 podaja pregled vrst jekel, ki so bila v programu osvajanja tehnologije v po-izkusni EPŽ proizvodnji v obdobju prvega polletja 1973. Že v prvem obdobju osvajanja so bila potrjena predvidevanja o osnovni strukturi proizvodnega programa EPŽ jekel. Zaradi določenih potreb in neposrednih naročil se je že takoj v prvem od-dobju izkazal naslednji prioritetni vrstni red: — 35 % celotne proizvodnje EPŽ jekla predstavljajo orodna jekla za delo v vročem, tipa utop Mo 2 in utop Mo 1, — 21 % skupne proizvodnje EPŽ jekla predstavljajo orodna jekla za delo v hladnem, predvsem obstojna proti obrabi tipov OCR 12 VM in OCR 12 in — 18 % skupne proizvodnje EPŽ jekla predstavljajo jekla za izdelavo valjev za hladno valjanje, tipov OHV 4 in OHV 3. Te tri skupine orodnih jekel predstavljajo v prvem polletju 1973 skupaj 74 % celotne EPŽ proizvodnje. Osvajanje in raziskovalno-razvojno delo v drugem polletju 1973 je bilo usmerjeno predvsem na: — postopno optimizacijo izkoriščenosti EPŽ naprave, izpopolnjevanje tehnologije in dokumentacije tehnoloških predpisov, izpopolnitev kontrolnih listov in zajemanja stroškov ter analizo kritičnih postavk v strukturi stroškov, — izpopolnitev proizvodnih naprav in potrebne dodatne opreme v EPŽ obratu, — izpopolnjevanje in ureditev celotne tehnologije od izdelave šarže do končnega izdelka za najpomembnejše skupine orodnih jekel, — sistematično primerjavo stroškov za zaključene tehnološke cikluse med konvencionalnim in EPŽ jeklom, — osvojitev tehnologije EPŽ za nekatera druga specialna jekla in standardna jekla, namenjena za specialne izdelke. DOSEDANJE UGOTOVITVE IN REZULTATI POSEBNIH RAZISKAV V INDUSTRIJSKIH PROIZVODNIH OBRATIH V primerjavi s klasično litimi ingoti je pri EPŽ ingotih opaziti očitno boljšo kakovost površine. To velja za vse vrste jekel, posebno pa je bilo to očitno pri nizko legiranih kromovih jeklih za kroglične ležaje (Č.4146 — OCR 4 ex. spec.) in valje za hladno valjanje (C.4843 — OHV3, C.4740 — OHV4). Bistveno boljšo površino ingotov smo opazili tudi pri jeklu C.4770 — Prokron5. Pri edinem predstavniku konstrukcijskih nerjavnih jekel č.4572 - Pro-kron 11 special je površina ingotov izredno lepa. Podobno kakor za površino ingotov so bila potrjena pričakovanja tudi glede notranje kom-paktnosti in homogenosti ingotov. Razen pri nekaterih posameznih izjemah v toku osvajanja tehnologije nismo ugotovili centralne poroznosti ali redkosti sredine, kakor tudi ne večjih makro vključ-kov ali drugih notranjih napak. Gostota jekla Pri makro in mikro preiskavah EPŽ jekel smo dobili vtis večje gostote že v litem stanju. Iz literature je poznano, da predstavljajo rezultati na- Tabela 1 — Poprečne kemijske sestave jekel iz programa osvajanja EPZ proizvodnje Vrsta jekla C Si Mn Cr Ni w V Mo Co Nb N JUS ŽR % % % % % % % % °/o o/o % Č.9683 BRU 1,25 4 10 3,2 3,7 10,5 Č.4751 UTOP MO 1 0,4 1 5 0,4 1,3 Č.4753 UTOP Mo 2 0,4 1 5 1 1,5 C. — UTOP Mo 4 0,5 1 5 1 1,5 C. — OA 2 1 5 0,3 1 C.6451 UTOP 2 0,3 2,5 9,0 0,4 Č.4850 OCR 12 VM 1,55 12 1 0,9 Č.4150 OCR 12 2,1 12 0,10 C.4146 OCR 4 ex. sp. 1 1,5 C.4843 OHV 3 0,85 1,8 0,1 Č.4740 OHV 4 0,85 1,8 0,1 0,3 Č.4770 PROKRON 5 0,5 14 0,4 Č.4572 PROKRON 11 sp.<0,08 0,5 1,4 18 10,5 > 8x % C C.4870 28 - 30 - 4 N 0,55 9 21 4 1 1 1 0,4 C.4721 ECMo 100 0,2 1,2 0,25 Č.4320 EC 80 0,16 1,1 0,9 Č.1330 C 22 0,22 tančnih meritev gostote jekla zelo pomemben kriterij za oceno kakovosti EPŽ jekla in pravilnosti tehnologije, po kateri je bilo jeklo izdelano. Za tako natančne meritve gostot trenutno še nismo ustrezno opremljeni. Kemijska sestava Obširne raziskave so bile izvedene v zvezi z ugotavljanjem kemijske homogenosti EPZ jekel s številnimi analizami vzorcev, izrezanih iz raznih položajev v preseku EPZ ingotov, porabnih elektrod in EPZ gredic. Ugotovitve teh raziskav so zelo pomembne, ker je že pri izdelavi jekla v elektrooblooni peči potrebno z določenimi spremembami standardne kemijske sestave jekla zagotoviti želeno sestavo EPZ jekla. Raziskave spreminjanja vsebnosti posameznih elementov med predtaljevanjem in izcejanja po preseku in višini ingota so predmet posebnih nalog za izpopolnjevanje tehnologije električnega pretaljevanja pod žlindro. Najpomembnejši elementi, ki jih moramo pri tem obravnavati, so vsekakor silicij, mangan, aluminij, titan in žveplo. Drugi elementi se med pretaljevanjem ne spremi- njajo po svoji vsebnosti toliko, da bi bilo to posebej pomembno. Za kakovost EPZ jekla je vsekakor najpomembnejša možnost učinkovitega zniževanja vsebnosti žvepla in v določenih primerih predvsem pri orodnih jeklih tudi silicija med pretaljevanjem. Posebej lahko opozorimo na pomen splošnega zmanjševanja nečistosti v jeklu, tako eksogenih kot endogenih vključkov. Še posebej pomembno je, da tehnologijo pretaljevanja lahko dokaj orientiramo na odpravljanje določene vrste vključkov. Makrostrukture S spreminjanjem pogojev v tehnologiji elektro-pretaljevanja pod žlindro lahko zelo učinkovito vplivamo na izoblikovanje makrostrukture strjenega ingota. Poleg zagotavljanja kompaktne notranjosti bloka lahko s spreminjanjem hitrosti odtaljevanja elektrode in z odnosi dovedene energije ter napetosti in jakosti toka reguliramo profil tekoče kopeli jekla. V zelo širokih mejah lahko menjamo globino kopeli in hitrost naraščanja EPŽ ingota. Z obvladanjem tehnoloških pogojev imamo dokaj dobro v rokah tiste vplive, ki odločajo o hitrosti strjevanja in o usmerjenosti kristaliza- cije. Slika 8 nam nazorno prikazuje, kako pomembna je na tem področju raziskava makro-strukture jekla, za kar je v fazi osvajanja potrebno razrezovanje ingota in prekinjanje pretaljeva-nja z označevanjem globine kopeli in dokumentiranjem geometrije odtaljevalnega stožca elektrode. Zgornja slika nam prikazuje makrostrukturo iz vzdolžnega preseka ingota blizu glave. Jasno so vidni sledovi označevanja globine kopeli, oz. str-jevalne fronte. Spodnji dve sliki prikazujeta detajla, ki sta v primerjavi z zgornjo sliko 10-krat povečana, njun položaj pa je razviden iz skice ingota. V makrostrukturi jasno vidimo smer in 0,5 c m I--1 velikost dendritov, katerih rast med strjevanjem lahko spreminjamo v precej širokih mejah. Od kota, pod katerim rastejo dendriti, je v veliki meri odvisna sposobnost za vročo predelavo, od kombinacije teh kotov in poteka deformacij pri določeni tehnologiji kovanja pa je odvisna stopnja izotropnosti mehanskih in fizikalnih lastnosti od-kovka. V zvezi s tem je izredno širok maneverski prostor raziskovanja tehnologije tako imenovanih posebnih postopkov, ki so specialiteta posameznih proizvajalcev. Zaradi znanih značilnih lastnosti makro in mikrostrukture nerjavnega jekla so raziskave teh jekel še bolj zanimive. Č. 4753-Utop Mo2 '—m Označena / / globina \/ kopeli V i Slika 8: Makrostruktura EPŽ ingota Č.4753—utop Mo 2 Č. 4572 -PROKRON 11 special Slika 9: Makrostruktura EPŽ ingota C.4572 — prokron 11 sp. Na sliki 9 so na enak način kot v sliki 8 prikazane makrostrukture nerjavnega jekla Č.4572 — Prokron 11 special. Sposobnost za predelavo v vročem Izkušnje pri kovanju in valjanju konvencio-nalno izdelanih ingotov in EPŽ ingotov so praktično v vseh primerih potrdile pričakovanja z ugotovitvijo, da je sposobnost za predelavo v vročem pri vseh predelovanih EPŽ ingotih mnogo boljša. To je tudi razumljivo z ozirom na znane pogoje kristalizacije in prikazane makrostrukture EPŽ ingotov. Izboljšanje predelavne sposobnosti je poznana in posebno cenjena prednost EPŽ jekel, saj prav ta omogoča, da si pri EPŽ asortimentu orodnih jekel lahko privoščimo tudi take sestave, ki imajo bistveno povečano ob-rabno obstojnost. Jekla s tako sestavo v obliki klasično litih ingotov skoraj ne bi bila sposobna za racionalno predelavo v vročem. Za orientacijo smo izvršili nekaj preizkusov predelavne sposobnosti s torzijo v vročem na pre-izkušancih, izrezanih iz nepredelanih EPŽ ingotov. V načrtu imamo širše sistematične preiskave predelavne sposobnosti, zato pri teh prvih orientacijskih preizkusih nismo posvečali posebne pazljivo- sti položaju izrezanih preizkušancev z ozirom na usmerjenost kristalizacije. Preizkušance smo izrezovali iz roba in iz sredine EPŽ ingotov. Preizkušali tudi nismo predelavne sposobnosti v celotnem temperaturnem intervalu, ampak smo izbrali za primerjalne preizkuse samo tiste temperature, za katere smo že razpolagali z nekaterimi rezultati preizkušanja, kar pa ne pomeni, da so to optimalne temperature. Pri teh poizkusih smo ugotovili, da število obratov do zloma pri preizkušancih jekla č.4753 — Utop Mo 2, izrezanih iz nepredelanega EPŽ ingota, lahko nekako primerjamo z rezultati, ki smo jih dobili pri konvencionalno izdelanem jeklu Č.4751 — Utop Mo 1 in Č.4753 — Utop Mo 2 v predelanem stanju. Podobno razpolagamo s primerjalnimi podatki za jeklo Č.4146—OCR 4 ex. spec. Lahko trdimo, da ima EPŽ ingot bistveno boljšo predelavnost kot klasičen ingot, ker je predelavnost EPŽ ingota ob robu že zelo blizu doseženih predelavnosti klasičnega jekla v prekovanem stanju. Ugotovitve laboratorijskega preizkušanja se zelo dobro ujemajo z zapažanji pri kovanju EPŽ ingotov pod stiskalnico. Najvišje legirano in zelo težko predelavno brzorezno jeklo Č.9683 — BRU se v EPŽ izvedbi bistveno boljše predeluje. Podobno smo ugotovili tudi pri kovanju visoko legi-ranega ledeburitnega orodnega jekla za delo v hladnem Č.4850 — OCR 12 VM. Zaradi izboljšane plastičnosti so se ti ingoti izredno lepo kovali, obenem pa smo ugotovili, da kaže EPŽ jeklo sposobnost za vročo predelavo v znatno širšem temperaturnem intervalu. Nadaljnje sistematične raziskave bodo usmerjene v preverjanje teh ugotovitev in šele z njimi bomo ugotovili optimalni temperaturni in časovni režim ogrevanja pred prede- KLASIČNO LITO d) 220mm lavo, temperaturni interval predelave in maksimalne dopustne stopnje deformacije. Orodno jeklo za delo v vročem tipa Č.6451 — Utop 2, ki je sicer znano po problemih vroče predelave, je pri kovanju EPŽ ingotov kazalo dobro sposobnost za plastično deformacijo v vročem. Pri kovanju ni bilo nobenih težav. Tudi novo orodno jeklo z oznako O A 2, ki ustreza ameriškemu tipu visoko trdnega konstrukcijskega in orodnega jekla A 2, je kljub visoki vsebnosti ogljika v EPŽ izvedbi dobro predelavno. Mikrostrukture Pri metalografskih pregledih preizkušancev, izrezanih na različnih mestih iz nepredelanih EPŽ ingotov, smo opazili, da je velikost dendritov v teh ingotih neprimerno manjša od dendritov v ingotih enake velikosti, litih po konvencionalnem postopku. Za take kvantitativne ocene so posebno primerna ledeburitna orodna jekla na bazi visokega kroma in visokega ogljika ter brzorezna jekla. Velikost zrn, obkroženih z ledeburitnim evtekti-kom, je pri EPŽ ingotih bistveno manjša. Tudi velikost karbidnih zrnc je manjša. To posebej poudarjamo zato, ker primerjave EPŽ gredic, izdelanih iz EPŽ ingotov, v primerjavi z elektrodami, izdelanimi iz konvencionalnih ingotov, pri uvodnih orientacijskih preiskavah niso pokazale tako očitnih sprememb v prid EPŽ izvedbi. žal smo ugotovili, da smo v času raziskave naleteli na nenormalne in zelo neugodne razmere v kovačnici, tako da so bili zaradi zastojev časi ogrevanja ingotov na visoki začetni temperaturi nenormalno dolgi. Iz mnogih raziskav z brzorez-nimi jekli in ledeburitnimi Cr—C orodnimi jekli pa vemo, da dolgotrajno ogrevanje na visokih temperaturah neugodno vpliva, ker se razmeroma EPŽ NEPREDELAN INGOT ep 400mm f^fPSTTT^ POPREČNA MEDDENDRITNA RAZDALJA 120(jm POPREČNA MEDDENDRITNA RAZDALJA 40(jm 0,1 mm 0,1 mm l-1 i-1 Slika 10 Primerjava mikrostrukture klasično litega jekla kv. 220 mm in nepredelanega EPŽ ingota kv. 400 mm — č.4150 — OCR 12 fina rebra ledeburitnega evtektika koagulirajo v groba karbidna zrna, katerih ni mogoče več bistveno zmanjšati niti z nadaljnjo vročo predelavo. Tako smo torej visoko kvalitetno EPŽ jeklo zaradi nenormalnosti pri vroči predelavi pokvarili. To naj v prihodnje velja kot posebno opozorilo. Pri ingotih v nepredelanem stanju smo tako pri orodnih jeklih tipa Utop Mo kot pri ledeburit-nih orodnih in brzoreznih jeklih ugotovili znatno ugodnejšo usmerjenost dendritov in predvsem bistveno manjše meddentritne razdalje v primerjavi s klasičnimi ingoti. Na sliki 10 je za jeklo Č.4150 — OCR 12 podana primerjava povprečnih meddendritnih razdalj za klasično in EPŽ jeklo. Posebej je treba poudariti, da je za klasično izdelano jeklo prikazana mikro-struktura lite porabne elektrode s presekom kv. 220 mm, za EPŽ jeklo pa je prikazana mikrostruk-tura nepredelanega EPŽ ingota s presekom kv. 400 mm, izdelanega iz te elektrode. Kljub mnogo večjemu preseku so povprečne meddendritne razdalje pri EPŽ jeklu trikrat manjše kot pri kla- sično litem. Mikrostruktura je torej izredno fina in enakomerna, kar je zelo pomembno za mnoge lastnosti, ki so od razporeda karbidov prvenstveno odvisne. Seveda je od pogojev vroče predelave v veliki meri odvisno, kako to ugodno izhodno strukturo ohranimo in še izboljšamo. Z nepravilnimi pogoji ogrevanja in kovanja lahko marsikaj tega, kar smo z EPŽ postopkom pridobili, zlahka pokvarimo. Na sliki 11 je prikazana zanimiva primerjava mikrostruktur klasičnega in EPŽ jekla Č.4146 — OCR4ex. spec. Na zgornjih dveh slikah sta prikazani mikrostrukturi klasično litega nepredelanega ingota pri glavi in v sredini. Jasno so vidne izceje in tudi izločeni karbidi. Spodnja slika pa prikazuje mikrostruktura nepredelanega EPŽ ingota enake velikosti pri glavi. Očitna je razlika v velikosti nakazanih zrn. Povprečne meddendritne razdalje so pri klasičnem ingotu dva do trikrat večje kot pri EPŽ ingotu, posebna prednost pa je v tem, da praktično nismo našli izločenih karbidov na stičiščih zrn. Prikazana SREDINA GLAVA POPREČNA MEDDENDRIJNA RAZDALJA 400(um 0,1 mm i-1 POPREČNA MEDDENDRITNA RAZDALJA 150 (U m Slika 11: Primerjava mikrostruktur klasičnega in EPŽ jekla C.4146 — OCR 4 extra special v nepredelanem žarjenem stanju (a in b — klasično lit ingot 2 t, c — EPŽ ingot 2 t) t mikrostruktura klasičnega ingota na zgornjih dveh slikah pa ni najbolj kritična, saj večkrat srečamo mnogo bolj neenakomerne mikrostrukture in grobe karbidne izceje, ki jih je zelo težko ali pa skoraj nemogoče odpravljati v toku predelave in toplotne obdelave jekla. Poglejmo še nekaj problematičnih mikrostruktur v klasično litem nepredelanem ingotu jekla Č.4146 — OCR4ex. spec. na sliki 12. Na levi strani so prikazane zelo različne mikrostrukture v različnih položajih preseka ingota, na desni strani pa so detajli teh mikrostruktur pri petkrat večji povečavi. Takih karbidnih segregacij s homogenizacijo, predelavo in toplotno obdelavo skoraj ne moremo z gotovostjo odpraviti, zato še bolj cenimo ugotovitev, da s pregledom mikrostruktur na različnih položajih preseka EPŽ ingota nismo opazili grobih karbidnih izcej. K temu prav gotovo pripomore tudi splošno večja homogenost porazdelitve kemijskih elementov z OCR 4 ex sl OJrrm Q02mm Slika 12: Mikrostrukture klasično litega ingota teže 2 t v nepredelanem stanju — jeklo Č.4146 — OCR 4 extra special zmanjšanjem blokovnih izcej po višini in