YU ISSN 0372-8633 ŽELEZARSKI ZBORNIK VSEBINA Arh Jože, J. Triplat — Železarna Jesenice IZKUŠNJE ŽELEZARNE JESENICE PRI IZDELAVI NERJAVNIH JEKEL PO DUPLEKS POSTOPKU EO PEČ - VOD NAPRAVA Triplat Jože, J. Arh — Železarna Jesenice DOSEŽKI PRI IZDELAVI DINAMO JEKEL V VOD NAPRAVI V ŽELEZARNI JESENICE Smajič Nijaz — Metalurški inštitut Ljubljana OPTIMIRANJE EOP - VOD POSTOPKA PROIZVODNJE NERJAVNIH JEKEL Brudar Božidar — Železarna Jesenice MATEMATIČNI MODEL TOPLOTNEGA STANJA LIVNE PONOVCE PRI OGREVANJU IN VLIVANJU Tehnične novice Marinšek Filip NOVE ELEKTRO PLOČEVINE V ŽELEZARNI JESENICE Stran 17 25 31 39 47 LETO 19 ŠT. 2 — 1985 ŽEZB BQ 19 (2) 17- 52 (1985) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESE N I CE,RAVNE,ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 19 LJUBLJANA JUNIJ 1985 Vsebina: Stran: J. Arh, J. Triplat Izkušnje Železarne'Jesenice pri izdelavi nerjavnih jekel po dupleks postopku EO peč VOD naprava 17 UDK: 669.15-194.56:669.183.184 ASM/SLA: SS-1, D7a, D8m J. Triplat, J. Arh Dosežki pri izdelavi dina-mo jekel v VOD napravi v Železarni Jesenice 25 UDK: 669.183.184:669.14.018.5 ASM/SLA: D7a, D8m, TSn N. Smajič Optimiranje EOP — VOD postopka proizvodnje nerjavnih jekel 31 UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS-e, 1-73 B. Brudar Matematični model toplotnega stanja livne ponovce pri ogrevanju in vlivanju 39 UDK: 621.746.32:536 ASM/SLA: W19b, Dllk, U4j Inhalt Seite Tehnične novice 47 J. Arh, J. Triplat Erfahrungen des Hiittenwer-kes Jesenice bei der Erzeu-gung nichtrostender Stahle nach dem Duplex verfahren LB Ofen - VOD Anlage 17 UDK: 669.15-194.56:669.183.184 ASM/SLA: SS-e, D7a, D8m J. Triplat, J. Arh Erfolge bei der Erzeugung von Dvnamostahl in der VOD Anlage im Hiitten-»verk Jesenice 25 UDK: 669.183.184:669.14.018.5 ASM/SLA: D7a, D8m, TSn N. Smajič Die Optimierung des LBO — VOD Verfahrens der Erzeugung von nichtrostenden Stahlen 31 UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS-e, 1-73 B. Brudar Mathematisches ~ Modeli des Warmezustandes einer Giesspfanne beim Envar-men und Giessen 39 UDK: 621.746:536 ASM/SLA: W19b, Dllk, U4j Technische Nachrichten 47 Contents Page J. Arh, J. Triplat Experiences of Jesenice Ironvvorks in Manufacturing Stainless Steel by the Du-plex Process: Are Furnace — VODSet-up 17 UDK: 669.15-194.56:669.183.184 ASM/SLA: SS-e, D7a, D8m J. Triplat, J. Arh Achievements in Manufacturing Dynamo Steel in the VOD Equipment in Jesenice Ironvvorks 25 UDK: 669.183.184:669.14.018.5 ASM/SLA: D7a, D8m, TSn N. Smajič Optimisation of the Arc-Furnace — VOD Process for Manufacturing Stainless Steel 31 UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS-e, 1-73 » B. Brudar Mathematical Model of Thermal State of Casting Ladle during Heating and Casting 39 UDK: 621.746.32:536 ASM/SLA: W19b, Dllk, U4j Technical News 47 Coiiep-KaneHnuii\ crajiefi ,iy-njieKC-npoueccoM ^3-nenb — ycraHOBKa. 17 UDK: 669.15-194.56:669.183.184 ASM/SLA: SS, D7a, D8m J. Triplat, J. Arh počilivKtHHH lipil 1ijiotob- jieHHH umaMH o ti cra.iii b — ycTpoficTBe b MeTajuiyn-rHHecKOM jano.je /Ke.ieiap-Ha Ecemme. 25 UDK: 669.183 184:669.14.018.5 ASM/SLA: D7a, D8m, TSn N. Smajič OnTHMinannH npoiuBoa-CTsa CTa.m EOP — cnoco-6om. 31 UDK: 669.15-194.56:669.178.2 ASM/SLA: SS-e, 1-73 B. Brudar MaTeMaTitbHecKan Moje.ib Ten.ioBoro petima paijiH-BOHHoro KOBuia npn narpe-Be h pai.niBKii. 39 UDK: 621.746.32:536 ASM/SLA: W19b, Dllk, U4j TexHHHecKHe hobocth 47 t ■ _ ' ■ ■ ' ' - . • \ o 229280 ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 19 LJUBLJANA JUNIJ 1985 Izkušnje Železarne Jesenice pri izdelavi nerjavnih jekel po dupleks postopku EO peč — VOD naprava UDK: 669.15-194:56:669.183.184 ASM/SLA: SS-e, D7a, D8m Jože Arh, Jože Triplat Prispevek obravnava izdelavo avstenitnih nerjavnih jekel po dupleks postopku EO peč — VOD naprava. Opisana je izdelava jekla v EO peči, od sestave vložka do izpusta jekla z redukcijo žlindre med prehodom in v ponvi, posnemanje žlindre, priprava za VOD postopek, oksidacija, razogljičenje, redukcija — odžveplanje in degazacija taline. Opisana je VOD naprava in naprava za legiranje. Navedena je kritična ocena primernosti naprave za zelo širok proizvodni program v železarni Jesenice. Na koncu so navedene še ekonomske in kvalitetne prednosti dupleks postopka izdelave nerjavnih jekel. UVOD Železarna Jesenice je po izgradnji hladne valjarne v 1. 1975 močno povečala proizvodnjo nerjavnih jekel. Ta jekla pa smo vse do leta 1984 izdelovali v električni obločni peči na konvencionalen način. Od julija 1984 pa izdelujemo nerjavna jekla vseh vrst po sodobnem VOD postopku oziroma po dupleks postopku EO peč — VOD naprava. Vse naprave so grajene za izdelavo 65 t tekočega jekla. Tehnologijo izdelave smo osvojili hitro, brez večjih težav. Vsa proizvodnja ene od dveh EO peči teče neprekinjeno po dupleks postopku. Kratek opis naprave Naprava sestoji v glavnem iz naslednjih delov: — stojišča za vakuumiranje — vakuumskih črpalk — naprave za legiranje — prostora za krmiljenje z merilnimi instrumenti Stojišče za vakuumiranje sestoji iz vakuumske komore, ki je znotraj zaradi zaščite plašča in zmanjšanja toplotnih izgub obzidana z ognjevarnim materialom. Žerjav prinese ponev s tekočim jeklom in jo postavi v ustrezna ležišča v komoro. Pred tem je treba na ponev preključiti cev za argon. Pri izdelavi nerjavnih jekel pokrijemo ponev z obzidanim pokrovom. Nato zapeljemo pokrov komore nad komoro in ga spustimo na gumijasto tesnilo, ki leži v ustreznem žlebu in ga pri dvigu pokrova avtomatično zalije voda. Obratno pa se pri spustu pokrova žleb avtomatično izprazni. Tudi vakuumski pokrov je znotraj obložen s keramičnim ognjevarnim materalom. V notranjosti pokrova je večji vodnohlajeni in manjši odmični vodnohlajeni ščit. Na plašču pokrova je opazovalna odprtina z loputo in TV kamero. Na zgornji strani pokrova je cevni nastavek za kisikovo kopje in za legirni sistem, priprava za dviganje in spuščanje kopja in posoda za legiranje (500 1) z dvojnimi zvonastimi zaporami, ki omogočata legiranje pod vakuumom. Slika 1 Shematski prikaz VOD naprave Fig. 1 Scheme of the VOD set-up Sesalna cev, premera 1200 mm, ki leži v kanalu, pride v navpično cev in povezuje vakuumsko komoro s črpalkami. Za vakuumiranje celotnega sistema so na voljo vakuumske črpalke, ki sestojijo iz štirih parnih ejektorjev s pripadajočimi kondenzatorji, črpalkama za odsesava-nje hladilne vode, dveh obročnih vodnih črpalk s pripa- rt o dajočim izločevalcem vode ter razdelilcem za vodno paro in hladilno vodo. Kapaciteta črpalk znaša: — vključeni ejektorji 1, 2, 3 A in obročna vodna črpalka I — 200 kg/h pri 0,7 mbar — vključeni ejektorji 3 B in obročni vodni črpalki I + 11 - 1500 kg/h pri 54 mbar Naprava za legiranje sestoji iz dveh silosov po 10 m3 in 8 silosov po 6 m3, ki jih oskrbujemo z zabojniki po viseči progi. Za iznos materiala so pod lunkerji nameščeni magnetni stresalni žlebovi. Tehtalni silos zapeljemo pod poljubno izbrani silos, napolnimo željeno količino, ki jo nato izpraznimo v vmesni silos. Iz vmesnega silosa teče material preko stresalnega žlebu na trak, ki ga transportira navzgor in preko odmične cevi polni vakuumski legirni sistem ali preko daljše cevi direktno v ponev pri odprtem pokrovu. Na sliki 1 je shematično predstavljena VOD naprava. IZDELAVA JEKLA V EO PECl Pregled posameznih stopenj izdelave jekla v peči je prikazan na sliki 2 za jeklo X 10 CrNiTi 18 9. Vložek je pri naših razmerah sestavljen iz 35 do 50% istovrstnih odpadkov, iz visokoogljičnega ferokroma, feroniklja ali drugih nikljevih surovin in nelegiranega starega železa. Pri takšni sestavi vložka imamo ob raztalitvi od 0,9 do 1,3% C in okrog 0,2% Si. Šarži dodamo cca 45 kg apna/t, tako da imamo pred izlitjem jekla visokobazi-čno žlindro. Z oksidacijo v peči znižamo ogljik na 0,6 STOPNJA IZDELAVE V EO PECI 1. Oksidacija segrevanp nimf Sestavo vložka Lastni odpad. 34000kg FeCr carb 10000 ' staro ielezo 20 600 • nikelj 3400 ' 68 000 kg apno 4 000 ' Temperatura 'C 1530 1670 Čas v mri 30 3 Posnerrarp 4 Transport in žlinte priprava za 1590 15tO 20 STOPNJA IZDELAVE V VOD KOMORI Temp 'C 1540 1670 Čas vmr XI 5 Oksidacija v 6 Osdalek FeSi vakuumu CaO+CaF2 1610 1610 1580 1580 15 7. Redukcija in 8.Fbsnemenje 9. Ifcrektua sestave degazacija žlindre in terroerature Potek sarže 11 5675 X10 Cr Ni Ti 18/9 5topnja izdelave Kemična sestava jekla v '/. Žlindra Dodatki C Si 1*1 S Cr Ni Ti CrjO CM) S1O2 FeO 1 105 010 0.65 0.024 18 28 823 2 068 0.35 1.30 0020 17 10 970 3 0.65 013 142 0 020 1740 977 730 41.7 226 0.7 300kgFeMn , 250kgFeCr 952NirfOi,TOOkg GaO 5 0.03 6 SOOkgFeSi 75,100kg« I500kg CaO ,6C0kgCoF; 7 003 035 1.55 <1005 1715 954 300kgapna,400kgfeli 100 kg FeCr. lOOkjNi 9 0.06 0.55 1.51 0004 16.95 9.55 0.32 Končno ortjliza 006 064 152 0004 1705 958 031 Predpis 005 008 050 075 1.25 175 0.020 1700 19.00 9.50 »50 5xČ Slika 2 Stopnje izdelave v EO peči in VOD komori Fig. 2 Manufacturing stages in the are furnace and the VOD chamber do 0,8 % C, žaržo istočasno ogrejemo in reduciramo žlindro z mešanico drobnega FeSi in karburita ali koksa. Šaržo odlijemo pri okrog 1640° v dobro ogreto ponev, skupaj z žlindro. Pri tem pride zaradi intenzivnega mešanja še do dodatne redukcije kroma iz žlindre. Ponev dvignemo na stojišče za posnemanje žlindre in ob pomoči argona posnamemo žlindro. Vsebnost Cr v žlindri se giblje okrog 5 %. Vsebnost Si v jeklu pa je pod 0,10%. IZDELAVA JEKLA V VAKUUMSKI KOMORI Po posnemanju žlindre postavimo ponev v vakuumsko komoro, priključimo argon in dodamo cca 10 kg apna/t za vezanje pri oksidaciji nastale SiOz. Odvisno od kemične analize vzorca, dodamo tudi druge dodatke (FeCr carb., FeMncarb.), tako da spravimo sestavo v takšne meje, da so po redukciji potrebne le manjše korekture, predvsem pa da nam ni treba rabiti dragega FeCr suraffine. Ponev pokrijemo z kot obok zidanim pokrovom, ki ga z vnaprej pripravljenim tesnilnim materialom dobro zatesnimo. Komoro pokrijemo in začnemo evakuirati. Ko dosežemo tlak 300 mbar, začnemo vpihavati kisik na talino. Količino kisika od začetnih 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 o O.AO 0.30 020 0.10 0 dodatek/, - legur^3- < >u d) a o UJ o § 1700t p = 1b 1700°C p=0.1b 18 19 7» Cr Slika 3 Odvisnost med Cr in C pri oksidaciji v vakuumu Fig. 3 Relationship betvveen Cr and C in oxidation in vacuum 900 Nm3/h v stopnjah povečujemo do 1300 NmVh in proti koncu na enak način znižujemo. Večji del oksida-cije do cca 0,2 % C teče le s pomočjo vodnih črpalk. Šele zatem vključimo tretjo stopnjo parnih ejektorjev — ejektor 3 B, ki je z največjo sesalno kapaciteto prirejen le za oksidacijo taline. Oksidacija je končana pri okoli 40 mbar. Vsebnost ogljika je tedaj okrog 0,08 % in v času razogljičenja dalje pada, pri čemer reagira ogljik s kisikom, ker je raztopljen v talini. Čas razogljičenja je odvisen od željene končne vsebnosti ogljika in se giblje od 15 do 25 minut. Odvisnost med Cr in C pri oksidaciji v VOD komori kaže si. 3 Potek oksidacije in razogličenja nadzorujemo z analizatorjem dimnih plinov, ki je vgrajen za vodnimi črpalkami. Merilna celica je trden elektrolit in kaže razmerje C0/C02 v odvodnih plinih. Potek oksidacije z merjenim razmerja C0/C02 v odvodnih plinih s Pat-metrom je prikazan na sliki 4. 70 t (min) 10-0.8 06 OA 02 i kisik I zaprt III 50 70 min Slika 4 Potek oksidacije z merjenjem razmerja C0/C02 v odvodnih plinih s Pat-metrom Fig. 4 Course of oxidation due to CO/CO2 measurements in flue gases by the Pat-meter Na začetku oksidacije reagira s kisikom silicij. V drugem delu teče intenzivna oksidacija ogljika. Razmerje C0/C02 doseže največjo vrednost. Proti koncu oksidacije narašča delež CO: v odvodnih plinih, in ko začne krivulja padati, to je pri cca 0,08 % C, prenehamo s pihanjem kisika. Oksidacija traja pri naših razmerah od 45 do 60 minut. V času nadaijnega razogljičenja, ki teče ob izkuha-vanju z v talini raztopljenim kisikom in ostankom ogljika, se na merilcu spet pokaže narastek razmerja CO/ CO:. Proces oksidacije je eksotermen. Pomeni, da temperatura taline naraste, odvisno od začetne vsebnosti C in Si, od začetne temperature in od tega, kdaj prenehamo pihati kisik. Normalen prirastek temperature je od 120 do 160°C. Po končanem izkuhavanju odpremo komoro in skozi centralno odprtino zidanega pokrova vzamemo vzorec za analizo, izmerimo temperaturo in dodamo potrebne dodatke za redukcijo (FeSi) in tvorjenje žlindre. Pri tem znaša poraba Si za redukcijo 9,2 do 11 kg/t pri jeklih z normalno vsebnostjo ogljika. Vakuumsko komoro ponovno pokrijemo. Med nadaljnjo obdelavo tečejo redukcijske reakcije in reakcije odžveplanja. Po končani redukciji je žlindra bela in razpade. Šele po končani redukciji in degazaciji, ki traja od 20 do 25 minut, odkrijemo ponev in, odvisno od analize vzorca in temperature taline, izvedemo korekturo sestave. Če je potrebno, talilno hladimo z dodatki valjavni-ških odrezkov iste vrste jekla. Pri jeklih, ki so legirana s titanom, takoj po končani redukciji posnamemo žlindro in na golo talino dodatkom apna za zatrditev ostankov žlindre legiramo s fero-titanom. Po tem, ko smo nastavili pravilno livno temperaturo, je postopek končan. TRAJANJE VOD POSTOPKA Postopek izdelave jekla v vakuumski komori je razmeroma dolg. Že posamezne tehnološke faze, kot so oksidacija, razogljičenje, redukcije, posnemanje žlindre, legiranje, nastavitev temperature zahtevajo, kot je razvidno s slike 2, do 140 minut pri nestabiliziranih jeklih in do 160 minut pri s titanom legiranih jeklih. K temu je treba dodati še čas za posnemanje žlindre po prebodu, transport in pripravo ponve za oksidacijo, odpiranje in zapiranje naprave, jemanje vzorcev in merjenje temperature, tako da se giblje skupni čas od 175 minut pri nestabiliziranih do 195 minut pri s titanom legiranih jeklih. Pri jeklih z nizko vsebnostjo ogljika se čas izdelave zaradi daljše faze razogljičenja in čakanja na analizo, ker je treba preveriti vsebnost ogljika, podaljša še za okrog 20 minut. K temu je nujno treba dodati še čas, ki je potreben za pripravo VOD naprave za naslednjo šaržo, kamor spada čiščenje vakuumskega pokrova od svinje, ki nastane pri oksidaciji, menjavo kopja, pripravo tesnilne mase, čiščenje zidanega pokrova in podobno. Ti časi se sedaj skladajo s »tap to tap« časom peči, ki dela po dupleks postopku. Pri UHP peči pa bo nujno nastal problem, kako uskladiti delo v peči in v VOD komori. Primerjava konvencionalnega načina izdelave s postopkom EO