Obdelava jekla s streljanjem oplaščene žice v štorski in ravenski jeklarni
Treatment of Steel in Štore and Ravne Steelvvorks by Injection of Cored Wire
V. Prešern*, D. Kmetič*, A. Rozman**, P. Bračun**"
UDK: 669.18:669.891 ASM/SLA: D9r, ADr, EGf41, EGr
Postopek streljanja oplaščene žice, polnjene s CaSi, borom, titanom, žveplom, ogljikom itd. predstavlja nov način izredno natančnega dolegiranja in obdelave jekla s kalcijem v ponovci. Novo tehnologijo smo v začetku 1988 pričeli uvajati v štorsko in ravensko jeklarno, danes pa že predstavlja standardno prakso obdelave jekla v ponvi. Prikazali smo rezultate uvajanja tega postopka v pogledu vsebnosti žvepla, kisika in kalcija, sestave žlindre, čistosti jekla, modifikacije in livnosti.
1. UVOD
V slovenskih železarnah imamo že večletne izkušnje pri obdelavi jekla v ponvi z vpihovanjem CaSi. Z uvedbo tega postopka v redno proizvodnjo smo dobili čistejše jeklo z modificiranimi vključki, kar omogoča odlivanje jekla tudi z več kot 0,025 % aluminija na kontinuirni livni napravi za gredice manjših presekov. Pomemben učinek vpihovanja CaSi je tudi odlično razžveplanje, kajti brez posebnih težav dosegamo vsebnosti žvepla, manjše od 0,010%.
Najvažnejši razlogi in glavne prednosti uvedbe postopka vpihovanja CaSi so bili12 3:
—	Obdelava jekla s CaSi omogoča kompletno modifikacijo aluminatnih vključkov v z aluminijem pomirjenih jeklih. S tem je odstranjena nevarnost mašenja izlivkov med litjem na kontinuirnih livnih napravah za gredice z majhnimi preseki.
—	Kot posledico odličnega razžveplanja, dodatne dezoksidacije, modifikacije vključkov in močnega pre-mešavanja jekla v ponvi, dobimo čistejše jeklo z dobro površino gredic.
—	Nekatere mehanske lastnosti, kot n. pr. žilavost v prečni in vzdolžni smeri, trdnost in elongacija, se lahko povečajo do 30 %.
Ker pa ima postopek vpihovanja CaSi poleg naštetih prednosti tudi nekatere pomanjkljivosti, so v svetu v zadnjih nekaj letih razvili in zelo hitro uvedli v redno proizvodnjo obdelavo jekla s streljanjem CaSi v obliki polnjene žice.
* doc. dr. Vasilij Prešern. mag. dipl. ing. met., SŽ Metalurški inštitut Ljubljana,
Dimitrij Kmetič, dipl. ing. met., SŽ Metalurški inštitu Ljubljana, ** Alojz Rozman, mag. dipl. ing. met., SŽ Železarna Ravne, "* Peter Bračun, dipl. ing. met., SŽ Železarna Štore
Originalno publicirano ZZB 22 (1988) 4 "' Rokopis prejet avgust 1988
Injection of cored wire vvith CaSi, boron, titanium, sulphur, carbon,... is a new method of a very accurate additional alloying and of treatment of steel in ladle vvith calcium. The new technology ivas introduced in Štore and Ravne Steelvvorks in the beginning of 1988, and to-day it is the standard practice of steel treatment in ladle. The reults of the introduction period from the point of sulphur, oxygen, and calcium contents, of slag composi-tion, of steel purity, of modification, and of castability are presented.
1. INTRODUCTION
Slovene Ironvvorks have a many-year experience vvith steel treatment in ladle by injection of CaSi. Introduction of this method into regular manufacturing en-abled to obtain purer steel vvith modified inclusions, thus steel vvith even more than 0.025 % aluminium could be continuously čast into billets of smaller cross sections. Essential effect of CaSi injection is also excellent desul-phurisation since sulphur contents belovv 0.010% are achieved vvithout special difficulties.
The most important reasons and the basic advantages for the introduction of CaSi injection vvere'-z 3:
—	Treatment of steel vvith CaSi enables practically complete modification of aluminate inclusions in alumini-um-killed steel. Thus the danger of stoppage of nozzles in the continuous casting equipment for billets of smaller cross sections was removed.
—	Purer steel vvith good surface of billets is obtained due to excellent desulphurisation, additional de-oxidation, modification of inclusions, and good stirring of melt in the ladle.