preseku EPŽ ingota. Karbidne izceje in neenakomernost mikrostrukture je večkrat povezana tudi s splošno čistostjo jekla in z razporedom vključkov. Primerjave vključkov in vsebnosti žvepla v tem jeklu ne navajamo, ker te primerjave najdemo v številnih publikacijah s področja elektropretaljevanja pod žlindro. Zadovoljimo se z ugotovitvijo, da je EPZ jeklo neprimerno čistejše, da je mikrovključkov, posebno sulfidnih bistveno manj, grobih vključkov pa pri EPŽ jeklu skoraj sploh ne poznamo. Pri jeklu za kroglične ležaje je zaželena čim nižja vsebnost žvepla in fosforja. Ker znižanje žvepla pri elektropretaljevanju pod žlindro sploh ne predstavlja problema, se lahko z jeklarsko tehnologijo pri izdelavi jekla za elektrode posvetimo predvsem znižanju fosforja, številni avtorji navajajo velike prednosti EPŽ jekla za kroglične ležaje, predvsem glede obrabne obstojnosti, dinamične vzdržljivosti in splošne življenjske dobe ležajev. Za perspektive EPŽ jekel za kroglične ležaje pa predstavlja poseben problem cena jekla, ki je izredno nizka in ne prenese stroškov pretaljevanja, zato se uporaba EPŽ jekla omejuje le na izdelavo specialnih ležajev. Na področju brzoreznih jekel je z EPZ postopkom omogočeno bistveno izboljšanje homogenosti in mikrostruktur pri večjih formatih ingotov. Z EPŽ postopkom lahko z zmanjšanjem meddendrit-nih razdalj dosežemo finejšo ledeburitno mrežo. Pri klasičnem ingotu z naraščajočim formatom ingota hitro narašča velikost ledeburitne mreže in neenakomernost mikrostrukture po preseku ingota. Te razlike so pri EPZ pretaljevanju zaradi značilnosti tehnološkega postopka bistveno manjše, zato se odpirajo nove možnosti povečanja formata EPŽ ingota. Z enakomernejšo in finejšo ledeburitno mrežo je bistveno izboljšana tudi prede-lavna sposobnost teh jekel. Železarna Ravne danes že lahko izdela kakovosten odkovek iz brzoreznega jekla z največjim presekom 0 300 mm in težo do ca. 1500 kg, kar po klasični tehnologiji ni izvedljivo. Mehanske lastnosti Prednosti EPŽ jekla glede mehanskih lastnosti se izražajo predvsem v boljših mehanskih lastnostih v prečni smeri. S posebnimi postopki predelave EPZ jekel je mogoče mehanske lastnosti v prečni smeri zelo približati tistim, ki jih dobimo s preizkušanci, izrezanimi v vzdolžni smeri. EPZ jeklo nima bistveno drugačnih trdnostnih lastnosti, pač pa ima pri enaki trdnosti boljšo žilavost, kontrakcijo, raztezek in predvsem boljše dinamične lastnosti. Pri jeklu za poboljšanje smo v nekaterih primerih dosegli s pretaljevanjem trikrat večjo žilavost v prečni smeri — povečanje od 5 na 15—18kpm/cm2. Z orientacijskimi preizkusi smo pri jeklu Utop Mo 2 ugotovili, da ima nepredelano EPZ jeklo celo boljše ali vsaj enake me- hanske lastnosti v vročem (pri temperaturah preizkušanja 520 in 600° C) kot standardno jeklo v predelanem stanju. Pri orientacijskem preizkušanju mehanskih lastnosti nerjavnega jekla Č. 4572 — Prokron 11 special v nepredelanem stanju EPŽ ingota smo ugotovili boljše ali vsaj enake mehanske lastnosti, kot jih dosegajo preizkušanci iz valjanih gredic kv. 150 mm, izdelanih iz klasičnih dvotonskih ingotov. Žilavost v vzdolžni in prečni smeri se praktično ne razlikuje. Dobave EPŽ jekel in informacije o obnašanju v praktični uporabi Pretežna količina v prvem polletju 1973 izdelanega EPŽ jekla je bila porabljena za interne raziskovalne namene in za preiskave v zvezi z razvojem EPŽ tehnologije v železarni Ravne. Normalno je za definiranje osnovne tehnologije pretalje-vanja potrebno izdelati vsaj tri EPŽ ingote, od katerih je prvi neuporaben zaradi večkratnih prekinitev z izvajanjem vseh potrebnih meritev. Drugi ingot je potrebno razrezati za preiskavo makro in mikrostruktur, ki služijo za oceno dosežene kakovosti v odvisnosti od tehnoloških pogojev. Tretji ingot se poizkusno predela. V kolikor so potrebne kakršnekoli korekture pri izpopolnjevanju tehnologije, je potrebno še ustrezno število dodatnih ingotov. Stroški osvajanja so torej zelo veliki in vsaj delno jih zmanjšujemo s preliminarnim preizkušanjem tehnologije, izbire pogojev in EPŽ žlinder na majhni laboratorijski napravi na metalurškem inštitutu. Kljub temu v obdobju osvajanja ostane na razpolago razmeroma malo jekla za dobavo potrošnikom. V fazi osvajanja nas predvsem zanimajo informacije o obnašanju EPŽ jekel v praktični uporabi. Zato smo posameznim podjetjem s karakterističnimi področji proizvodnje dobavili določene poizkusne količine, bodisi po posebnem naročilu in dogovoru o dobavi EPŽ jekla, bodisi v okviru rednih naročil. Prejeli smo že mnogo ugodnih ocen, čeprav večina dobavljenega jekla še ni praktično preizkušena, ker je to vezano na dolgotrajno sistematično delo. Ob koncu leta 1973 z zadovoljstvom ugotavljamo, da je večji del predvidenega sortimenta proizvodnje EPŽ jekel zadovoljivo osvojen za redno proizvodnjo. Izvršene raziskave so potrdile vsa pričakovanja glede kakovosti EPŽ jekel. Povratne informacije o izkušnjah pri uporabi EPŽ jekel so še nepopolne, kolikor pa smo jih že zbrali, so zelo ugodne. Potrebno bo tudi vnaprej tesno neposredno sodelovanje z uporabniki EPŽ jekel, ker so možnosti doseganja specifičnih kakovostnih lastnosti zelo velike na osnovi usmerjenega reguliranja tehnoloških pogojev pretaljevanja k določenim ciljem glede kakovosti jekla. Zanimanje za dobave EPŽ jekel je v letu 1973 zelo hitro naraščalo in preseglo pričakovanja. Lahko z gotovostjo pričakujemo, da bo že v prvem polletju 1974 angažirana celoletna razpoložljiva kapaciteta EPŽ obrata za leto 1974. To pa solidno utemeljuje smernice načrtovanega nadaljnjega razvoja, po katerem bodo kapaciteta in proizvodne možnosti obstoječe naprave v naslednjih letih precej povečane. Ko bo nominalna kapaciteta povsem izkoriščena, naj bi naslednja nova naprava z normalno proizvodnjo EPŽ ingotov teže do 15 ton (maksimalna možnost 25—30 ton) in s premerom ingotov do 1000 nun odprla s težkimi odkovki povsem novo področje uporabe EPŽ jekel. Znatno se bo s tem povečala splošna ekonomičnost EPŽ proizvodnje, ki bo predvidoma pokrila vse pričakovane potrebe jugoslovanskega tržišča po specialnih EPŽ jeklih, obenem pa razpolaga z znatnim deležem kapacitete za izvoz visokovrednih izdelkov. ZUSAMMENFASSUNG Das Elektroschlackeumschmelzverfahren ist das neue-ste Verfahren fiir die Erzeugung von Stahl der besten Oualitat mit einer homogenen und kompakten Kristali-sation und einer Reihe von besonderen Oualitatsvorteilen. Das Hiittenvverk Ravne hat das ESU Verfahren in seinem Erzeugungsprogramm seit Anfag des Jahres 1973. Dieser Artikel ist ein Auszug des Vortrages, vorgetragen vom Autor an der ersten jugoslavvschen Beratung iiber die ESU Stahle (im September 1973 in Ravne na Koroškem) und des Vortrages am Huttentag in Portorož (im Oktober 1973), und gibt einige Informationen iiber die halbjahrigen Erfahrungen bei der Einfiihrung und der normalen Pro-duktion von ESU Stahl im Hiittenvverk Ravne. In der kurzen Obersicht des heutigen Zustandes sind die grundlegenden Eigenheiten und Erzeugungsmoglich-keiten, eine Darstellung des Verfahrens von der Elektro-denvorbereitung bis zu der Verarbeitung der ESU Blocke, Moglichkeiten und Formen des gelieferten ESU Stahles, die technologischen Wege bei der Erzeugung von ESU Stahl und einige Informationen iiber die Oualitats- und Zuverlassigkeitskontrolle angegeben. Auch eine Information iiber den Erzeugungsprogramm und die Entvvicklungs-tendenzen ist gegeben. Auf den genannten Beratungen ist auch eine Ubersicht iiber die eigenartigen Oualitatseigenschaften der ESU Stahle gegeben worden, was aber bis ins kleinste in den folgenden Artikeln bearbeitet wird. SUMMARY Electro-slag remelting of steel (ESR) is the newest steelmaking process in manufacturing steels of the highest quality with homogeneous and compact crystallization and with many special quality properties. The Ravne Iron-\vorks introduced the ESR process in its production program in the beginning of 1973. The paper is a summary of the paper to the first Yugoslav Conference on ESR steel, Ravne na Koroškem, September 1973, and of the paper on Metalurško srečanje, Portorož, October 1973, and gives some informations on half-year experiences in intro-ducing and regular production of ESR steel in Ravne Ironworks. In a short description of the present state basic cha-racteristics and production possibilities, presentation of the industrial process from preparation of electrodes to vvorking of ESR steel ingots, possibility and shapes of delivered ESR steels, technological solutions in ESR steel manufacturing, and some informations on production program and development trends are given. On the mentioned conferences also a revievv of cha-racteristic quality properties was given but this will be presented later in a series of special papers. 3AKAIC>qEHHE CnocoS 3AeKTptMecicora nepenAaBAeHHH CTaAH noA niAaKOM (Ellin) npeACTaBAaeT caMoe HOBeiimee AOCTHHceHiie np0H3B0ACTBa CTaAH BblCOKOra KaMeCTBa, KOMnaKTHOH h OAHOpOAHOH KpHCaAAH33-Hhh h iieAbiM paaom cneunaAbHMx npeiiMymecTB, mto KacaeTca KanecTBa. MeTaAAypraraecKHH 3aB0A PaBHe BHec EIIIII cnoco6 b CBoii izAan AeaTeAbHocTii npoii3B0ACTBa CTaAH b HaopMe ocMOTpa, noAaH AOKAaA c nepBOra rorocAaBCKora coBema-hhh o Emn-cTaAHx (ceHTbHSpH 1973-ro r. b PaBHax) h AOKAaA c coBepmaHHH MeTaAAyproB b IlopTopo5Ke (okthGph, 1973-ro r.); HeKOTopbie CBeAeHHH o n0Ayr0A0Bbix onbirax npn ocBoeHHii h pery-AapHora np0H3B0ACTBa EmiT-CTaAH b MeTaAA-OM 3aBOAe PaBHe. C KoporKHM omicaHneM Tenepemnera cocToaimji srora cnocoča noAaHbi ocHOBHbie xapaKTepHCTHKii npouecca h bo3mo>kiiocth b npo-MbllilAeHHOM npOII3BOACTBe, IiaMHIiaH c npHFOTOBAeHHeM 3ACKTpOA AO nepepačOTKH EIUII-cahtkob. PaccMOTpeHbi raK;KC TexH0A0rHMecKHe HanpaBAeHHa npn npoH3BOACTBe EIIin-CTaAH, a TaioKe HeKOTOpbie CBeAeHHa o KOHTpoAe h hilac/k'focrn KanecTBa. Ha ynoMaHyTbix AOKAaAax npHBeAeH ooiop KaMCCTHenHLix cbohctb CTaAH 3Tora cno-co6a np0H3B0ACTBa, Korepbie 6yAyT oSninpno H3Ao»2»"V L ------j Slika 2: Nekatere tipične oblike površine EPŽ-ingotov pretaljenih pod žlindro CaF2-Al2OrCaO 1) elementi, katerih vsebnost v pretaljenem jeklu ostane nespremenjena: Co, Ni, C, Mo, W, C ter primesi As, Sn, Sb, Cu, Zn in Pb, 2. elementi, katerih vsebnost se spremeni za manj kot 10—15 %: Mn, N, P, 3. elementi, katerih vsebnost se spremeni med 10 do 80 %: Si, O in S, 4. elementi, katerih vsebnost variira, odvisno od pogojev taljenja (»odgor« ali prirastek): Al, Ti. 4.1.1 Silicij Silicij ima od vseh elementov največjo aktivnost pri visoko legiranih jeklih med pretaljeva-njem pod CaF2-žlindrami in je zato tudi najmočnejši dezoksidant (razen pri jeklih z zelo visoko vsebnostjo Al, Ti, B itd.). »Odgor« silicija iz elektrode je posledica njegove reakcije s kisikom na fazni meji: elektrodni konus — žlindra. Čim večja je bazičnost žlindre in čim večja je vsebnost (FeO) v žlindri, tem močnejši je njegov »odgor«. Na sliki 3 je prikazan povprečni izkoristek silicija nekaterih visoko legiranih jekel, pretaljenih pod žlindrami iz sistema CaF2-Al20rCa0. [Si]E in [Si], pomenita povprečno vsebnost silicija v elektrodi in EPŽ-ingotu (glava) in »n« število preiskanih ingotov. Iz teh rezultatov je razvidno, da je odgor silicija pri jeklih s Si > 0,4 % manjši od 10 °/o, medtem ko je pri jeklih z nižjim silicijem znatno večji in doseže vrednosti med 40—45 %. Odgor silicija kakor tudi drugih elementov je mogoče preprečiti s kontinuirano dezoksidacijo žlindre med procesom taljenja (z doziranjem aluminija v žlindro). V začetni fazi taljenja (noga ingota) je bazičnost žlindre največja, kar ima za posledico maksimalno aktivnost silicija v jeklu. Kemična analiza žlindre, vzete direktno iz kristalizatorja v različnih fazah taljenja jekla, nam pokaže, da vsebnost Si02 v žlindri s časom taljenja nenehno narašča. Ker vsebnost CaO ne narašča z enako stopnjo, bazičnost žlindre pada od noge proti glavi ingota. Posledica tega je poslabšanje pogojev za reakcijo silicija s kisikom in drugimi komponentami sistema kovina — žlindra, kakor tudi zmanjšanje stopnje odžveplanja. 4.1.2 Kisik Obnašanje kisika v EPŽ-jeklu je tesno povezano z obnašanjem silicija in aluminija. Pri jeklih, Slika 3: [Sili Obnašanje silicija med pretaljevanjem visoko-legiranih jekel pod žlindro [Si], — vsebnost silicija v elektrodi oziroma ingotu n — število pregledanih ingotov pri katerih je silicij najmočnejši dezoksidant, je vsebnost kisika v jeklu določena s termodinamičnim ravnotežjem po reakciji4: [Si] + 2 [O] = (Si02), oziroma [% O]2 =- aSiO, Ksi,0.[%Si].fsi.f02 Iz te enačbe je razvidno, da bo pri konstantni temperaturi in vsebnosti silicija v jeklu vsebnost kisika v jeklu tem večja, čim večja je aktivnost SiO: v žlindri (oziroma čim manjša je bazičnost žlindre). Analiza vsebnosti kisika v nogi, sredini in glavi EPŽ-ingotov potrjuje to ugotovitev, ker kisik praviloma narašča z naraščajočo vsebnostjo SiC>2 v žlindri. Pri konstantni vsebnosti Si02 v žlindri (konstantni aktivnosti Si02) in konstantni temperaturi bi morala obstajati (glede na omenjeno odvisnost med [Si] in [O]) direktna odvisnost med kisikom in silicijem, tj. čim večja je vsebnost silicija v jeklu, tem nižja je vsebnost kisika. Praktični poskusi so pokazali, da vsebnost silicija le delno vpliva na vsebnost kisika v jeklu in da so vplivi temperature, bazičnosti žlindre in vsebnosti kisika v izhodni elektrodi znatno močnejši. Na sliki 4 je pokazana povprečna stopnja odprave kisika med pretaljevanjem različnih visoko-legiranih jekel. Iz podanih rezultatov je razvidno, da je zmanjšanje kisika v pretaljenem ingotu v povprečju zelo različno, od 14 do 63 °/o, in da pri jeklih z zelo nizko vsebnostjo kisika v izhodnem stanju (če niso izvršeni nikakršni ukrepi za preprečitev oksi-dacije — uporaba nevtralne atmosfere, dezoksi-dacija žlindre med taljenjem) lahko pride celo do povečanja vsebnosti kisika. Vpliv oksidacije površine elektrode med pretaljevanjem jasno kaže primer pretaljevanja ne-rjavnega jekla Prokron 11 sp., pri katerem je uporabljena poleg navadne še sestavljena elektroda. Povečanje površine elektrode v razmerju 4:1 je prineslo povečanje vsebnosti kisika v razmerju 2,5:1 pod sicer enakimi ostalimi pogoji pretaljevanja. 4.1.3 žveplo Ena od osnovnih značilnosti EPŽ-postopka je visoka stopnja odžveplanja jekla, pretaljenega pod CaF2-žlindrami. Stopnja odžveplanja narašča z bazičnostjo žlindre, kot je to razvidno iz slike 5. Povprečna stopnja odžveplanja analiziranih jekel se giblje med 25—74 %. Absolutna vsebnost žvepla analiziranih jekel leži med 40—100 ppm (glej sliko 6). Slika 4: Obnašanje kisika med pretaljevanjem visoko-legiranih jekel pod žlindro (oznake enako kot na sliki 3) Klingelhpfer_etal (za 15-25'/. Al;03) lastne meritve PdCKUOf, 11JP MVNAL- 2 urop 2 UTOP »o-2 PGOHKH 5 BBM-2 BfiU OCR-12 VM • O A + □ X V O Slika 5: Vpliv bazičnosti na stopnjo razžveplanja med talenjem jekla po EPž-postopku (Rezultati Lataša izračunani na osnovi podatkov o sestavi žlindre po talenju jekla In vsebnosti žvepla v elektrodi in ingotih) 200- ^m isj. AlSUfl--—) 1001%) r^ _ 'M. 240'- c | CS1E IS>, 9. 