peč — VOD Izdelava nerjavnih jekel po dupleks postopku EO peč — VOD je takoj pokazala številne prednosti v primerjavi s starim načinom izdelave. Te so naslednje: — za cca 1 uro krajši postopek izdelave jekla v peči — znatno manjša obremenitev EO peči, saj znašajo prebodne temperature od 1640 do 1700 °C — uporaba skoraj izključno FeCr carbure v vložku in za legiranje — znatno manjše izgube kroma v peči in visok izkoristek kroma pri VOD postopku (97 %) — prihranek kroma in niklja zaradi možnosti nastavitve kemične sestave blizu spodnje analizne meje — znatno nižje vsebnosti žvepla v končni analizi — lepše površine izvaljanih slabov z manj odbrusa pri čiščenju, kar še zlasti velja za feritna jekla in jekla, legirana s titanom — visok izkoristek titana, ki se giblje od 70 do 80 %. ŽEL E Z APNA JESENICE - PO Slika 5 Primerjava rezultatov izdelave nerjavnih jekel po konvencional-nem in VOD postopku Fig. 5 Comparison of results of manufacturing stainless steel by the conventional and the VOD process Primerjava porazdelitve za C, Cr, Ni, P in S za kon-vencionalni in VOD postopek izdelave jekla X 10 Cr NiTi 189 je prikazana na sliki 5 in v tabeli 1. Primerjava kemične sestave iste vrste jekel, izdelanih po konvencionalnem in dupleks postopku, kaže, da se je predvsem pri kromu in tudi pri niklju močno zmanjšal raztros vrednosti (o), kar kaže na večjo zanesljivost izdelave po VOD postopku. Srednje vrednosti X za Cr in Ni so sedaj nekoliko višje kot preje, vzrok za to pa je v predpisu za analizne meje, ki so bile prej ožje. Pri fosforju še ni vidnega napredka pri zmanjševanju vsebnosti tega elementa. Opazne pa so razlike v vsebnosti žvepla. VOD postopek omogoča odlično razžvepla-nje jekla, če je le reakcijski prostor dovolj velik, da je omogočeno intenzivno mešanje jekla z žlindro. V decembru 1984 in januarju 1985 smo z dobrim delom dosegli v povprečju 85,6 % stopnjo odžveplanja v mejah od 75 do 95 %. Najnižje doslej dosežene vrednosti so pri 0,001 % S. Če naj žveplo kaže kvaliteto dela, potem je iz meseca v mesec viden napredek, kakor je razvidno iz tabele 2. Prav zmanjšanje raztrosa pa kaže, da je možen premik analiznih mej za Cr in Ni k nižjim vrednostim. Za bolj natančno zadevanje analiznih mej pa mora biti dana možnost za tehtanje jekla v ponvi, kar ta čas še ni izvedljivo. Pa tudi nikelj mora biti na razpolago v granulirani obliki, da so korekture lahko bolj natančne. Tabela 2 Mesec n X(%) CT (%) julij — oktober 1984 52 0,0088 0,0061 november 20 0,0104 0,0062 december 22 0,0045 0,0036 januar — maj 1985 47 0,0045 0,0028 PRIMERNOST VOD NAPRAVE ZA IZDELAVO RAZLIČNIH VRST JEKEL Glavni del proizvodnje elektro jeklarne železarne Jesenic obsega dinamo jekla, nerjavna jekla, malo in mikrolegirana jekla, ki jih vsa izdelujemo po dupleks postopku, v vakuumski komori pa po VOD ali VD postopku. Izdelava tako različnih vrst jekel na isti napravi predstavlja nekaj težav. Zahteve do konstrukcijskih rešitev na napravi so zaradi različne tehnologije pri posameznih vrstah jekel različne. Gre predvsem za izvedbo vakuumskega pokrova, za kisikovo kopje, za naprave za legiranje v globokem vakuumu in za možnosti jemanja vzorcev ter merjenja temperature. Pri izdelavi nerjavnih jekel naj bi bil vakuumski pokrov kar se da enostaven in opremljen le s kisikovim kopjem. Zaradi brizganja taline skozi pokrov ponovce v času oksidacije se namreč na premakljivi sevalni zaščiti nabere večja svinja, ki onemogoča legiranje skozi legir-ni sistem, dokler le-te ne očistimo, kar pa je zaradi visoke temperature in plinov pod pokrovom takoj po oksi-daciji težko izvedljivo. Zaradi tega se je pri izdelavi nerjavnih jekel uveljavil način legiranja pri odprti komori po zunanji cevi direktno v ponev. Tudi vzorce za analizo je mogoče jemati pri odprti komori, kar velja tudi za merjenje temperature. Tudi dinamo jekla izdelujemo po VOD postopku, saj je pri vsaki šarži potrebno pihanje kisika za znižanje vsebnosti ogljika, pa tudi za ogrevanje taline v primeru prenizke začetne temperature. Obenem pa mora biti dana možnost legiranja velikih količin ferosilicija, apna in jedavca takoj za razogljičenjem v globokem vakuumu, možnost merjenja temperature in jemanja vzorcev. Na obstoječi napravi ni mogoče jemati vzorcev in meriti temperaturo pod vakuumom, zaradi česar procesa ne moremo voditi optimalno. Podobno velja tudi za izdelavo vseh drugih vrst jekel, ki jih v drugi fazi rafiniramo in dolegiramo v vakuumski komori. Za izvedbo dezoksidacije, degazacije, odžveplanja, za natančno zadevanje kemične sestave in Tabela 1 KONVENCIONALNO VOD predpis (%) n X (%) CT (%) predpis (%) n X (»/o) CT (%) C 4582 Cr 17,3 -18,0 9 18,04 0,755 17,0-19,0 14 17,51 0,59 X10CrNiNbl8/9 Ni 9,25- 9,75 9 9,25 0,351 9,5-10,5 14 9,62 0,41 P 9 0,035 0,0047 maks. 0,030 14 0,031 0,0026 S 9 0,011 0,003 maks 0,020 14 0,006 0,0024 C 4572 Cr 17,3 -18,0 11 17,50 1,68 17 -19,0 7 17,89 0,70 X10CrNiTil8/9 Ni 9,25- 9,75 11 9,65 0,303 9,5-10,5 7 9,89 0,216 P 11 0,033 0,003 maks. 0,030 7 0,0315 0,0034 S 11 0,009 0,004 maks. 0,020 7 0,0035 0,0017 C 4580 Cr 17,3 -18,0 22 17,01 3,99 17,5-19,0 28 18,00 0,54 X5CrNil8/9 Ni 8,5 - 9,0 22 8,81 2,03 8,5- 9,5 28 8,96 0,52 P 22 0,030 0,003 maks. 0,030 28 0,033 0,003 S 22 0,014 0,005 maks. 0,020 28 0,0077 0,007 pravilne livne temperature mora biti dana poleg možnosti legiranja tudi možnost jemanja vzorcev in merjenja temperature pod vakuumom. Iz izkušenj lahko trdimo, da bi potrebovali pri tako različnem kvalitetnem programu dva različno izvedena vakuumska pokrova, in sicer: — za oksidacijo nerjavnih jekel zelo enostaven pokrov, znotraj obzidan, opremljen le s kisikovim kopjem in brez drugih nepotrebnih odprtin — za izdelavo vseh drugih vrst jekel pa naj bi bil pokrov opremljen s kisikovim kopjem, s sistemom za legiranje v vakuumu ter z opremo za jemanje vzorcev in merjenje temperature. Vodenje procesa bi bilo tako hitrejše in zanesljvejše. KISIKOVO KOPJE Pri naši napravi smo se odločili za odgorljiva kisiko-va kopja. Preizkusili smo dve različni izvedbi, in sicer navadno šivno cev, ki smo jo oplaščili z bazičnim ognje-varnim materialom na osnovi MgO. Pokazalo se je, da takšno kopje neenakomerno odgoreva, pomika kopja ni mogoče kontrolirati, zato so bili tudi izkoristki kisika neenakomerni in pod 50 %. Poleg tega so bila kopja težka in za menjavo smo rabili žerjav. Danes uporabljamo le neoplaščene »Shinto« cevi, premera 1 1/4", ki so se zelo dobro obnesle. Odgoreva-nje je majhno, vodenje procesa zanesljivo, tako da jemanje vzorcev po oksidaciji ni več nujno potrebno. Izkoristek kisika se giblje od 53 do 56 %. Cevi so lahke in menjavo lahko opravijo delavci brez pomoči žerjava. Ena cev zadošča za oksidacijo dveh do treh šarž. PONVE ZA VOD POSTOPEK Za uspešen potek vakuumskega postopka so ponve, predvsem pa zanesljivo delovanje argonskega kamna bistvenega pomena. Da to zagotovimo, menjamo argon-ski kamen za vsako šaržo nerjavnega jekla; pri šaržah z degazacijo pa po dveh ali treh šaržah, odvisno od obrabe in propustnosti. Školjka z argonskim kamnom je postavljena ekscen-trično, kar se negativno odraža na obrabi stene v žlindr-ni coni, ki je na strani argonskega kamna večja. Pri oksidaciji nastajajoča SiO: na tem mestu močneje najeda obzidavo. Ce pa je argonski kamen nameščen v sredini dna, potem se apno pri enaki dodani količini kot ščit odrine k obzidavi. Obstoječe ponve so za 65 t tekočega jekla nekoliko premajhne. Prosta višina nad talino je največkrat manjša od 1000 mm, po izkušnjah pa naj bi znašale vsaj 1200 mm. Pomagamo si tako, da imamo v času redukcije in odžveplanja, ko naj bo mešanje žlindre in jekla najbolj intenzivno, ponev še dalje pokrito z obzidanim pokrovom. Za nemoteno in hitro delo morata biti v rabi stalno dve ponvi, tretja pa mora biti vroča, v pripravljenosti. Ker je ena ponev stalno na zidanju in ena navadno na popravilu, je treba imeti vsaj pet ponev, da se izognemo nepotrebnim zastojem. Na sliki 6 je prikazan način obzidave VOD ponve. Za obzidavo delovnega sloja, smo doslej uporabili oziroma preizkusili razne vrste ognjevarnih materialov različnih proizvajalcev. V prvem letu smo zaradi enostavnejšega načina zidanja delali le s krommagnezitnimi materiali. V začetku leta 1985 pa smo naredili prve poskuse s keramično vezanim dolomitom, firme VViilfrath. (j>3100 EŠŠl samot Y//A magnezii 1 I dolomit Slika 6 Shematski prikaz obzidave ponovc Fig. 6 Scheme of ladle lining Zaključki Od julija 1984 izdelujemo na Jesenicah vse vrste nerjavnih jekel po dupleks postopku EO peč — VOD postopek. VOD naprava je zgrajena za obdelavo 65 t tekočega jekla. VOD napravi je priključena tudi naprava za legiranje z desetimi silosi. Legiranje je možno pod vakuumom, kakor tudi pri odprti ponvi. Vakuumske črpalke sestojijo iz dveh obročnih vodnih črpalk in štirih parnih ejektorjev. Sesalna moč je prirejena tehnološkim zahtevam (VOD postopek ali degazacija). Začetne vsebnosti ogljika so v mejah od 0,9 do 1,3 % C. V peči oksi-diramo talino na 0,6 do 0,8 % C, jo ogrejemo in po redukciji žlindre odlijemo v bazično obzidano in dobro ogreto ponev. Iz ponve posnamemo žlindro in jo postavimo v vakuumsko komoro. Na rob ponve nanesemo tesnilno bazično malto in jo pokrijemo z obzidanim pokrovom. Ta ščitni pokrov ostane na ponvi tudi po oksidaciji in omogoča temeljito mešanje jekla in žlindre v času redukcije, tako da je mogoče dosegati zelo majhne vsebnosti žvepla. Po odžveplanju odstranimo zidani pokrov, dodamo potrebne legure in nastavimo pravilno li-vno temperaturo. Postopek smo zelo hitro vpeljali, tako delavci pri peči, kot tudi tisti, ki upravljajo z VOD napravo. Prednosti proizvodnje nerjavnih jekel po dupleks postopku so ekonomsko nedvoumne. Cenen vložek, visok izkoristek kroma, višja storilnost peči, znatno manjša obremenitev peči, možnost nastavitve kemične sestave na spodnji analizni meji, visoka stopnja odžveplanja, v povprečju 85 %, majhne končne vsebnosti žvepla, do 0,001%, ter boljša površina blokov so najbolj pomembne prednosti tega postopka. Pri obzidavi ponev se je dobro obnesla krommagne-zitna, pa tudi dolomitna obzidava. Tudi z vpeljavo mešanja z argonom skozi dno nismo imeli posebnih težav. Vpeljani sistem (Didier) je zanesljiv v delovanju, zahteva pa visoko delovno disciplino. Kejte3apHa Ecemme BbinoJiHHexca H3r0T0Bjie-HHe Bcex copTOB Hep>KaBetoiueH CTajiH aynaeKC npoueccoM EO nenb — VOD cnoco6. VOD — ycTpoficTBO C00py»eH0 AJiH o6pa6oTKH 65 t. »hhkoh CTajiH. K ycTpoScTBy VOD npn-KJibtoHeHO TaK»e npHcnoco6jteHHe mjih jiernpoBaHHH c neca-Tbto CHJiocaMH. JlerHpoBaHHe mojkho BbinoJiHSTb noa BaKy-yMOM, a TaKJKe b oktphtom KOBtne. BaicyyMHbie Hacocbi co-ctoht H3 aByx ceKttHOHHbix Boa»Hbix HacocoB h neTbipex na-pOBbIX HHHCeKTOpOB. BcaCbIBaeMOCTb HaxOJIHTbCH b COOTBeT-ctbhh c TexH0Ji0rHHecKHMH Tpe6oBaHH$imh (VOD — cnoco6 h jih yjtajieHne ra3a). HanajtbHoe conepjKaHHe yrjiepoaa Haxo-HHTbca b rpaHHitax ot 0,9 ao 1,3% C. OKHCJteHHyto b neHH CTajib Ha coaep>KaHHe ot 0,6 no 0,8 % C corpeevt h, nocjie boc-CTaHOBJieHHH tujtaKa, OTOJtbeM pacnjiaB b kobui o6MypoBaH-HblH C ochobhoh (J)yTepOBKOH. H3 KOBLUa CKaMHBSeM UIJiaK h nocTaBHM ero b BaKyyMHyto KaMepy. Ha Kpafi KOBLua HaKJia-UblBaeTCH ynjlOTHHTejtbHbIH OCHOBHOH paCTBOp h kobui 3a-kpbibaetca c o6MypoBaHHofi kpmiiikoh. 3Ta npejjoxpaHHTe-nbHaa KpbiuiKa ocTaeTca Ha KOBtne TaK)Ke nocjie OKHCJteHHJt h aaeT B03M0»H0CTb hjih 0CH0BaTejibH0r0 nepeMeutHBaHHSi CTajiH h LUjtaKa bo Bpe.Nta BoccTaHOBJieHHst, a TaK»e jijih nojty-neHHH oneHb HH3Koro coaepjKaHHsi cepw. nocjie nepeMeuiHBa-hhh AJiH yjiajieHHH cepbi o6MypoBaHHaa KpbiutKa CHHNiaeTCst, nocjiejiyeT jtentpoBaHHe h HacTpoiiKa Ha C00TBeTCTBeHH0 npaBHjtbHyio TeMnepaTypy. Cnoco6 6btJi ycBoeH oneHb 6bi-CTpo, KaK co CTopoHbi pa6owHX, K0T0pbie o6cjiyjKHBatOT nenb h TaK>Ke Tex, KOTOpbie ynpaBJKnoT BaKyy\iHbiM KOBtueM. C 3KOHOMHteCKOH TOHKH 3peHHH npOH3BOJICTBO Hep)Ka-BeiomHX CTajteti aynjreKC npoueccoM HecoMHeHHbi. iJeuteBaa uiHXTa, 6oJtbiiioH Bbixon xpoxta, BbicoKaa npoH3-BOztHTeJtbHocTb nenu, 3HaHHTeJtbHO y\!eHbuieHHasi Harpy3Ka neHH, B03M0)KH0CTb HaCTpOHKH XH.MHHeCKOrO COCTaBa Ha HH^CHeM npejiejte, BbicoKast CTeneHb yaajtehhsj cepbi b cpen-hem 85 % npn kohchhom coaep>KaHHio ao 0,001 %, tame 60-jtee jtyHuta>i noBepxHocTb cjihtkob cocTaBJtstioT co6ofi npe-HMymecTBa 3Toro aynjieKC-npouecca. KaK <{)yTepoBKa kobhje onpaBaajta xp0M0MarHe3HTHaa KaK h jtojtOMHTOBast o6MypoBKa. TaK)Ke He 6bijto 3aTpyaHeHHH npn BBeaeHHH CNteutHBaHHst c aproHOM nepe3 uho KOBLua. BBe-aeHHast CHCTe.vta no Didier Haae«Ha, xoth Tpe6yeT BbicoKyto aHCUHnnHHy. SLOVENSKE ŽELEZARNE Cesta železarjev 8, telefon (064) 81-231, 81-241, 81-441, telex 34526 ZELJSN IZDELUJE: debelo, srednjo in tanko pločevino dinamo trakove in pločevino hladno valjane trakove in pločevino vlečeno, brušeno in luščeno jeklo vlečeno žico vlečeno žico — patentirano pleteno patentirano žico za prednapeti beton hladno oblikovane profile cestne varnostne ograje kovinske podboje za vrata dodajni material za varjenje žičnike jeklene odlitke tehnične pline NUDIMO TUDI USLUGE: prevaljanja, vlečenja, iztiskavanja in toplotne obdelave pločevin in žice Dosežki pri izdelavi dinamo jekel v VOD napravi v železarni Jesenice UDK: 669.183.184: 669.14.018.5 ASM/SLA: D7a, D8m, TSn Jože Triplat, Jože Arh VOD naprava v Jeklarni I je zgrajena z namenom poleg izdelave nerjavnih jekel, tudi za izdelavo dinamo jekel. Ta postopek je v svetu silno redko uporabljen, zato praktično ni bilo na voljo nobenih pravih referenc. Enak postopek načrtujemo tudi v novi Jeklarni II. Proizvodnja v že zgrajeni napravi nam je uspešno stekla. Dosegamo sledeče rezultate: — postopek izdelave v peči je krajši in enostavnejši — izognemo se močni oksidaciji taline — v končno izdelanem jeklu po VOD obdelavi dosežemo občutno nižje količine C in sicer med 0,005 in 0,015 % C — za legiranje uporabljamo cenejše surovine — izločili smo uporabo CaSi — zanesljivost izdelave jekla je večja — raztros vsebnosti kemičnih elementov je manjši — stopnja razžveplanja v VOD je med 70 in 90 % — livnost jekla je odlična — predelovalne lastnosti jekla so dobre — tehnologija izdelave jekla je enostavna in zanesljiva — razširitev proizvodnega programa Doseženi rezultati so potrdilo naše pravilne usmerjenosti glede izbire agregatov v novi Jeklarni II, kjer bo VOD glavni agregat za izdelavo jekel (nerjavnih, dinamo jekel), pri čemer dinamo jekla predstavljajo glavni delež proizvodnje. I. UVOD 1. Kemična analiza dinamo jekla Značilno za dinamo jeklo je zelo nizka količina C v končni kemični analizi in visoka količina Si in Al. Povprečna predpisana kemična analiza teh jekel je navedena v tabeli št. 1. Glede na predpisano vsebnost elementov — predvsem nizka količina ogljika — se v tehnološkem smislu nahajamo v specifični situaciji. V fazi oksidacije v jeklu imamo prisotno zelo veliko količino aktivnega kisika; v fazi rafinacije pa v to oksidirano talino dodamo veliko količino močnih dezoksidantov. Posledica tega je nastanek velike količine nekovinskih vključkov v jeklu, ki negativno vplivajo na lastnosti jekla, kot so: — livnost — čistoča — predelovalnost V tabeli št. 1 je naveden predpis za končno kemično analizo za: — klasično tehnologijo izdelave dinamo jekel in — duplex tehnologijo izdelave dinamo jekla; to je kombinacija elektroobločna peč in VOD postopek. Tabela 1: Analizni predpis za dinamo jeklo Table I : Analysis Regulation for Dvnamo Steel Element Klasično VOD C 0.035 0.015 Si 1.80 1.80 Mn 0.35 0.25 S 0.015 0.010 Al 0.25 0.25 2. Mesto železarne Jesenice pri proizvodnji dinamo jekla Železarna Jesenice je edini proizvajalec dinamo jekel v Jugoslaviji. Izdelava teh jekel po duplex tehnologiji v kombinaciji EOP in VOD postopka je noviteta oz. železarna Jesenice je med redkimi proizvajalci v svetu. Glede na to je bila celotna tehnologija izdelave dinamo jekel po VOD postopku osvojena doma oz. je plod dela, znanja in izkušenj v železarni Jesenice. V literaturi in iz tujih referenc praktično ni mogoče dobiti nobenih zanesljivih podatkov in rezultatov o izdelavi dinamo jekel po VOD postopku. Po drugi strani pa ta proizvod, t. j. dinamo jeklo predstavlja danes pomemben proizvod železarne Jesenice, še bolj pa v bodočnosti. V novi jeklarni II bomo dinamo jeklo izdelovali po enaki tehnologiji. Rezultati, doseženi na VOD napravi v jeklarni I, so potrdilo o pravilnosti izbire postopka. 