Današnja stopnja razvoja električnega pretaljevanja pod žlindro Nove proizvodne možnosti in tehnološki razvoj UDK: 669.187.3:669-154.9 ASM/SLA: D811, D8p J. Rodič, W. Holzgruber, M. Švajger, J. Šegel Podan je pregled razvoja od uvedbe prvih EPŽ naprav do današnje stopnje z glavnimi značilnostmi razvojnih stopenj, pa tudi ključni kazalci porabe žlindre, energije, izkoristkov ter osnovni tehnološki parametri pretaljevanja. S posebnim poudarkom je opisan razvoj naprav z značilno električno izvedbo, današnja tehnika EPŽ naprav in stanje regulacijske tehnike. Poseben pomen imajo vodno hlajeni visokotokovni drsni kontakti. Poleg tega je novost tudi elektronska regulacija globine potapljanja elektrode ter računalniško krmiljenje hitrosti pretaljevanja, kar je odločilni parameter za kakovost EPŽ ingotov. Razvoj EPŽ naprav je omogočil pretaljevanje ingotov večjih premerov in dolžin. Pretaljevanje ingotov večjih premerov je bilo omejeno z jakostjo talilnega toka, večjih dolžin pa s spremembo kemične sestave žlindre in jekla med pretaljevanjem. Razvoj tehnologije pretaljevanja dolgih ingotov omogoča uspešno izdelavo 6 m dolgih ingotov, tehnologija dolegiranja v pogojih EPŽ procesa pa uporabo elektrod različnega izvora, kar ugodno vpliva na ekonomičnost pretaljevanja. UVOD Železarna Ravne je leta 1973 prva v Jugoslaviji uvedla proizvodnjo z električnim pretaljevanjem pod žlindro. Prva EPŽ naprava z eno samo porabno elektrodo in dolgim stabilnim kristalizatorjem je bila sovjetskega izvora za izdelavo ingotov kvadratnega preseka 400 mm in teže 2 t iz elektrod, dolžine do 5 m. Za odpravo nekaterih tehnoloških omejitev in zagotavljanje boljše prilagodljivosti ter izkoristka smo napravo predelali za uporabo različnih kratkih pomičnih kristalizatorjev v območju od 220 mm do 500 mm z okroglim in kvadratnim presekom. Z uvedbo sekundarne metalurgije (VAD/VOD) v je-klarnah so se bistveno spremenili cilji novih razvojnih usmeritev električnega pretaljevanja pod žlindro, ki je s tem dobilo vlogo terciarnega jeklarskega procesa, pretežno namenjenega za doseganje kontroliranega strjevanja in izotropnosti posebnih lastnosti jekla. Konec leta 1982 je začela v železarni Ravne obratovati nova EPŽ naprava, ki je bila delno izdelana doma po inženiringu firme INTECO. Glavne značilnosti te naprave so: stabilni kratki kristalizator, spuščajoče dno Referat na 8. mednarodnem posvetovanju o vakuumski metalurgiji 30. 9.-4. 10. 1985 v Linzu. in menjava elektrod; največja dolžina ingotov 6 m s preseki od 0 500 mm— 0 1000 mm in brame s presekom 1000 mm x 550 mm; največja teža ingota 36 ton; 25 kA; 3250 kVA; 50 Hz; območje sekundarne napeto1 sti 30—130 V v 100 stopnjah. Ta EPŽ naprava ima pomembno mesto v splošnem razvoju konstrukcijskih izvedb EPŽ naprav, kar prikazuje si. 1. Slika 1 Razvoj EPŽ naprav Fig. I Development of ESR equipment Ta EPŽ naprava je bila izdelana po novem sistemu INTECO, ki je bil prvič uporabljen v železarni Ravne in z osnovnim konceptom izkorišča prednosti ter odpravlja slabosti doslej poznanih osnovnih sistemov: — koaksialnega sistema pretaljevalne naprave s stabilnim kristalizatorjem in eno samo elektrodo; — EPŽ naprav z menjavo elektrod, ki imajo zelo razširjeno zanko jakega toka in so omejene pri delovanju z mrežno frekvenco zaradi velike induktivne upornosti. Na si. 2 a—2 d so prikazani vsi štirje osnovni sistemi naprav, ki so bistvenega pomena v dosedanjem razvoju električnega pretaljevanja pod žlindro. Pri novi napravi v železarni Ravne je z novim konceptom prvič uporabljenih več pomembnih novosti. S to napravo so bili izdelani doslej najdaljši EPŽ ingoti dr. J. Rodič - SLOVENSKE ŽELEZARNE - YU 61000 Ljubljana dr. W. Holzgruber - INTECO - A-8600 Bruck a. Mur