160- Slika 6: žveplo in stopnja odžveplanja v visoko-legiranih jeklih pretaljenih po EPž-postopku (oznake enako kot na sliki 3) 4.1.4 Ostali elementi Sprememba vsebnosti ostalih elementov v analiziranih kvalitetah jekel je zanemarljivo majhna. Vsebnost ogljika leži v mejah natančnosti analitske tehnike in ni opaziti bistvenih razlik med nogo in glavo ter robom in sredino EPŽ-ingota (glej sliko 7). Vsebnost aluminija se zmanjšuje z naraščajočo višino ingota, in sicer tem močneje, čim nižja je njegova vsebnost v izhodni elektrodi. Vsebnost 0.05 Slika 7: Odvisnost med vsebnostjo ogljika v obrobnem [% C]„ in srednjem delu EPŽ-ingota [°/o C]s — [_% C]E — povprečna vsebnost ogljika v elektrodi mangana, dušika, fosforja in bakra je v povprečju 5—10 % nižja kot v izhodni elektrodi. Vsebnost legirnih elementov in primesi ostane v mejah izhodne elektrode. 4.2 Izboljšanje strukture visoko legiranih jekel Strukturne značilnosti pretaljenih jekel smo analizirali v litem in predelanem stanju. 4.2.1 Makrostruktura EPŽ-ingotov Makrostruktura EPŽ-ingotov se razlikuje od makrostrukture konvencionalno litih ingotov predvsem po načinu kristalizacije, kar je pogojeno z načinom odvajanja toplote. Makrosegregacije in poroznost strukture v srednjem delu ingota, ki so značilne za standardno ulite ingote, zlasti pri večjih dimenzijah, so pri EPZ-ingotih skoraj popolnoma izključene. Osnovna značilnost EPŽ-ingotov je usmerjena kristalizacija ter gosta in homogena struktura. Na sliki 8 (A in B) je pokazana makrostruktura v vzdolžni in prečni smeri za štiri različne kvalitete jekel. A— 52: ledeburitno jeklo (OCR-12) A— 55: martenzitno jeklo s 13 % Cr (Prokron 5) A—105: nerjavno avstenitno jeklo (Prokron 12 sp) A— 78: feritno, ognjeodporno jeklo (Ravnal 2) 00? • Qex -HRON-S Slika 8: Makrostruktura nekaterih visoko-legiranih jekel pretaljenih pod žlindro v vzdolžnem (4) in prečnem preseku (B) Naklon kristalov in gostota jekla je odvisna predvsem od talilnih pogojev, kot so količina dovedene električne moči v žlindro, količina in vrste žlindre, velikost polnilnega faktorja k = (dE/DK)2 in drugih, ki v kompleksni obliki vplivajo na hitrost taljenja in s tem tudi na geometrijo kovinske kopeli. Na sliki 9 je ilustriran primer vpliva hitrosti taljenja na makrostrukturo EPŽ-ingotov (hitrost naraščanja ingota — Vj (mm/min) je direktno proporcionalna hitrosti prenosa kapelj — nK (min—1). Pri omenjenih poskusih je spreminjana količina dovedene moči v žlindrno kopel, medtem ko so vsi ostali pogoji ostali nespremenjeni. Iz primer- Slika 9: Makrostruktura utopnega jekla pretaljenega pod žlindro CaF,-Al:Oj-CaO-MgO pri dveh različnih hitrostih talenja jave makrostruktur je razvidno, da so pri večjih hitrostih naraščanja ingota zelo močni konvektiv-ni tokovi v kovinski kopeli pred kristalizacijsko fronto, kar ima znaten vpliv na kvaliteto pretaljenega jekla. 4.2.2 Mikrostruktura EPŽ-ingotov Številne raziskave o kristalizaciji EPŽ-ingotov so pokazale, da obstaja direktna odvisnost med mikrostrukturo jekla v litem stanju (npr. razdalja med sekundarnimi vejami dendritov) in temperaturnim gradientom na kristalizacijski fronti8. Toplotni pogoji v kovinski kopeli se pokažejo, kot smo že omenili, v njeni geometriji. Velikost temperaturnega gradienta dT/dln (°C/mm) je odvisna od9: temperaturnega intervala strjevanja — A T, lokalnega časa strjevanja -A t in komponente hitrosti strjevanja — vc' (glej si. 10). Čim večja je vrednost gradienta dT/dln, tem manjša je razdalja med dendritnimi osmi in tem manjša je kemična heterogenost v mikro področjih. Interval taljenja legiranih jekel z visoko vsebnostjo ogljika (kot so orodna jekla) je ponavadi zelo širok (reda velikosti 100—200° C), zato so tudi lokalni časi strjevanja zelo veliki. Ker velja predpostavka, da karbidi rastejo le v dvofaznem območju, pomeni, da je pri nizki hitrosti taljenja PROKRON-S PROKRON -12 sp OCR - - Xv (ktrmcna anotua) * min "i mm Ttmnjio mesta Osnovo Ni Mo Slika 12: Porazdelitev kemičnih elementov v mikrostrukturi EPŽ-je-kla utop Mo 2 (A—38) v prekovanem stanju (F = 11) -ŽT^rC/mm) Izoterma liquidusa-Tm AT=Tm-Ts Izoterma solidusa-Ts Jzoterma solidusa Slika 10: Shematska ponazoritev liquidus in solidus izoterm ter poenostavljen model dvofaznega območja (Mellberg in Sandberg)' lokalni čas (A t) daljši in so zato karbidi večji. Seveda je treba pri tem poudariti, da z naraščanjem velikosti ingota narašča tudi čas strjevanja, kar govori, da je potrebno za vsako vrsto jekla določiti optimalno velikost ingota in optimalno hitrost taljenja. Prednosti EPŽ-postopka v primerjavi s kon-vencionalnimi postopki izdelave visoko legiranih jekel se kažejo v možnosti vodenja kristalizacije v kontroliranih pogojih (spreminjanje hitrosti taljenja in geometrije kovinske kopeli), ki se manifestirajo v spreminjanju homogenosti jekla (močan vpliv na plastične lastnosti jekel) in čistoče jekla od nekovinskih vključkov. Na sliki 11 je prikazana mikrostruktura dveh tipičnih predstavnikov orodnih jekel — utop Mo 2 in utop 2. Zaradi lažje primerjave je na sliki podana struktura elektrode (predelano stanje), EPŽ-ingota v litem stanju (rob in sredina) in prekovani ingot s stopnjo deformacije (F0/F = 11). Iz podane slike je razvidno, da je struktura predelanega EPŽ-ingota znatno drobnejša kot Izoterma liguidusa £l£ffW0O4 Slika 11: Mikrostruktura EPž-jekel utop Mo 2 in utop 2 v litem in predelanem stanju struktura izhodnega jekla, čeprav je stopnja deformacije elektrodnega materiala veliko večja. Vpliv hitrosti taljenja pri jeklu utop 2 v predelanem stanju ni več tako izrazit kot pri makro-strukturi (glej si. 9), čeprav je trakasta struktura pri manjši hitrosti taljenja drobnejša in enakomernejša. lito STANJE ffOB ■ s r&omA l VRSTA JEKLA ■ utop mo-2 i f/53 i MS£>MJŠ«S-! ^ » S timir>Xn:> ■JTCP-2 Ctc'200 hg/fi Na sliki 12 je prikazana porazdelitev kemičnih elementov v mikrostrukturi EPŽ-jekla utop Mo 2 v prekovanem stanju (F0/F =11) (preiskave z mi-krosondo). Iz podanih rezultatov je razvidno, da je homogenost analiziranih elementov v eni strukturni fazi (kff = xfmax/xfmin) kakor tudi v celotnem vzorcu (kvf = xvmax/ xvmin) zelo visoka, kar se ujema z analognimi ugotovitvami drugih avtorjev pri enaki kvaliteti jekla10. Kot nadaljni primer kažemo primerjavo mi-krostruktur za tri tipične predstavnike brzoreznih jekel: BRW (S 18-0-1), BRU (S 10-4-3-10) in BRM 2 (S 6-5-2), in sicer za izhodno elektrodo, EPŽ-ingot v litem stanju (rob in sredino) in EPŽ-jeklo v pre-delavnem stanju (stopnja deformacije F0/F = 11) (slika 13). Slika 13: Mikrostruktura treh predstavnikov brzoreznih jekel pre- taljenih pod žlindro (v litem in predelanem stanju) Mikroskopska analiza je pokazala, da V liti strukturi EPŽ-ingotov opažamo dve strukturni komponenti: v območju od roba do približno 1/4 radija ingota so prisotni dendritni kristali z zelo majhno meddendritno razdaljo (dn = 30—40 mikronov), medtem ko se v srednji coni ingota nahajajo globularni kristali (dn = 40—55 mikronov). Primerjava lite strukture EPŽ-ingotov z analogno strukturo konvencionalno litih ingotov (pri enaki velikosti ingota) pokaže, da je oblika, velikost in porazdelitev karbidov v predelanem stanju znatno ugodnejša kot v izhodnem jeklu (elektrodi). Pri tem moramo poudariti, da se vse omenjene primerjave nanašajo na isti presek in stopnjo deformacije. Superiornost EPŽ-jekel se pokaže najbolj pri primerjavi strukturnih lastnosti jekel pri večjih dimenzijah ingotov. Ugotovljeno je, da stopnja karbidnih segrega-cij in velikost karbidov narašča linearno s premerom ingota11, iz česar sledi, da EPZ-tehnologija omogoča izdelavo večjih ingotov pri znatno nižji stopnji deformacije. Stroške za pretaljevanje jekel je mogoče pri optimalno izbrani tehnologiji v večini primerov kompenzirati s povečanjem izkoristka pri termo-mehanski predelavi. ZAKLJUČKI Obsežni laboratorijski poskusi pretaljevanja visoko legiranih jekel po EPŽ-postopku so pokazali, da so osnovne značilnosti pretaljenih jekel: 1. znatno izboljšanje čistoče jekel, zlasti kisika in žvepla, ter v zvezi s tem v znižanju vsebnosti nekovinskih vključkov, 2. izboljšanje kemične in strukturne homogenosti. Tehnologija izdelave EPŽ-ingotov v laboratorijskih pogojih se razlikuje od industrijskih pogojev v naslednjih značilnostih: a. rafinacijski učinki žlindre so močno odvisni od temperature procesa, spremembe kemične sestave žlindre in dovedene moči v žlindrno kopel; dE b. vpliv polnilnega faktorja — k = (—)2, koli- Dk čine žlindre, intenzitete hlajenja in hitrosti taljenja na kvaliteto površine ingota je znatno močnejši kot pri velikih EPŽ-napravah; 3. izrednega pomena je optimalna izbira vrste in količine žlindre. 4. uporaba tekoče žlindre v začetni periodi znatno skrajša obdobje nestabilnosti procesa in prispeva k izboljšanju kvalitete površine v spodnjem delu ingota. Analiza kemične sestave pretaljenih jekel je pokazala, da je kontrola visoko oksidativnih elementov odvisna od kemizma žlindre in pogojev taljenja. Na splošno veljajo naslednje ugotovitve: 1. vsebnost silicija se zniža v povprečju med 40—45 % pri jeklih z vsebnostjo Si < 0,4 % in pri jeklih z vsebnostjo silicija nad to mejo manj kot 10 %; 2. vsebnost ikisika se pri Večini analiziranih jekel zniža od 14 do 60 %. Pri jeklih z zelo nizko vsebnostjo kisika v izhodnem jeklu (20—25 ppm) se opaža delno povečanje vsebnosti kisika; 3. stopnja odžveplanja jekla je odvisna od bazičnosti žlindre, ki kaže maksimalne vrednosti pri % CaO / % Si02 = 5 — 8. Povprečna stopnja odžveplanja pri analiziranih jeklih se giblje med 25—75 %, odvisno od vrste jekla, vsebnosti žvepla v izhodnem materialu in vrste uporabljene žlindre. 4. Sprememba vsebnosti ostalih elementov je pri analiziranih jeklih manjša od 10 %, izjemo predstavljata le Al in Ti, katerih sestava je odvisna od tehnoloških pogojev. Makrostruktura EPŽ-ingotov je znatno boljša kot pri konvencionalno izdelanih ingotih pri enakem prečnem preseku. Ni opaziti nikakršnih napak tipa, centralne poroznosti, lunkerja, grobih makro vključkov in podobno. Zaradi zelo ugodnih kristalizacijskih pogojev (kratek čas bivanja taline v dvofaznem območju), je kemična homogenost v mikroobmočju zelo visoka. Meddendritne razdalje (disperznost strukture) in z njimi povezani segregacijski pojavi se bistveno ne razlikujejo od analognih podatkov za konvencionalno izdelane ingote. Kljub temu opažamo, da je porazdelitev in velikost karbidov (npr. v brzoreznih in ledeburitnih jeklih) v predelanem stanju občutno boljša. Nadaljne preiskave mehanskih lastnosti in eksploatacija EPŽ jekla v praktičnih pogojih bodo pokazali, kakšne so prednosti in ekonomski učinki EPŽ-jekla v primerjavi s konvencionalno izdelanim jeklom. To velja zlasti za visoko legirana jekla, izdelana na večjih EPž-napravah, pri katerih je v večini primerov mogoče povečanje cene EPŽ-jekla zaradi pretaljevalnih stroškov kompenzirati z izboljšanjem izkoristka, manjšimi predelovalnimi stroški in predvsem z boljšo kvaliteto jekla. Literatura 1. Koroušič, B.: Vpliv elektropretaljevanja pod žlindro na kvaliteto jekla za kroglične ležaje (OCR-4 ex. sp.), Železarski zbornik 4 (1971) 193—198 2. Koroušič, B., A. Rodič: Informacija o vplivu kinetike nastajanja kapelj na velikost karbidov v brzoreznem jeklu BRM-2 (S6-5-2) pretaljenem po metodi EPŽ, Rudarsko metalurški zbornik 1 (1972) 73—79 3. Koroušič, B.: Metalurške reakcije pri pretaljevanju kvalitetnih jekel pod žlindro (EPŽ), železarski zbornik 1 (1973) 23—29 4. Holzgruber, W., E. Plockinger: Das Elektroschlacke-Umschmelzen ein neues Verfahren zur Verbesserung der Qualitat von Edelstahlen, Bcrg. u. Huttenmanhefte 3 (1968) 83—93 (1458) 5. Klingelhofer et al: Ein Beitrag zur Metallurgie des Elektro—Schlacke-Umschmelzen, Archiv Eisenhiittenves 5 (1971) 299—306 (1459) 6. Holzgruber, W.: Dr.-Diss. Mont. Hochschule, Leoben 1967 7. Lataš, Ju., V.: Issledovanie metallurgičeskih procesov pri elektrošlakovom pereplave stali, Avtomatič. svar-ka 9 (1965) 25—29 (1850) 8. Holzgruber, W. et al: Einfluss der Umschmelzbedin-gungen auf die Makro- und Mikrostruktur elektro-schlacke-umgeschmelzener Blocke unter besonderer Beriicksichtigung der Verhaltnisse beim Elektroden-vvechsel, Neue Hutte 9 10 (1971) 606—610 (2135) 9. Melberg, P. O., H. Sandberg: Solidification studied by ESR Remelting of High-speed steel, Scand. Journ. of Metali, 2 (1973) 83—86 (2405) 10. Wahlster, M.: Review of carrent application of ESR and its products, ISI/SMEA, 10—11 jnauar 1973 11. Kajioka, H. et al: Effects of various melting parame-ters on the qualities of elektro-slag remelting ingots, Proc. 4th internation. svmp. on ESR, Tokyo 7—8 June (1973) 102—114 ZUSAMMENFASSUNG Umfangreiche laboratorische Versuche des Umschmel-zens hochlegierter Stahle nach dem ESU Verfahren zeigten folgende grundlegende Eigenheiten der umgeschmolzenen Stahle: 1. Erhebliche Verbesserung der Reinheit des Stahles, besonders Verminderung des Sauerstoffes und Schvveffels und die damit verbundene Verminderung des Einschluss-gehaltes. 2. Verbesserung der chemischen und Gefiigehomoge-nitiit. Technologie der Erzeugung der ESU Blocke in labo-ratorischen Bedingungen unterscheidet sich von den Be-triebsbedingungen in folgenden Eigenheiten: a. Raffinationseffekt der Schlacke ist stark von der Temperaturfuhrung, von der Anderung der chemischen Zusammensetzung der Schlacke und von der zugefiihrten Energie in das Schlackenbad abhangig. dE b. Einfluss des Fiillungsfaktores — K = (-)2 der Dk Schlackenmenge, der Kiihlintensitat, der Schmelzgeschwin-digkeit auf Oberflachenbeschaffenheit des Ingots ist bedeutend stiirker als bei grossen ESU Anlagen. 3- Eine optimale Wahl der Schlackenqualitat und Schlackenmenge ist von ausserordentlicher Bedeutung. 4- Die Anwendung fliissiger Schlacke in der Anfangs-periode verkiirzt erheblich den Zeitabschnitt des nicht-stabilen Prozesses und tragt zu der Oberflachenqualitats-verbesserung im unteren Blockteil bei. Analyse der chemischen Zusammensetzung der umgeschmolzenen Stahle zeigte, dass die Kontrolle der Hoch-sauerstoffaffinen Elemente von der Schlackenchemie und Schmelzbedingungen abhangig ist. Im allgemeinen gelten folgende Feststellungen: 1. Der Siliziumgehalt vermindert sich durchschnittlich von 40—45 % bei Stahlen mit Si Gehalt unter 0.4 % und bei Stahlen mit Si Gehalt iiber diese Grenze fiir vveniger als 10%. 2. Der Sauerstoffgehalt vermindert sich bei den meis-ten analysierten Stahlen von 14 bis 60 %. Bei Stahlen mit sehr niedrigen Sauerstoffgehalt in der Elektrode (20 bis 25 ppm) wird ein leichter Sauerstoffanstieg beobachtet. 3. Der Entschvveffelungsgrad des Stahles ist von der Schlackenbasizitat abhangig. Maximale Werte \verden bei % CaO,/% Si02 = 5—8 erreicht. Der durchschnittliche Ent-schweffelungsgrad bei den analysierten Stahlen variiert zvvischen 25—75 %, abhangig von der Stahlsorte, von dem Schvveffelgehalt im Ausgangsstadium und der angevvende-ten Schlackenqualitat. 