3. Namen uporabe dinamo jekla Dinamo jekla so namenjena za izdelavo pločevine, ki se vgrajuje v različne naprave (motorje, generatorje . ..). Električne oz. elektromagnetne lastnosti pločevine morajo ustrezati zahtevanim lastnostim električnih aparatov (induktivnost, magnetne izgube . ..) II TEHNOLOGIJA IZDELAVE DINAMO JEKLA 1. Primerjava med klasično (pečno) tehnologijo in novo VOD tehnologijo Železarna Jesenice ima že dolgoletno tradicijo pri izdelavi dinamo jekel in to predstavlja pomemben artikel v njenem proizvodnem programu. Tehnologija izdelave dinamo jekla po klasičnem pe-čnem načinu izdelave je sicer osvojena, vendar se je z izgradnjo VOD naprave izoblikovala nova tehnologija, ki ima v primerjavi s klasično nekatere prednosti. 2. Kratek opis tehnoloških faz po klasičnem postopku Glavne tehnološke faze klasične tehnologije izdelave dinamo jekla v elektropeči so: — močna oksidacija v peči — preddezoksidacija in rafinacija v peči — gretje na predpisano temperaturo — prebod — legiranje, odžveplanje, rafinacija v ponovci, nastavljanje livne temperature Glavne pomanjkljivosti oz. negativne karakteristike te tehnologije so: — izredno močna oksidacija jekla (veliki odgori Fe, Mn, veliko kisika v jeklu) — težavno doseganje analizno predpisane količine ogljika v končni kemični analizi (C <0,035 %) — veliki odgori legirnih elementov (Si, Al) — uporaba dragih legirnih elementov (FeSi metal) — uporaba CaSi 3. Opis izdelave dinamo jekel po VOD postopku Z izgradno VOD naprave se je izoblikovala nova tehnologija, s katero se izognemo nekaterim pomanjkljivostim stare tehnologije. Potek VOD tehnologije je takle: 3.1 Postopek izdelave dinamo jekla v prvi fazi, t. j. izdelava v EOP je prikazana na sliki št. I. Na diagramu so prikazani parametri: — temperatura — koncentracija C, Mn, S v odvisnosti od časa. Celotno fazo delimo na tri krajše faze: I — jemanje prvega vzorca, ogrevanje, dodatek FeMn II — oksidacija III — gretje na prebodno temperaturo s prebodom V primerjavi s klasičnim načinom izdelave dinamo jekla imamo naslednje prednosti: — oksidacija v peči je zmernejša — postopek je enostavnejši in zanesljivejši Nekoliko neugodne pa so visoke prebodne temperature (ca. 1760° C). 3.2 Druga faza je predpriprava ponovce s tekočim jeklom, ki sestoji iz: I — jemanje vzorca po prebodu II — posnemanje žlindre iz ponovce III — dodatki za tvorbo nove žlindre, meritev temperature, . . . 0 10 20 30 IG 50 Cas ( min ) Slika 1 Razmere pri izdelavi dinamo jekla za VOD v peči Fig. I Conditions of dynamo steel manufacturing for VOD in the fur- Cas (min) Slika 2 Razmere pri izdelavi dinamo jekla v VOD (potek koncentracije elementov) Fig. 2 Conditions of dynamo steel manufacturing in VOD (changing of the element concentrations) 160C 1750 1700 1650 1600 1550 1500 Tabela 2: Povečanje hitrosti žarjenja VOD dinamo jekla Table 2: Increasing the Annealing rate of VOD Dynamo Steel 20 30 Čas ( min ) Slika 3 Potek temperature in tlaka pri izdelavi dinamo jekla v VOD Fig. 3 Temperature and pressure variations during the dynamo steel manufacturing in VOD 3.3 Tretja faza je obdelava jekla v VOD. Potek te faze je shematično prikazan na sliki št. 2 in št. 3. Slika 2 prikazuje časovni potek koncentracije kemičnih elementov, t. j. Al, Si, Mn, C, S. Slika 3 prikazuje časovni potek temperature in tlaka v VOD komori. Poudariti je potrebno, da je postopek izdelave dinamo jekla v VOD z izjemo legiranja endotermni proces, kjer je zaznaven stalen padec temperature. Zato smo časovno omejeni in je potrebno tehnološke faze izredno natančno voditi, če želimo doseči željene rezultate. Normalni čas trajanja izdelave šarže od preboda do vlivanja je ca. 60 minut. V tem času naredimo naslednje tehnološke operacije: — prebod in predpriprava — razogljičenje jekla — legiranje Si in Al — rafinacija, razplivanje in razžveplanje Na sliki št. 2 je faza razogljičenja označena kot IV in faza rafinacije, razplinjanja in razžveplanja kot V. Opis faze razogljičenja: Po prebodu in posnetju pečne žlindre iz ponovce izpostavimo jeklo vplivu znižanega tlaka (glej sliko 3). Pri tem v jeklu raztopljeni aktivni kisik reagira z raztopljenim ogljikom in jeklo se razogljiči do najnižjih vsebnosti ogljika (ca. 0,005 %). Čas trajanja faze razogljičenja je 15—20 minut. Ko je faza razogljičenja končana, sledi legiranje s Si in Al, razplinjenje in razžveplanje. Opis faze rafinacije, razplinjanja in razžveplanja: Si, Al dodajamo pod znižanim tlakom (glej sliko 3). Surovina na bazi Si je najcenejša varianta FeSi 75, ki vsebuje še večjo količino plinov, zato je potrebno jeklo dobro razpliniti. Omenjene operacije rafinacije, razplinjanja in razžveplanja potekajo istočasno in celotna faza traja ca.' 15—20 minut. III. VREDNOTENJE REZULTATOV Prednosti vakuumske izdelave dinamo jekel v primerjavi s klasično izdelavo so v glavnem: 1. V končni kemični analizi dosegamo nižje količine C (<0,015 %), kar daje možnost hitrejšega razogljičeva-nja hladno valjanih trakov. Dobljeni praktični rezultati so prikazani na tabeli št. 2. VOD Klasično Debelina pločevine (mm) > o > o Hitrost traku (m/ min) Kapaciteta (t/h) Povprečno povečanje proizvodnje X 0.35 0.020 50 798 227. X 0.35 0.035 40 6.38 X 0.50 0.015 30 6.61 317. X 0.50 0.035 20 456 X 0.65 0.015 25 718 447. X 0.65 \ 0.035 14 A. 02 ŽELEZARNA JESENICE pfedpi v jsša Slika 4 Porazdelitev Si za peč 14 Fig. 4 Silicon distribution for furnace 14 Pri debelini 0,35 in 0,5 mm še niso do kraja izkoriščene možnosti, ki jih daje nizka vsebnost C, ker ni zadosti hladilnih kapacitet. 2. Za legiranje Si uporabljamo kot glavni dodatek najcenejšo varianto FeSi 75, namesto mnogo dražjega FeSi metal-a. 3. Klasična tehnologija izdelave dinamo jekla je bila v glavnem usmerjena na izdelavo kvalitete s povprečno 1,8 % Si v kemični analizi. Z izgradnjo VOD naprave je omogočeno zanesljivo izdelovanje tudi nizkosiliciranih dinamo jekel z nižjo vsebnostjo Al. S tem železarna Jesenice razvija svoj proizvodni program in nudi novo kvaliteto jekla s specifičnimi elektromagnetnimi lastnostmi. 4. Dodatek CaSi pri izdelavi jekla ni več potreben. 5. Raztrosi kemičnih elementov so manjši in njihova koncentracija je bližja spodnji predpisani analizni meji. Raztros Si za kvaliteto EVC oz. EKC 15 in 18 je prikazan na diagramih št. 4 in 5 ter v tabeli št. 3. 6. Primerjava porazdelitve ostalih elementov (C, Mn, S, Al) v dinamo jeklu med klasično izdelanimi šar-žami in šaržami, izdelanimi po VOD postoku, je prikazana v tabeli št. 3a: ŽELEZARNA JESENICE - ffO Slika 5 Porazdelitev Si za peč 10 Fig. 5 Silicon distribution for furnace 10 Tabela 3: Porazdelitev Si v dinamo jeklu v letu 1984 v ŽJ Table 3: Silicon Distribution in Dvnamo Steel in Jesenice Ironvvorks in 1984 Peč 14 Peč 10 Kvaliteta Ši s" Ši s1 EKC 15 1.61 0.060 1.60 0. 094 EVC 15 1.5 A 0.203 1.60 0.090 EKC 18 1.84 0.154 1.82 0.147 EVC 18 1.86 0.096 1.82 0129 TABELA št. 3A: KLASIČNO_VOD_ %C %Mn %S % Al %C %Mn %S %A1 Jul. 0,033 0,28 0,006 0,28 0,008 0,28 0,011 0,24 Avg. 0,032 0,30 0,006 0,26 0,007 0,33 0,007 0,23 Sep. 0,033 0,30 0,008 0,27 0,006 0,29 0,010 0,25 Okt. 0,037 0,29 0,009 0,23 0,008 0,28 0,007 0,22 Nov. 0,037 0,31 0,006 0,27 0,013 0,30 0,006 0,24 Dec. 0,037 0,30 0,006 0,26 0,010 0,27 0,007 0,24 Jan. 0,035 0,35 0,008 0,25 0,009 0,27 0,006 0,25 Povprečne vrednosti navedenih elementov za to obdobje so prikazane na tabeli 3B. TABELA št. 3B: Element KLASIČNO VOD % a % o C 0,032 0,004 0,009 0,005 Mn 0,290 0,051 0,283 0,043 S 0,008 0,005 0,006 0,003 Al 0,261 0,053 0,234 0,064 Dobljene vrednosti kažejo: — količina ogljika v končni kemični analizi je občutno nižja — Mn je nižji z manjšim raztroscm — S je nižji z manjšim raztrosom — Al je nižji z nekoliko večjim raztrosom IV. ZAKLJUČEK VOD naprava v Železarni Jesenice v jeklarni 1 je zgrajena z namenom izdelave: — nerjavnih jekel — dinamo in nizkoogljičnih jekel — jekel z zagotovljeno količino plinov v jeklu Vsa tri področja proizvodnje so osvojena. Pri tem imajo dinamo jekla posebno mesto, in sicer s stališča, da je VOD kot agregat za proizvodnjo dinamo jekel silno redko uporabljen. Zato je bilo uvajanje proizvodnje teh jekel toliko bolj delikatno in obvezujoče. Lahko rečemo, da smo nalogo uspešno izvedli, saj VOD naprava normalno obratuje v sistemu dela 4+1. Celotna tehnologija izdelave dinamo jekla je bila izdelana in osvojena z lastnim delom in znanjem v železarni Jesenice. Enako uspešno kot dinamo ali še bolj pa teče tudi proizvodnja ostalih kvalitet jekla. Lahko zaključimo, da smo z doseženimi rezultati zadovoljni, ker v novi jeklarni II gradimo enako večjo VOD napravo, ki bo glavni agregat ponovčne metalurgije v jeklarni in od katere vsi veliko pričakujemo. ZUSAMMENFASSUNG Die VOD Anlage im Stahlvverk I ist hauptsachlich fiir die Erzeugung von nichtrostenden und Dynamostahlen aufgestellt vvorden. Das VOD Verfahren wird fur die Erzeugung von Dy-namostahl sehr selten angevvendet und es lagen keine richtigen Referenzen vor. Das gleiche Verfahren ist auch fiir das neue Stahlvverk 2 geplant. Die Produktion von Dynamostahl in der neu errichteten Anlage ist erfolgreich verlaufen. Folgende Ergebnisse vverden erzielt: — die Erzeugung im LB Ofen ist kiirzer und einfacher — eine zu grosse Uberfrischung der Schmelze vvird ver-mieden — im fertigen Stahl vverden nach der VOD Behandlung Endkohlenstoffgehalte zvvischen 0,005 und 0,015% C erreicht — fur das Legieren vverden billigere Ferrolegierungen angevvendet — Gebrauch von CaSi ist nicht mehr notig — zuverlassigkeit der Stahlherstellung ist grosser — die Streung der Gehalte einzelner Elemente ist kleiner — der Entschvvefelungsgrad in der VOD Anlage liegt zvvischen 70-90% — die Giessbarkeit des Stahles ist hervorragend — die Verformbarkeit von Stahl ist gut — die Erzeugungstechnologie insgesamt ist einfacher und zuverlassiger — der Erzeugungsprogramm konnte ervveitert vverden — die erziehlten Ergebnisse bestatigen unsere richtige Ausvvahl der Anlagen fur das neue Stahlvverk 2, vvo die VOD Anlage das vvichtigste Aggregat fiir die Erzeugung Nichtrosten-der und Dynamo Stahle sein vvird, vvobei Dynamostahl den Hauptteil der Produktion darstellt. SUMM ARY The VOD equipment in the Steel Plant 1 was built for man-ufacturing dynamo steel beside the manufacturing stainless steel. This process is very seldom used in the vvorld therefore practically no real references vvere available. The same process is planed also for the Steel Plant II. The production in the installed equipment started success-fully. The follovving results vvere achieved: — the manufacturing procedure in the furnace is shorter and simpler, — severe oxidation of the melts can be avoided, — in the final manufactured steel after the VOD treatment much lovver carbon contents, i. e. betvveen 0.005 and 0.015 %, are achieved, — cheaper ravv materials can be used for a!loying, — the application of CaSi is eliminated, — reliability of the steel manufacturing is greater, — dissipation of the content of chemical elements is lovver, — desulphuration degree in the VOD is betvveen 70 and 90 %, — steel castability is excellent, — steel workability is good, — manufacturing technology is simple and reliable, — extention of the production program The achieved results confirm our correct choice in the se-lection of equipment for the nevv Steel Plant II vvhere VOD vvill be the basic equipment for the manufacturing steel (stainless, and dynamo) vvhile dynamo steel vvill represent the main part of the production. 3AKJ1KDMEHME VOD — ycTp0HCTB0 b CTajienjiaBmibHOM uexe I SbiJta no-cTpoeHa c ueJtbKs, KpoMe inroTOBneHHH Hep^aBetomeit cTajin, TaK»e ajia h3r0t0bjiehha aHHaMHofi crajiH. 