—	Some mechanical properties, e. g. toughness in lateral and transversal direction, strength, and elonga-tion can be increased up to 30 %.
Since the CaSi injection metod has also some disad-vantages beside the mentioned advantages, the treatment of steel by the injection of CaSi in form of cored wire was developed in recent years in the world, and it was very rapidly introduced in standard steelmaking.
The main reasons for introduction of this method in our steelvvorks vvere:
—	Treatment by the injection of cored wire is a sim-ple method, and it demands no additional technical knovvledge.
Glavni razlogi za uvedbo tega postopka v naše jeklarne so bili:
—	obdelava s streljanjem žice je enostaven postopek in ne zahteva skoraj nobenega dodatnega tehničnega znanja;
—	velike količine argona (več kot 1000 l/min), ki jih potrebujemo pri vpihovanju CaSi pogosto povzročijo, da se žlindra odpre, kar povzroča reoksidacijo taline in povečanje vsebnosti dušika;
—	postopek vpihovanja CaSi je občasno povzročil, da ni bilo mogoče pravilno zadeti vsebnosti aluminija, imeli smo težave s kontrolo temperature, prihajalo pa je tudi do prekinitev procesa vpihovanja zaradi mašenja kopja za vpihovanje;
—	postopek obdelave jekla s streljanjem oplaščenih žic je mnogo bolj fleksibilen in omogoča tudi zelo natančno dolegiranje oz. dodajanje elementov, kot titana, bora, ogljika, žvepla.
2. OPIS POSKUSOV
Tako v Štorah kot na Ravnah so nabavili dvožilno napravo za streljanje oplaščene žice.
Polnjena žica je v obliki samonavijalnih kolutov. Preizkusili smo s CaSi polnjeno žico, premera 13 mm in 9 mm. Vsebnost kalcija v CaSi je vedno 30 %.
Žico s premerom 9 mm smo streljali v ponev s hitrostjo ca 150 m/min, 13 mm žico pa s hitrostjo ca 75 m/ min.
V	ravenski jeklarni smo postopek streljanja uvedli pri VAD tehnologiji, ki zagotavlja vsaj 20-minutno premeša-vanje z argonom po zadnjem dodatku aluminija.
V	štorski jeklarni pa smo istočasno s procesom streljanja žice uvedli tudi premešavanje z argonom skozi kamen na dnu ponve, kar nam bo omogočilo zadostno premešavanje.
V	naši standardni tehnološki praksi bi morali za uspešen potek postopka obdelave jekla s streljanjem oplaščene žice v ponvi zagotoviti naslednje pogoje4:
—	dolomitno bazično oblogo,
—	uspešno dezoksidacijo z aluminijem,
—	dobro dezoksidirano, bazično, dobro tekočo žlindro z majhno vsebnostjo FeO + MnO (tipične analize žlinder pred streljanjem in po njem so prikazane v tabeli 1),
—	zadostno količino žlindre v ponvi (v svetu uporabljajo med 6 in 12 kg žlindre na tono jekla).
Vsekakor pa je potrebno zagotoviti pravilno sestavo in količino žlindre v ponvi tudi zaradi naslednjih razlogov56-
—	Great amount of argon (over 1000 l/min) needed in injection of CaSi powder often causes the siag "open-ing", and thous the melt is reoxidized and nitrogen content is increased.
—	Injection of CaSi powder sometimes caused that the correct aluminium content could not be achieved, there vvere difficulties in temperature control, and the injection ivas periodicaiiy interrupted due to stoppage of the injection lance.
—	Steel treatment by injection of cored wire is much more flexible process vvhich also enables a very accurate additional alloying or adding titanium, boron, carbon, sulphur.
2. DESCRIPTION OF EXPERIMENTS
In Štore and in Ravne steelvvorks twin-wire feeder vvas purchased.
The cored vvire is in form of self-winding coils, and CaSi cored vvire, 9 and 13 mm in diameter, vvas tested. Calcium content in CaSi vvas always 30 %.
9 mm thick vvire vvas injected into ladle vvith around 150 m/min, and 13 mm vvire vvith around 75 m/min.
In Ravne steelvvorks the injection process vvas intro-duced in the VAD technoiogy vvhich enables at least a 20 minute stirring vvith argon after fina! addition of aluminium.
In Štore steelvvorks the cored vvire injection vvas in-troduced together vvith the argon stirring through a po-rous plate on bottom of ladle vvhich will enable sufficient stirring.