4. Die Gehaltsanderung anderer Elemente ist bei ana-lvsierten Stahlen kleiner als 10 %, eine Ausnahme bilden Al und Ti, dessen Zusammensetzung von den technologi-schen Bedingungen abhangig ist. Das Makrogefiige der ESU Blocke ist bedeutend be-sser als bei den konventionell erzeugten Blocken beim glei-chen Durchmesser. Es konnen keine Fehler beobachtet werden, wie innere Porositat, Lunker, grobe Makroein-schliisse und ahnliches. Wegen der gunstigen Kristalisationsbedingungen, (kur-zer Aufenthalt der Schmelze im Zvveiphasenbereich) ist chemische Homogenitat im Mikrobereich sehr hoch. Die Entfernungen zwischen den Dendritten und damit ver-bundenen Segregationserscheinungen unterscheiden sich nicht vvesentlich von den analogen Daten fiir konventionell erzeugte Blocke. Es kann trotzdem beobachtet wer-den, dass die Verteilung und Karbidgrosse, (in Schnell-dreh- und ledeburitischen Stahlen) im verarbeiteten Zu-stand bedeutend besser ist. Die vveitere Untersuchungen der mechanischen Eigen-schaften und die Ausbeutung des ESU Verfahrens in prak-tischen Bedingungen werden zeigen, wie gross die Vorteile und okonomische Effekte des ESU Stahles im Vergleich zum konventionell erzeugten Stahl sind. Das gilt besonders fiir hochlegierte Stahle, welche auf grosseren ESU Ein-heiten erzeugt werden, bei welchen in den meisten Fallen eine Erhohung des Preisses der ESU Stahle wegen der Umschmelzkosten, mit einem besseren Ausbringen, kleine-ren Verarbeitungskosten, und vor allem, mit einer besseren Qualitat kompensiert werden kann. SUMMARY Comprehensive laboratory experiments of remelting of high-alloyed steels by ESR process showed the follovv-ing basic characteristics of the remelted steel: 1. considerably improved purity of steel, mainly in respect to oxygen and sulphur, and consequently the re-duced quantity of non-metallic inclusions, 2. improved chemical and structural homogeneity. Manufacturing technology of ESR ingots in laboratory scale differs from the industrial conditions in the follow-ing characteristics: a. refining effects of slag are highly dependent on process temperature, change in chemical composition of slag, and power input into the slag melt, dE b. influence of the parameter k = (-)2, slag quantity, Dk cooling rate, and melting rate is considerably higher on the surface quality of the ingot than in an industrial ESR plant, 3. extremely important is the optimal choice of the type and the quantity of slag, 4. application of molten slag in the initial period con-siderably shortens the instability period of the process and contributes to the improved surface quality in the lovver part of the ingot. Analysis of chemical composition of the remelted steel showed that the control of high oxidative elements de-pends on the slag chemism and the conditions of melting. The follovving findings are generally valid: 1. Silicon content is reduced in average for 40 to 45 % in steel with Si < 0,4 °/o, and for 10 % in steel vvith higher silicon. 2. Oxygen content was in the majority of analyzed steels reduced for 14 to 60 °/o. In steel with a very low oxygen content in the initial state (20 to 25 ppm) a partial-ly increase of the oxygen content \vas observed. 3. The degree of desulphurisation of steel depends on the slag basicity, and the optimal values were obtained when °/o CaO/% SiO, was 5 to 8. The average degree of desulphurisation in the analvzed steels was 25 to 75 % depending on steel type, sulphur content in the initial state, and on the type of the applied slag. 4. Change in the content of other elements was in the analvzed steels lower than 10 °/o, the exceptions are only Al and Ti which content depends on the technological conditions of the process. Macrostructure of ESR ingots is considerably better than in conventionallv made ingots of the same cross sec-tion. No defects of any type, neither porosity in the centre, nor pipe, coarse inclusions, etc. were observed. Due to very favourable crystallization (short retention tirne of the melt in the two-phase region) the chemical homogeneity in the micro-region is very good. Interden-drite distances (structure dispersity) and the connected segregation phenomena does not differ essentially from the analogous data for the conventionally manufactured ingots. But the distribution and the size of carbides was observed (e. g. high speed and ledeburite steels) to be considerably more favourable aftcr the working. Further investigations of mechanical properties and use of ESR steel for practical purposes shall show the advantages and economical effects of ESR steel compar-ing it vvith the conventially manufactures steel. This is especiallv valid for high-ailoyed steel manufactured in industrial ESR plants vvhere often the higher costs of ESR steel due to remelting can be compensated by the improved yield, lovver vvorking costs, and mainlv by the better steel qualitv. 3AKAIOTEHHE OSiniipHBie AaGopaTopHLie onhiTbi nepemvaBKii BfcicoKOAernpo-Ban n Li x CTaAefi cnocoSoM 3IIIII (3AeKTpoiiL\aK0BbiH nepenAaB) yKa-3aAii Ha CBOHCTBa, KOTOpbie mo/Kho CMHT3TL KaK ocHOBHbiMH nepe-nAaBAeHHbix CTaAefi. JdccAeAOBaiiHH yKa3aAii na CAeAYiomee: 1. 3HaHHTeAbHoe YAy*mieHne hhctotm ctsaii b ocoSerinocTH hto KacaeTCH KHCAopoAa h cepbi n, (b cbh3ii c stiim yMeHbmeHiie ne-MeTaiVAHHeCKHX BKAtOHeHHH; 2. yayhhiehhe xhmhneckora cocTaBa h ro.MoreHHocTii CTpvKTypbi. HaAo ynoMHHyTb, MTO TexH0A0nifl np0H3B0ACTBa 311111-CAHTKOB b Aa6opaTopHbix ycAOBHax pasaimaetch ot ycaobiih b npoMbiiHAen-hocth, h t. b caeayiomem: a) 34>4)eKTHBHOCTb pa4>HHIipOBaHHH IHAaKa OHeHb 3aBHCHTb OT Te\inepaTypbi npouecca, Hen0CT0HHH0CTH XHMHHecKora cocTaBa uiAaKa h TeiLVOTbi AeBeAeHHofi b BaHHy HiAaKa; / dE \2 6. ot BAHJIHHfl (baKTOpa HaB3AKH — k = --ypamni CTaAH 3aBHCirr ot ochobhoctii mAaKa, MaKCJiMaAbHasr JipeACAbiiaH BeAJMHHa KOTopora % CaO : Si02 = 5 — 8. CTeneHb AecvAbti>ypamni aHaAH3iipoBaHHbix CTaAei GbiAa b cpeAHeM b npeACAax 25—75 % a 3aBHCiiAO ot coAepjKaHiia cepbi b ochobhom MaTepnaAe ii ot copTa ynoTpe6.\eHHora uiAaKa; 4. H3MCHeHne coAeparaima 0CTaAbHbix 3AeMeHTOB aHaAH3iipo-BaHbix CTaAefi He npeBbnuaAO 10 %; HCKAKmeHHe npeACTaBAaAH TOAbKO 3AeMeHTH Al h Ti, coAep>Kamie K0T0pbix 3aBiiciiT ot Tex-HOAOTHHecKHx vcAOBnii np0El3B0ACTi;a. B cpaBHeHini e nopMa.\HbiM npon3BOACTBOM, Min;pocTpyKTypa SIIIII-CAHTKOB ropa3AO Ay^me, npn oahom h tom «e ceieHHH. He o0HapyaceHbi HHKaKne nopoKH KaK H. np.: YcaAO«HHe paKOBimbi, neiapaAbHaa nopucTocTh, rp\'6bie MaKpo-BKAMieHiia h noAoBnoe. BcAeACTB toto, mto pacnAaBAeHHbift «eTaj\A HaxoAHTca b AByx-(j>a3Hofi cpeAe o^chi, KopoTKoe BpeMH, t. e. B BecbMa oAaronpnaTHLix yCAOBH3X AAH KpHCTaAAH3anHH TO XIIMIlMCt'K AH TOMOreHHOCTb B MIIKpo-30He oneHb xopouiaH. PaccTOaHHe Me>KAy AenApiiTaMn (cTpyKTypnaa AiicnepcuocTb) h, b CB33H c 3thm, noaBAeHna cerperauHii cymecTseHHO ne pa3An-MaeTca ot anaAorHbix AaHHbix KOHBeHHHOHaAbHO npoH3BeAeHHbix cahtkob. HecMOTpa na 3to, v'CranOBACHO, mto nopa3AeACHHe h Be-AHiima KapSnAOB (h. np. b 6biCTpope»ymiix h AeAe6ypHTHbix CTaAax) b 06pa60TaH0M coctohhhh cymecTBeHHO AyMine. B npoAOA>KeHHii HccAeAOBaHHH MexaHHqecKiix KaiecTB 3 HI FI-CTaAH h ee npnMeHeHHH noKa5KyT KaKHe npenMymecTBa n KaKOH SKOHOMHHeCKIIH 3(|)cl)eKT MOJKHO OvKHAaTb npH SKCnAOaTaHHH 3TOH CTaAH B CpaBHeHHH C CTaAHMH KOHBeHUHOHaAbHOra npOH3BOACTBa. 3to KacaeTCa TAaBHbiM 05pa30M Bbic0K0KaqecTBeHHbix CTaAefi, npo-H3BeAeHHbIX B 0OAbIHHX 3 III II-ycTaHOBKax npn KOTOpbIX, B 6oAb-uiHHCTBe CA\'qaax, yBeAii*ieHiie pacxoAOB BCAeAC tbiih nepenAaBKH KOMneHCHpyeTca yAyHUieHHeM BbixOAa, yMeHbUieHiieM pacx0A0B ne-pepaGoTKii n, B ocoSeHHoeTH, VTVMmemteM Ka^ecTBa CTaAH. Značilnosti porazdelitve svinca v 5 tonskih blokih svinčevih jekel DK: 669.14.018.232; 669.4 ASM/SLA: SGA-k; Pb Anton Razinger Preiskali smo porazdelitev svinca v blokih svinčevih jekel z namenom, da bi dokazali pravilnost osvojene tehnologije uvajanja svinca v jeklo ter dali svoj prispevek k študiju oblike in porazdelitve svinca v litem jeklu. Rezultati preiskav so pokazali, da znaša obseg poudarjenih izcej svinca skupaj s skorjo brez svinca v nogi blokov, 3,5 % celotnega volumna blokov svinčevih jekel. V »zdravem« volumnu blokov, ki obsega območje od 4 do 92 % višine blokov, pa je svinec relativno enakomerno porazdeljen. Vsebnost svinca se v vsem »zdravem« volumnu preiskanih blokov nahaja v zahtevanih analiznih mejah. Manjše neenakomer-nosti v tem delu blokov so predvsem posledica asociativnosti delcev svinca s sulfidnimi nemetal-nimi vključki v jeklu. Dokazana je popolna iden-tičnost vseh lokalnih blokovnih segregacij žvepla in svinca. Izolirani krogličasti vključki svinca, katerih velikost je v preiskanih jeklih ca. 5 p.m, so v vseh območjih bloka enakomerno porazdeljeni. Rezultati opisanih preiskav so ponoven dokaz trditve, da se v blokih svinčevih jekel enakomerno porazdeli le tisti del svinca, ki se raztopi ter med ohlajanjem taline izloči iz raztopine. 1. Uvod Porazdelitev delcev svinca v blokih svinčevih jekel je osnovni pokazatelj kvalitete svinčevega jekla, obenem pa najboljše merilo za uspešnost neke tehnologije izdelave svinčevih jekel. Da bi bil svinec v jeklu učinkovit, mora biti v jeklu porazdeljen v obliki drobnih in enakomerno porazdeljenih delcev. Takšna porazdelitev svinca se odraža v izboljšani obdelovalnosti in nespremenjenih fizikalnih lastnostih svinčevih jekel v primerjavi z osnovnimi jekli. Enakomerna porazdelitev svinca v blokih svinčevih jekel pa je odločilnega pomena tudi za ekonomiko proizvodnje svinčevih jekel, ki se kaže v dobiti jekla ter izkoristku dodanega svinca. V železarni Jesenice smo osvojili tehnologijo izdelave jekel legiranih s svincem. Vse naprave, potrebne za Iegiranje svinca v jeklu, smo konstruirali in izdelali v lastnem raziskovalnem oddelku. Svinec legiramo v jeklo tako, da ga v obliki drob- Anton Razinger je diplomirani inženir in magister metalurgije in višji strokovni sodelavec v raziskovalnem oddelku Železarne Jesenice. nih delcev vpihavamo v curek jekla med vlivanjem v kokile. Svinčeva jekla vlivamo komunicirajoče skozi lijak v normalno konične kvadratne bloke, preseka 650 X 650 mm, višina blokov 2000 mm, teža blokov 5400 kg. Izhajajoč iz predpostavke, da se bo v blokih svinčevih jekel enakomerno porazdelil le tisti svinec, ki se bo med ohlajevanjem taline izločil iz raztopine, smo v procesu osvajanja tehnologije izdelave svinčevih jekel skušali v vseh fazah zadostiti vsem pogojem za čim večjo topnost svinca v jeklu. Posebno pozornost smo posvetili optimalni granulaciji svinca za vpihovanje, temperaturnemu režimu vlivanja jekla, enakomernosti uvajanja svinca med vlivanjem jekla, pričetku uvajanja svinca v jeklo, predvsem pa doziranju pravilnih količin svinca, ki izhajajo iz teoretično izračunane topnosti svinca v posameznih vrstah jekla (1). 2. Jeklo za preiskave 2.1 Vrste jekel in pogoji izdelave Za študij porazdelitve svinca v blokih svinčevih jekel smo izbrali naslednje vrste jekel: — polpomirjeno avtomatno jeklo ATJ 100 Pb — ogljikovo nelegirano jeklo za cementacijo C 1120 Pb — ogljikovo nelegirano jeklo za ipoboljšanje Č1531 Pb — nizkolegirano jeklo za cementacijo C 4320 Pb Vsa jekla so bila izdelana v 60-tonski ASE A elektroobločni peči. Pred vlivanjem so bile vse taline v ponovci prepihane z argonom. Na vsaki Iivni plošči so bili vliti po trije ingoti. Svinec je bil dodan le na prvi plošči, na drugi plošči pa je bilo vlito primerjalno jeklo brez dodatka svinca. Pogoji vlivanja in legiranja svinca v jeklo so podani v tabeli 1. Tabela 1: Vrsta jekla temp. °C + K hitrost (cm/min.) kol. Pb čas uvajanja (kg/t) Pb (min.) ATJ 100 Pb 1470 25 4 5 C 1120Pb 1480 25 3 5.5 C 1531Pb 1460 24 3 6.5 Č 4320 Pb 1475 26 3 4 Kemične analize šarž so podane v tabeli 2: Tabela 2: vsebnost elementov (%) •sta jekla c Si Mn P S Cu Cr Al ATJ 100 Pb 0.10 0.03 0.94 0.060 0.322 0.19 0.27 0.002 C 1120 Pb 0.08 0.18 0.40 0.023 0.022 0.20 0.09 0.024 C 1531 Pb 0.50 0.29 0.67 0.016 0.012 0.26 0.17 0.021 Č 4320 Pb 0.18 0.25 1.22 0.028 0.015 0.26 0.96 0.046 2.2 Mesta jemanja vzorcev za preiskave Da bi dobili ustrezne vzorce za preiskavo porazdelitve svinca v blokih svinčevih jekel, smo po en blok od vsake šarže razrezali vertikalno po sredini v plošče debeline 50 mm. Na ustrezno pripravljenih površinah smo najprej z makrojedka-njem s 15 % raztopino amonpersulfata odkrili cone kristalizacije po celotnem preseku blokov. Na celotnem preseku smo izdelali tudi Wraggejev in Baumanov odtis makroskopske porazdelitve svinca, oziroma žvepla, s čimer smo odkrili območja lokalnih blokovnih segregacij žvepla in svinca. Na osnovi tako dobljene slike o položaju posameznih kristalizacijskih con ter lokalnih blokovnih segregacij žvepla in svinca po celotnem preseku blokov smo izbrali mesta jemanja vzorcev tako, da smo za študij porazdelitve svinca v blokih svinčevih jekel zajeli vsa pomembna območja. 3. Raziskovalne metode Kratek opis raziskovalnih metod, s pomočjo katerih smo preiskali porazdelitev svinca v svinčenih jeklih, je naslednji: 3.1 Wraggejev odtis svinca. Wraggejev odtis svinca izdelamo tako, da na fino zbrušeno površino preizkušanca z rahlim pritiskom položimo fotografski papir, ki mora biti predhodno ustrezno pripravljen. Ob dotiku obeh površin pride do reakcije med svincem na površini preizkušanca ter NaOH in Na2S. Prisotnost svinca se na fotografskem papirju pokaže v obliki temno rjavih madežev. Funkcija Wrag-gejevega odtisa za preiskavo makro porazdelitve svinca je torej podobna funkciji Baumanovega odtisa za preiskavo makroporazdelitve žvepla v jeklu. Na osnovi zelo skopih podatkov iz literature smo na raziskovalnem oddelku Železarne Jesenice izpopolnili tehniko izdelave Wraggejevega odtisa do take mere, da v zelo kratkem času lahko izdelamo kvaliteten odtis, ki razločno pokaže prisotnost ali pa zelo majhne spremembe v koncentraciji svinca na preseku preizkušancev. 3.2 Kemična analiza: V kemičnem laboratoriju železarne Jesenice smo za določevanje svinca v svinčevih jeklih uporabili polarografsko metodo (2), ki je primerna za kemično analizo vsebnosti svinca v avtomatnih ter nelegiranih in nizkolegiranih jeklih za cementacijo in poboljšanje, v katerih je vsebnost Mn do 1.5 %, Cr do 1 % in Cu do 0.5 %. Izkazalo se je, da je polarografska metoda enostavna, poceni in dobro ponovljiva. Ugotovljena napaka pri tej metodi je ± 5 % t. j. ca. 0.01 % Pb. 3.3 Elektronska mikroanaliza: Zanesljivo lahko identificiramo prisotnost svinca v mikrostrukturi jekel že s pomočjo odbitih elektronov, t. j. z elektronsko sliko. V tem primeru so delci svinca bele barve, ker je atomska masa svinca mnogo večja od povprečne atomske mase jekla, ki je na sliki temnejše. Elektronska mikro analiza je predvsem primerna za študij oblike in porazdelitve svinca, ki se nahaja v asociaciji z nemetalnimi vključki, ki so prisotni v blokih svinčevih jekel. Preiskave smo izvršili na metalurškem inštitutu v Ljubljani. 