3tot cnoco6 yno-Tpe6jiaeTcst h b 3apy6e)KHbix CTpaHax oneHb peaKO, n03T0\iy b pacnopfl»eHHH He 6wj70 npaKTHHecjcu HiiKaKHX onejejieHiitix peKOMeHnauHH. B nnaHe najibHeiiuiero pa3BHTH$t MeTajuiyp-rHnecKoro 3aB0fla EceHnue stot cnoco6 npejyc\tOTpeH TaKJKe b uexe II. B nocTpoeHHOM ycTpofiCTBe np0H3B0acTB0 no 3TONty cno-co6y y>Ke ycneiuHO ebinojmuercfl. FIojryHeHHbie pe3yjibTaTbi coctabjtarot: — cnoco6 H3r0T0BJteHHH CTajiH b netn 6o.iee KopoTKuii h 6o/iee npocToft: — cnoco6 jiaeT B03M0)KH0CTb yKJioHeHHn ot cujibHoro OKHCJteHHH pacnuaBa. ripu o6pa6oTKe CTajiH b VOD — ycTpoScTBe nojiy>teHbi cjieaviouiHe pe3yjibTaTbi: — cyutecTBeHHoe yMeHbtueHMe KOJiMMecTBa C, KOTopoe cocTaBJiaeT OT 0,005 ao 0,015 % C; — ztJia JternpoBaHHa mo>kho ynoTpe6nTb 6ojtee itetueBbie cnjtaBbi — ynoTpe6.rceHne CaSi hckjhohcho; — yBejiHHeHa uajiejKHOCTb H3r0T0BJieHHst CTajtH; — pacTpycKa coaep^aHHjt xhmhmcckhx sjicmchtob y.MeHbuieHa; — CTeneHb yaa_nenHH cepbi cocTaBjisui Me«ay 70 h 90 %; — jiHTeHHbie CBOHCTBa CTajiH — npeBocxoflHbi; — CBOHCTBa nepepafioTKH ciajin — xopowne; — TexHonorHJt H3r0T0BjieHHa CTann HecJtOJKHaa h Haaeac-Haa; FlojiyHeHHbie pe3yjtbTaTbi ABJiatoTca Kax nojTBep>KaeHne npaBHjtbHOCTH opneHTauHH npn Bbi6ope arperaTOB b hobom CTajienjiaBHJibHOM uexe II, me ycTpoiicTBo VOD 6yiieT npea-CTaBJiHTb rjiaBHbiii arperaT zijia H3r0T0BJieHHH CTajieii (he-p>KaBeK)iuhx, iIHHaMHbIX), npHMČM flHHaMHbie CTajiH 6yayT COCTaBJIHTb rJ!aBHytO JIOJIK) npOH3BOZtCTBa. Optimiranje EOP — VOD postopka proizvodnje nerjavnih jekel UDK :669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS-e, 1-73 Nijaz Smajič Izvedena je kratka analiza osnovnih problemov EOP-VOD postopka proizvodnje nerjavnih jekel in opisane možnosti optimizacije tega postopka z uporabo računalnika in matematičnega modela M1S-VOD. ki omogoča simulacijo vodenja vakuumske oksidacije, t. j. izvedbo modelnih poskusov, potrebnih za opredelitev optimalnih procesnih parametrov za vsako posamezno šaržo. 1. UVOD Nerjavna jekla smo v slovenskih železarnah vse do leta 1984 proizvajali po tim. klasičnem postopku, t. j. v elektro obločni peči. Klasična tehnologija je bila v industrijsko razvitih deželah uspešno izpopolnjena v obdobju od 1950 do sredine šestdesetih let. Razvoj tega postopka je bil zelo uspešen, čeprav je skoraj v celoti temeljil na izkušnjah jeklarjev in je bil prispevek raziskovalcev s področja teorije metalurških procesov razmeroma zelo skromen. Teorija je torej zaostajala za prakso, kar je razmeroma pogosto, če ne kar značilno za metalurgijo. Leta 1967 so v takratni Edelstahlwerke Witten razvili postopek vakuumske oksidacije talin z visoko vsebnostjo kroma (VOD) in tako ustvarili možnost skoraj popolnoma selektivne oksidacije ogljika, kar je privedlo do bistvenega znižanja proizvodnih stroškov. Dve leti pozneje je firma Union Carbide v ZDA razvila lastni (AOD) postopek. Tako je bila klasična tehnologija opuščena, še preden so raziskovalci s področja teorije metalurških procesov utegnili kaj prispevati k njenemu razvoju. Ker se je klasična tehnologija pri nas obdržala še polnih 15 let, smo se na Metalurškem inštitutu v letih 1978—1980 ukvarjali (1, 2, 3) z raziskavami na področju termodinamične analize sistema Fe-Cr-C-0 in Fe-Cr-C-Si-O, ki so imele namen izpopolnjevati klasični postopek izdelave nerjavnih jekel v naših železarnah. Leta 1981 smo to delo preusmerili na teoretske raziskave (4, 5, 6) novih, sodobnih postopkov, predvsem dupieks tehnologije EOP-VOD, da bi tako pripomogli k lažjemu osvajanju tega postopka v naših jeklarnah. Končno smo leta 1984 na Metalurškem inštitutu v Ljubljani razvili matematični model M1S-VOD, ki z uporabo računalnika omogoča izvedbo modelnih poskusov. Tukaj obravnavamo nekatere temeljne probleme te tehnologije z namenom, da bi jeklarjem praktikom olajšali obvladati težave, ki so specifične za to tehnologijo, in jih obenem seznanili z nekaterimi dognanji dosedanjega dela, ki jih je možno neposredno uporabiti v praksi. Obravnavamo predvsem problem pravilne priprave taline za vakuumsko oksidacijo v VOD ponovci, vprašanje sinhronizacije, t. j. časovne usklajenosti dela elektro-obločne peči in VOD ponovce ter problem vzdržnosti ognjevarne obloge VOD ponovce. 2. OSNOVNI PROBLEMI EOP — VOD POSTOPKA 2.1 Pravilna priprava taline za VOD Pravilna priprava taline za VOD obdelavo je bistvenega pomena za ekonomičnost in za produktivnost. Med primarno oksidacijo, ki jo običajno izvajamo v EO peči ali v LD konvertorju, moramo v večini primerov znižati vsebnost ogljika in silicija na tiste vrednosti, ki jih zahteva ritem dela v jeklarni, glede na nujno potrebo po časovno usklajenem delu EO peči in VOD ponovce. Maksimalno dovoljeni vsebnosti ogljika in silicija sta 1,2 % C in 0,20 % Si. Obenem moramo zagotoviti primerno temperaturo taline pri izlivu iz peči v VOD ponovco. Temperatura taline na začetku vakuumske oksidacije mora namreč biti v precej ozkem intervalu. Računati je treba, da morajo taline z visoko vsebnostjo ogljika imeti nekoliko nižjo temperaturo na začetku pihanja kisika zaradi velike eksotermne toplote, ki se sprošča med oksidacijo, sicer se lahko temperatura taline dvigne nad 1700° C, kar je zelo neugodno za vzdržnost obloge VOD ponovce. Težave so še večje, če imamo pri tem še veliko vsebnost Si in je zato priprava taline, t. j. faza primarne oksidacije, zelo pomembna. Čeprav je v določeni meri možno preprečiti oz. omiliti pričakovani veliki porast temperature taline zaradi velike vsebnosti C in/ali silicija na ta način, da se odločimo za manj intenzivno oksidacijo, s tem da pihamo npr. le 700—800 m3 kisika na uro namesto napr. 1100—1200. To gre seveda na račun produktivnosti, ker se s tem daljša čas trajanja šarže, in kar je še slabše, pri tem se lahko poruši sinhronizacija dela peči in VOD ponovce. Obenem to pomeni, da je talina pri izlivu iz EO peči imela nepotrebno visoko temperaturo, za kar smo porabili nekaj odvečnih kilovatnih ur. Obseg primarne oksidacije je torej odvisen od številnih dejavnikov in ga narekuje predvsem zahteva po časovno usklajenem delu EO peči in VOD ponovce oz. predvideni čas, potreben za vakuumsko oksidacijo. Tega sicer lahko nekoliko spremenimo pri dani sestavi in temperaturi taline, vendar je tako natančno prilagajanje precej zahtevna naloga. 2.2 Časovna usklajenost EO peči in VOD ponovce Časovno usklajeno delo v jeklarni je nujno treba doseči, sicer nastopajo velike težave — občuten padec produktivnosti in porast proizvodnih stroškov. Posebno veliki problemi v tem smislu nastopajo v starih jeklarnah, v katerih je bila zgrajena VOD naprava, medtem ko je pri novih jeklarnah, ki so že bile projektirane za tandem EOP-VOD, ta problem dosti manjši. V primeru VOD naprave ne dosežemo tako občutne rasti pro- duktivnosti kot pri AOD konvertorju, ker je intenziteta vakuumske oksidacije omejena z močjo črpalk, medtem ko te omejitve v AOD konvertorju ni. Za časovno usklajeno delo je pomembna dosledna tehnološka disciplina in brezhibno vzdrževanje vseh naprav v jeklarni. S tehnološkega stališča je pomembno, da v določeni meri lahko omilimo motnje v sinhronizaciji EO peči in VOD naprave s krajšanjem ali podaljševanjem primarne oksidacije v EOP ter s spremembo intenzitete sekundarne, t. j. vakuumske oksidacije. 2.3 Vzdržnost ognjevame obloge Število šarž, ki jih lahko prenese ognjevarna obloga VOD ponovce, veliko vpliva na proizvodne stroške. Vzdržnost obloge je odvisna od številnih dejavnikov, izmed katerih so najpomembnejši: — stroga kontrola temperature taline v VOD ponovci, ki ne sme presegati 1700° C, — čim manjša količina žlindre, — pravilen dodatek apna oz. pravilna bazičnost žlindre, — nizka začetna vsebnost Si v talini, — pravilna obzidava in dobra kvaliteta opeke. 3. PRAVILNA PRIPRAVA TALINE ZA VOD Za pravilno pripravo taline za vakuumsko oksidacijo sta pomembni predvsem potek primarne oksidacije v EOP ter obseg primarne oksidacije. Potek primarne oksidacije je pomemben zato, ker lahko med oksidacijo dosežemo določeno, načrtovano, predpisano vsebnost ogljika z manjšo ali večjo porabo energije, z različno stopnjo oksidacije kroma in z različno končno temperaturo taline. Obseg oksidacije pa mora biti vnaprej določen, glede na sestavo staljenega vložka, t. j. analizo prvega preizkušanca ter načrtovano končno vsebnostjo ogljika v talini, ki je namenjena vakuumski oksidaciji. Usklajeno delovanje EOP in VOD ne zahteva le vzdrževanja pravega ritma dela, t. j. ne gre le za časovno usklajenost, temveč morata biti usklajeni tudi sestava in temperatura taline. Končna sestava in temperatura taline na koncu primarne oksidacije sta torej predpisani z izbrano oz. zaželeno sestavo taline na začetku VOD oksidacije ter s temperaturo taline na začetku VOD obdelave, ob upoštevanju ohladitve taline v času od izliva iz EOP do začetka vakuumske oksidacije. 3.1 Optimalni potek primarne oksidacije Obseg primarne oksidacije je torej opredeljen z razliko vsebnosti ogljika (silicija) na začetku in koncu primarne oksidacije. Delo v VOD komori naj bo čimbolj standardizirano, t. j. zaželeno je, da imajo taline na začetku vakuumske oksidacije po možnosti vedno enako sestavo in temperaturo. Na ta način se lahko izognemo napakam in lahko uporabljamo dobro utečen ter preizkušen način dela brez neprijetnih presenečenj. Seveda se občasno iz številnih vzrokov pojavi potreba po spremembi standardnih procesnih parametrov zaradi spremenjenih začetnih parametrov stanja taline, t. j. začetne sestave in temperature taline za VOD. Te nepravilnosti so neizogibne in nastopajo sicer le občasno, vendar zahtevajo od jeklarja odstop od običajne prakse in ustrezno ter pravočasno ukrepanje. Za pravilen potek primarne oksidacije pa moramo poznati ustrezna termodinamična ravnotežna stanja in nam zadošča, da poznamo ravnotežji C/Cr in C/Si, kar nam zagotavlja: — minimalno porabo električne energije, — najmanjšo možno toplotno obremenitev obloge EO peči, — minimalno stopnjo oksidacije kroma v EOP, — minimalno porabo reducentov, — hitro ter enostavno redukcijo žlindre in — zadosti nizko vsebnost Si, t. j. tako vsebnost silicija v talini za VOD, ki ne bo povzročala težav med vakuumsko oksidacijo. Na sliki 1 vidimo diagram, ki prikazuje ravnotežno stanje med ogljikom in 18 — 20 % Cr v odvisnosti od temperature in aktivnosti Cr,04 v žlindri pri 9 % Ni. Znano je, da se aktivnost Cr,04 v žlindri giblje med 0,10 in 0,30. Večja vrednost ustreza večji vsebnosti kroma v žlindri, zaradi tega si želimo voditi primarno oksidacijo po zgornjih krivuljah na sliki 1, ki se nanašata na pogoje pri zmerni oksidaciji kroma (aktivnost Cr304 = 0,10), ter na talini z 18 % Cr (spodnja) in 20 % Cr (zgornja krivulja). Če želimo npr. začeti vakuumsko oksidacijo v VOD s talino, ki ima 0,6 % C, potem iz diagrama vidimo, da nam ob koncu primarne oksidacije zadošča temperatura 1600° C. Če smo delali pri nižji temperaturi, npr. 1550, potem iz diagrama vidimo, da bo aktivnost Cr304 že dosegla zgornjo dopustno mejo (0,30). Imeli bomo razmeroma veliko kroma v žlindri ter v zvezi s tem otežkočeno redukcijo žlindre. Višja temperatura od 1600° C ni priporočljiva zaradi nepotrebno povečane toplotne obremenitve obloge peči, nekoliko večje porabe električne energije, in kar je še bolj pomembno, previsoke začetne temperature v VOD, ki bo verjetno presegla 1700° C ob koncu vakuumske oksidacije. To bi seveda povzročilo preveliko porabo ognjevame obloge VOD ponovce. Dodajmo temu še dejstvo, da višja temperatura primarne oksidacije ne bi pripomogla k znižanju oksidacije kroma, kot bi bilo pričakovati glede na termodinamične zakonitosti, in sicer zato, ker je določena stopnja oksidacije kroma, ki ustreza aktivnosti Cr304 = 0,10, praktično neizogibna. Globalno vzeto, se v talini brez dvoma vzdržuje ravnotežno stanje med Cr in C, toda lokalno (na površini taline) nimamo ravnotežja in je zato omenjena stopnja oksidacije kroma neizogibna. Ker med oksidacijo narašča temperatura tali- Temperatura v °C Slika I Temperaturni profil optimalnega poteka primarne oksidacije talin z 18-20 % Cr in 9 % Ni (EOP). Fig. I Optimum course of primary oxidation for melts with 18-20 % Cr and 9 % Ni (EAF). ne, je v tem primeru jasno, da moramo takoj po stalje-nju začeti pihati kisik. Z nekoliko prakse je možno začeti pihati celo preje, t. j. še preden se je vložek popolnoma stalil, in tako privarčevati električno energijo. Ker so toplotne izgube močno odvisne od kapacitete peči oz. od mase taline, le praksa lahko pokaže, ali se v posamezni jeklarni lahko na ta način dosežejo kakšne prednosti. 3.2 Obseg primarne oksidacije Minimalni obseg primarne oksidacije je tista stopnja oksidacije v EOP, ki nam zagotavlja, da bo talina pri izlivu iz peči imela največ 1,0—1,2 % C in maksimalno 0,20 % Si. Ta predpis imajo v jeklarni v Wittnu in je seveda rezultat bogatih izkušenj z VOD tehnologijo izdelave nerjavnih jekel. Predpis je brez dvoma koristen, posebno v primeru, ko zaradi nižje cene uporabljamo FeCr charge, ki vsebuje veliko Si, vendar je preveč posplošen in obenem ne omogoča točnejši izračun potrebnega dodatka CaO v takih primerih. Poznavanje termodinamičnega ravnotežja med ogljikom in silicijem v talini v odvisnosti od temperature ter trojnega ravnotežja med ogljikom, silicijem in kromom nam omogoča lažje delo in točen izračun potrebnega dodatka CaO. Iz analize prvega preizkušanca oz. taline, ki smo ji že dodali ves potrebni krom, ki torej že vsebuje ves Si in končne, t. j. ravnotežne vsebnosti Si pri želenem končnem ogljiku in temperaturi, lahko ugotovimo obseg oksidacije silicija ter nato izračunamo potreben dodatek CaO. Ravnotežna vsebnost Si pri dani vsebnosti ogljika in npr. 18 % Cr ter 9 % Ni je odvisna od temperature, pa tudi od aktivnosti Si02 v žlindri. Aktivnost Si02 v žlindri se lahko spreminja v mejah od 0,03, pri zelo bazičnih žlin-drah do 0,10. Pri ostalih enakih pogojih je ravnotežna vsebnost Si večja pri večji aktivnosti Si02 v žlindri. Kako se spreminja ravnotežna vsebnost Si v odvisnosti od vsebnosti ogljika v talinah z 18 % Cr in 9 % Ni kaže slika 2 za temperaturi 1550 in 1600° C ter za aktivnosti SiO, v mejah od 0,03 do 0,10. Vzemimo primer taline, ki ima ob staljenju 0,90 % C, 20 % Cr in 9 % Ni pri temperaturi 1550° C (točka A na sliki 1) ter 0,18 % Si (točka A 0,16 "tn 0 1 °-12 "g 0,08 o C > o CE "i 18*/. C /o 1600° sio2-0,10 / t, J A 1 /1550° /^S.02 = 1 1 / 1 / \/ j /1500 °C K/\ / asiOj-0,03 E —___ as,o,= 0.03 20 100 1,20 0,«) 0,60 0,80 Vsebnost ogljika v */. Slika 2 Termodinamično ravnotežje Si/C za taline z 18 % Cr pri temperaturah 1550 in 1600° C in za aktivnost Si02 med oz. za 0,03 in 0,10. Fig. 2 Thermodynamic equilibrium Si/C for melts with 18 % Cr for 1550 and 1600" C at a Si02 = 0,03 and 0,10. na sliki 2). Glede na termodinamično ravnotežje C/Cr (slika 1) ogljik ščiti krom pred oksidacijo. Iz slike 2 pa obenem vidimo, da Si ščiti ogljik pred oksidacijo, saj je točka A na sliki 2 nad krivuljo 1, ki kaže ravnotežje C/ Si pri aktivnosti Si02 = 0,03 in 1550° C, in celo nad krivuljo 2, ki velja za isto temperaturo, vendar za aktivnost Si0: = 0,10. Ob začetku pihanja kisika bo torej potekala skoraj popolnoma selektivna oksidacija Si, ki jo spremlja ustrezen porast temperature taline in aktivnosti SiO, v žlindri. Sestava taline se spreminja, kot kaže črtkana navpična črta AB na sliki 2. Pri tem temperatura taline raste, kot kaže črtkana vodoravna