Mgr. M. Švajger, dipl. inž., J. Šegel, dipl. inž. — Slovenske železarne ŽELEZARNA RAVNE - YU 62390 Ravne na Koroškem - Kratek pomiini kristalizator - M«njava elektrode -Kratek stabilen kristalizator - Menjava eletrtrode - SpulfajoČe dno pet Drsni visokotokovni kontakti Avtomatska regulacija potopitve elektrode elektroda I v delovnem položaju visokotokovno preklopno stikalo držalo elektrode I drsni kontakt elektrode transformator R tU .SiV tekoča žlindra tekoča kovina priključek dne dvižni kristalizator ivodno hlajen) strjeni ingot podložna plošča vodno hlajeno dno EPŽ naprava z menjavo elektrod in dvižnim kristalizatorjem pri uporabi fleksibilnih visoketokovnih kablov transformator n porabna elektroda drsni kontakt pomičnega dna EPŽ naprava z menjavo elektrod, spuščajočim dnom in drsnimi visokotokovmmi kontakti Slika 2 Osnovni sistemi EPŽ naprav Fig. 2 Basic systems of ESR equipment na svetu. Paralelni dovodni in povratni tokovodi ter vi-sokotokovni drsni kontakti so v celotnem sistemu omogočili bistvene izboljšave nad pričakovanji, saj se je izkazalo, da je s takim sistemom mogoče obratovati pri mrežni frekvenci do jakosti toka celo nad 50 kA. Indu- ktivne izgube so pri novem sistemu približno 40 % tistih, ki so običajne pri doslej poznanih sistemih (si. 3). Pomembni so dosedanji dosežki z računalniško podprtim vodenjem proizvodnje in krmiljenjem EPŽ procesov, ker to predstavlja postopen razvoj do popol- g c > -X 3 TJ C 2,0 1,0 'pomična Uokila in visokoroKOvni kabli s puhajo če dno in drsni vodi Hoja eVe' 1 Ingot 800-900mm-;---j ! I i / 1000<2> 600*0- linija za pogoj: proizvod -nja = 0,85 hitrost- pretalje^ vanja sftrdnim startom) 12 3 4 5 6 Dolžina ingota v m Slika 7 Storilnost EPŽ naprave v odvisnosti od dolžine in premera ingota Slika 7 Output of ESR equipment after cropping, depending on length and diameter of ingot ^iSDmSL® v KmOma t tO 2,0 3,0 t.,0 5,0 6,0 Dolžina ingota v m Slika Premer ingota v mm Delež dobrega dela ingota po odrezu koncev v odvisnosti od dolžine in premera ingota Fig. 8 Portion of sound ingot part after cropping, depending on ingot length and diameter Doseganje enakomernejše strukture po vsem preseku ingota je pomembno predvsem pri ledeburitnih, orodnih in brzoreznih jeklih. Iz grobe strukture ledebu-ritnega evtektika nastajajo ob neugodnih pogojih ogrevanja s koagulacijo grobi karbidi, ki močno poslabšajo lastnosti. Fina evtektska struktura, ki jo je mogoče zagotoviti s strjevalnim procesom pri optimalnih pogojih pretaljevanja, omogoča zelo enakomerno razporeditev in ugodno velikost karbidov pri optimalnih pogojih vroče predelave. Postopno optimiranje tehnologije po principih integralnega krmiljenja kakovosti, ki je osnovano na povratnih informacijah sistematičnih raziskav, vodi razvoj v smeri računalniško podprte avtomatizacije pretaljevanja in optimizacije proizvodnje z zagotovljeno kakovostjo in zanesljivostjo izdelkov. Izkušnje z vplivi EPŽ postopka na lastnosti jekel in glavni razlogi za uporabo EPŽ procesov so že publicira-ni in dobro poznani, tako da jih ni potrebno posebej obravnavati. EKONOMIČNOST Iskanje novih možnosti za pokrivanje stroškov pretaljevanja s prihranki materiala in dela in z boljšo zanesljivostjo kakovosti je interni problem proizvajalca. Odločitve je treba poiskati z dobro premišljenimi primerjalnimi kalkulacijami vložka, izkoristkov, tehnoloških operacij, toplotnih režimov, zanesljivosti kontrole, primerjave kakovosti, pretaljevanja izmečka in defekt-nih izdelkov ter drugih dejavnikov, med katerimi je pomembna tudi širša vloga proizvodov in proizvajalca na tržišču. Posebej moramo omeniti, da take interne odločitve za uporabo EPŽ tehnologije prevladujejo v proizvodnji in da je neposrednih naročil za EPŽ jekla normalno