3.4 Selektivna mikroradiografija: To raziskovalno metodo smo uporabili za študij porazdelitve in oceno velikosti vključkov svinca. Uporabljeno je bilo karakteristično sevanje CoKa, napetost 30 kW, osvetlitev 90 min, fotografska emulzija Kodak H. R. Debelina lamel je bila 50 do 100 |jm. Velike razlike masnih absorbcijskih koeficientov Pb (354) in Fe (59.5) omogočajo jasno identifikacijo vključkov svinca v mikrostrukturi svinčevih jekel. Preiskave smo izvršili v laboratorijih FNT Univerze v Ljubljani, odsek za metalurgijo (3). 4. Rezultati preiskav 4.1 Splošne ugotovitve na osnovi odtisov svinca: Makroskopske slike porazdelitve svinca po celotnem preseku blokov, ki nam jih odkrije Wraggejev odtis, kažejo naslednja značilna območja porazdelitve svinca po preseku blokov, ki jih nahajamo v vseh preiskanih blokih. a. Skorja brez svinca, ki leži ob bazni ravnini in ob vertikalnih stranicah blokov. b. Območje poudarjenih izcej svinca, ki je omejeno v ozkem kolobarju v nogi blokov. c. Območje zunaj poudarjenih izcej svinca in skorje brez svinca, kjer je svinec enakomerno porazdeljen. Mesto in obseg ugotovljenih območij lahko pojasnimo na osnovi rezultatov preiskav porazdelitve žvepla z baumanovimi odtisi ter območij posameznih con strjevanja. 4.2 Skorja brez svinca: Območje, kjer ni svinca, leži med površino bloka ter zunanjo črto strjevanja. Z višino bloka se globina tega območja manjša in popolnoma izgine približno na polovici višine bloka. Ugotovili smo, da skorja brez svinca postopoma prehaja v območje z normalno vsebnostjo svinca tako v globino kakor v višino bloka. Edina možna razlaga obstoja skorje brez svinca je ta, da se skorja bloka strdi prej, preden dodani svinec pride do površine kokile (si. 1 ). boumanov odtis s 2 'ATaggejev odtis >(/) > £ I Slika 1 Črte strjevanja ter skorja brez svinca 4.3 Območje poudarjenih izcej svinca v nogi blokov Območje poudarjenih izcej svinca v nogi blokov se razteza v kolobarju okoli vstopne odprtine vzporedno z bazno ravnino bloka. Največja koncentracija svinca sovpada z notranjo črto strjevanja (si. 2). Skorja brez svinca omejuje območje poudarjenih izcej svinca navzdol in ob straneh. Debelina kolobarja znaša ca. 30 mm, oddaljenost zgornje ploskve kolobarja od bazne ravnine bloka pa 55 do 60 mm. V blokih OK 650 (presek 650 x650 mm) znaša torej delež jekla s poudarjenimi izcejami svinca v nogi blokov ca. 3,5 %, tak pa je tudi potreben odpadek pri nogi blokov. Na osnovi rezultatov makroskopskih in mikroskopskih preiskav v območju poudarjenih izcej svinca v nogi blokov svinčevih jekel lahko trdimo, da so te izceje posledica posedanja grobih kapljic svinca, ki se niso raztopile v jeklu. Pokazalo se je baummov odtis wraggejev odtis Bazna ravnina Slika 2 Položaj in oblika poudarjenih izcej svinca v nogi bloka svinčevega jekla ATJ 100 Pb tudi, da skepljanje eksogenih nemetalnih vključ-kov s kapljicami neraztopljenega svinca povzroča delno čiščenje jekla od velikih eksogenih vključ-kov (si. 3). 4.4 Makroskopska porazdelitev svinca zunaj območja skorje brez svinca in poudarjenih izcej svinca. Slika 3 Značilna oblika makrovključka v območju poudarjenih izcej svinca v nogi bloka (jeklo ATJ 100 Pb — pov. 200 x) .... • v^V—e^M * v* : v V,.:, baumanov odtis V območju, kjer ni lokalnih segregacij žvepla, "" ' je svinec v makroskopskem merilu enakomerno porazdeljen (si. 6). Rezultati makroskopskih preiskav porazdelitve svinca po preseku blokov kažejo dokaj ostro mejo med segregiranimi in nesegregiranimi območji. Intenziteta lokalnih blokovnih segregacij je pri žveplu znatno večja kakor pri svincu. wraggej9V odtis k , A?, . . t . : Slika 4 Makroskopska porazdelitev svinca in žvepla v območju lokalnih blokovnih segregacij jekla C4320Pb (detajl V izceje) V območju, ki leži zunaj opisanih .območij poudarjenih izcej svinca v nogi blokov ter skorje brez svinca nam makroodtisi kažejo popolno skladnost položaja lokalnih segregacij žvepla in svinca (si. 4) (si. 5). baumanov odtis A* - ■m • V-.Vv J?'v i"' wraggejev odtis Slika 5 Makroskopska porazdelitev svinca in žvepla v območju lokalnih blokovnih segregacij jekla ATJIOOPb (detajl A izceje) Slika 6 Makroskopska porazdelitev svinca in žvepla v območju noge bloka jekla C 1530 Pb (detajl) 4.5 Kemična porazdelitev svinca Pri vlivanju jekla skozi lijak je mešanje kovine in svinca v livnih kanalih in v kokili dovolj intenzivno, da ob ugodni zrnatosti svinca dosežemo maksimalno topnost. Zaradi kroženja jekla v kokili med vlivanjem se temperatura taline v kokili ves čas izenačuje, s tem pa tudi koncentracija raztopljenega svinca. Ko je vlivanje končano, se talina v kokili ne umiri, temveč še nadalje kroži. V blokih, kjer je višina taline visoka, se to kroženje taline zaradi konvekcijskih tokov dopolnjuje še z gravitacijskim padanjem prostih kristalov in akumulacijo le-teh v spodnjem delu bloka, to je v sedimentacijski coni. Ker topnost svinca v tekočem jeklu zelo hitro pada, se večina raztopljenega svinca izloči v obliki tekočih vključkov že v začetni fazi kristalizacije jekla. Vključki svinca naj bi bili zato, podobno kakor ostali nemetalni vključki, ki so v tem trenutku že izločeni iz taline, podvrženi gravitacijskim in konvekcijskim tokovom v strjujočem se bloku. Opisana spoznanja so nam služila kot teoretična podlaga za študij porazdelitve svinca v blokih svinčevih jekel. Celotno področje presečne ploskve blokov smo razdelili v naslednja območja: a) območja, kamor ne prodro konvekcijski tokovi, t. j.: — stroga glava blokov — noga blokov (sedimentacijska cona) — skorja bloka (območje globulitnih kristalov); b) območje, v katerem je konvekcijski tok obrnjen navzdol; to območje obsega predvsem cono orientiranih transkristalov; c) prehodno območje, kjer se konvekcijski tok obrne; to območje naj bi označevale A izceje; železarna d) območje, v katerem je konvekcijski tok usmerjen navzgor; to je območje sredine bloka in ga karakterizirajo V izceje. Na sliki 7 je shematično prikazana smer gibanja konvekcijskih tokov ter nastanek kristaliza-cijskih con in lokalnih blokovnih koncentracij med strjevanjem bloka (4). Slika 7 Shematičen prikaz gibanja konvekcijskih tokov in poteka strjevanja bloka Za vrednotenje rezultatov kemične analize smo uporabili naslednje metode iz statistične matematike: — analiza porazdelitve —• analizo variance — regresijsko analizo (multiplo in kvadratno) S pomočjo regresijske analize smo želeli ugotoviti trend izcejanja preiskanih elementov v posameznih območjih ter dobiti korelacijo med izcejami svinca in izcejami ostalih elementov. V tabelah so navedeni tudi procenti pojasnjenih vplivov (%P) za dobljene regresijske odvisnosti. Za posamezne preiskane vrste jekel so statistično obdelani rezultati preiskav zbrani v tabeli 3 in tabeli 4. V »zdravem« delu bloka, ki obsega ca. 88 % vsega volumna blokov (od 4 do 92 % višine bloka), se vsebnost svinca nahaja v zahtevanih analiznih mejah, kar je razvidno iz diagrama na sliki 8. Slika 8 Porazdelitev svinca in žvepla v »zdravem« delu blokov svinčevih jekel Tabela 3: Kemična porazdelitev svinca v blokih svinčevih jekel ATJ 100 Pb C 1531 Pb C 1120 Pb C 4320 Pb Opazovano območje n Xpb % Spb % % Ppb n x% s % P°/i > n x% s % P % n X % s °/o F 1 % glava 22 0.25 0.06 77 20 0.218 0.026 20 20 0.172 0.025 21 21 0.175 0.052 45 orient. dendr. 18 0.19 0.02 63 26 0.209 0.017 — 26 0.198 0.028 10 22 0.156 0.015 10 A izceje 22 0.18 0.02 56 36 0.207 0.009 — 36 0.172 0.010 - •22 36 0.151 0.009 15 sredina 29 0.22 0.07 94 30 0.212 0.027 42 29 0.178 0.020 10 30 0.161 0.051 61 noga 37 0.186 0.022 -49 33 0.213 0.021 -28 36 0.183 0.021 24 33 0.146 0.025 -23 Tabela 4: Kemična porazdelitev žvepla v blokih svinčevih jekel Vrsta jekla ATJ 100 Pb C 1120 Pb C 1531 Pb C 4320 Pb Opazovano območje n Xpb o/o Spb o/o Ppb o/o n X°/o S o/o P % n x% S % P °/o n X % S % P ' o/o glava 22 0.437 0.143 74 20 0.024 0.007 8 20 0.010 0.003 9 21 0.016 0.005 57 orient. dendr. 18 0.343 0.013 — 26 0.027 0.003 — 26 0.009 0.001 25 22 0.013 0.001 — A izceje 22 0.323 0.037 41 36 0.023 0.002 — 36 0.009 0.001 — 36 0.014 0.001 17 sredina 29 0.393 0.128 90 30 0.024 0.007 15 29 0.010 0.002 — 30 0.014 0.005 63 noga 37 0.316 0.024 25 33 0.020 0.003 — 36 0.009 0.001 13 33 0.013 0.001 -74 S statistično analizo smo dokazali, da obstajajo med posameznimi preiskanimi območji statistično pomembne razlike. Te razlike so posebej izrazite pri avtomatnem svinčevem jeklu ATJ 100 Pb, kjer so izceje žvepla najbolj poudarjene. Pri tem jeklu imamo znotraj obravnavanih območij naslednjo sliko porazdelitve žvepla in svinca. a) Glava bloka (si. 9). Korelacijski koeficient med vsebnostjo žvepla in svinca v območju glave je visok in znaša 0.98. b) Sredina bloka (si. 10). Ugotovljeni koeficient korelacije med vsebnostjo S in Pb je 0.97. Izcejanje se prične na višini ca. 30 %, kar se ujema s pojavom V-izcej. Mi- 0.450 Q350 0,250 '''Rob I 4 7 J3 '? J9 ,22r 9 28 30Sred,na _Oddaljenost od roba ranJ__ c) Noga bloka — sedimentacijska cona (si. 11). V nogi bloka je dokazano inverzno izcejanje svinca in žvepla. Kljub izcejanju je porazdelitev svinca in žvepla v tej coni zelo enakomerna. Raz-tros je pri svincu in žveplu enak. d) Območje orientiranih transkristalov in A-izcej (si. 12). 023 021 ° 0,19 £ ' | 0,17 015 § "81 xA6 - vstop jeklo • -nivo nad izcejami ffi 0V tžrtt 10 13 16 212*11 38 W50 \sredina 'vstop jekla Širina bloka pri nogi Slika 11 Porazdelitev svinca in žvepla v sedimentacijski coni Slika 9 Porazdelitev svinca in žvepla v glavi bloka jekla ATJ 100 Pb V) 8 -Š 4> 2 0,70 0,65 Q55 0.45 Q35 Q25 0,15 ----svinec -žveplo ko rSCAS t / / / / / / / / / / s / / / ' kol 94°/.Ph 20 60 100'/, Slika 12 Porazdelitev žvepla in svinca v območju transkristalov in A izcej orientiranih 40 60 Višina bloka Slika 10 Porazdelitev svinca in žvepla v sredini bloka nimum parabole na višini bloka ca. 20 % lahko pojasnimo z inverznimi izcejami žvepla in svinca v nogi bloga (sedimentacijska cona). Porazdelitev svinca in žvepla je v območju orientiranih transkristalov enakomerna, kljub temu pa tudi v tem območju opazimo normalno izcejanje svinca in žvepla. Značilno za opazovana območja je tudi to, da se v območju A-izcej porazdelitev žvepla poslabša, porazdelitev svinca pa kaže enake značilnosti kakor v območju orientiranih transkristalov. V ostalih preiskanih blokih svinčevih jekel, ki vsebujejo normalno nizko vsebnost žvepla opazimo enake zakonitosti, le da so manj poudarjene kakor pri jeklu ATJ 100 Pb. (si. 13). 5. Analiza rezultatov preiskav Rezultati preiskav porazdelitve svinca v blokih svinčevih jekel kažejo na to, da je svinec razen 030 , r -kon. tok navzgor i -kon tok navzdol A -A izceje 20 <0 60 Višina bloka v % v območju specifičnih izcej, v nogi blokov in skorje brez svinca enakomerno porazdeljen v tistih območjih bloka, kjer so tudi drugi elementi enakomerno porazdeljeni. V območjih lokalnih blokovnih segregacij ostalih elementov, predvsem žvepla, pa je tudi porazdelitev svinca neenakomerna. Višina bloka ("/„) Slika 13 Izcejanje svinca, žvepla in ogljika v sredini bloka jekla C 4320 Pb Neenakomernost porazdelitve svinca se popolnoma sklada z vsemi oblikami lokalnih segregacij prisotnih elementov v jeklu. Trdimo lahko, da svinec, če se izloči iz raztopine v obliki drobnih izoliranih vključkov, nima tendence izcejanja v blokovne segregacije (si. 14). Svinec izceja le v primeru, če se nahaja v asociaciji z nemetalnimi vključki v jeklu (si. 15), (si. 16). Slika 14 Izolirani krogličasti vključki svinca v bloku svinčevega jekla C 1120 Pb (elektronska slika — svinec bel, pov. 420 x) Na ta način si lahko razložimo tudi večji raz-tros vsebnosti svinca v svinčevem avtomatnem jeklu, kjer se delci svinca nahajajo pretežno v asociaciji z nemetalnimi vključki oksisulfidnega tipa, in pa zelo enakomerno porazdelitev vključkov svinca v blokih svinčevih konstrukcijskih jekel, ki so v pogledu vsebnosti nemetalnih vključkov relativno čista. Poglejmo še, kako si lahko ugotovljeno porazdelitev svinca v makrostrukturi blokov svinčevih jekel razložimo z upoštevanjem konvekcijskih tokov, asociativnosti vključkov, svinca z ostalimi nemetalnimi vključki, ki so prisotni v jeklih ter Stoksovim zakonom. Kakor vsi nemetalni vključki v jeklu so tudi vključki svinca podvrženi delovanju Stoksovega zakona v jekleni talini. Stoksov zakon glasi u = 2g-r2(Ppb-Pje) (1) flje V literaturi (5) najdemo naslednje vrednosti za jekla in svinec pri temperaturi 1600° C. pPb —gostota svinca 9 g/om3 (interpolirana vrednost) pje — gostota jekla 7 g/cm' T)je — viskoznost jekla 6,2 cp r — polmer krogličastih vključkov svinca (mm) Če te vrednosti vstavimo v izraz (1), dobimo naslednjo hitrost padanja izoliranih kapljic svinca v jekleni talini s temp. 1600° C: u, = 72 r2 (cm/sec) (2) Velikost izoliranih vključkov svinca smo določili na osnovi velikega števila meritev izoliranih vključkov svinca, ki smo jih identificirali s pomočjo mikroradiografske tehnike. Povprečno velikost izoliranih vključkov svinca smo izmerili 5 [im (si. 17). Hitrost padanja takih vključkov po enačbi (2) znaša 1,6 cm/uro oz. 0,3 mm/min. Padanje izoliranih vključkov svinca podpirajo konvekcijski tokovi, ki so v območju usmerjenih transkristalov usmerjeni navzdol. Globino te cone lahko izračunamo, če upoštevamo, da sega cona usmerjenih dendritov približno do globine 100 mm (ena tretjina razdalje med površino in sredino bloka). če izračunamo čas strjevanja bloka po enačbi (6), Debelina strjene plasti (m) = = 25 Včas strjevanja (min.) (3) dobimo za strjevanje v območju, kjer je konvekcijski tok usmerjen navzdol, čas 16 min. V tem času bi izolirani vključki svinca padli za največ ca. 5 mm, kar pa se lahko zanemari. Sredina bloka je, če računamo po istem izrazu (3), strjena v ca. 20 min. V tem času bi v"ključki padli za ca. 6 om. t Slika 15 Delci svinca v asociaciji s sufidnimi nemetalnimi vključki v jeklu ATJ 100 Pb (elektronska slika in spk. X posnetki Pb, Mn, S — pov. 420 x) Konvekcijski tokovi pa delujejo v sredini bloka navzgor proti smeri padanja vključkov. Tendenco padanja izoliranih vključkov svinca zmanjšujejo tudi številnejši asociirani sulfidni nemetalni vključki. V svinčevih avtomatnih jeklih je skoraj ves svinec v asociaciji s sulfidnimi nemetalnimi vključki. Če predpostavimo, da je utežno razmerje S : Pb v jeklu ohranjeno tudi v asociiranih nemetalnih vključkih, potem lahko za svinčevo jeklo z vsebnostjo 0,20 % Pb in 0,300 % S izračunamo gostoto asociiranih vključkov, ki znaša ca. 4,4 g/cm3. V vsakem slučaju dobimo torej po enačbi (1) tendenco dviganja, ki znaša Uz = — 100 r2 (om/sec) (4) r je polmer krogličastih asociiranih vključkov MnS in Pb. V asociaciji s sulfidnimi nemetalnimi vključki se torej svinec dviga, s čimer lahko pojasnimo na- raščanje vsebnosti svinca v od noge proti glavi v vseh preiskanih blokih jekla. Tudi rahlo tendenco naraščanja vsebnosti svinca v drugih opazovanih območjih blokov lahko pojasnimo z vplivom asociiranih vključkov žvepla in svinca. Na osnovi izračunanih vrednosti lahko tudi predpostavljamo, da asociirani delci svinca podpirajo odmešavanje večjih aluminatnih vključkov (si. 16) v sedimentacijsko cono blokov. Ker pa je sedimentacijska cona v pogledu izcejanja najbolj enakomerna, se