črta AB na sliki 1. S predpostavko, da med oksidacijo Si naraste temperatura do 1575° C (točka B na sliki 1) ter aktivnost Si02 do 0,06, se v toči B (na sliki 2) vzpostavi binarno ravnotežje C/Si pri temperaturi 1575° C in 0,06% Si. Talina vsebuje še ca. 20 % Cr, 9 % Ni in 0,9 % C (točka B na sliki 1). Sedaj se začne istočasna oksidacija Si in C po črtkani krivulji BC na sliki 2 oz. po črtkani navpični črti BC na sliki 1. V točki C (na obeh slikah!) se doseže trojno ravnotežje Si/C/Cr in se začenja oksidacija kroma. Istočasna oksidacija Si, C in Cr ima za posledico dvig temperature taline, porast aktivnosti Cr,04 in SiO, v žlindri ter padec vsebnosti Si, C in Cr v talini. Tako se sestava taline in njena temperatura spreminjata, kot kažeta črtkani krivulji CD na sliki 1 in 2. Kot vidimo s slike 2, se oksidacija Si ustavi in spremeni v redukcijo Si iz žlindre. Nadaljevanje oksidacije spreminja sestavo taline in njeno temperaturo po krivulji DE na sliki 1 in 2. V točki E ima talina temperaturo 1600° C, 0,42 % C, 0,06% Si in le 18%Cr. Aktivnost Cr,04 v žlindri je že približno dosegla zgornjo mejo (0,30). Nadaljevanje oksidacije bi povzročilo zelo intenzivno oksidacijo kroma in ga je treba takoj ustaviti. Dejansko bi v tem primeru bilo potrebno ustaviti oksidacijo že pri minimalni možni vsebnosti Si (pod 0,04 % Si — točka C na sliki 2), t. j. v točki C na sliki 2 in sliki 1, t. j., še preden se Cr toliko oksidira, da poraste aktivnost Cr304 v žlindri na 0,30. Tako velike preciznosti seveda v praksi ne moremo doseči, zato zadošča, da oksidacijo prekinemo v točki D oz. nekje med C in D. Tako smo lahko s to analizo poteka primarne oksidacije pokazali, da omenjene taline dejansko ne smemo oksidirati pod 0,6 %C (točka D), kar nam zagotavlja: — minimalno možno vsebnost Si, — minimalne izgube kroma z žlindro, — lahko in hitro redukcijo žlindre z majhno porabo re-ducentov, — minimalno porabo električne energije in — minimalno toplotno obremenitev obloge EOP. Potreben dodatek apna lahko izračunamo iz predvidene oksidacije Si, saj, kot vidimo, preide iz taline v žlindro 0,18-0,04 = 0,14% Si. 4. ČASOVNA USKLAJENOST EOP - VOD Usklajeno delo EO peči in VOD zadeva tudi časovno usklajenost, ki je s stališča produktivnosti in proizvodnih, predvsem pa energetskih stroškov zelo pomembna. S teoretskega stališča nam še tako skrbno projektiran ritem dela ne pomaga veliko v premagovanju pogostih motenj predvidenega ritma, zaradi različnih tehničnih težav in nepredvidenih zastojev. Termodina-mika in njene zakonitosti nam na prvi pogled ne morejo dosti pomagati, vendar to povsem ne drži. Vzemimo primer, ko moramo zaradi zastoja v pripravi VOD ponovce oz. vakuumske naprave zadržati talino v EO peči. V takih primerih lahko seveda zadržujemo talino v EO peči ali pa skušamo zmanjšati izpad proizvodnje na ta način, da povečamo obseg primarne oksidacije in nadaljujemo s pihanjem kisika v peči do sicer neobičajno nizkih vsebnosti ogljika. S tem lahko bistveno zmanjšamo čas vakuumske oksidacije v VOD. Delno si v takih primerih jeklar lahko pomaga z diagramom na sliki 1, ki nam med drugim kaže, da lahko talino z 18 % Cr ok-sidiramo v EOP vse do 0,20 % C, vendar po strogo določenem temperaturnem programu. Še bolj je seveda, če imamo na razpolago ustrezen računalniški program, tako da nam računalnik lahko daje potrebna navodila v vsakem konkretnem primeru. Standardizirana in dobro utečena praksa nam sedaj ne pomaga. Vsak primer je specifičen in zahteva specifične ukrepe in vodenje oksidacije prilagojeno trenutnim razmeram. Dodajmo temu še dejstvo, da npr. 70-tonska šarža nerjavnega jekla, tipa 18/8, danes velja nekaj milijard starih denarjev (samo Ni stane čez 30.000 USA $!). Povsem jasno je, da se glede na tako finančno vrednost ne moremo zadovoljiti z nekakim povprečno dobrim načinom dela, saj že majhne oscilacije v produktivnosti, izkoristku kroma, porabi električne energije, ferozlitin, ognjevarne obloge itn., pomenijo velik denar. Upoštevajoč ta dejstva, sodimo, da je potrebno uveljaviti pojmovanje, da je vsaka šarža specifična in jo je treba kot tako tudi obravnavati ter težiti za optimalnim vodenjem celotnega procesa izdelave pri vsaki konkretni šarži. Pri tem je treba še poudariti, da je optimalno vodenje ene šarže lahko daleč od optimuma pri neki drugi šarži. Standardizirana praksa je seveda dobra, vendar le prehodna rešitev, s katero se ni več mogoče zadovoljiti, ko nam računalniško vodenje proizvodnih procesov omogoča bistveno boljše rezultate. 4.1 Vpliv intenzitete pihanja kisika Intenziteta pihanja kisika v VOD napravah je praviloma v mejah med 600 in 2000 mJ na uro. V večini primerov pa le redko vpihujemo več kot 1200 m3 kisika na uro. Ce kopje za vpihovanje kisika ni vodno hlajeno, je intenziteta pihanja manjša, kot pri vodno hlajenem kopju. Ce predpostavimo, da je izkoristek kisika konstanten v precej širokem delovnem območju intenzitete pihanja in sestave oz. vsebnosti ogljika, lahko pričakujemo, da bo čas, potreben za oksidacijo določene količine ogljika, obratno sorazmeren intenziteti pihanja. Raziskave v Wittenu (7) so pokazale, da se čas vakuumske oksidacije skrajša pri bolj intenzivnem pihanju kisika občutno bolj, kot lahko pričakujemo na osnovi predpostavke o enakem izkoristku. Izkoristek kisika je torej večji pri bolj intenzivnem pihanju. Potemtakem s spremembo intenzitete pihanja lahko precej vplivamo na čas VOD obdelave in na ta način lahko znova vzpostavimo načrtovani ritem dela oz. časovno usklajeno delo med EOP in VOD, če je pred tem prišlo do nepredvidenega zastoja. Za podrobnejšo analizo vpliva intenzitete pihanja na čas vakuumske oksidacije so bili izvedeni poskusi (9) v Aachenu in je bilo ugotovljeno, da obstaja razmeroma močna korelacija (R = 0,88) med specifično intenziteto pihanja (v kub. metrih kisika na uro in tono) in hitrostjo oksidacije ogljika. Za praktične namene bi potrebovali t. im. modelne poizkuse. Na metalurškem inštitutu smo razvili matematični model vakuumske oksidacije MIS-VOD (8), ki je dinamičnega tipa, t. j. vključuje poleg termodinamičnih tudi kinetične zakonitosti ter nam omogoča simulacijo vakuumske oksidacije, t. j. vodenje namišljene šarže ob upoštevanju vseh realnih pogojev, ki so tipični za prakso dane jeklarne. Ra-čunališki program, izdelan na osnovi tega modela, nam tako mogoča izvedbo »poskusov«, ki si jih v praksi sploh ne moremo privoščiti. Na ta način lahko ugota- r r zncetek vak -0,30 0.20 - 0,20 0,10 - 0,10 Ojzoč M etek kone< 0,1 to necwk. \ ■ 1 1 1 1 - i \ j « v i i _ J i - 40 ton. fl00m3Q,/h a " "0 5 10 15 . 20 25 30 35 40 45 Čas lmin} -- Slika 3 Primerjava rezultatov modela (krivulje) in dejanskih rezultatov. Fig. 3 Comparison of the results calculated by mathematical model (curves) and the practical results (points) from ESW VVitten (9). vljamo vplive posameznih procesnih parametrov in začetnih pogojev na končni rezultat vakuumske oksidacije. Čeprav model še ne vključuje empiričnih parametrov, kot so npr. povprečni izkoristek kisika, srednja hitrost ohlajevanja taline v ponovci, itd., ki jih bo treba čimbolj natančno določiti za vsako jeklarno posebej, smo manjkajoče podatke nadomestili s predpostavljenimi vrednostmi in izvedli nekatere modelne poizkuse. Model smo najprej testirali na ta način, da smo simulirali vodenje VOD oksidacije nerjavnega jekla 4 različnih šarž, za katere je bil potek oksidacije podrobno opisan v strokovni literaturi (7, 9, 10). Tako slika 3 kaže primerjavo rezultatov simulacije s pomočjo modela (krivulje) z dejanskimi rezultati (točke) iz lit. (7). Kot vidimo, se rezultati modelnega poskusa presenetljivo dobro ujemajo z dejanskim potekom vakuumske oksidacije. Seveda bo potrebno verificirati model v naših jeklar-nah in ga po potrebi še dodelati, vendar nam že sedaj omogoča nekatera dognanja. Tako smo z namenom isto. (8,0 17,0 16,0 0,14 -0,70 Kiioro OTae.ibiioi o VOD — ycTpoScTBa Tpe6yeT onpe-aeneHHyiO HHTeHCHBHOCTb BayBaHHH KHCJiopona, npn KOTO-pofi KOHeHHas t. e. MaKCHMajTbHaa TeMnepaTypa pacnjiaBa npaKTunecKH HesaBHCHMa ot nepBOHanajrbHoro coaepjKaHHH yrjiepoaa. Matematični model toplotnega stanja livne ponovce pri ogrevanju in vlivanju UDK: 621.746.32:536 ASM/SLA: W19b, Dllk, U4j Božidar Brudar Opisan je matematični model za prenos toplote v jeklarski ponovci. Pri tem predpostavljamo, da je stena ponovce lahko sestavljena iz več plasti z različnimi toplotnimi lastnostmi. S pomočjo računalniškega programa smo simulirali vlivanje jeklene taline v ponovco in izračunali, kako se jeklo ohlaja in kako se pri tem povečuje toplotna vsebnost ponovce. Ti teoretični rezultati kažejo na to. katere faze dela odločilno vplivajo na porabo energije in na toplotne izgube v jekleni talini. Uvod Ogrevanje ponovc v jeklarni je tehnološki proces, od katerega je odvisno uspešno vlivanje jekla v kokile. Pomemben pa je tudi zato, ker vedno več kvalitet jekla izdelamo zunaj peči (v ponovcah). Tudi novi postopki vlivanja (konti liv) in vakuumska metalurgija zahtevajo, da natančneje preštudiramo prenos toplote v ponovcah, saj je od tega vedno bolj odvisna uspešnost dela v celotni jeklarni. Pri tem gre tudi za gospodarjenje z energijo, ki postaja vsak dan dražja in pomembno vpliva na lastno ceno izdelanega jekla. Prevajanje toplote skozi steno in dno ponovce je mogoče opisati tudi matematično. Izdelali smo matematični model za ta proces in tako lahko s pomočjo računalnika simuliramo različne pogoje v ponovci ter pri tem študiramo, kako ti pogoji vplivajo na toplotno stanje v ponovci. Tako lahko s pomočjo računalniškega programa »spreminjamo obzidavo« v ponovci, kombiniramo različne materiale in izračunamo, koliko časa je treba ponovco ogrevati, da sprejme največjo možno količino toplote. Tudi jekleno talino lahko »vlijemo« v bolj ali manj ogreto ponovco in računamo, kako bi se to jeklo ohlajalo in kako bi se pri tem ponovca ogrevala. Pri vsem tem pa računamo tudi toplotne tokove, izkoristek gorilcev in druge parametre, ki so pomembni za ekonomičnost procesa. Pri vsakem matematičnem modelu moramo navadno nekatere parametre predpostaviti. Po možnosti izberemo takšne vrednosti, ki se kar najbolje ujemajo s prakso. Če to ni mogoče, izračunamo problem pri izjemno neugodnih pogojih in na osnovi rezultatov potem rečemo, da pričakujemo praktični rezultat boljši od izračunanega. Kljub nekaterim nepopolnostim takšnega matematičnega modela pa tak izračun vedno zelo dobro opiše relativne spremembe. Če na primer po našem modelu ugotovimo, da dvojna debelina ene od izolacijskih plasti v ponovci za 30 % zmanjša toplotne izgube, lahko tak rezultat pričakujemo tudi v praksi. Namen te naloge je bil torej izdelati računalniški program, s katerim si lahko jeklarji-tehnologi pomagajo pri svojem delu. Lahko ocenijo, koliko je treba na primer še ogrevati ponovco, preden vanjo vlijemo jeklo, da se jeklena talina ne bo po 2 urah ohladila pod kritično vrednost. S pomočjo računalnika je mogoče dokaj dobro spremljati tudi energetsko bilanco in stroške določenega tehnološkega postopka. Zelo pomembno je tudi to da lahko s pomočjo programa študiramo, kako bi se obnašala ponovca s popolnoma novo obzidavo, o kateri nimamo praktičnih izkušenj, dobro pa poznamo toplotne lastnosti uporabljenih materialov. Matematična formulacija Predpostavljamo, da ima ponovca obliko valjaste posode. Stene in dno obravnavamo posebej in dopuščamo v vsaki po največ 5 izolacijskih plasti z različnimi lastnostmi. Prenos toplote opišemo s parcialno diferencialno enačbo za prevajanje toplote, ki jo zapišemo v cilindrični obliki: ST = X p2T | I 81 | c2T 1 8t" p • Cp Ur'2 r' dr' pri čemer pomenijo: T ............temperatura t' ............čas X ............toplotna prevodnost P ............gostota Cp ............specifična toplota r' ............koordinata v radialni smeri z' ............koordinata v smeri osi Pri tem predpostavljamo, da se toplotna prevodnost, gostota materiala in specifična toplota ne spreminjajo s temperaturo. Vpeljemo nove spremenljivke, da pretvorimo enačbo v brezdimenzijsko obliko: r = — z = - t = — in dobimo a a t0 21 = C P + i.^ + ^Il (1) St r Sv <9z2j pri čemer pomeni pcp a2 Navadno si izberemo t„ in a tako, da je C = 1. V našem primeru pa to naredimo nekoliko drugače, ker imamo opravka z več plastmi z različnimi vrednostmi X, p in Cp. Upoštevati moramo namreč stabilnostni kriterij, ki je opisan v nadaljevanju. Is IKK ki KON 9 3 3 3 3 6 J=J 6 6 KON 6 6 6 £ * 5 6 6 6 iS S> s 6 6 6 'a iS * 5 6 6 I 6 .6 a 5 6 6 6 6 5 6 6 6 6 6 6 6 6 ! V. 1 h v) 5 6 6 6 v, 2 / \\ 13\ 5 6 6 6 \\ K> 5 6 6 6 druga plast pa je debela 200 mm in je iz opeke, tipa REXAL 4 N (p = 3000 kg m"3, X = 2,8 Wm_lK"'). Dno je pa po našem modelu debelo prav tako 300 mm in je iz treh enako debelih plasti: L 126 šamot (p = 2000 kgm-\X=l,5 V/m^K"1), REXAL 4 N. Pri vseh treh materialih smo upoštevali isto specifično toploto Cp= 1000 J kg~'K~'. Najprej smo izračunali toplotno vsebnost, ki jo dosežemo v oblogi ponovce, če ima notranja stena stalno temperaturo 1100° C, kar bi ustrezalo dejanskemu ogrevanju ponovce z mazutnim gorilcem. Po daljšem času namreč lahko shranimo v oblogi neko največjo količino toplote — dosežemo stacionarno stanje. Koliko in kako hitro oblogo ogrejemo, je seveda odvisno od toplotnih lastnosti plasti. Če pa bi vlili v ponovco jeklo s temperaturo 1600° C, bi seveda spravili v oblogo več toplote in po daljšem času bi imeli drugo stacionarno stanje. Na sliki 2 je prikazana odvisnost toplotne energije Q v oblogi od časa t za oba primera. Rezultata se lepo ujemata tudi s poročilom omenjene firme, kjer so sicer navedene le maksimalne vrednosti. Izračunali pa smo tudi toplotni tok, ki priteka v oblogo in odteka na zunanji strani iz obloge te ponovce. Na sliki 3 sta narisana oba primera, ko ogrevamo notranjost s temperaturo 1100°Č in 1600°C. Zgornja Cas ( ure) Slika 2 Toplotna vsebnost 32-tonske ponovce (DIDIER) Fig. 2 Heat content in the 32-ton ladle (DIDIER) Čas (ure) Slika 3 Toplotni tokovi pri 32-tonski ponovci (DIDIER) Fig. 3 Heat flux in the 32-ton ladle (DIDIER) krivulja predstavlja toplotni tok, ki priteka, spodnja pa toplotni tok, ki odteka iz ponovce. Lepo se vidi, da bi v obeh primerih po nekaj več kot 12 urah dosegli stacionarno stanje. Za vzdrževanje maksimalne toplotne vsebnosti bi morali določeno toploto dovajati in prav toliko bi je odtekalo ven. Zanimiv je tudi prikaz, kako se s časom spreminja temperaturna porazdelitev v steni