le za manjši del letne proizvodnje. Tehnologija pretaljevanja dolgih ingotov prinaša pomembne ekonomske prednosti. Naše izkušnje z zmanjšanjem specifične porabe žlindre, s povečano produktivnostjo in boljšim izkoristkom dobrega materiala so bile že publicirane. S pretaljevanjem dolgih ingotov in rezanjem teh na mero po naročilih iz kovačnic je mogoče zagotavljati kovačnici optimalne vložne dimenzije za odkovke. RAZVOJ POSEBNIH TEHNOLOŠKIH UKREPOV PRI PRETALJEVANJU DOLGIH EPŽ INGOTOV Spremembe sestave žlindre med procesom Zaradi oksidacijskih in redukcijskih reakcij se v EPŽ procesu vsebnost nekaterih elementov zaradi od-gora zmanjšuje, vsebnost drugih elementov v jeklu pa povečuje. Oksidirajoči elementi prehajajo iz jekla v žlindro, drugi pa potujejo v nasprotni smeri zaradi redukcije. Najaktivnejša elementa sta aluminij in silicij. Njuna vsebnost v sestavi se spreminja po višini ingota zaradi reakcije: 3 [Si]+ 2 (Al203)-3 (SiO, + 4 (Al), (1) Ta reakcija poteka proti desni intenzivneje pri nogi ingota kot pozneje pri glavi. S termodinamično analizo reakcije je ugotovljena naslednja odvisnost med reakcijskimi komponentami in temperaturo: = aSi 2/3 aAI;o] aSi02 • 10 -+ 1.582 Po naših izkušnjah (A120,) reducira [Si], ker aktivnost SiO, v žlindrini kopeli narašča po višini ingota, medtem ko vsebnost aluminija ali njegova aktivnost v jeklu upada (si. 10). Vsebnost kisika in silicija v jeklu narašča po višini ingota. Medtem ko pri nogi ingota vsebnost kisika normalno ne preseže 10 ppm, je njegova vsebnost celo do štirikrat večja pri glavi 6 m dolgega ingota. Odgor silicija pri nogi A% Si = % SiCiektroda — — % Siingal je v povprečju za 30 % večji kot pri glavi. 0,0150-' \ 0,0100 0,0080 0,0060 0P040 E PZ-ingot. 0 1000 rrm Jeklo. Cr-Ni-Mo Izhodna sestava žlindre 30'/. Al203| 30'/. CaO 33VtCaF2 ; <2'/. Si02 T= 170S i 37°C ; N =17 o t/i o 0,0020 0,0010 0,0008 0,0006 3 4 5 6 7 8910 ■ b = CaO / S1O2 -0,20 ■0,16 0,12 0,08 0 pt. 0,00 i/l <3 6 5 4 3 2 1 0 -- Dolžina ingota v m Slika 10 Sprememba aSjo2, 1% Ol, |% Alt] in |A% Sil med pretaljevanjem dolgega ingota z dezoksidacijo žlindre Fig. 10 Variation of aSi02,1% 01, |% AIJ, and 1% Si) during remelting of long ingot in a deoxidation of slag Diagram je izdelan po rezultatih pretaljevanja serije 6 m dolgih ingotov s premerom 1000 mm pri standardnih pogojih. To pomeni, da so bile aluminijeve granule za dezoksidacijo žlindre kontinuirno dozirane v žlindri-no kopel s količino, ki zagotavlja povprečno vsebnost aluminija 0,024% pri nogi in 0,017% pri glavi. Taka dezoksidacijska stopnja pomeni, da imamo opravka z degresivnim povečevanjem Si02 — vsebnosti v žlindri, ki se povečuje od začetne vsebnosti pod 2 % Si02 do povprečne vsebnosti 18% SiO, (si. 11) ob koncu pretaljevanja. Ker se vsebnost CaO in A1,03 v žlindrini kopeli le neznatno spreminja, se bazičnost žlindre močno zmanjšuje, tako da je razmerje Ca0/Si02 pri začetku povprečno 16 in pri koncu manj kot 2. Fluor izpareva v skladu z reakcijami: (CaF2) + {H20); 3 (CaF2) + (Al,03); 2 (CaF2) + (Si02) :(CaO) + 2{HF}, (3) 3 (CaO)+ 2 (AlF,}, (4) i 2 (CaO) + {SiF4) (5) (2) Zato opažamo močno redukcijo CaF2 vsebnosti v žlindrini kopeli. Ta se zmanjša od začetne 33 % do manj kot 20 % ob koncu pretaljevanja 6 m dolgega ingota. Te spremembe (Si02) in (CaF2) vsebnosti omogoča majhna količina žlindre, ki predstavlja 0,6 do 1 % teže ingota pri pretaljevanju 6 m dolgih ingotov in je določena na osnovi optimalne porabe električne energije. Taka majhna količina žlindre vpliva ugodno na potek pretaljevanja do dolžine 3 metrov. Z daljšimi ingoti posta- Jeklo. Cr - Ni - Ho ingot: 0 1000 mm Talilna hitrost: 900 kg/h - / v o Izhodna sestava žlindre: M'1. A12O3 . 