to odraža tudi v naj enakomernejši porazdelitvi svinca glede na ostala opazovana območja v blokih svinčevih jekel. Popolnoma drugačno sliko pa dobimo, če izračunamo hitrost padanja makrovključkov, ki so v območju poudarjenih izcej v nogi blokov svinčevih jekel. Za vključke premera 1 mm je hitrost padanja po enačbi (1) 18cm/sek. Dejanska hitrost je verjetno zaradi asociiranih nemetalnih komponent manjša, vendar pa je treba upoštevati, da padanje podpirajo turbolentni tokovi med vlivanjem, tako da je odmešavanje makrovključkov svinca v območje poudarjenih izcej hitro in zato popolno. To dokazuje tudi sorazmerno ostra meja med območjem poudarjenih izcej in ostalo sedi-mentacijsko cono v nogi blokov. Pasivno vlogo svinca v jeklu potrjujejo tudi rezultati preiskave o vplivu prisotnosti svinca na kemično porazdelitev ostalih elementov v jeklu: Vzorce za preiskavo smo vzeli iz blumov svinčevih in osnovnih jekel, in to na 7 °/o, 38 %, 65 % in 92 % višine bloka, na robu, na polovici in na sredini preseka blumov. Vpliv prisotnosti svinca smo ocenili s pomočjo linearne regresije opazovanih parov, pri čemer smo imeli vsebnost elementa v svinčevem jeklu za odvisno spremenljivko (X,), vsebnost elementa v osnovnem jeklu pa za neodvisno spremenljivko (X2). Pri elementih, ki so prisotni v vseh preiskanih kvalitetah, smo združili vse pare. Kot merilo za vpliv prisotnosti svinca smo vzeli vrednost regresijskega koeficienta, T vrednost, ki pripada regresijskemu koeficientu, koeficient korelacije ter standardno napako ocene. Na osnovi dobljenih rezultatov statistične analize lahko z 90 % statistično gotovostjo trdimo, r,<4 Al Mg Mn S ES Pb Al Zr Ca Mg Mn S x&0 Slika 16 Delci svinca v asociaciji z oksidnimi nemetalnimi vključki v jeklu č 1530 Pb (elektronska slika in spk. X posnetki Pb, Al, S — pov. 840 x) Tabela 5: Vpliv prisotnosti svinca na porazdelitev ostalih elementov v blokih svinčenih jekel Element n X 1 % X 2 % regr. koef. T vredn. koef. m. kor. st. nap. ocen. S (avtom, je) 26 0.341 0.346 1.03 7.0 0.82 0.02 S (konstr. je) 36 0.014 0.015 0.92 13.5 0.92 0.02 Mn 48 0.791 0.797 1.01 73.2 0.99 0.03 C 48 0.219 0.230 0.98 33.3 0.98 0.03 P 47 0.037 0.036 0.99 48.1 0.99 0.00 izcejanja na asociiranih vključkih v strogi glavi blokov. Najslabši izkoristek je v blokih, ki imajo najslabšo porazdelitev svinca (Č 4320 Pb). Pri avtomatskih jeklih je večji odpadek svinca tudi v območju poudarjenih izcej zaradi velikega števila eksogenih vključkov. Slika 17 Porazdelitev in velikost vključkov svinca v svinčevem jeklu Č1120Pb (mikroradiografska tehnika — pov. 100 x) da prisotnost svinca nima vpliva na porazdelitev preiskanih elementov v blokih svinčevih jekel. Za analizo dobljenih rezultatov o porazdelitvi svinca v blokih svinčevih jekel ter za oceno uspešnosti osvojenega postopka pri uvajanju svinca v jeklo je pomemben tudi doseženi izkoristek dodanega svinca. Iz povprečnih vrednosti svinca v zdravem delu bloka lahko izračunamo v preiskanih blokih izkoristek svinca (tabela 11). Tabela 6: Izkoristek dodanega svinca Jeklo dodano Pb kg/t X Pb % izkoristek % ATJ 100 Pb C 1170 Pb C 1590 Pb C 4320 Pb 0,19 0,21 0,18 0,15 47 70 60 50 Doseženi izkoristek svinca je v zahtevanih mejah. Ker med posameznimi talinami konstrukcijskih jekel glede pogojev teoretične topnosti svinca ni bistvenih razlik, lahko ugotovljena odstopanja pojasnimo le z različnimi izgubami svinca zaradi ZAKLJUČKI: Zaključki, ki izhajajo iz opisanih preiskav in ki so pomembni za boljše razumevanje mehanizma porazdelitve svinca v blokih svinčevih jekel, so naslednji: — v blokih svinčevih jekel se enakomerno porazdeli le tisti svinec, ki se raztopi v tekočem jeklu ter med ohlajevanjem taline izloči iz raztopine. Tisti del svinca, ki se ne raztopi, se v obliki poudarjenih izcej svinca kopiči v nogi blokov. — Poleg pogojev vlivanja jekla ter ustrezne zrnatosti delcev svinca je za čim popolnejšo topnost svinca in s tem za željeno enakomerno porazdelitev svinca (pri tem postopku) najpomembnejša pravilna količina vpihanega svinca ter enakomerno doziranje svinca med vlivanjem jekla. — Svinec nima vpliva na porazdelitev ostalih elementov v jeklu. Dokazan pa je močan vpliv porazdelitve žvepla, pa tudi kisika, na porazdelitev svinca v blokih svinčevih jekel, kar je posledica asociativnosti delcev svinca s sulfidnimi in oksid-nimi nemetalnimi vključki v jeklu. V slučaju asociiranih vključkov prevladuje mehanizem razmešanja vključkov, kakršen je v posameznih območjih bloka značilen za sulfidne in oksidne nemetalne vključke. — Izolirani krogličasti vključki svinca, katerih velikost je v preiskanih jeklih ca. 5 txm, so v vseh območjih bloka enakomerno porazdeljeni. Glede porazdelitve teh vključkov ni bil dokazan nikakršen poseben mehanizem za razmešavanje, tudi ne vpliv Stoksovega zakona ter konvekcijskih tokov. — Pomemben pogoj za enakomerno porazdelitev ter velikost vključkov svinca je torej tudi pravilna izdelava jekel, ki mora pri konstrukcij- skih jeklih rezultirati v visoki čistoči jekel, po avtomatskih jeklih pa v pravilni obliki in porazdelitvi sulfidnih nemetalnih vključkov. Literatura 1. Razinger A.: Magistrsko delo, Jesenice 1973 2. Schoffman: Zeitschrift fiir analitische chemie 199, 1964, str. 95 3. A. Podgornik: Mikroradiografsko določevanje in statistično vrednotenje oblike, velikosti in porazdelitve težkih vključkov v lahkih zlitinah za avtomatsko obdelavo. Poročilo FNT Ljubljana, 1972 (naloga SBK) 4. J. R. Blank: Steel Times, julv 30, 1965, str. 148—152 5. J. F. EUiot: Thermochemistrv for Steelmaking vol I. Addison — Wesley Publ. Co. Inc. London 1960 6. A. in J. Pokornv: De Ferri Metallographica, vol. III. Pariz 1967 ZUSAMMENFASSUNG Im Hiittenvverk Jesenice werden Bleilegierte Stiihle steigend in Kokillen 650 x 650 mm im Querschnitt gegos-sen. Blei wird dem Stahl in den Strahl zvvischen dem Trichter und der Pfanne zugegeben. Die Bleiverteilung haben wir in den Blocken der Automaten- und Konstruk-tionsstiihle mit Hilfe der chemischen Analyse und der makroskopischen Blei- und Schvveffelabdriicke studiert. Die mikroskopischen Untersuchungen am Elektronenmi-kro analysator hatten nur einen erganzenden Charakter. Beim Studium der Bleiverteilung in bleilegierten Blocken haben vvir besonderen Wert der Betonung der turbolenten und konvektiven Stromungen vvahrend des Giessens und Erstarrens des Blockes, unter Beachtung des Stocksen Gesetzes gelegt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen vvieder, dass sich im Stahl nur dieser Blei gleich-massig verteilt, vvelcher sich im fliissigen Stahl aufgelosst hat und vvahrend der Abkiihlung aus der Losung aus-geschieden ist. SUMMARY Leaded steels are čast in Jesenice Ironvvorks through a funnel into the ingots of square cross section 650 x 650 mm. Lead is alloyed to steel by introduction into the jet of steel between the laddle and the top of the funnel. The lead distribution in the ingots of free-cutting and struc-tural steels vas studied by chemical analysis and macro-scopic replicas of lead and sulphur. Microscopic investi- gations by electron microanalyzer were only a supplement. The distribution of lead in the leaded steel ingots vvas studied vvith emphasis to turbulent and convectional flow during pouring and solidification of the ingot, taking in account the Stokes law. The results of investigations repeatedly prove that uniformly distributed is in steel only the lead vvhich vvas dissolvcd in molten steel and then precipitated from the solution during cooling. 3AKAIOMEHHE B MeTaAAypnmecKOM 3aBOAe Ecemme CBiiimoBbie copra CTaAH pa3AHBaioT nepe3 BoponKy b KBaApaTHLie cahtkh 650 x 650 mm. Cbii-neu renipyiOT cnocoGoM bbeaeiiha b CTpyio CTaAH b npocTpancTBe mokay KOBineM n ropaobiniom bopohkh. ilopa3aeaemhe cbhima b CAHTKaX aBTOMaTHOH H KOHCTpyKUHOHHOH CTaAH IIS^aAH npH nO-Mom xiiMHHecKora aHaAH3a h MHKpocKoniiMecKHMH oTnenaTKaMii cBHHua n cepbi. MHKpocKommecKiie HCCAeAOBaHHH na sAeKTpoimoM MHKpoana-AH3aTope h Me ah Anuib aonoahhteabhoe 3HaMeHiie. nopa3AeAeHHe CBinma b c.viiTKax CBHHUOBbix CTaAeft H3yHaAH npn yMeTe Typ6y-AeiiTHbIX II KOHBeKHHOHHbIX nOTOKaX, TaK>Ke B3HT BO BHHMaHHe 3aKon CTOKec-a. Pe3yAbTaTbi 3thx nccAeAOBaHHH cnoBa AOKa3aAH, hto paBHOMepnoe nopa3AeAeHiie AaeT toabko tot cbhhh, icoTopbiii nocAe pacnAaBAeHHH b jkhakoh CTaAH BbiAeAiiAca bo BpeMfl oxAa>KAe-hhh paciL\aBAeHHora MeTaAAa. ^■■■^■■■■■■■■■■^■B Honeywell je organizacija mednarodnega nivoja, ki združuje operativne oddelke za instru-mentacijo kontrole gorenja, klimatizacijo in za-grevanje, procesno instrumentacijo, električne enote, mikrostikala, znanstveno instrumentacijo ter sisteme obdelave podatkov. Poglejmo zakaj je Honeywell edini v svetu v stanju nuditi aparature, naprave in tehnično pomoč za ustvaritev kompletnih programov avtomatizacije na različnih področjih in v popolnosti rešiti probleme točno po ______zahtevah naročnikov. V vsakem Honeywellovem ■ ■ Tft T T T instrumentu je namreč preciznost in izkušnja in- 1-1 | B ^ |H W 11/ 1H I I dustrije, ki proizvaja celo 20.000 različnih pro- VODILNO PODJETJE V INTEGRIRANI AVTOMATIZACIJI VAM NUDI CELO VRSTO INSTRUMENTOV ZA MERJENJE, REGULACIJO IN AVTOMATIZACIJO Instrumentacija za procesno industrijo Potenciometrski elektronski indikatorji, regi-stratorji in regulatorji — Indikatorji, registratorji in regulatorji pretoka, temperature in pritiska — Miniaturni elektronski instrumenti — Miniaturni pnevmatski instrumenti — Regulacijski ventili s pnevmatskim in električnim pogonom — Termo-elementi in pirometri —- Enostavni instrumenti za merjenje in regulacijo temperature in pritiska — Procesna računala Regulatorji za gretje, hlajenje in klimatizacijo Električni regulacijski sistem — Elektronski regulacijski sistem — Pnevmatski regulacijski sistem Instrumentacija za gorilce in kotle Oljni gorilci za gospodinjstvo — Industrijski oljni gorilci — Plinske peči za gospodinjstva — Industrijski plinski gorilci — Regulatorji za kotle Mikrostikala Standardna in miniaturna mikrostikala — Si-gurnostna in miniaturna mikrostikala — Brez-kontaktna stikala — Instrumenti za vgraditev (mV, mA itd.) Instrumenti za laboratorijske raziskave Pojačala in pretvorniki signala — Visicorder ascilografi — Laboratorijski potenciometrski registratorji — XY registratorji — Laboratorijski standardi — Monitorji — Diferencijski voltmetri in drugi precizni instrumenti — Digetalni merilni instrumenti — Korelatorji — Elektronski bio-me-dicinski sistemi H0NEYWELL AUTOMATION Sedež: Via Vittor Pisani 13 — 20124 Milano predstavnik za Jugoslavijo: Merkantile, Praška 2, Zagreb Evolucija sestave nekovinskih oksidnih vključkov med taljenjem jekla C. 1730 v elektropeči DK: 669.14.018.463; 669.187 ASM/SLA: L21e; 9-69 F. Vodopivec in B. Ralič Z analizo na elektronskem mikroanalizatorju smo spremljali evolucijo sestave nekovinskih vključkov oksidnega tipa med procesom izdelave ogljikovega jekla v elektropeči. Vzorci so bili vzeti ob različnih fazah tehnološkega postopka izdelave jekla. Analize kažejo, da so v večini primerov v staljenem jeklu vključki kompleksne sestave. Največ vsebujejo aluminija, pa tudi mnogo kalcija in precej magnezija. Silikatni in alumosilikatni vključki so v jeklu le v vzorcih, ki so bili vzeti iz jekla neposredno po oksidaciji s kisikom in po dodatku ferolegur, ki vsebujejo silicij. V vseh vzorcih so zelo pogosti oksidno sulfidni vključki, v katerih je v oksidnem delu vezan aluminij, kalcij in magnezij, v sulfidnem pa predvsem kalcij in redkeje mangan. 1. UVOD Sestava nekovinskih vključkov je poleg sestave taline osnovni pokazatelj o reakcijah, ki potekajo v tekočem jeklu med postopkom njegove izdelave. Spremembe v sestavi taline je mogoče slediti z analizami po utrjenih kemijskih postopkih ali z avtomatičnimi analitskimi napravami, ni pa mogoče tako hitro analizirati nekovinskih vključkov. Poznane so sicer različne metode za analizo nekovinskih vključkov v jeklu, vendar so prav vključki, katere najdemo v jeklu med njegovo izdelavo, take sestave, da ne prenesejo brez škode poznanih postopkov izolacije po elektrolitski ali drugačni metodi, zato mikroanaliza izolata ne daje prave slike o sestavi vključkov, marveč je poprečno vsebnost komponent, ki so kemijsko dovolj obstojne, da se pri izolaciji ne razgradijo. Pravo sestavo vključkov je mogoče določiti le s pomočjo elektronskega mikroanalizatorja na metalografskih obruskov. Vendar je potrebno tudi te pripraviti s skrbjo, da pri brušenju ali poliranju ne bi prišlo do izluženja manj obstojnih sestavin. Spremembe v celotni količini vključkov je mogoče vrednotiti na osnovi vsebnosti kisika in Franc Vodopivec je diplomirani inženir in doktor metalurških znanosti in samostojni raziskovalec na metalurškem inštitutu v Ljubljani Boško Radič, višji tehnik na metalurškem inštitutu v Ljubljani žvepla, saj ni verjetno, da bi bila ta dva elementa lahko v ohlajenem jeklu raztopljena v pomembni količini. V delu smo se omejili na raziskavo oksidnih vključkov. Vzorce smo vzeli v železarni Jesenice med izdelavo šarže jekla tipa vrste č. 1730. Zaporedje jemanja vzorcev je navedeno v tabeli 1, v tabeli 2 so navedene povprečne kemijske sestave. Vsebnosti kisika, dušika, magnezija in kalcija so bile določene na metalurškem inštitutu, ostale podatke smo povzeli po šaržnem kartonu. Tabela 1 — Vrstni red jemanja vzorcev ura 1. Po raztalitvi 0 2. Po oksidaciji s kisikom ter dodatkih rude, jedavca in apna 1 3. 20 minut po dodatkih feromangana, si-likomangana, ferosilicija, aluminija in karburita l43 4. 15 minut po dodatkih apna, jedavca, karburita in kalcij silicija 210 5. 15 minut po odvzemu vzorca 4 225 6. 20 minut po dodatkih feromangana in aluminija 250 7. Iz ponovce po odlitju prve plošče. 2. MIKROSKOPSKE PREISKAVE VZORCEV IN ANALIZE NA ELEKTRONSKEM MIKROANALIZATORJU Vzorec 1. Oksidni vključki so siva zrna, anizo-tropna pri opazovanju v dvakrat polarizirani svetlobi in optično homogena ali ne. Večinoma so vključki osamljeni (slika 1), redko so v manjših skupinah. Vključki so aluminijev Oksid, vsebujejo pa tudi vedno nekaj kalcija in magnezija ter so često zraščeni z manganovim sulfidom. Bolj so redke sive neprosojne kroglice. Nekatere so optično enofazne, druge pa so zraščene s prej opisanimi zrni. Analiza na mikroanalizatorju je pokazala, da so kroglice dvojne sestave. Nekatere so manganov alumosilikat (slika 2), ki je brez kalcija, druge pa so kalcijev alumosili- Tabela 2 — Sestava vzorcev Vzorec C O Si Mn Al, Alnt, N Ca Mg S 1 0,71 0,0056 0,19 0,51 0,002 0,0023 0,0128 0,001 0,004 0,036 2 0,20 n. d. 0,02 0,15 0,002 0,001 0,0084 0,001 0,005 0,039 3 0,60 0,0042 0,27 n. d. 0,037 0,0036 0,0123 0,001 0,012 0,019 4 0,61 0,0044 0,31 0,57 0,031 0,0018 0,0123 0,003 0,002 0,015 5 0,62 0,0054 0,28 0,57 0,024 0,0019 0,0112 0,002 0,002 0,015 6 0,62 0,0042 0,28 n. d. 0,021 0,0018 0,0110 0,003 0,002 0,015 7 0,67 0,0043 0,33 0,65 0,022 0,0022 0,0138 0,003 0,003 0,007 Alt — vsebnost topnega aluminija Alnct — vsebnost netopnega aluminija Tab. 3 — Vrste nekovinskih vključkov Vzorec Al oksid Ca-alum. Mg-alum. Ca alumosil. Mn alumosil. Opomba 1 + , Ca, Mg, Si + 2 3 + ,Ca, Mg +, Mg, S 4 -K Mg S, Si 5 + ,Mg, Si + , Mg, Si 6 + , Mg, Si, S + ,Mg 7 + , Ca, Mg, Si, S + , Mg, S + +, Mg, S +,S + ,S + , Ca +, Ca, S + + + + , Ca, Mg, S + Vzorec vsebuje vključke te vrste Simboli pri znaku + pomenijo, da vsebujejo vključki navedene elemente v manjši količini. Slika 1, Vzorec 1 Zrnati oksidni vključek; — V tej in naslednjih slikah pomenijo M-mikroposnetek; ES in ET — elektronski posnetek sestave in topografije; Fe, Al, Ca itd — specifični x posnetki za različne elemente kat (slika 3). Te vsebujejo tudi nekaj mangana in žvepla, ki pa sta često zbrana ob površini. Na osnovi analize v mikroanalizatorju ni mogoče opredeliti, kako je ta element vezan v srednjem delu vključkov. Najverjetneje ni raztopljen, ampak je v obliki sulfidne faze fino dispergiran v oksidni matici. Slika 2, Vzorec 1 Krogličasti silikatni vključek Na slikah 4 in 5 vidimo porazdelitev sestavnih elementov, razen kisika, po črti preko sredine obeh vrst vključkov. V alumosilikatu so sestavni elementi sorazmerno enakomerno porazdeljeni. V vključku, ki vsebuje tudi kalcij in magnezij, pa * X * v - * ' St < •v* 'v.4 : * v".......................