ponovce (slika 4). Debelejša črta označuje vrednosti, ki so navedene v poročilu2. Pri praktičnem delu naj bi toplotna vsebnost ponovce nihala nekje med prvim in drugim stacionarnim stanjem. Ko namreč vanjo vlijemo jeklo, se toplotna vsebnost obloge močno zveča in zaželeno bi bilo, da si posamezne šarže sledijo čim hitreje. Tako bi se potem jeklo tudi najmanj ohladilo. Če bi vlili 32 ton jekla v to ponovco, bi se talina ohlajala po izračunih približno 25° C/h, kar se tudi lepo ujema s praktičnimi podatki. Tako smo se na osnovi teh podatkov prepričali o pravilnosti našega modela in poiskali tudi vzroke za manjša odstopanja. Naše ponovce Z omenjenim programom smo simulirali tudi ogrevanje v 80-tonskih ponovcah, ki se uporabljajo v Železarni Jesenice. V tabeli so navedene debeline posameznih plasti v steni in njihove lastnosti: gostota v kg m-3, toplotna prevodnost v Wm~'K~' in debelina v mm. Poleg tega navajamo tudi maso celotne obloge in maso jekla, katerega gladina sega do 650 mm pod zgornji rob ponovce. Kot četrta je v tabeli navedena ponovca z oznako DIDIER — to bi bila 80-tonska ponovca, ki bi bila obzidana tako, kot prej 32-tonska ponovca. Ponovca Prva plast Druga plast Masa Masa d p ^ d p A. obloge jekla I 220 2000 1,5 H 64 2000 1,5 III 64 2000 1,5 DIDIER 100 800 0,4 160 3000 2,8 192 3000 2,8 200 3000 2,8 14,3 t 19,7 t 21,9 t 19,7 t 77,6 t 76,9 t 72,8 t 66,1 t Slika 4 Temperatura v steni 32-tonske ponovce (DIDIER) po različnih časih ogrevanja, če je temperatura na notranji strani stalno 1100 "C oziroma 1600 »C Fig. 4 Temperature in the wall of the 32-ton ladle (DIDIER) as a func-tion of time when the inner temperature is held constant 1100 "C and 1600"C Slika 5 Toplotna vsebnost 80-tonskih ponovc z različno obzidavo Fig. 5 Heat content of the 80-ton ladles with different refractory Pri vsaki od teh ponovc smo predpostavili, da ima notranja stena temperaturo 1100° C in da to traja 12 ur. Na sliki 5 je prikazana količina toplote, ki bi jo spravili v oblogo posameznih ponovc v tem času. Na koncu vsake krivulje so navedene temperature, ki bi jih imela talina po takem ogrevanju po 1 uri in 2 urah zadrževanja v ponovci. Očitno je najmanjša toplotna vsebnost pri šamotni ponovci (I) in tudi jeklo bi se v njej najmanj ohladilo. Poleg tega ni posebno velikih razlik v doseženi toplotni vsebnosti med ponovcami II, III in DIDIER. 400 - 300 - S 200 - 100 - —i-1-1-1_I_i_i_i_i_i ■ '_ 0 5 10 Čas (h) Slika 6 Toplotni tokovi pri ogrevanju 80-tonskih ponvic Fig. 6 Heat flux by heating of 80-ton ladles Precej bolj zanimiva pa je slika 6, ki prikazuje toplotne tokove v ponovcah. V primeru ponovce, ki bi bila obzidana z oblogo, ki jo predlaga firma DIDIER, bi bilo treba za vzdrževanje stacionarnega stanja skoraj dvakrat manj moči, kot pa v ostalih enakovrednih ponovcah II in III. Celo šamotna ponovca zahteva za vzdrževanje maksimalne toplotne vsebnosti v oblogi večjo moč. Med ponovcami II, III in DIDIER gre za pomembno razliko: izolacijska masa L 126 je tista, ki omogoča, da je za vzdrževanje tople ponovce treba dvakrat manj energije. Zato bi bilo iz ekonomskih razlogov nujno nadomestiti v naših ponovcah II in III zunanjo šamotno plast (64 mm) z neko vrsto penastega šamota ali kakšnega drugega boljšega izolacijskega materiala. Kar se tiče ohlajanja jekla, lahko pričakujemo, da se bo talina bolj ohladila, če uporabljamo obzidavo iz krommagnezitne opeke (slika 7), kot pa iz šamota. Vendar je pri tem tudi pomembno, da imamo v prvi zunanji plasti dober izolacijski material. Slika 8 in 9 kažeta temperaturno porazdelitev v steni za vse 4 ponovce (po 1, 3, 5 in 12 urah ogrevanja). PRIMER, KI GA PRIČAKUJEMO V PRAKSI Oglejmo si še primer ogrevanja in ohlajanja ponovce, ki ga tudi lahko simuliramo z našim programom. Predpostavljamo, da imamo opravka z 80-tonsko po-novco, ki je obzidana samo s šamotom (I). Najprej jo ogrevamo s temperaturo 1100°C 6 ur in potem vlijemo vanjo jeklo s temperaturo 1600°C, ki naj ostane v ponovci 2 uri. V tem času se jeklo ohladi od začetnih 1600°C na 1575°C oziroma 1557°C. Po dveh urah izlije-mo jeklo ven in pustimo, da se ponovca hladi na zraku. Matematično simuliramo skrajno neugodno situacijo. 1600 o o E 1550 | ^ROMMAGNEZIT^ j Slika 9 Temperatura v steni ponovc (III in DIDIER) po različnih časih ogrevanja Fig. 9 Temperature in the wall of the ladles III. and DIDIER as a func-tion of the heating time Slika 8 Temperatura v steni ponovc (I. in II.) po različnih časih ogrevanja Fig. 8 Temperature in the vali of the ladles I. and II. as a function of the heating time Slika 10 Toplotna vsebnost 80-tonske ponovce (I) pri različnih toplotnih razmerah Fig. 10 Heat content of the 80-ton ladle (I) as a function of different heating conditions. Predpostavljamo, da se notranja stena obloge v trenutku ohladi na 600°C in tolikšna tudi ostane 4 ure. Po 4 urah takšnega ohlajanja si mislimo, da ponovco ponovno ogrevamo s temperaturo 1100°C 2 uri. S slike 10 se vidi, da bi po 2 urah ogrevanja praktično skoraj kom- penzirali izgubo toplote in da bi pri ponovnem vlivanju lahko pričakovali enako ohladitev taline. IZKORISTEK GORILCEV Ponovce navadno ogrevamo z gorilci na mazut ali plin, ki pa imajo razmeroma veliko moč. V naši Železarni so v rabi gorilci z močjo 1,4 MW, kar je na slikah Q (t) označeno s puščico. Začetni toplotni tokovi, ki smo jih izračunali po naših predpostavkah, so res zelo veliki, vendar pa je mogoče videti iz diagramov Q (t), da je pri ogrevanju hladne ponovce na približno 80 % maksimalne toplote, ki jo lahko spravimo v oblogo, izkoristek energije gorilcev približno 30 %. Če pa s takim gorilcem ogrevamo ponovco med enim in drugim vlivanjem jekla, je pa izkoristek izredno nizek (7—10%). ZAKLJUČEK Matematični model za prenos toplote v ponovci daje zelo nazorno sliko o toplotni vsebnosti, temperaturnih gradientih v oblogi in v toplotnih tokovih, ki pritekajo na notranji strani in odtekajo skozi zunanjo steno. Rezultati matematične simulacije pri 32-tonski ponovci forme DIDIER se odlično ujemajo z eksperimentalnimi podatki, ki so navedeni v njihovem poročilu. Glede naših ponovc pa lahko rečemo naslednje: Samotna obloga bi se gotovo najbolje obnesla, saj je pri tej ohlajenje taline najmanjše. Nova tehnologija pa zahteva uporabo krom-magne-zitne opeke, ki je težja in ima slabše izolacijske sposobnosti kot šamot. Zato se po pričakovanju tudi talina nekoliko hitreje hladi. Prav zaradi tega je pa toliko pomembnejše ogrevanje ponovce med eno in drugo šaržo. Zaradi slabe ekonomičnosti gorilcev na mazut ali plin bi bilo treba razmisliti o drugih možnostih ogrevanja in ponovno preštudirati možnost uporabe pokrovov. Brez dvoma pa bi bilo nujno potrebno pri naših ponovcah II in III, ki so obložene z magnezitno opeko, nadomestiti prvo plast šamota z boljšim izolatorjem. Slika 7 nazorno kaže, da bi za vzdrževanje toplote v ponovci, ki bi imela na primer oblogo, ki jo predlaga firma DIDIER, porabili tudi do 50 % manj energije. Poleg tega se s slike 10 vidi, da bi po 4 urah ohlajanja (600°C) zadoščalo le 2 uri ogrevanja (1100°C), da bi dosegli enako toplotno vsebnost, kot pred vlivanjem prve šarže. Veljalo bi lahko splošno pravilo: če med dvema zaporednima vlivanjema mine manj kot 2 uri, ponovce ni treba dodatno ogrevati. Če pa ostaja ponovca na zraku dalj časa, je potrebno polovico tega časa, da jo ogrevamo s temperaturo 1100°C. Zaradi slabe ekonomičnosti gorilca pa naj ne bi ogrevanje trajalo več kot 6 ur, da bi dosegli nekako 80 % možne toplote v oblogi. Daljše ogrevanje se s stališča toplote, ki jo še pridobimo v oblogi, in ogromno količino toplote, ki jo trošijo gorilci, prav gotovo ne splača. ' Idealno bi bilo, če bi si zaporedna vlivanja sledila hitreje kot po I uri, saj bi bila ponovca takrat najbolj topla in bi se njena toplotna vsebnost gibala nekje med spodnjim in zgornjim stacionarnim stanjem, česar s segrevanjem z gorilci nikdar ni mogoče doseči. V bodoče bo sicer treba čimveč predpostavljenih parametrov nadomestiti z merskimi rezultati. Tako bo matematični model dal lahko še zanesljivejše in uporabnej-še rezultate. Literatura 1. G. D. Smith Numerical Solution of Partial Differential Equations, Oxford University Press, London 1971 2. Didier Technische Informationen, Stoeko — Hauspost Nr. 4/76D, DIDIER WERKE, VERKAUFSGRUPPE II. STO-ECKEN & K.UNZ, 415 KREFELD-LINN Rheinhafen. 3. Feuerfeste und saurebestandige Erzeugnisse Didier-Werke, Hauptverwaltung Wiesbaden. ZUSAMMENFASSUNG Die rechnerische Simulierung der Ervvarmung einer Pfanne und der Abkuhlung von Stahl in ihr hat folgende interessante Ergebnisse ergeben, die auch fiir die praktische Arbeit von Wichtigkeit sind. Bei einer besseren Ausmauerung des Dauer-futters in mehreren Schichten und besseren Isolationseigen-schaften konnten die VVarmeverluste zur Halfte reduziert vverden. Wenn zvvischen zvvei Abstichen vveniger als zvvei Stunden vergehen, braucht die Pfanne nicht zusatzlich ervvarmt zu vverden. Falls diese Zeit langer ist, ist die notige Ervvarmungszeit gleich der Halfte der Zeit, die zvvischen zvvei Abstichen verlau- fen ist. Das zusatzliche Ervvarmen der Pfannen mit dem Schvverolbrenner ist ausserst undkonomisch, da der Warme-nutzungsgrad sehr klein ist (unter 10 %). Eine entsprechend bes-sere Art der Pfannenervvarmung solite angevvendet vverden. Anhand der praktischen Versuche miisste noch die These bestatig vverden, dass die NVorvvarmung der Pfannen nicht langer als 6 Stunden dauern solite, da die vveitere Vorvvarmung sehr teuer ist. Ein Kompromiss unter den Kosten fiir die vveitere Vorvvarmung der Pfannen und den Kosten die die Warme-ferluste in der Schmelze darstellen, vvird zu funden. SUMMARY Computer simulation of heating the ladle and of cooling the steel in it gave the follovving interesting results which are important also in practical work: If the ladles are more care-fully lined and simultaneously more layers with better insulat-ing properties applied, the stationary losses can be halved. If the intervals between single pourings into the ladle do not ex-ceed 2 hours the ladle needs not to be additionally heated. At longer intervals the period of additional heating is equal to the half of period betvveen the two consecutive melts. Additional heating of ladle with an oil burner is extremely unprofitable since the heat efficiency is very low (<10 %). A more suitable way of heating must be chosen. Practical experiments must confirm the supposition that heating of ladle should not be longer than 6 hours since fur-ther heating is extremely expensive. It is necessary to find opti-mum between the costs of additional heating of ladle and the costs of thermal losses in the steel melt. BbinecjiHTejibHoe MoaeanpoBaHHe HarpeBa KOBLua h b Hefl oxjia>KiteHHfl CTajiH aa.no caeayiomHe aocTonpHMenaTeabHbie pe3yjibTaTbi, KOTOpbie 3HaiHTeJibHbi TaK*e aa« npaKTHfe-ckoh pa6oTbi. Ecjih TiuaTejibHee BbinoaHHTb o6MypoBKy n npn 3tom ynoTpe6HTb 6ojibiiie caoeB c ayHiunMn H30JiHpyK>-tuhmh Cn0C06H0CTHMH, KOTOpbie 6bl MOrjlH yMeHbUJHTb CTa-UHOHapHbie noTepii Ha nojioBHHy. Ecjih \ie)Kay OTfleabHbiM jihtbem He npoHneT 6ojibuie Me\i aBa naca, to kobui He noaae-jkht ao6aB0HH0My HarpeBy. EcaH »e npofiaeT 6ojibuie neM aBa naca, to cjieayeT noaorpeB KOBiua Ha noaoBHHy BpeMeHH, KCTODoe 6biao yTpaneHO Ha aBe nocaeaoBaTHabHbie uinxTbi. flo6aBOMHbifi HarpeB c Ma3yTH0H ropeaKOii oneHb HesKOHO-MHHHbifi, TaK KaK Tenji0Hcn0ab30BaHne oneHb He3HanHTeabH0 (10%). Haao iicKUTb 6onee cooTBeTCTBeHHbifi cnoco6 HarpeBa. C npaKTHHecKiiMH onbiTaMH naao eme noaTBepaHTb Tesne, HTo6bi HarpeB KOBLua He npoaoaacaaca ooabuje 6-th na-cob, TaK KaK aaabHefiujHH HarpeB oneHb aopor. Haao HCKaTb KOMnpoMHCCHoe peiueHHe Me)Kay pacxoaaMH, KOTOpbie co-CTaBajnoT ao6aB04HbiR HarpeB KOBiua c pacxoaa\in Tenao-Bbix noTepb b pacnaaBe CTaan. Tehnične novice Nove elektro pločevine v Železarni Jesenice Filip Marinšek Kvalitetne elektro pločevine* pretežno uporabljamo za izdelavo vrtečih se električnih strojev in naprav za ja-ki tok za izmenično magnetenje. Do nedavnega so za elektro pločevine take vrste večji del uporabljali vroče valjane pločevine. Zaradi zahtev elektrotehnike po boljših magnetnih lastnostih niso bile te pločevine več primerne. Slaba je bila kvaliteta površine, preširoke so bile tolerance debeline in prevelika valovitost. Nujno je bilo bistveno izboljšanje predelavnosti elektromagnetnih pločevin. Tako se je produkcija teh pločevin prenesla na fine pločevinske proge za hladno valjanje. Pri izdelavi hladno valjanih elektro pločevin je vedno odprto vprašanje izbire optimalne sestave jekla. Običajno znaša vsebnost silicija v elektro pločevinah med 0,8 in 3,2 %. Učinek silicija je v povečanju električnega specifičnega upora, zmanjšanju izgub zaradi vrtinčnih tokov, v zmanjšanju energije kristala in histereznih izgub. Kot zanimivost pa naj zapišemo, da gre splošni razvoj kljub temu v smeri zmanjšanja vsebnosti silicija. i = — — - - - ..H • X *> _ _ - - r" X* > J A / / / 7 { } J Matosilicirana dinamo pločevina • vzdolžna smer x prečna smer ! / ) / —i 10 100 20 200 30 300 H ( A/cm ) Slika 1 Krivulja magnetenja malo silicirane dinamo pločevine (1 % Si) Fig. 1 Magnetization curves of silicon steel o o s t/l s 20000, 15000 10000 5 000 120 A/cm 0 Oe — dinamo pločevine 0 5 10 Jakost magnetnega polja ( H ) Slika 2 Krivulja magnetenja železa za releje Fig. 2 Magnetization curves of low-carbon steel Vzroki za to so v boljši sposobnosti za magnetenje, zboljšanju toplotne prevodnosti, zboljšanju predelavne sposobnosti in sposobnosti za štancanje. Pričakujoče višje izgube zaradi vrtinčnih tokov pa so lahko z boljšo čistočo (manj nekovinskih vključkov, nižja vsebnost ogljika), z manj kristalnimi napakami (dislokacije, meje zrn) in s tem bistveno zmanjšanimi histereznimi izgubami skoraj izravnane. Pogoj za doseganje dobrih lastnosti na elektro pločevinah je dobro razogljičenje, ki ga lahko dosežemo: — v talini med izdelavo jekla (ponovčna metalurgija) — pri končnem žarjenju HVT (razogljičevalno žar-jenje) Dobro končno žarjene pločevine vsebujejo maksimalno 0,004 % C, kar pa je tudi pogoj za dobre magnetne lastnosti in odpornost proti staranju. Da bi dosegli tako dobro razogljičenje v talini jekla, je potrebna vakuumska obdelava taline, kar pa v industrijskih pogojih ni vedno mogoče. Vendar je način izdelave jekla s ciljem čim bolj znižati vsebnost ogljika v jeklu vsekakor dobrodošel pri kasnejšem razogljičenju trakov. Železarna Jesenice