30'/. CaO j 33'/. CaF2 j <2*/. Si02 0 >N Cr-Ni-Mo jekto za poboljšanje Ingot: 01000 mm Elektroda: p 550 mm Izhodna sestava žlindre 30% AljOj ; 30% CaO 33%CaF2 , 2%Si02 N = 17 2 3 4 Dolžina ingota v m Slika 11 Sprememba sestave žlindre med pretaljevanjem dolgih ingotov z dezoksidacijo žlindre Fig. 11 Variation of slag composition during remelting long ingots by deoxidation of slag jajo spremembe fizikalno-kemičnih lastnosti takšne, da pogoji za uspešno pretaljevanje in metalurške reakcije niso več zadovoljivi in v nekaterih primerih celo nesprejemljivi. Tališče, viskoznost in specifična omska upornost žlindre se povečujejo z dolžino ingota. Višje tališče in večja viskoznost kažejo negativen vpliv v fazi zaključevanja ingota, ko se dovod električne energije postopoma zmanjšuje in se temperatura žlindre in kovine postopoma znižuje. Pri jeklih z nizkim tališčem se žlindra strjuje prva, delci že strjene žlindre se lahko ulovijo v tekočem jeklu in povzročajo grobe makro vključke v glavi ingota. Za uspešno zaključevanje ingota, brez makro vključkov in lunkerjev pri glavi, mora biti tališče žlindre najmanj 100° C nižje od tališča jekla. Večja specifična upornost žlindre pomeni, da se pretaljevanje ingota 0 1000 mm in 6 m dolžine začne z jakostjo toka okrog 18 kA, medtem ko je nekoliko pred začetkom za-ključevalne faze jakost toka okrog 13 kA zadostna za enako hitrost pretaljevanja. Spremembe sestave jekla Če se bazičnost žlindre pri pretaljevanju dolgih ingotov zniža, to zadržuje metalurške reakcije. Zaradi tega se stopnja odžveplanja stalno zmanjšuje od 80—90 % pri nogi do manj kot 10 % pri glavi 6 m dolgega ingota. Zaradi tega se odžveplanje zmanjšuje s povečevanjem dolžine ingota in je skoraj enako O pri glavi ingota. Vsebnost kisika v jeklu se prav tako povečuje z dolžino ingota od manj kot 10 ppm pri nogi do več kot 40 ppm pri glavi (si. 12). Povečanje vsebnosti vodika med pretaljevanjem na zraku znaša od 1 — 1,5 ppm pri nogi in do 1 ppm pri gla- 10 7 / 50 4 5 U0 . 35 j 30| 25* o 20š 15 ž OJ (/) 10 > 5 0 01 2.3456 Doliina r m-- i—'—'-1-'-'-1 1686 4 3 2 1,2 ——Bazičnost b=(Ca0)/(Si02) Slika 12 Stopnja razžvepljanja in vsebnost kisika v jeklu v odvisnosti od dolžine ingota Fig. 12 Desulphurisation degree and oxygen content in steel depending on the ingot length vi. S pretaljevanjem pod varovalno atmosfero je mogoče skoraj popolnoma preprečiti to povečanje. Ukrepi za zmanjšanje sprememb v sestavi jekla med nogo in glavo EPŽ ingota Če želimo zagotoviti enakomerno sestavo ingota po vsej višini, moramo poskrbeti, da ostane sestava žlindre v toku celotnega časa pretaljevanja nespremenjena. Tega pri pretaljevanju na zraku ne moremo doseči brez posebnih ukrepov. Kontinuirno popravljanje sestave žlindre je med pretaljevanjem omejeno, ker vsak večji poseg povzroči določeno motnjo v procesu. Število takih motenj naj bo čim manjše in njihovo trajanje naj bo čim krajše. Poseben problem predstavlja pretaljevanje elektrod z neustrezno kemično sestavo ali starih rabljenih valjev različnega izvora, ker bi to povzročalo nedopustna odstopanja od predpisane kemične sestave in že vnaprej povzročalo heterogeno sestavo EPŽ ingotov. Ker so ti problemi kompleksni, lahko razlikujemo naslednje tehnološke ukrepe za zmanjšanje razlik v kemični sestavi med nogo in glavo ingotov: — ukrepi pri pretaljevanju elektrod istega izvora ali elektrod z enako kemično sestavo, — ukrepi pri pretaljevanju elektrod različnega izvora in z različno kemično sestavo. Pretaljevanje elektrod istega izvora Razlike v sestavi med nogo in glavo ingota so rezultat sprememb v sestavi žlindre, ki povzročajo tudi določene spremembe v sestavi jekel. Za zmanjševanje teh razlik je razvoj prinesel tri metode za popravljanje sestave žlindre med pretaljevanjem. Te