^.......'; * 1 - ■> MK ^ HI Slika 7, Vzorec 3 Skupina zrnatih vključkov Slika 4 in 5 Porazdelitev sestavnih elementov razen kisika po črti preko sredine vključkov takega tipa kot so prikazani na SI. 2 in 3 je razdelitev sestavnih elementov zelo neenakomerna, vendar je mogoče razločiti, da se vežejo skupaj magnezij, kalcij, silicij in aluminij, žveplo pa je vezano s kalcijem. I M ES ET r« 1 Ai O Cat S Mg Mn Si Slika 8, Vzorec 3 Krogličasti kompleksen vključek Vzorec 2. Oksidni vključki so večinoma krogli-časte oblike. Kroglice so prozorne, prosojne ali neprosojne in pokažejo značilni križ v polarizirani svetlobi ali ga ne pokažejo. To ni značilno samo za silikatne vključke (1), ampak tudi za krogli-časte vključke aluminijevega oksida, ki vsebujejo nekaj mangana ali železa. Zato se njihovo tališče toliko zniža, da so staljeni v staljenem jeklu. Vključki so manganov silikat, vsebujejo pa tudi več ali manj aluminijevega oksida (slika 6). Pogosto so v vključkih tudi značilna poligonalna siva zrna aluminijevega oksida. V vključkih nismo našli kalcija in magnezija. Slika 6, Vzorec 2 Okrogla silikatna vključka Slika 3, Vzorec 1 Krogličasti silikatni vključek Slika 4 n a Vzorec 3. Vključki imajo različno obliko. Posamezne skupine optično homogenih sivih zrn so oksidi aluminija in kalcija ali aluminija in magnezija (slika 7). V polarizirani svetlobi so vključk anizotropni ali inertni. Enako sestavo imajo tudi osamljena zrna. Vključki nimajo silicija, mangan pa vsebujejo le, če so zraščeni s sulfidom. V jeklu so še številne sive bolj ali manj prosojne kroglice ali kapljice. Optično so enofazne ali dvofazne, v polarizirani svetlobi pa inertne, anizotropne ali pa pokažejo rumen odsev. Kroglice so kalcijev alu- Slika 12, Vzorec 5 Kompleksen oksidno-sulfidni vključek minat z malo magnezija, zraščena siva zrna pa so magnezijev aluminat (slika 8). V njih ni silicija in mangana, pač pa vsebujejo žveplo, verjetno i \ Slika 9, Vzorec 4 Krogličasti kompleksen vključek Slika 13 Slika 11, Vzorec 5 Porazdelitev sestavnih elementov po črti preko sredine Oksidni vključek vključka take vrste kot ga prikazuje SI. 12 M cS £T Fe Al Ca Mg Mn O S Si v obliki fine sulfidne disperzije v alurninatni matici. Pogosto je žvepla več v vencu ob površini. Tudi na tem mestu v vključkih ni mangana. Obogatitev žvepla na površini kaže, da je aluminatna faza precej reaktivna. Vzorec 4. Ta vzorec vsebuje okrogle, bolj ali manj prosojne vključke temnosive barve, ki so bolj ali manj anizotropni v polarizirani svetlobi. če so optično aktivni, pokažejo značilen rumeo odsev kalcijevega aluminata. često so zraščeni z zrni magnezijevega aluminata ali aluminijevega oksida (slika 9). Take vključke najdemo tudi kot osamljena zrna. V vključkih ni silicija in mangana, tega najdemo le v zrnih, ki so zraščena z manganovim sulfidom. V optično enofaznih vključkih najdemo žveplo večinoma obogateno v vencu ob površini. Pogosto naletimo na ©kroglaste tvorbe (slika 10), ki so optično veofazne in so zrastki sulfidne in oksidne faze. Oksidna faza vsebuje aluminij, kalcij in magnezij, sulfidna pa verjetno le kalcij. Tudi v takih vključkih ni mangana in silicija. Vzorec 5. Vsebuje številne drobne sive kroglice, ki pokažejo značilni križ pri opazovanju pod navzkrižnimi nikoli. V teh vključkih so aluminij, kalcij in magnezij. Vključki nimajo silicija in mangana, žveplo pa le v vencu ob površini (sli- Slika 14 Slika 14 in 15, Vzorec 6 Krogličasti vključki Slika 16 Porazdelitev sestavnih elementov po vodoravni črti čez sredino vključka na si. 15 ka 11). Posamezni okroglasti vključki pokažejo v polarizirani svetlobi le rumen odsev. Najdejo se tudi dvofazni vključki, katerih večino sestavlja kalcijev sulfid in so značilni z zrni aluminijevega oksida ali aluminata kalcija in magnezija (slika 12). Često sta obe fazi zraščeni v kroglastih tvorbah z nagubano površino. Na sliki 13 vidimo profil koncentracije pri prehodu čez vključek, katerega večina je iz kalcijevega sulfida. Razločno vidimo, da ima vključek manj silicija in mangana kot kovina ter da sta skupaj magnezij in aluminij. Vzorec 6. Vključki imajo krogličasto obliko. Majhne kroglice imajo gladko površino, večje pa nagubano. Prve so prosojne in v polarizirani svetlobi pokažejo značilni križ, večje pa so inertne ali pokažejo le rumen odsev. V vseh vključkih najdemo iste elemente: aluminij, kalcij in magnezij ter sled silicija (slika 14 in 15). Poligonalna zrna so magnezijev aluminat. V vključkih ni mangana, žveplo pa je v notranjosti samo v sledovih, več ga M ES ET Fe C.lMoMn O S S silikat. Večje kroglice križa ne pokažejo tako jasno, so enake narave, pogosto so zraščene z zrni aluminijevega oksida (slika 18) in vsebujejo sledove kalcija, magnezija in. Jžvepla. Redkejši so krogličasti vključki kalcijevega aluminata, ki vsebujejo nekaj magnezija in silicija, so brez mangana, žveplo pa je obogateno v vencu poleg površine (slika 19). Redki so večji skupki vključkov aluminijevega oksida. V teh z.rastkih so sledovi kalcija, silicija, magnezija in žvepla, (slika 20). Podobni vključki se držijo sten por in mikrolunkerjev (slika 21), vendar imajo v splošnem več mangana in silicija. M tS ET F« | Ai C.. M., M O S S, Slika 18, Vzorec 7 Kompleksni krogličasti vključek — ^ M fcT Fe Ca W1tj M:: 1 O S 9 , i i. " Slika 19, Vzorec 7 Kroglasti vključek Slika 17 in 17a Porazdelitev sestavnih elementov po pokončni črti preko sredine vključka na SI. 14 je v vencu ob površini. Na sliki 16 vidimo razdelitev elementov na vodoravni črti preko vključka na si. 15, sliki 17 in 17 a pa kažeta razdelitev elementov po vertikali čez sredino vključka na si. 14. Obe sliki lepo dopolnjujeta podatke o sestavi, katere je mogoče razbrati iz X posnetkov. Vzorec 7. Drobne prosojne kroglice pokažejo v polarizirani svetlobi križ in so manganov alurno- J* M ' M 1 ES ET Fsi Al \c»] Mi! M..' o ' S ' Si Slika 20, Vzorec 7 Zrastek vključkov aluminijevega oksida Slika 21, Vzorec 7 Vključki ob stenah pore 3. KRATKA ANALIZA REZULTATOV V tabeli 3 smo zaradi preglednosti rezumirali rezultate analiz z elektronskim mikroanalizator-jem. Takoj po raztaljenju vsebuje jeklo vključke več vrst: aluminijev oksid, čist in vezan s kalcijem in magnezijem, ter kalcijev in manganov alumo-silikat. Prisotnost tako različnih vključkov je dokaz za intenzivne reakcije v jeklu. Po oksidaciji najdemo v jeklu le vključke manganovega alumo-silikata. To kaže, da so bili vključki drugih vrst odstranjeni v žlindro. Vključki manganovega sili-kata so nastali pri vpihovanju kisika in so se navzeli aluminija v stiku z vključki, bogatimi s tem elementom, ki so bili v jeklu že od prej ali pa so prišli iz izlužene ognjevarne obloge. Preden je bil vzet vzorec 3, so bile v jekleno talino dodane različne ferolegure. Zanimivo je, da kljub dodatku mangana in silicija v vključkih ni teh dveh elementov, marveč le aluminij, kalcij in magnezij. Lahko sklepamo, da so se vključki prvih dveh elementov hitro reducirali ali pa splavali v žlindro; kalcij izhaja iz apna in kot magnezij mogoče tudi iz obloge peči. Sledeči dodatek fero-legur povzroči spet nastanek vključkov manganovega alumosilikata, ostajajo vključki aluminatne narave, ne najdemo pa vključkov aluminijevega oksida. To je lahko slučajen rezultat, saj take vključke najdemo v prejšnjem in v naslednjem vzorcu, mogoče pa je tudi, da so se vključki aluminijevega oksida porabili za nastanek vključkov manganovega alumosilikata. V naslednjih dveh vzorcih se sestava vključkov ne spremeni bistveno, v zadnjem vzorcu pa ne najdemo več vključkov magnezijevega aluminata. Mogoče vključki te vrste hitreje splavajo v talino od vključkov kalcijevega aluminata. Na osnovi oblike in velikosti sklepamo, da so vključki manganovega alumosilikata v zadnjem vzorcu okludirana žlindra, ker v jeklo ni bilo dodanega ničesar, kar bi lahko povzročilo njihov nastanek. Odstranitev iz taline vključkov kalcijevega aluminata in vključkov aluminijevega oksida, katere najdemo v vseh preiskanih vzorcih, je počasna ali pa taki vključki neprestano nastajajo. Podatki v tabeli 2 povedo, da se globalna vsebnost kisika z izjemo faze oksidacije, v vzorcih bistveno ne razlikuje, kar pomeni, da se bistveno tudi ne spreminja skupna količina nekovinskih vključkov oksidne narave v jekleni talini. Od vzorca tri naprej ostaja konstantno majhna tudi vsebnost magnezija v jeklu. Ta vsebnost je približno iste velikosti kot vsebnost netopnega aluminija. To bi kazalo, da je v oksidnih vključkih enako aluminija kot magnezija. Menimo, da ta analitski rezultat ni zanesljiv. Podobno kot za magnezij velja tudi za vsebnost kalcija v nekovinskih vključkih, vendar ocena ni tako zanesljiva, ker se kalcij veže v oksid, oziroma aluminat in v sulfid, analitično pa ni mogoče ločiti kalcija, vezanega v eni ali drugi obliki. SKLEP Z analizo v elektronskem mikroanalizatorju smo opredelili vrste vključkov, oziroma glavne sestavne elemente vključkov oksidnega tipa v vzorcih jekla, ki so bili vzeti iz taline v različnih se-kvencah tehnologije jekla Č.1730 v elektropeči v železarni Jesenice. R.ezultati kažejo, da vsebuje jeklo ves čas podobne vključke, in sicer vključke aluminijevega oksida s primesmi kalcija in magnezija in alumi-nate teh dveh elementov. Vključki aluminijevega oksida in magnezijevega aluminata imajo vedno zrnato obliko, kar kaže, da niso bili staljeni v tekočem jeklu, kalcijevi aluminati pa so predvsem krogličaste oblike, znak, da so bili v jeklu staljeni. Ti vključki vsebujejo pogosto nekaj magnezija, zelo redko silicij, zelo pogosto pa žveplo. Tega elementa je običajno zelo malo v notranjosti vključkov, močno pa je obogaten v prstanu ob površini. Naletimo pa tudi na zrastke, kjer je v oksidnem delu aluminij, kalcij in magnezij, v sul-fidnem pa le kalcij. Manganov sulfid je zraščen z oksidnimi vključki le, če so ti iz aluminijevega oksida. Vključke kalcijevega alumosilikata, ki so bili v jeklu staljeni, smo našli le v vzorcu, ki je bil iz taline vzet po raztalitvi. Vključke manganovega silikata ali silikoaluminata smo našli le v vzorcih, ki so bili iz taline vzeti po oksidaciji in po dodatku ferolegur, ki vsebujejo silicij in mangan. Verjetno se taki vključki hitreje kot drugi izločijo v žlindro. Zanimivo je, da lahko vsebuje alumo-silikatni vključek tudi žveplo, verjetno v obliki fine disperzije sulfidne komponente v oksidni osnovi. Literatura F. Vodopivec, železarski zbornik 6, 1972, št. 4, str. 215 do 229 Zahvaljujemo se UJŽ v Beogradu, ki je materialno omogočilo izvedbo tega dela in dipl. ing. Ravniku iz Železarne Jesenice, ki nam je priskrbel vzorce. F. Vodopivec in B. Ralič ZUSAMMENFASSUNG Durch die Mikrosondenuntersuchung haben wir die Einschlussarten bzw. die Hauptbestandelemente der oxy-dischen Einschliisse an Stahlproben, welche zu verschiede-nen Zeiten der Erschmelzung eines Kohlenstoff-Vergii-tungsstahles C 1730 im Lichtbogenofen des Hiittenwerkes Jesenice entnommen worden sind, bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Stahl vvahrend der Schmelzzeit ahnliche Einschltisse enthalt und zwar Emschliisse des Aluminiumoxydes mit Beimengen von Kal-zium und Magnesium und Aluminate dieser zwei Elemente. Einschliisse von Aluminiumoxyd und Magnesiumaluminat haben immer kornige Form, woraus geschlossen vverden kann, dass diese im fliissigen Stahl nicht geschmolzen vvaren. Kalzium-aluminate sind hauptsachlich kugeliger Form, ein Zeichen, dass sie im Stahl geschmolzen waren. Diese Einschliisse enthalten oft etvvas Magnesium, sehr selten Silizium und sehr oft Schweffel. Diesen Element gibt es vvenig im inneren der Einschliisse vvahrend deren Oberflache mit Schweffel sehr angereichert ist. Man trifft aber auch auf Vervvachsungen, wo im oxydischen Teil, Aluminium, Kalzium und Magnesium zu finden sind, im sulfidischen aber nur Kalzium. Mangansulfid ist mit oxy-dischen Einschliissen verwachsen, wenn diese aus Alumi-niumoxyd bestehen. Einschliisse von Kalziumalumosilikat, welche im Stahl geschmolzen vvaren, haben wir nur in der Probe gefunden, welche aus dem Ofen nach dem Ein-schmelzen entnommen vvorden ist. Einschliisse von Mangan-silikat oder Silikoaluminat haben wir nur in den Proben gefunden, welche aus der Schmelze nach der Oxydations-zeit und nach dem Legieren mit Silizium und Mangan genommen worden sind. Wahrscheinlich scheiden diese Einschliisse schneller wie andere in die Schlacke aus. Es ist interessant, dass ein alumosilikater Einschluss auch Schweffel enthalten kann, wahrscheinlich in einer fein dispergierten sulfidischen Komponente in oxydischer Grundmasse. SUMMARY Types of inclusions and the main consituents of the oxide type inclusions in steel samples taken from the melts in various sequencies during manufacturing C. 1730 steel in the electric are furnace in Jesenice Ironvvorks vvere determined by analysis with the electron micro-analyzer. The results show that the steel contains similar inclusions ali the time, i. e. inclusions of aluminium oxide with additions of calcium and magnesium, and the alu-minates of these two elements. The inclusions of aluminium oxide and magnesium aluminate have always sharp edges indicating that they vvere never dissolved in molten steel while calcium aluminates are mainly rounded vvhich means that they vvere dissolved in steel. The latter inclusions often contain some magnesium, very seldom silicon, but quite often sulphur. This element is usually very rare inside the inclusions but very enriched in the shell around it. Also aggregates vvere found containing aluminium, calcium, and magnesium in the oxide part of the inclusion, and only calcium in the sulphide part. Manganese sulphide vvas aggregated with the oxide inclusion only if it was aluminium oxide. Inclusions of calcium aluminate vvhich were dissolved in steel vvere found only in the sample vvhich vvas taken from the melt after the charge melted in the furnace. The inclusions of manganese silicate or silicoaluminate vvere found on!y in the samples vvhich vvere taken from the melts after oxidation and addition of the ferro-alloys containing silicon and manganese. Pro-bably these inclusions precipitate into slag faster than the others ones. It is interesting that an alumosilicate inclusion can contain also sulphur probably in a form of a dispersed sulphide component in an oxide matrix. 