je z uvedbo VOD (vacuum oxy-gen decarburizaton) postopka v jeklarni pričela s proizvodnjo malosiliciranih elektro pločevin. To so pločevine z vatnimi izgubami med 2,6 in 3,6 W/kg pri gostoti magnetnega polja IT. Za malosilicirane pločevine je značilna predvsem boljša magnetna indukcija v celotnem območju krivulje B —H. (si. 1) Optimalne mehanske lastnosti, pomembne za štancanje, smo dosegli z le giranjem fosforja. Po VOD postopku izdelane malosili-cirane elektro pločevine se odlikujejo po izredno nizkih vsebnostih žvepla in dušika. Prav nizke vsebnosti dušika pa omogočajo tudi izdelavo teh pločevin z nizko vsebnostjo aluminija. Inačica malo siliciranih elektro pločevin z nizkim aluminijem je primerna za izdelavo polgotovih (semi-finished) elektro pločevin. Kot že omenjeno, je za malosilicirane elektro pločevine značilna boljša magnetna indukcija. Prav zato so te pločevine zelo primerne za izdelavo manjših motorjev. Malosilicirane elektro pločevine izdelujemo tudi izolirane z izolacijskim lakom, ki je primerna za varjenje lamel v pakete na avtomatih. Možnost avtomatičnega varjenja izolirnih lamel v pakete je vsekakor velika prednost za izdelovalce malih motorjev. Z varjenjem odpade kovičenje, vijačenje ali zalivanje s siluminom. VOD postopek izdelave jekla nam je omogočil tudi izdelavo maloogljičnih jekel za releje (kotve, mostičke, elektro magnete in podobne dele) za enosmerno magne-tenje. To so relejna železa, ki se odlikujejo z nizko koer-citivnostjo in visoko permeabilnostjo pri nizkih jakostih magnetnega polja ter zelo dobro odpornostjo proti magnetnemu staranju. Dobre predeLvne lastnosti relejnega železa v dobavnem strnju dopuščajo stiskanje, krivljenje, upogibanje, globoko vlečenje in štancanje pri izdelavi posameznih delov. Železarna Jesenice izdeluje železo za releje kot hladno valjano pločevino in kot vlečene palice z različno koercitivnostjo po končnem žarjenju. (si. 2) 6. XII. 1905—7. II. 1985 Dipl. inž. Miroslav Nikolič IN MEMORIAM Ob vstopu v osemdeseto leto življenja je nenadoma odpovedalo globoko čuteče, vendar pa preutrujeno srce diplomiranega inženirja MIROSLAVA NIKOLIČA, priljubljenega Mileta, enega prvih domačih inženirjev v jeseniški železarni in dolgoletnega vodja predelovalnih obratov, najbolj zaslužnega strokovnjaka jeseniške železarne za razvoj in rast modernih predelovalnih obratov. Rodil se je 6. decembra 1905 v Negotinu v Srbiji v oficirski družini, ki se je zaradi očetovih dolžnosti v vojski večkrat selila in tako je po prvi svetovni vojni prišla najprej v Ljubljano in kasneje v Maribor, kjer je leta 1924 opravil veliko maturo na realni gimnaziji, leta 1930 pa je maturiral na elektrostrojnem odseku Tehnične fakultete v Beogradu. Po nekajmesečni praksi v Nemčiji in odsluženju vojaškega roka se je 15. oktobra 1931 zaposlil v takratni Kranjski industrijski družbi na Jesenicah, najprej kot asistent v predelovalnih obratih, po opravljenem državnem izpitu za pooblaščenega elektroinženirja pa je leta 1934 postal odgovorni namestnik šefa obratov, septembra 1940 pa šef predelovalnih obratov. Kot rezervni artilerijski poročnik je bil 1. aprila 1941 mobiliziran v jugoslovansko vojsko, 14. aprila pa skupaj z divizijo zajet od Nemcev in odpeljan v vojno ujetništvo v Nemčijo, od koder se je vrnil junija 1945. Toda v ujetništvu, že »zastrupljen« z železarstvom ni miroval. Njegov nemirni duh je bil ob velikem optimizmu in veri, da tretji rajh ni nepremagljiv, uprt v nadaljnji razvoj jeseniških predelovalnih obratov. Z znanjem, pridobljenim na študiju, s samoizobraževanjem in na delovnih mestih, je v ujetniškem taborišču pripravil in v miniaturni izvedbi izdelal vse načrte, izračune in razpored strojev za izgradnjo novih predelovalnih obratov na Jesenicah. Njegovo teoretično in praktično znanje ter spremljanje strokovne literature so bili osnova, da je obnovo in povečanje predelovalnih obratov lahko zasnoval na sodobnem in v perspektivo usmerjenem principu. Na osnovi njegovih miniaturnih skic, ki jih je lahko skrival pred Nemci in varno hranil, je po osvoboditvi Projektantski zavod Slovenije izdelal ustrezne načrte za gradnjo novih predelovalnih obratov. Nove proizvodne hale so bile v letih 1952 in 1953 postavljene in pripravljene za preselitev strojev in naprav iz starih obratov. Z brezhibno organizacijo in koordinacijo preseljevanja strojev in naprav, kar je hkrati že z uvajanjem proizvodnje vodil osebno, so v letu preseljevanja dosegli načrtovano proizvodnjo, in sicer 5.500 hladno valjanih trakov in 18.300 ton vlečene žice. Njegova sodobna koncepcija razporeditve in postavitve strojev in naprav je bila potrjena s skoraj 100 % povečano proizvodnjo v letu 1957, ko so dosegli 10.000 ton hladno valjanih trakov in 36.600 vlečene žice. Doseženi uspeh je bil še toliko večji in pomembnejši, ker so te rezultate dosegli na zastarelih, preseljenih strojih in napravah iz starega obrata. Ob preselitvi sta bili namreč postavljeni samo nova lužilnica in pocinkovalnica. V času, ko sta izgradnja in preseljevanje obratov zahtevala od inž. Miroslava Nikoliča največje napore in angažiranje časa, je vodil skupino za izdelavo projekta za novo hladno valjamo v Železarni Nikšič, kije najsodobnejše projektirana. Svoje bogato znanje in izkušnje je prenašal tudi na svoje sodelavce ter vzgojil več strokovnjakov na področju hladne predelave jekel, ki še danes uspešno delajo na področju hladne predelave in uresničevanju njegovih zamisli. Proizvodnja, ki jo je vodil in usmerjal, je iz leta v leto naraščala. Njegova skrb je bila usmerjena tudi v kvalitetno rast in v tem času je bilo osvojenih več novih kvalitet hladno valjanih trakov in vlečene žice iz ogljičnih, nizko in visoko legiranih jekel. Za modernizacijo in obnovo obrambne industrije SFR Jugoslavije je bilo pod njegovim strokovnim vodstvom osvojenih več novih kvalitet hladno valjanih trakov oziroma vlečene žice. Vedno večje potrebe tržišča so narekovale razširitev in povečanje proizvodnje, zato je vodil in ustvarjal novi projekt za razširitev oziroma povečanje proizvodnje hladno valjanih trakov, ki je z novim valjčnim ogrodjem postopoma naraščala in leta 1966 dosegla 26.000 ton. Prav tako je sodeloval pri projektu zamenjave in modernizacije žičarskih strojev in naprav. Modernizacija in obnova strojnega parka je ob njegovi prisotnosti potekala vsa leta in bila v glavnem zaključena v letu 1965. Vse to je pogojevalo povečanje proizvodnje vlečene žice od 18.300 ton letno na 46.100 ton v letu 1966. Razvoj dveh osnovnih obratov — hladne valjame in žičarne je bila dobra osnova za nadaljnji razvoj izdelkov iz žice in hladno valjanih trakov. Povečana proizvodnja žice je omogočila povečanje proizvodnje elektrod od skromnih 285 ton v letu 1946 na 8.500 v letu 1966. Njegovo delo je povezano z vsem nadaljnjim razvojem izdelkov iz vlečene žice in hladno valjanih trakov. Razvoj proizvodnje hladno predelanih izdelkov v Železarni Jesenice od skromnih 40.000 ton do približno 240.000 ton, lahko ocenjujemo kot življenjsko delo in zaslugo inž. Miroslava Nikoliča. Od leta 1950 do 1960 je bil šef predelovalnih obratov, nato pa do upokojitve 31. oktobra 1951, šef delovne enote predelovalni obrati. Inž. Nikolič pa je bil tudi izjemno zagret in ustvarjalno prisoten občan jeseniške občine in s svojo kriti-čno-ustvarjalno mislijo veliko prispeval k razvoju mesta, predvsem v pogledu komunalne in hortikulturne ureditve. Njegovo globoko čuteče srce je 54 let prizadeto in ustvarjalno utripalo za jeseniško železarno in jeseniško občino, vendar pa je bilo s svojimi koreninami vedno v svojem rojstnem Negotinu in pri svoji rodbini, katero je neverjetno spoštoval in cenil. Čeprav se je šolal v treh jezikih — bolgarščini, srbohrvaščini in slovenščini, in ob tem tudi spoznaval bogato kulturo in kulturno dediščino vseh jugoslovanskih narodov in narodnosti, je bil neverjetno občutljiv za čistost in lepoto slovenskega jezika in velik ljubitelj slovenske kulture, kateremu razvoju je sledil od železarskih Jesenic do vrhunske slovenske kulture in ustvarjalnosti. Nobeno kulturno umetniško področje mu ni bilo tuje, najsibo da je šlo za klasiko ali sodobno umetnost, za literaturo, glasbo, likovno umetnost, gledališče ali arhitekturo. Zato je bil tudi na vseh teh področjih prisoten, ne samo kot pasivni občudovalec, temveč kot kritično-spodbujevalni soustvarjalec, spoštljivo pozoren do vseh kulturnih prizadevanj v občini. Občudovali smo njegovo izredno široko razgledanost, ne samo na njegovem strokovnem področju — hladni predelavi jekla — temveč na vseh področjih človeške ustvarjalnosti. Presenečal je s svojim znanjem in poznavanjem zgodovine. Zaradi svoje aktivnosti in pripadnosti so ga sprejeli za častnega člana likovnega kluba DOL1K DPS Svoboda Tone Čufar in amaterske gledališke skupine, gledališča Tone Čufar. Aktivno je deloval v krajevni samoupravi, stanovanjskem gospodarstvu, na področju varstva okolja in drugje. Za svoje delo v jeseniški železarni je bil odlikovan z redom dela tretje stopnje, za svoje življenjsko delo na področju hladne predelave jekla pa je prejel Lambert Pantzovo nagrado. Bil je tudi nosilec srebrnega priznanja Osvobodilne fronte slovenskega naroda. Inženir Miroslav Nikolič je bil velika, humana osebnost širokega obzorja, pravi živi leksikon, ki ga je tako nesebično razdajal mlajšim rodovom. Ker so bile njegovo zadnje branje pred smrtjo Prešernove poezije naj z njegovimi verzi, ki jih je napisal v nemščini, sklenemo ta spominski zapis: Človek mora umreti, človeštvo ostane, in z njim bo ostalo, kar je napravil zanj. Mirislav Nikolič pa je za človeštvo naredil veliko in zato bo s svojimi deli tudi ostal med nami. Joža Vari Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani dr. Jože Rodič, dipl. inž., Franc Mlakar, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., dr. Ferdo Grešovnik, Darko Bradaškja, tehnični urednik Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/172 od 23. I. 1974 Naslov uredništva: ZPSŽ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-341 int. 2619 — Tisk: TK »Gorenjski tisk«, Kranj VSEBINA UDK: 669.15-194.56 : 669.183.184 ASM/SLA: SS-e. D7a, D8m Metalurgija — nerjavna jekla — EO peč — VOD postopek J. Arh. J. Triplat Izkušnje Železarne Jesenice pri izdelavi nerjavnih jekel po dupleks postopku EO peč — VOD naprava. Železarski zbornik 19 (1985) 2 s 17—22 Prispevek obravnava izdelavo avstenitnih nerjavnih jekel po dupleks postopku EO peč — VOD naprava. Podan je opis VOD naprave in naprave za legiranje. Opisana je izdelava jekla v EO peči od sestave vložka do izpusta iz peči. Vsebnost C v talini pred izpustom znaša od 0,60 do 0,80%. Cr, Ni in Mn so v analiznih mejah. Redukcijske reakcije se v veliki meriizvršijo med izlitjem jekla in mešanjem jekla in žlindre v ponvi. Žlindro posnamemo iz ponve, talino po potrebi dolegiramo in ohladimo na potrebno začetno temperaturo. Oksidacijo vršimo s plinastim kisikom skozi I 1/4 »shin-to« cevi, ki ga pihamo na talino. Proces oksidacije kontroliramo s pomočjo analizatorja odvodnih plinov. Oksidaciji slede razogliče-nje z v talini raztopljenim kisikom. Po redukciji odžveplanju in de-gazaciji korigiramo kemijsko sestavo in temperaturo taline, če je potrebno tudi z dodajanjem hladilnih odpadkov. Pri jeklih legiranih s Titanom pred dodatkom Ti posnamemo žlindro. VOD ponve so obzidane bazično, s krommagnezitnimi ali dolo-mitnimi materiali. Za prepihovanje z argonom uporabljamo opla-ščene argonske kamne po sistemu Didier, ki so nameščeni v dnu izven središča, kar pa za obrabo obzidave ni najboljše. Prednosti so tako na ekonomski kot na kvalitetni strani, zlasti visoka je stopnja odžveplanja, ki v povprečju znaša 85%, najnižje dosežene vsebnosti žvepla pa so pri 0,001 % S. Avtorski izvleček UDK: 669.183.184 : 669.14.018.5 ASM/SLA: D7a. D8m, TSn Metalurgija — jeklarstvo J. Triplat. J. Arh Dosežki pri izdelavi dinamo jekel v VOD napravi v Železarni Jesenice Železarski zbornik 19 (1985) 2 s 25-29 Podan je opis tehnologije izdelave dinamo jekel po duplex postopku (EP in VOD), ki je osvojena v Železarni Jesenice. Prednosti vakuumske tehnologije so v glavnem v nižji koncentraciji C v izde-lavnem jeklu, cenejših surovinah in zanesljivosti izdelave jekel. Doseženi rezultati so potrdilo pravilnosti tehnološkega postopka v novi Jeklarni II, kjer bo stala enaka naprava. Avtorski izvleček UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS-e, 1-73 Metalurgija — vakuumska oksidacija — nerjavna jekla — termodi-namika. N. Smajič Optimiranje EOP — VOD postopka proizvodnje nerjavnih jekel Železarski zbornik 19 (1985) 2 s 31-38 Probleme, ki nastopajo pri dupleks postopku EOP — VOD proizvodnje nerjavnih jekel lahko razdelimo v tri osnovne skupine: — problemi povezani z vzdrževanjem časovno usklajenega dela EOP in VOD. — problemi tehnološko vsklajenega dela EOP in VOD ter — problemi v zvezi oz obstojnostjo obloge VOD ponovce. Opisane so možnosti nadaljnje optimizacije tega postopka z neposredno aplikacijo termodinamičnih zakonitosti, ki jo omogoča matematično modeliranje in uporaba računalnika. Avtorski izvleček UDK: 621.746.32:536 ASM/SLA W19b, Dllk. U4j Metalurgija — jeklarstvo — toplota — ponovce — ogrevanje — ohlajanje jeklene taline B. Brudar Matematični model toplotnega stanja livne ponovce pri ogrevanju in vlivanju Železarski zbornik 19 (1985) 2 s 39-46 Računalniška simulacija ogrevanja ponovce in ohlajanja jekla v njej je dala naslednje zanimive rezultate, ki so pomembni tudi za praktično delo. Če bi bolj skrbno obzidali ponovce in pri tem uporabili več plasti z boljšimi izolacijskimi lastnostmi, bi lahko zmanjšali stacionarne izgube na polovico. Če med posameznimi vlivanji v ponovco mine manj kot 2 uri, ponovce ni treba dodatno ogrevati. Če mine dalj časa, je potrebni čas dogrevanja enak polovici časa, ki je minil med dvema zaporednima šaržama. Dodatno ogrevanje po-novc z mazutnim gorilcem je izredno neekonomično, ker je izkoristek toplote tako zelo majhen (< 10%). Poiskati bi bilo treba ustreznejši način ogrevanja. S praktičnimi poskusi bi bilo treba še potrditi tezo, da naj bi ogrevanje ponovce ne trajalo več kot 6 ur. ker je nadaljnje ogrevanje izredno drago. Poiskati bo trfba kompromis med stroški, ki jih predstavlja dodatno ogrevanje ponovce in med stroški, ki jih predstavljajo toplotne izgube v jekleni talini. Avtorski izvleček INHALT U DK: 669.183.184:669.14.018.5 ASM/SLA: D7a, D8m, TSn Metallurgie — Stahlherstellung J. Triplat, J. Arh