tri metode se razlikujejo po cilju, ki ga želimo doseči, in po stopnji motenj v procesu. Metoda I je najpreprostejša in najcenejša, pa tudi najbolj pogosto uporabljana v vsakodnevni praksi. Pri tej metodi ni potrebe po večjih motnjah procesa. Za nevtralizacijo agresivnega fluorovodika se dodaja apno. Apno reagira s fluorovodikom po naslednji reakciji: CaO + 2 HF^CaF2+H20 (6) Pri izhodu čistilne naprave smo našli mešanico približno 80 % CaF2 in 20 % CaO. Količina te mešanice in vsebnost CaF2 je odvisna od premera kristalizatorja in od količine razvijajočih se plinov. Po pazljivem sušenju se mešanica nekontinuirno dozira v kristalizator približno na vsakih 0,5 m dolžine ingota s količino, ki zagotavlja CaF2 vsebnost v žlindri med 25 in 30 %. Zaradi dodatkov te mešanice je vsebnost Si02 nekoliko manjša, vendar so ostale lastnosti, kot bazičnost, viskoznost in tališče, zadovoljive. Ta metoda je priporočljiva pri pre-taljevanju jekel z manj kot 0,25 % ogljika. Vsebnost silicija v elektrodi naj bo blizu zgornje meje predpisane ke- t ^36 3 > 32 | 28 o i-24 o t20 I16 12 4- l/l o O O C .a OJ /. > o 0 12 3 4 5 6 Dotžina ingota v m— Slika 13 Sprememba vsebnosti (Si02) in (CaF2) v žlindrini kopeli v odvisnosti od dolžine ingota s korekturo sestave žlindre po metodi I Fig. 13 Variation of (Si02) and (CaF2) contents in slag bath depending on ingot length, and by correcting the slag composition accord-ing to the method I mične sestave in vsebnost žvepla v območju predpisanih mej. Količina žlindre se med pretaljevanjem povečuje, kar povzroča rahlo povečanje specifične porabe električne energije (si. 13). Metoda II se razlikuje od metode I v tem, da poleg dodajanja CaF2 ali CaF2/CaO mešanice v zgornjem delu ingota en del žlindre zamenjamo enkrat ali dvakrat z novo žlindro. Ker je težko in zamudno ročno zmanjšati količino tekoče žlindre, priporočamo uporabo posebne črpalke. Ta metoda zagotavlja še manjšo vsebnost Si02 v žlindri (si. 14). VERZIJA n. Dodatek Ca F?/CaO 160/20) mešanice v žlindro vsake 0,5m dolžine ingota in zamenjava dela stare žlindre z novo v zgornjem delu ingota Dolžina ingota v m Slika 14 Sprememba vsebnosti (Si02) in (CaF2) v žlindrini kopeli v odvisnosti od dolžine ingota s korekturo sestave žlindre po metodi II Fig. 14 Variation of (Si02) and (CaF2) contents in the slag bath depending on ingot length, and by correcting the slag composition according to the method II Metodo III smo razvili na osnovi dejstva, da skoraj vsak EPŽ ingot pretaljujemo samo na začetku pod žlindro visoke bazičnosti, kasneje pa se ta bazičnost zmanjša na 2. Zato del stare rabljene žlindre dodamo novi žlindri že na začetku pretaljevanja, med pretaljevanjem so nato ukrepi enaki kot pri metodi II. Prednosti te metode so: — specifična poraba žlindre v kg/t je manjša, — absorbcija plinov, predvsem vodika pri nogi, je manjša, — višja vsebnost Si02 v žlindri zmanjša izgube silicija pri nogi in s tem omogoča pretaljevanje z manjšo jakostjo toka. Kasneje je potrebno izboljšati žlindro z dodatkom nove, in to nekajkrat, tako da bazičnost žlindre ne pade pod 2. S takim načinom lahko dosežemo najbolj enakomerno sestavo 6 m dolgih EPŽ ingotov (si. 15). Z bolj VERZIJA I: Dodatek CaFVtaO(80/20) mešanice na vsake 0,5m dolžine ingota TTTTTTTTTTT VERZIJA m. Start z mešanico stare in nove žlindre, dodatek CaFč/CaO(80/20) mešanice vsake 0,5m dolžine ingota in zamenjava dela stare žlindre z novo v zgornjem delu ingota elementa. Seveda je pri tem zelo važno, da upoštevamo tudi druge elemente, kijih elektroda vsebuje. Ta dodatna elektroda ni zvezana z električnim izvorom in se lahko odstrani ali pa privari na osnovno elektrodo. Lahko tudi namestimo več takih elektrod okrog osnovne. Za uspešno dodatno