3AKAIOTEHHE IlpH npoH3BC>ACTBe liemehtyemoh ctsah MapKH C-1730 b sacktpo-AYr0B0H ne^H MeTaAAyprHHecKora 3aBOAa Ecemine nccAeAOBaAH npii noMomn aHaAH3a b sacktpohhom MHKpoaHaAH3aTope cociaBHbie 3AeMeHBKAiOHeHHH OKCHAHora rana. HccAeAOBaHiiio noABepraAH o6pa3ULi b3htbie nocaeaobateabhbim oaSopom b TeMeHHH npouecca nAaBAeHHH. pe3yabtatbi noKa3ara, hto b tenehhh np0H3B0ACTBa CTaAb COAep>kht bce BpeMH bkaiohehhh nOXO>KHX THIIOB, t. e. BKAIO-HeHHH OKHCH aAIOMHHHH C IipHMeCbK) KaAbHHH H MarHHH H aAIOMII-IiaTbl 9THX AByX SACMeHTOB. BKAIOHeHHH OKIICH aAIOMHHHH H aAIO-MHHaTbi MarHHH HMeiOT bceraa 3epHHCTyio opMy; sto yKa3biBaeT, HTO 3TH BKAIOHCHHH He SblAH paCIIAaBAeHbl b CTaAII. Hao6opOT, aAioMHHaTbi KaAbHHH HMer rAaBHbiM 06pa30M Hiapoo6pa3nyio opMy, hto yKa3biBaeT, hto sth bkaiohchhh 6hah pacTonAenbi b pacnAa-BA6HHOM MeTaAAe. 3TH BKAIOHeHHH MaCTO COACp>KaT HeMHOrO MarHHH, oneHb peAKO KpeMHHH a nacTO Aaace cepy. OSbiKHOBeHHO cepbl BHyTpH BKAIOMeHHH OHCHb MaAO, HO Ha BHeiUHeM KOAbHe no- BepxHocTH bkaiohchhh KOHueHTpauHH cepw ropa3Aa SoAbrne. 06na-py>KeHbi TaiOKe cuenAeHHH b K0T0pbix b oicchahoh naera HaxoAHTCH aAIOMHHHH, KaAbHHH H MarHHH, a B CyAb(J)HAHOH HaCTH TOAbKO kaabhhh. cyab(|)ha MapraHHa cnenaeh c okchachhmh bkaiohchhhmh toabko toraa, ecAH hx coctab npeactabanet okcha aAIOMHHHH. Bkaio-HeHHH aAIOMOCHAHKaTa KaAbHHH, KOTOpbie 6bIAH paCTOITAeHbl b CTaAH, o6Hapy^ceHbi ahhh, b o6pa3ne KOTopora b3hah nocAe pacnAaBA6HHH meraaahheckora bcaaa b nenu. Bkaiohchhh chahkata MapraHHa hah aak)m0chahkat0b MapraHHa o6Hapy;KeHbi toabko b o6pa3nax B3HTbix h3 paciiAaBAeHHora metaaaa nocAe okhcachhh h nocAe bbcachhh 4>eppociiAaBOB KOTOpbie coaep^caAH KpeMHHH h MarpaHen; bo-3mo>KHO, hto 3TH BKAIOHeHHH B IHAaK SbICTpee hcm BKAIOHCHHH Apyrnx tihiob t. e. APYrora cocrasa. HaAo OTMeTHTb, hto bkaiohc-hhh aalomochahkatob MoryT coaepacatb TaK>ke cepy, bo3mo>kho B HAHOH KOMnOHCHTbl B OKCHAHOH OCHOBHOft Macce. Primerjalno preizkušanje trdote pri povišanih temperaturah* DK: 620.178.154 ASM/SLA: Q 29 p Janez Kovač Ugotavljanje trdote pri povišanih temperaturah je za orodna jekla, namenjena izdelavi orodij za vroče delo, zelo pomembno. Poznane so metode in drage aparature za meritve trdot v vročem stanju. Pri raziskovalnem delu na področju orodnih jekel za delo v vročem pa se često srečujemo s potrebo primerjalnega preizkušanja različnih vrst jekel in različnih postopokv toplotne obdelave z meritvami trdote v vročem stanju. Nismo imeli namena razviti metodo eksaktnega merjenja trdot in ugotavljanja absolutnih vrednosti, ampak razviti možnosti primerjalnega ugotavljanja trdot na tako preprost način, da bi bil uporaben tako v laboratoriju kot v vsakem proizvodnem obratu. Članek opisuje tako preprosto napravo in podaja nekaj primerjalnih meritev za oceno uporabnosti. Trdota pri povišanih temperaturah je ena najvažnejših lastnosti jekel, iz katerih izdelujemo orodja za delo v vročem stanju. Za oceno uporabnosti orodij na višjih temperaturah, kakor tudi zaradi študije vplivov toplotne obdelave na trdote v vročem so potrebne tudi razširitve ustreznih meritev trdot pri povišanih temperaturah. Metode preizkušanja trdote pri povišanih temperaturah so se v zadnjih letih močno razvile in nudijo možnost merjenja trdote pri različnih temperaturah za razne vrste jekel in zlitin. V literaturi je malo podatkov o merjenju trdote pri povišanih temperaturah. Skupina francoskih strokovnjakov (2) je merila mikrotrdoto v vročem na napravi, ki je bila prvenstveno namenjena za preizkušanje v vakuumu toplotno izoliranih prob. Merjenje so izvajali tako, da so na površino preizkušanca vtiskali prizmatično konico, podobno kot pri metodi po Vickersu, in merili premer odtiska. Poskuse so izvajali na nekaterih vrstah Cr-Ni jekel. Sovjetski strokovnjaki so tudi merili trdoto pri povišanih temperaturah do 600° C (3). Pri merjenju so se posluževali Rockwellove naprave, na kateri je bila montirana Amslerjeva pečica. Meritve so izvajali na nekaterih brzoreznih jeklih. V literaturi opisane metode so sicer natančne, vezane pa na posebne, večkrat tudi precej drage aparature. V mnogih primerih pa preizkušanje ni izvedljivo, posebno ne pri pogojih, kakršni so značilni za preizkušanje v obratu. V našem primeru smo si zadali nalogo, da z merjenjem trdote pri povišanih temperaturah določimo vpliv temperature na trdoto ledeburitnih orodnih jekel Železarne Ravne do temperature 600° C. Za naše potrebe smo želeli razviti hitro primerjalno metodo, uporabno v laboratoriju in v obratu. Meritve za preizkušanje odpornosti proti udarnemu vtiskovanju smo izvajali na posebni napravi, kjer smo dinamično z udarcem vtiskali konico stožca na površino preizkušanca. Paralelno smo merili tudi trdoto na Rockwellovi napravi. S primerjavo izmerjenega premera odtiska in trdote v HRC smo dobili pregled, kako se spreminja trdota pri povišanih temperaturah. Iz teorije plastične deformacije nam je znano, da s segrevanjem jekla pada trdota in iz tega sklepamo, da z rastočo temperaturo pada odpornost proti udarnemu vtiskovanju. Janez Kovač, dipl. ing. je raziskovalec na področju toplotne obdelave v metalurških predelovalnih obratih. * Primerjalno preizkušanje trdote pri povišanih temperaturah je bilo razvito v okviru širše teme diplomskega dela pod mentorstvom dipl. ing. Jožeta Rodiča. Slika 1: Naprava za primerjalno preizkušanje odpornosti proti udarnemu vtiskovanju. Slika 2: Skica naprave za primerjalno preizkušanje odpornosti proti udarnemu vtiskovanju. Č.4150(OCR-12) Žarjenje:840°C Kemijska sestava Šarža: 48613 Kaljerye:980°C(olje•) 2J7V.C Ojr/.si Q33%Mr Dimenzje:20x25x45 Popudčanje:550°C i2.0'/.Cr Q(X%Mo qkkm Q2%Cu Ozn probe A, A2 As Ai Temper HRC Odtisek v mm HRC Odtisek v mm HRC' Odtisek v mm HRC Odtisek v mm 100 S 30 1.60 5 30 1.68 530 1.60 53.0 1.60 200 52.0 1.60 50.0 1,65 500 1.60 50.5 1.60 300 49.0 1.70 485 1.55 50.0 1.65 49.5 1.70 400 50.0 1.47 490 1.67 49.0 1.60 48.0 1.75 SOO HO 1.7 6 45,0 1.70 460 1.80 44.0 1.68 600 30.0 2.05 30,0 2.05 30.0 2.00 30.0 2.10 Premer odtiska se povečuje, trdota v HRC pa pada s poviševanjem temperature. Napravo za merjenje trdote pri povišanih temperaturah, s katero smo izvajali preizkušanje, prikazujeta sliki 1 in 2. Sestoji iz stojala, vzvoda, na katerem je utež z vloženim penetratorjem, podstavka za postavljanje preizkušancev, merilne skale za merjenje višine, postavljanja uteži in mehanizma za sproženje. Na vzvodu dolžine 500 mm je pritrjena utež, ki drsi po vodilu v obliki krožnice. Penetrator (konica) je izdelan iz karbidne trdine v obliki stožca, zbrušen pod kotom 120°. Utež lahko pada iz začetnega položaja pod kotom od 0—90°. Naprava dela na principu padalnega kladiva, ki pada z neke določene višine in z določeno obodno hitrostjo udari na površino v podstavku postavljenega preizkušanca in pri tem naredi odtisek. Sproženje naprave je ročno. Na točnost pri merjenju z napravo vplivajo naslednji faktorji: — teža uteži, — kot padanja uteži, — čas prenosa preizkušanca od peči do naprave, — temperatura preizkušanca v trenutku merjenja. Med meritvami smo skušali vse vplivne faktorje obdržati čim bolj konstantne. Teža uteži je znašala 1,22 kg, začetni kot padanja je bil 60°. Uvodne preiskave smo izvajali z meritvami pri naslednjih orodnih jeklih: Č.4150 (OCR-12), Č-4650 (OCR-12 special), C.4750 (OCR-12 extra), C.4850 (OCR-12 VM) in C.4754 (CRV). Preizkušanci so bili izdelani iz kovane palice kvadratnega preseka s stranico 25 mm. Preizkušanci so imeli dimenzije 20 mm X 25 mm X 45 mm. nasprotni ploskvi sta bili fino brušeni. Iz vsake vrste jekla so bile izdelane štiri paralelke za vsako temperaturo merjenja. Vsi preizkušanci so bili pred merjenjem enako mehko žarjeni na 840° C, kaljeni v solni kopeli z normalne temperature kaljenja za posamezno vrsto jekla ter popuščeni na 550° C v komorni peči. Trdote po kaljenju in po popuščanju, merjene v hladnem stanju, so za posamezne vrste jekel podane v naslednji tabeli: . ,. č.4150 C.4650 C.4750 C.4850 C.4754 Vrsta jekla (0CR 12) (0CR _ u gp) (0CR _ u ex) (OCR. n VM) (CRV) Trdota po 65—65,5 64—65 63,5—64 62,5—63,5 62—62,5 kaljenju Trdota po 53—55 55—56,5 59—60 57,5—58,5 58—59 popuščanju na 550" C Trdota v HRC ^^ ^^ Premer odtiska v mm 20 100 200 300 400 500 600 Temperatura merjenja v °C Slika 3: Rezultati meritev za jeklo C.4150—OCR 12. Č. 4650 (OCR 12 sp) Žarjenje: 840°C Kemijska sestava Šarža: 48869 Kaljenje: 980°C(olje) Z13V.C 0,17'/. Si 0.34'/. Mn Dimenzije: 20x25x45 Popuščanje: 550 "C n.ev.Cr o.r/.Mo o.nv.v Q07V.W 0.16'/. Ni 0.14% Cu Č.4750 (0CR-12ex) Šarža: 48882 Dimenzije:20x25x45 Žarjenje: 840°C Kaljenje: 1020% (olje) Popuščanje: 550°C Kemijska sestava 1,61%C 0.17'/.Si Q27%Mn 12.0Y.Cr Q69%Ma QW%V Q96XW 0,18r.Ni 0.17%Cu Temperatura merjenja v °C Slika 5: Rezultati meritev za jeklo Č.4750—OCR 12 extra Temperatura merjenja v °C Slika 4: Rezultati meritev za jeklo Č.4650—OCR 12 special Pri vseh preizkušancih smo merili: — premer odtiska, nastalega pri udarnem vti-skovanju konice na opisani napravi — trdoto v HRC Temperature merjenja so bile: 100, 200, 300, 400, 500 in 600° C. Preizkušance smo na temperaturo merjenja segrevali 1 uro v elektrokomorni pečici. Tako segrete preizkušance smo hitro prenesli na podstavek v napravo in naredili vtisek na površini preizkušanca. Premer vtiska smo izmerili po ohladitvi preizkušancev. Potem smo na istih preizkušancih izvedli tudi meritev na Rockwellovi napravi. Iz dobljenih rezultatov smo narisali krivulje odvisnosti trdote od temperatue, iz katerih je mogoče določiti — odvisnost trdote od temperature merjenja v območju 200 —600° C, — trdoto na določenih temperaturah. Z merjenjem premerov vtiskov lahko primerjamo trdote pri določenih temperaturah za posamezna jekla v laboratoriju in v obratu ter tako ocenjujemo odpornost jekla proti vtiskovanju na različnih temperaturah. Rezultati meritev Rezultati meritev na napravi za udarno trdoto v vročem kažejo razmeroma velika trošenja zaradi tega, ker smo preizkušance prenašali iz peči do naprave ročno in ta čas prenašanja do naprave ni bil konstanten. Vendar so rezultati v določenem sprejemljivem intervalu. Rezultati meritev na slikah 3 do 7 nam jasno pokažejo, kako pada trdota v odvisnosti od povišanja temperature merjenja. Trdota teh jekel močneje pada nad 400° C, do te temperature pa je padanje počasnejše. Najboljše rezultate kažejo jekla č.4750 (OCR-12 ex.), C.4850 (OCR-12 VM) in Č.4753 (CRV), ki do temperature 500° C obdržijo trdoto nad 52—53 HRC, medtem ko smo pri vrstah jekla Č.4150 (OCR-12) in C.4650 (OCR-12 sp.) dosegli le 45—48 HRC. Pri teh dveh vrstah jekla je pri temperaturi popuščanja 550° C trdota že močno padla, zato lahko sklepamo, da sta ti dve vrsti jekla primerni za delo v vročem stanju samo do 400° C. Rezultati meritev na opisani napravi kažejo, da je metoda uporabna za primerjalno preizkuša- Č.4850(OCR-12 VM) Žarjenje: 840 "C Kemijska sestava: Šarža: 48865 Kaljenje: 1020°C(olje) i.s3% C a27%si Q37V.Mn Dimenzije: 20x25x45 Popuščanje: 550°C H3%Cr o.ec/.Mo 0.97% v Q18%Ni 0.18'/. Cu 0.027%S C. 4754 (CRV) Zarjenje: 840°C Kemijska sestava Šaria: neznana Kaljenje:1020°C(olje) 0.92%c 0.5<%Si 0.53% Mn Dimenzije: 20x25x45 Popuščanje:550°C io.i%Cr wi%M° 0.29%v 0.2i % Ni 0.19 % cu Oznprobe D, 02 03 D, Temper. merj v °C HRC Odtisek vmm HRC Odtisek v mm HRC Odtisek v mm HRC Odtisek v mm 100 5 8.0 1.48 56,0 1.52 58.0 156 58,0 1.52 200 5 6,0 1.55 555 1.47 55.5 1.48 56.0 1.50 300 54,0 1.60 55,0 1.62 555 1,60 5 5.0 1,64 iOO 53,0 152 520 1,64 53,0 1.43 53,0 1.58 5 00 53.5 1,70 52P 1,70 51,0 1,65 51,5 168 600 37,0 1.92 36,0 1.86 36,0 2.05 33.0 2,00 Oznprobe E, E2 Ei Temper merj. v °C HRC Odtisek v mm HRC Odtisek v mm HRC Odtisek v mm HRC Odtisek v mm 100 58.5 '.35 5 8,0 1.52 58,0 1.42 57.0 1,48 200 56,0 1.56 53,0 1,54 56.0 1.42 55.5 1,5 4 300 54.0 1.60 54,5 1.65 56.0 1,60 55.5 1,54 400 52,0 1.55 52.5 1,58 51.0 1,60 54,0 160 500 5 40 1.70 5 20 1.70 5 3.0 1.65 53.0 1,70 600 36 2.00 39.0 2.00 32,0 2,10 38.0 2.15 Slika 6: Rezultati meritev za jeklo Č.4850 OCR 12 VM 20 100 200 300 400 500 600 Temperatura merjenja v °C Slika 7: Rezultati meritev za jeklo č.4754—CRV. nje z zadostno natančnostjo za potrebe fazne kontrole in potrebe raziskovalnih ocen praktične uporabnosti jekel v določenih temperaturnih območjih. Aparat bo po določenih manjših izboljšavah zelo koristno služil industrijskim raziskovalnim potrebam v laboratorijih in obratih. Literatura: 1. Kovač J.: Diplomski rad, Sisak, 1972 2. Rabbe P., M. Pascal, P. Mailhos: Emploi de Ia durete a chaud pour caracteriser la tenue a shaud des aciers spe-ciaux. 3. Akuliničev EV., G. V. Sutivin, V. G. Lobickij, A. N. Aku-liničeva: »Gorjačaja tvrdost« naplavnoga instrumenta, MITOM, 1971/2. ZUSAMMENFASSUNG Die Hartebestimmung bei hoheren Temperaturen ist bei den Warmarbeitsstahlen sehr wichtig. Die Messver-fahren sowie teuere Messgerate fiir Hartemessungen bei hoheren Temperaturen sind bekannt. Bei der Vorschungs-arbeit auf dem Gebiet der Warmarbeitsstahle ist es viel-mals notig, Vergleichsuntersuchungen an verschiedenen Stahlsorten mit verschiedener Warmebehandlung, Hartemessungen bei hoheren Temperaturen durchzufiihren. Un-sere Aufgabe war es nicht Methoden fiir eksakte Harte- messungen und Bestimmungen der absoluten Hartewerte durchzufiihren, sonderen ein einfaches Verfahren fiir ver-gleichende Hartemessungen zu entwickeln, welches im Laboratorium wie auch im Betrieb angewendet vverden konnte. Im Artikel ist ein solches einfaches Messgerat beschrie-ben. Auch einige Vergleichsmessungen fiir die Bewertung der Amvendbarkeit sind angegeben. SUMMARY Hardness tests at higher temperatures are very im-portant for tool steels used for hot vvorking tools. Methods and expensive apparatues for hardness measurements at high temperatures are known. Investigations with tool steels for hot vvorking often demand comparative tests of various steel qualities and various heat treatments with hardness measurements at high temperatures. Our inten-tion vas not to develop a method of exact hardness mea- 20 100 200 300 400 Temperatura merjenja v "C Premer odtiska v mm surement or obtaining absolute values but to develop The paper describes such a simple set-up and gives a possibility of eomparative hardness determination in some comparable measurements to confirm its applica-a simple way acceptable in a laboratory or in a plant. bility. 3AKAIOTEHHE OnpeAeAeHHe TBepAOCTH npn noBbimeHHbix TennepaTypax hh- peHHaMH TBepAOCTH h onpeAeAeHHa a6coAMTHbix BeAlMHH, a pas- CTpyMeHTaAbHbix cop-roB CTaAH npeAHa3Ha