Erfolge bei der Erzeugung von Dvnamostahl in der VOD Anlage im Hiittenwerk Jesenice Železarski zbornik 19 (1985) 2 S 25-29 Eine Beschreibung der Technologie der Erzeugung von Dyna-moslahl nach dem Duplex verfahren LB Ofen — VOD. die im HCit-tenvverk Jesenice entvvickelt worden ist. wird beschrieben. Die vve-sentlichen Vorteile der Vakuummetallurgie sind tiefe Endkohlen-stoffgehalte im fertigen Slahl. billigere Rohsloffe. zuverlassige Her-stellungs-vveise. Die erzichlten Ergebnisse sind eine Bestattigung der richtigen Technologieentvvichlung. Das isl von besohnderer Wichtig-keit auch fiir das neue Stahlvverk 2. wo eine gleiche VOD Anlage aufgestellt vvird. Auszug des Aulors UDK: 669.15-194.56:669.183.184 ASM/SLA: SS-e. D7a. D8m Metallurgie — nichtrostende Stahle — LB Ofen — VOD Verfahren J. Arh, J. Triplat Erfahrungen des Hiittenwerkes Jesenice bei der Erzeugung nicht-ro-stender Stahle nach dem Duplexverfahren LB Ofen — VOD Anlage Železarski zbornik 19 (1985) 2 S 17-22 Im Beitrag wird die Erzeugung nichtrostender Stahle nach dem Duplexverfahren LB Ofen — VOD Verfahrenbehandelt. Im kurzen vverden die VOD Anlage und die Legierungsanlage beschreiben. Die Einsalzusammensetzung vvird angegeben und die Arbeitsweise im LB Ofen wird beschrieben. Der Kohlenstoffgehalt in der Schmelze vor dem Abstich betragt von 0.60 bis 0.80 V Cr. Ni und Mn Gehalte sind in den Analysengrenzen. Die Reduktion der Schlacke erfolgt in grossem Maase vvahrend des Abstiches und dem nachtraglichen Mischen von Stahl und Schlacke in der Pfanne. Die Pfanne vvird abgeschlackt, in das Gefass gesetzt und nach Bedarf zulegiert und bis auf die notige Anfangstemperatur abgekiihlt. Sauersloff vvird vvahrend der Frischperiode durchg 1 1/4 »Shinto« Rohre auf die Schmelze geblasen. Der Frischprozess vvird mittels eines Abgasanalisators iibervvacht. In der Auskochzeit vvird die Schmelze durch das im System gelosste Sauerstoff vveiter entkohll. Nach der Reduktion, der Entschvvefelung und Entgasung vverden die Zusammensetzung und die Temperatur der Schmelze korriegirt und eingestellt. Wenn notig vvird Kiihlschrott zum Kiihlen zu-gegeben. Bei den titanlegierten Stahlen wird vor dem Legieren die Pfanne abgeschlackt. Fiir die Pfannenzustellung vverden Chrommagnesit wie auch di-rektgebundene Dolomitsteine angevvendet. Zur Spiiiung sind um-mantelte Spiilsteine nach dem Didier System aussermittig im Pfan-nenboden angeordnet. vvas den Verschleiss der Pfannen negativ be-einflusst. Die Vorteile dieses Verfahrens sind sovvohl an der okonomi-schen vvie auch an der qualitativen Seite. Besonders hoch ist der Entschvvefelungsgrad. im Durchschnit bei 85%. Die tiefsten End-schvvefelgehalte sind bei 0,001 %S. Auszug des Autors UDK: 621.746.32:536 ASM/SLA: WI9b, D11 k. U4j Metallurgie — Stahlherstellung — Warme — Pfannen — Ervvarm-mung — Abkiihlen der Stahlschmelze B. Brudar Mathematisches Modeli des VVarme/ustandes einer Giesspfanne beim Erwarmen und Ciessen Železarski zbornik 19 (1985) 2 S 39-46 Die rechnerische Simulierung der Ervviirmung einer Pfanne und der Abkiihlung von Stahl in ihr hal folgende interessante Ergebnisse ergeben, die auch fiir die praktische Arbeit von VVichligkeit sind. Bei einer besseren Ausmauerung der Pfanne bzw. Bei einer Aus-mauerung des Dauerfutters in mehreren Schichlen und besseren Isolationseigenschaften konnten die VVarmeverluste zur Halfte re-duziert werden. Wenn zvvischen zvvei Abstichen vveniger als zwei Stunden vergehen. braucht die Pfanne nichl zusatzlich ervvarmt zu werden. Falls diese Zeil langer is!, ist die notige Ervvarmungszeit gleich der Halfte der Zeit, die zvvischen zvvei Abstichen verlaufen ist. Das zusatzliche Ervvarmen der Pfannen mit dem Schvverolbren-ner ist ausserst unokonomisch, da der Warmenutzungsgrad sehr klein ist (unter 10%). Eine entsprechend bessere Art der Pfanne-nervvarmung solite angevvendet vverden. Anhand der praktischen Versuche miisste noch die These besta-tigt werden, dass die Vorvvarmmung der Pfannen nicht langer als 6 Stunden dauern solite, da die vveitere Vorvviirmung sehr teuer ist. Ein Kompromiss unter der Kosten fiir die weitere Vorvvarmung der Pfannen und den Kosten die die Warmeverluste in der Schmelze darstellen, wird zu finden. Auszug des Aulors U DK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS-e. 1-73 Metallurgie — Vakuumfrischen — nichtrostende Stahle — Ther-modinamik N. Smajič Die Optimierung des LBO — VOD Verfahrens der Erzeugung »on nichtrostenden Stahlen Železarski zbornik 19 (1985) 2 S 31-38 Die Probleme vvelche bei der Erzeugung der nichtrostenden Stahle nach dem Duplexverfahren LBO — VOD auftretten, konnen in drei Grundgruppen eingeteilt vverden: — Probleme die mit der Aufrechterhaltung der zeitlich abge- " stimmten VVirkung zvvischen LBO Ofen und VOD Anlage verbun-den sind — Probleme der technologisch abgestimmten Arbeit zvvischen LBO Ofen und VOD — Probleme mit der Haltbarkeit der feuerfesten Zustellung der VOD Pfannen — Die Moglichkeiten fiir eine vveitere Optimierung dieses Verfahrens mit der unmittelbaren Applikation der thermodinamischen Geselzmassigkeiten vverden beschrieben, die durch die mathemati-sche Modelierung und Anvvendung eines Rechners ermoglicht vvird. Auszug des Autors CONTENTS UDK: 669.15-194.56:669.183.184 ASM/SLA: SS-e, D7a, D8m Metallurgy — Stainless Steel — Electric Are Furnace — VOD process J. Arh, J. Triplat Experiences of Jesenice lroimorks in Manufacturing Stainless Steel by the Duplex Process: Are Furnace — VOD Equipment Železarski zbornik 19 (1985) 2 P 17—22 The paper presents the manufacturing austenitic stainless steel by the duplex process: are furnace — VOD set-up. The VOD and al-loying equipment are described. The steel manufacturing in the are furnace from the charge composition to the tapping is presented. Carbon content in the melt before tapping is between 0.60 to 0.80 %. Chromium, nickel and manganese are in the limits of anali-tycal regulations. Reduction reactions occur to a great extent during the tapping, and the stirring of melt and slag in the ladle. Slag is skimmed from the ladle, melt is additionally alloyed if necessary and cooled to the desired temperature. Oxidation is achieved by gaseous oxygen through 1 1/4 »shinto« tube being blown on the melt. Oxidation process is controlled by analyzing exit gases. Oxida-tion is follovved by the decarburization with the oxygen dissolved in the melt, After the reduction, the desulphurization and the degass-ing the chemical composition and the temperature of the melt are corrected even with adding cooling serap if necessary. In steel alloy-ed with titanium, slag is skimmed before adding Ti. VOD ladles have basic lining, using chrome-magnesitic or do-lomitic materials. For blowing with argon sheathed Didier argon stones placed excentrically in bottom are applied but this procedure is not the best for the lining wear. Advantages are economic and in improved quality mainly as a consequence of desulphurization degree being in average around 85 % and thus the lowest achieved sulphur contents vvere about 0.0001 %S. Author's Abstract UDK: 669.183.184:669.14.018.5 ASM/SLA: D7a, D8m, TSn Metallurgy — Steelmaking J. Triplat. J. Arh Achievements in Manufacturing Dynamo Steel in the VOD Equip-ment in Jesenice lroimorks Železarski zbornik 19 (1985) 2 P 25—29 The manufacturing technology for the dynamo steel by the du-plex process (EF and VOD) mastered in the Jesenice Ironvvorks is described. Advantages of the vacuum technology are based mainly on the lower carbon concentration in the manufactured steel, on cheaper raw materials, and on the reliability of the manufacturing process. The achieved results confirm the correctness in choosing the technology for the nevv Steel Plant 11 where the same equip-ment vvill be installed. Author's Abstract UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS-e, 1-73 Metallurgy — Vacuum oxidation — stainless steel — Thermody-namics N. Smajič Optimisation of the Arc-Furnace — VOD Process for Manufacturing Stainless Steel Železarski zbornik 19 (1985) 2 P 31-38 The problems appearing in the duplex arc-furnace — VOD Process can be classified into three groups: — problems connected with maintaining the temporaly har-monized operation of the are furnace and the VOD. — problems of technologicaIly coordinated operation of the are furnace and the VOD, and — problems connected with the life time of the VOD ladle. Possibilities for further optimisation of this process by a direct application of thermodynamics is described. which is enabled by mathematical modelling and application of computer. Authors Abstract UDK: 621.746.32:536 ASM/SLA: W19b, Dllk, U4j Metallurgy — Steelmaking Heat — Ladle — Heating — Cooling of steel melt B. Brudar Mathematical Model of Thermal State of Casting Ladle in Heating and Casting Železarski zbornik 19 (1985) 2 P 39-46 Computer simulation of heating the ladle and of cooling the steel in it gave the following interesting results which are important also in practical work. If the ladle are more carefully lined and si-multaneously more layers vvith better insulating properties applied. the stationary losses can be halved. If the intervals between single pourings into the ladle are shorter than 2 hours the ladle needs not to be additionally heated. At longer intervals the period of addition-al heating is equal to the half of period between the two consecutive melts. Additional heating of ladle with an oil burner is extremely unprofitable since the heat efficiency is very low (< 10%). A more suitable way of heating must be chosen. Practical experiments should confirm the supposition that heating of ladle should not be longer than 6 hours since further heating is extremely expensive. It is necessary to find optimum between the costs of additional heating of ladle and costs of thermal losses in the steel melt. Authors Abstract C0flEP)fCAHME UDK: 669.183.184:669.14.018.5 ASM/SLA: D7a, D8m, TSn MeTaaayprna — BbtnaaBKa CTajlH J. Triplat, J. Arh AocTHMceHHfi npu mroTOBJiemiH .HiHaMHOM CTajlH b VOD vci poii-CTBe b MeTajuiyprHHecKOM laBoae >KE )Keae3apHa EceHHue Železarski zbornik 19 (1985) 2 C 25-29 flaHO onHcaHHe rexHoaorHH H3rOTOBaeHHa jjnHaMHbix CTaaefi aynaeitc-npoueccoM (EP h VOD) T.e. cnoco6a, KOTopbiii yCBoeH n MeTaJUiyprHHeCKOM laBoae )Keae3apHa EceHHue. npeHMymeCTBo B3KyyMHOH TeXHOJJOJ HH COCTOHT B TOM, 4TO H3rOTOBJieHHa» CTaab HMeeT rjiaBHbiM o6pa3o.vi 6ojiee HH3Koe coaepwaHHe yrjiepo.na, aa-eT B03M0WH0CTb npHMeHeHHa AeLUeBOTO CbipbH H HaaČ>KHOCTb H3-rOTOBjieHHbix CTaaeii. rioJiyHeHHbie pe3yjibTaTbi noaTBepaHan npaBHjibHocTb npHMeHČHHOio TexHOjiorHHecKoro cnoco6a, koto-pbiii HaxoaHTbC» b CTajienjiaBHjibHOM uexe I. 3tot cnoco6 6yaeT npHMeHjiTCH TaK*e b CTajienjiaBHjibHOM uexe 11, rae 6yaeT Haxo-aHTbCH H0B0e, TaKoe *e caMoe ycTpoficTBo. ABTopeij). UDK: 669.15-194.56:669.183.184 ASM/SLA: SS-e, D7a, D8m MeTaaayprHH — HepjKaBetomaa CTaab — 3/t-neib — cnoco6. J. Arh, J. Triplat OnbiTbi MeTajuiyprHnecKoro jaBoaa /Kc ioiapiia Ecemiue npn hi-roTOBjieHiiu nep>KaBeiouiHX cra.teH jyn.ieKc-iipotteccoM ,H3-ne«ib — VOD ustanovka. Železarski zbornik 19 (1985) 2 C 17-22 B CTaTbe paccMOTpeHO H3rOTOR.neiiMe aycTeHHTHbtx Hep>KaBeio-iuhx CTaaeft aynaeKC npoueccoM /13-netb — VOD yCTp0HCTB0. IlpHBeaeHo onncaHiie — ycTpofiCTBa n ycTpoHcTBa aas aernpoBa-hhh. flaHO onHcaHHe H3roTOBaeHHS CTaaH b ayroBoii saeKTpnie-CKOii neiH HanHHaa ot cocTaBa uiHXTbi ao BbinycKa H3 neHH. Co-aepjKaHiie yraepoaa b pacnaaBe ao BbtnycKa cocTaBaaeT ot 0,60 ao 0,80 %. SaeMeHTbi xpoM, HHKeab h MapraHeu HaxoanaHCb b aHaaH-THiecKHX rpaHHuax. PeaKUHH BoccraHOBaemia BbinoaHatoTca raaBHbiM o6pa30M bo Bpe\ta h BbinycKa CTaaH H b TeieHHH nepe-MeuiHBaHHfl CTaaH h rnaaica b KOBUie. UJaaK BbiiepnbiBaeTca H3 KOBiiia, a pacnaaB, no Heo6xoaH.wocTH, aerHpyeTCa h oxaa*aaeTC9 Ha Heo6xoaHMyio HaiaabHyio TeMnepaTypy. OKHcaeHHe BbinoaHfl-eica c ra3006pa3HbiM KHcaopoaoM, KOToporo BayBaioT b pacnaaB nocpeacTBOM 1 1/4 „Shinto" Tpy6bt. npouecc OKHcaeHHa npoBepa-eTca Ha ocHOBaHHH aHaaina yxoaamHX ra30B. riocae OKHcaeHHa Bbino.iHaeTCfl o6e3yraepoiKHBaHHe pacaaBa c KHcaopoaoM, koto-pbiii coaepiKHTca b pacnaaBe. Ilocae B0CCTaH0BaeHHa, o6eccepHBa-hhh h yaaaeHHst pa3a caeayeT KoppeKTypa xHMHiecKoro cocTaBa h TeMnepaTypbt pacnaaBa, ecaH *e He06x0;jHM0, ao6aBKa oxaa»-aaiotuero CKpana. ripn CTaaax, aernpoBaHHbix c saeMeHTOM thtb-hom Haao cHATb utaaK ao ao6aBKH 3Toro saeMeHTa. yTepoBKa VOD — KOBinefi ocHOBHaa, xpoMOMarHe3HTHoro HaH aoaoMHTOBoro MaTepnaaa. J\j\n npoayBaHHe c aproHOM b ynoTpe6aeHHH ra3onpoHHitaeMbte KaMHH, H3TOTOBaeHHbie no ch-CTeMbi Didier, ohh pa3MetueHbi Ha aHe KOBuia, BHe ueHTpa, hto no-BbtUiaeT H3HOC (J)yTepOBKH. ripeHMyuaecTBa — 3KOHOMHwecKtte h KaiecTBeHHbie, raaBHbiM 06pa30M, hto KacaeTca yaa;iKU h h cepbi, KOTopoe b cpeaHeM co-CTaBaaao 85 %. CaMbiii hh3khh peiyjibiar coaepiKaHHa cepbi co-CTSBaaa 0,001 %. ABTopetJ). UDK: 621.746.32:536 ASM/SLA: 19b. Dllh, U4j MeTajuiyprHfl — BbinjiaBKa CTajlH — TenjiOTa — kobuih — HarpeB — oxjiaw;ieHne pacnjiaBa CTajiH. B. Brudar MareMaTiiHecKa« Mo.ie.ib ren.ioBoro pe>kiKHHx nocaeaoaaTeabHo naymnx uihxtob. flo6aB0HHbifi HarpeB KOBiueB c Ma3yTHofi (}>op-CyHKOH OieHb He SKOHOMHHeH BCaeaCTBHH HH3K0T0 TenaOBOrO Bbl-xoaa (10%). Haao HaiiTH 6oaee cooTBeTCTByioiuHH cnoco6 HarpeBa. ripaKTHHecKHMH onbiTaMH Haao 6bi TaK)*e noaTBepaHTb Te3Hc, HTo6bi HarpeB KOBiiia He npoaoaiKaaca 6oaee 6 nacoB, TaK KaK no-caeayioiuHH HarpeB oieHb aopor. Haao HaiiTM komhpomhcc \iew-ay pacxoaaMH a ji a aoaaHHoro HarpeBa KOBina h pacxoaaMH, koto-pbie npeacraB.isiioT noTepH b pacnaaBe CTaaH. ABTopeij). UDK: 669.15-194.56:669.107.2 ASM/SLA: SS-e. 1—73 MeTaaayprH9 — OKHcaeHHe noa BaKyyMOM — HepiKaBeiomafl CTaab — TepMoaHHaMHKa. N. Smajič On i iimii lamta npoiUBoac i Ba HepiKaseiouieH CTa.iH 3il neib — VOD ctiocofiovi. Železarski zbornik 19 (1985) 2 C 31-38 ripo6aeMbi, KOTopbte noaBJiaioTca npu npoioBoacTBe Hep>Ka-BeromeH CTaaH cnoco6oM aynaeKC nenb — VOD mowho pa3ae-aHTb Ha Tpn 0CH0BHbie rpynnbt: — npo6aeMbi, K0T0pbie CBa3aHbi c noaaepjKHBaHiieM Koopan-HaiiHH BpeMeHH pa6oTbi 3/1 netb h VOD — npo6aeMbi TexHoaorHHecKon K00paHHauHH paSoTbi 3/1 neib h VOD. a TaK)Ke — npo6aeMbi b CBa3H yCTOiiHHBOCTH 4>yTepOBKH VOD-KOBLlia. PaccMorpeHbi bo3mo*hocth aaabHeBuieH onthmh3auhh 3Toro cnoco6a c HenocpeacTBeHHbiM npHMeHeHHeM TepMoaHHa.MHHecKHx 3aKOHOMepHOCTeB. 3TOMy cnoco6cTByeT MaTeMaTHHeCKoe rj)0pM0-BaHne h nphmehehhe cieTMHKa. ABTopetf).