legiranje morajo biti izpolnjeni naslednji 4 pogoji: — tališče ferozlitine mora biti zelo blizu tališču jekla, — gostota ferozlitine mora biti enaka ali pa manjša od gostote jekla in večja od gostote tekoče žlindre, — kadar dodajamo ferozlitine po postopku opisanem pod a), mora imeti ferozlitina ustrezno zrnatost, — dodajanje mora potekati kontinuirno, če ne, pa mora biti izvajano v čim krajših časovnih presledkih. Za razlago postopka legiranja prikazuje si. J 6 kore-lacijo med vsebnostjo silicija v elektrodi in EPŽ ingotu v odvisnosti od vsebnosti kroma v elektrodi. Pri standardnem EPŽ postopku moramo upoštevati določen odgor silicija, ki je odvisen od vsebnosti kroma. Vzemimo za primer predpisano območje za Si = 0,30 — 0,50 % in Cr = 2,6 —3,6 %. 7XV bazitnost b='Ca0j i._■ ■ ■_i_i-i- 12 3 4 5 6 Dolžina ingota v m— Slika 15 Sprememba vsebnosti (SiOj) in (CaFi) v žlindrini kopeli v odvisnosti od dolžine ingota s korekturo sestave žlindre po metodi III Fig. 15 Variation of (SiOj) and (CaF2> contents in the slag bath de-pending on ingot length, and by correcting the slag composition according to the method III ali manj enakomerno sestavo žlindre v toku celotnega procesa pretaljevanja dolgih ingotov ostanejo pogoji za reakcije med žlindro in kovino nespremenjeni, kar obenem zagotavlja manjše trošenje v porazdelitvi vsebnosti posameznih občutljivih kemičnih elementov vzdolž ingota. Krmiljenje kemične sestave ingota in pretaljevanje elektrod različnega izvora V splošnem se krmiljenje kemične sestave EPŽ ingotov izvaja z upoštevanjem reakcij med pretaljevanjem in s prilagajanjem kemične sestave uporabljenih elektrod. Če sestava elektrode ne ustreza predpisanim mejam, je potrebno določene popravke izvajati med pretaljevanjem. Pretaljevanje elektrod različnega izvora, kot so na primer rabljeni valji, je ekonomsko zelo zanimivo, vendar tehnološko dokaj zahtevno. Običajno ni dovolj sortirati elektrode po vsebnosti pomembnih kemičnih elementov v sestavi, zato je potrebno uporabljati tehnologijo dodatnega legiranja v pogojih EPŽ procesa. V glavnem lahko razlikujemo dve različni metodi dodajanja legirnih elementov v kristalizator med pretaljevanjem: a) Najpomembnejši in zelo prilagodljiv način dodajanja predstavlja uporaba kontinuirne dozirne naprave. Če take naprave nimamo, je še vedno mogoče dodajanje izvajati ročno v čim krajših časovnih presledkih. Zelo pomembna je zrnatost in predhodna priprava ferozlitin, n. pr. žarjenje. b) Dodatno legiranje določenega elementa z dodatno elektrodo, ki vsebuje določeno višjo vsebnost tega N =51 P>99,9 •/. R =0,669 1, 96- S y x = i 0,078 »T1 2£ < m m o 28 o o" 2B t— tO n CM i,5 or 3A 3 36 3 Talilna hitrost: 380 kg / h Začetna sestava žlindre 30,4Al2O3,30%CaO. SSV.CaFo -- 2*/.' Sife 0 0,30 0,35 0,40 0A5 0,50 0,55 0)50 0,65 0,70 ST01 0,616 Slika 16 •/. Si-elektroda Vsebnost [Si| v EPŽ ingotu v odvisnosti od vsebnosti |Si| in |Cr| v elektrodi Fig. 16 [Si] content in ESR ingot depending on |Sij and |Cr| contents in the electrode Če je Cr = 2,6 %, potem Si >0,33 % v elektrodi že zagotavlja vsebnost silicija v ingotu nad predpisano spodnjo mejo. Pri enaki vsebnosti silicija v elektrodi in pri enaki stopnji dezoksidacije žlindre bo vsebnost kroma na zgornji meji povzročila mnogo večji odgor silicija. V tem primeru lahko pričakujemo v EPŽ ingotu vsebnost Si = 0,17 %. Za Cr = 3,6 % v elektrodi mora biti vsebnost silicija v elektrodi nad 0,46 %, če hočemo zagotoviti silicij = min. 0,30 % v ingotu. Taki nomogrami omogočajo določanje ustrezne kemične sestave šarž, ki so namenjene za EPŽ elektrode. Če iz kemične sestave razpoložljivih elektrod s pomočjo nomograma pričakujemo odstopanje kemične sestave EPŽ ingotov izven predpisanih mej, se odločimo za dodatno legiranje med pretaljevanjem. EPŽ" ingot;310mm <*>,8Kkg Elektroda ;160mm tf Izhodna sestava žlindre: 30%Al,0,. 30% CaO , 33% Ca F,, « 2 % SiOj Talilna hitrost a = 256 ±11kg/h Vsebnost Si v elektrodi:Si = 0,32% Dodatek Al-granul za dezoksidacijo žlindre = 0,07% ff [%Si]fi = 0,2651+ 0,003 (FeSidodatek R2= 0,82 [%Si]N = 0,25S6+ 0,002 (FeSi dodate M ^=0,67 Si elektroda 0 10 2l) 30 40 50 60 70 <90 90 0,60 g — 0,50 d — 0 c7i C > 0,40 i/i | 0,30 XI 01 l/l > o Dodatek FeSi (g/Smin) Slika 17 Vpliv dodatka FeSi med pretaljevanjem Cr-Mo jekla na vsebnost |Sil pri glavi in nogi EPŽ ingota Fig. 17 Influence of adding FeSi during remelting Cr-Mo steel on the [Sil content in the ESR-ingot top and base SI. 17 prikazuje vsebnost silicija v ingotu z odvisnostjo od dodatkov ferosilicija, diskontinuirno vsakih 5 minut. Če želimo držati vsebnost silicija v ingotu enako kot v elektrodi 0,32 %, moramo dodajati po 30 g ferosilicija na vsakih 5 minut pri nogi in le 12 g ferosilicija na vsakih 5 minut pri glavi. Zmanjšanje dodatkov je potrebno zaradi naraščanja Si02. Različen odgor silicija povzroča različne izkoristke dodanega ferosilicija, ki so med 77 % pri nogi in okrog 85 % pri glavi. Tako si. 18 predstavlja pogoje za legiranje kroma. Za povečanje 0,20 % kroma z legiranjem je potrebno pri nogi dodati 240 g ferokroma na vsakih 5 minut. Zaradi odgora kroma je treba dodatke zmanjšati na 175 g ferokroma na vsakih 5 minut pri glavi. Izkoristek FeCr-affine je okrog 98 % pri nogi in 99 % pri glavi. Približne spremembe izkoristka se spreminjajo z razmerjem (CrA)/[Cr] - ki znaša od 1,5 x 10"2 pri nogi do 3,2 x x 10-2 pri glavi. Razvili smo posebne dozirne naprave, ki omogočajo kontinuirno doziranje katerekoli količine ferozlitine z granulacijo do 5 mm in dodatno legiranje silicija, kro- ma, vanadija in ogljika, pri čemer lahko več elementov legiramo istočasno. Stopnja dodatnega legiranja je omejena s specifičnimi pogoji EPŽ postopka in je odvisna tudi od premera ingota, ki ga pretaljujemo. V glavnem je mogoče dolegirati silicij do 0,30 %, krom do 0,60 %, vanadij do 0,20 % in ogljik do 0,15 %. nadaljnji razvoj Opisani tehnološki razvoj, moderna izvedba proizvodnih naprav in računalniško podprt sistem krmiljenja predstavljajo solidno osnovo za nadaljnji razvoj. Glede na izkušnje z varovalno atmosfero se razvija pretaljevanje s povečanim pritiskom plina nad žlindri-no kopeljo. Zaprta EPŽ naprava za pretaljevanje pod visokim tlakom dušika že več let uspešno obratuje. Tehnologija za proizvodnjo votlih EPŽ ingotov je bila že delno preizkušena, vendar ne kaže, da bi bila ekonomsko uspešno uporabna v vsakodnevni proizvodnji zaradi mnogih omejevalnih dejavnikov. EPŽ proizvodnja oblikovanih okroglih teles (n pr. valjev), ki jih ni potrebno kovati, je tehnološko in ekonomsko izredno zanimiva, posebno zato, ker so se taki valji že uveljavili v uporabi. EPŽ ingot: <£500 mm , 3000kg Elektroda: 0 350mm Talilna hitrost a=438 kg/h Dodatek Al-granul. za dezoksidacijo žlindre = 0,01% a 40 80 120 160 200 240 280 320 350 Dodatek FeCr (g/5min ) Slika 18 Vpliv dodatka FeCr-affine med pretaljevanjem na naraščanje vsebnosti [Cr] pri glavi in nogi EPŽ ingota Fig. 18 Influence of adding FeCr affine during remelting on the increa-sed |Cr| content in ESR-ingot top and base Eine Ubersicht iiber die Entvvicklung von der Einfuhrung der ersten ESU Anlagen bis zum heutigen Stand mit den Haupteigenheiten der Entwicklungsstufen werden gegeben. Die wichtigsten Parameter des Schlackenverbrauches des Energieaufwandes, des Ausbringens, so wie die technologisc-hen Grundparameter der Umschmelzung werden angegeben. Besondere Betonung gilt der Beschreibung der Entwick-lung der Anlagen mit der charakteristischen elektrischen Aus-fuhrung, der heutigen Technik der ESU Anlagen und dem Stand der Regeltechnik. Von besonderer Bedeutung sind die \Vassergekiihlten Hochsstromschleifkontakte. Auserdem ist eine Neuheit die Elektronische Regelung der Eintauchtiefe der Elektrode und die rechnerische Steuerung der Umschmel-zgeschwindigkeit, was von entscheidender Bedeutung fiir die Giite der ESU Blocke ist. Neue Entwicklungen an ESU Anlagen haben die Umschmelzung von Blocken grosserer Breite und Lange moglich gemacht. Die Umschmelzung von Ingots grosseren Durchmes-sers war durch die Schmelzstromstarke begrenzt, grosserer Langen aber durch die Anderung der chemischen Zusammen-setzung von Schlacke und Stahl vvahrend der Umschmelzung. Die Entwicklung an der Umschmelztechnologie von langen Ingots macht die Erzeugung von 6 m langen Ingots moglich. Durch die Technologie des Zulegierens vvahrend des ESU Verfahrens ist auch die Anwendung von Elektroden verschiedenen Ursprunges moglich geworden, was die Wirt-schaftlichkeit der Umschmelzung gunstig beeinflusst. A revievv of development since the introduction of the first ESR equipment till now is given with the basic characteristics of the development stages, together with the most important parameters on consumption of slag, and energy, on yields, and on basic technological parameters of remelting. A special emp-hasis is given to the description of the development of equip-ment with the characteristic electric performance, the present techniques of ESR equipment, and to the state of regulation techniques. Important are the vvater-cooled high-current slide contacts. Besides, the novelty is also the electronic regulation of the dipping depth of electrode, and the computer control of the remelting rate which is the decisive parameter for the qua-lity of ESR ingots. The development of ESR equipment enabled the remelting of ingots of bigger diameters and lengths. Before, remelting of bigger diameters was limited by the melting-current strength, and of longer lengths by the variation of the chemical compo-sition of slag and steel during the remelting. The development of the technology of remelting longer ingots enables at present manufacturing ingots up to 6 m, and the technology of additio-nal alloying under the conditions of the ESR process enables the application of various electrodes which has a beneficial influence on the economy of remelting. 3AKJIHDMEHME FIpHBeaeH 0630P pa3BHTHH H BBeneHHH ItepBbIX yCTpOHCTB 3LUri-a flo TenepeuiHeii CTeneHH c rjiaBHbiMH xapaKTepncTn-KaMH CTeneHefi pa3BHTHH, TaK)Ke KOiiOBbie o6o3HaneHH« pac-xoaa ujnana, SHepnm, bmxoxiob h ochobhmc TexH0Ji0rnMe-CKne napaMeTpbi nepenjiaBa. Oco6o n0iepKHyT0 pa3BHTHe ycTpoiicTB c xapaKTepHbiM 3JieKTpHnecKHM BbinojiHeHneM, coBpeMeHHasi TexHHKa ycTpoficTB 3Ilin-a h coctoshhc pery-JlHpOBOHHOii TeXHHKH. Oco6oe 3HaieHHe HMetOT KOHTaKTbI CKOJib>KeHHa, oxiia>KaaeMbie c Boaon. KpoMe 3Toro npeacTa-BJiaeT HOBH3Hy 3JieKTpoHHaa peryjinpoBKa rJiy6HHbi norpy>Ke-hh» 3JieKTpo/ibi, a TaK»e ynpaBJieHHe 6biCTpoTbi nepenuaBKH npn noMomM BbtHecjiHTejtbHOH MauiHHbi, hto npeacTaBJiaeT pemaroutHH napaMeTp Ha KanecTBO 3ar0T0B0K 3LDri-a. Pa3BHTHe yCTpOHCTB 3llin-a aajio B03M0)KH0CTb BeCTH nepenjraBKy 3ar0T0B0K 6ojiee KpynHbix nnaMeTpoB h anHHbi, TaK KaK nx nepenjiaBKa 6bijia orpaHHneHa ot BejiHMHHbi TOKa pacnjiaBJieHH«, a 3aror0B0K ybejihhehhoh iuiHHbi ot H3MeHe-hhh XHMHHecKoro cocTaBa uijiana h ctajin b TeneHHH pacnjia-BJieHHH. Pa3BHTHe TexH0Ji0rHH nepenjiaBKH fljiHHHbix 3ar0T0B0K aajio B03M03KH0CTb H3rOTOBJIHTb 3arOTOBKH HJTHHbl flO 6 M, TexH0Ji0rHH »e jierupoBaHHfi npu ycjiOBH»x npouecca 3111-n-a — ynoTpe6jieHHe sjieKTpoa pa3JiHHHoro hctohhhka, hto 0Ka3biBaeT 6jiaronpH»THoe BjiHHHHe Ha 3K0H0MHnecH0CTb nepenjiaBa.