In our standard technological practice the follovving conditions must be achieved for a successful treatment of steel vvith the injection of cored vvire into ladle1:
—	dolomitic basic lining,
—	successful deoxidation by aluminium,
—	well deoxidized, basic, easily flovvable slag vvith low FeO-MnO contents (typicai siag analyses before and after the injection are given in Table 1),
—	sufficient amount of slag in ladle (6 to 12 kg slag per ton steel are appiied in the vvorid).
Anyhow, the correct composition and the amount of siag in ladle must be achieved also due to the follovving reasons5 6:
—	to create the possibiiity of binding the products of deoxidation and desulphurisation reactions,
—	to avoid the reoxidation of steel vvith atmosphere
air,
—	to avoid uncontrolled reactions betvveen siag and steel.
Tabela 1: Tipična sestava žlinder pred in po streljanju oplaščene žice s CaSi
CaO % MgO % Si02 % Al203 % FeO % MnO % CaF2 %
Jeklarna	pred	46	16	16	12	2	1	7
Štore	po	50	16	15	12,5	1	0,5	5
Jeklarna	pred	52,5	10	15	12	1,5	1	8
Ravne	po	53	10	14,5	13	1	0,5	8
Tabiel: Typical composition of siags before and after the injection of CaSi cored vvire
CaO % MgO % Si02 % Al203 % FeO % MnO % CaF2 %
Štore	Before	46	16	16	12	2	1	7
Steelvvorks	After	50	16	15	12,5	1	0,5	5
Ravne	Before	52,5	10	15	12	1,5	1	8
Steelvvorks	After	53	10	14,5	13	1	0,5	8
—	da ustvarimo možnost vezave produktov reakcij dezoksidacije in razžveplanja,
—	da preprečimo reoksidacijo jekla iz atmosfere,
—	da preprečimo nekontrolirane reakcije med žlindro in jeklom.
3. METALURŠKI REZULTATI 3.1. Kalcij
Osnovna naloga kalcija pri obdelavi jekel, pomirjenih z aluminijem, je modifikacija čistih trdnih aluminatnih vključkov v tekoče kompleksne vključke, vrste CaO-Al203.
Vsebnost kalcija v jeklu mora biti tolikšna, da je razmerje kalcij:aluminij večje kot 0,147 8, ko pride do modifikacije v željeno obliko kompleksnih vključkov s tališčem pod temperaturami litja jekel.
Da pa v glavnem dobimo takšno razmerje, je potrebno poznati izkoristek kalcija pri streljanju oplaščene žice. Ugotovili smo, da je bil izkoristek pri opazovanih talinah med 15 in 25 % in je večji in v ožjih mejah trošenja, kot je pri obdelavi jekla z vpihovanjem drobnozrnatega CaSi. Primerjava izkoristkov kalcija pri treh različnih metodah, ki smo jih uporabljali v slovenskih železarnah, je razvidna s slike 1; razmerje med kalcijem in aluminijem pri opazovanih talinah pa prikazuje slika 2.
Izkoristki kalcija se zelo dobro ujemajo tudi s podatki iz drugih jeklarn po svetu7 9 1011.
Količina kalcija je v osnovi odvisna od količine dodane žice in dokazali smo, da lahko v naših pogojih pričakujemo optimalne rezultate pri naslednjih količinah dodane žice polnjene s CaSi:
—	ogljik <0,25%
—	0,25 %< ogljik <0,40%
—	ogljik <0,40%
Razdelitev vsebnosti aluminija in kalcija za nekatere
poskusne taline prikazujeta sliki 3 in 4.
0,7 do 0,9 kg CaSi/t 0,7 kg CaSi/t 0,4 do 0,6 kg CaSi/t
100
80
60
CL
o
o
40
20
c5	<3
cn	o
o	o
m	o
^f	<o
t	t
8	o in
o o • po
a
O O)
o . o
a
o cn o o m
o a o ooo o> cn o) o o o
° in N N U-
i
o
-O
CSI
I
□ D □
■ OOO
aS XXX
CaSi-		CaFe I
injeetion		tog
Ca Si -cored wire
vpihovanje
oplaščena žica
Slika 1
Primerjava izkoristkov kalcija pri vpihovanju CaSi, uporabi Ca-Fe-logov in streljanju oplaščene žice s CaSi Fi9■ 1
L-ompanson of calcium yields in injeetion of powdered CaSi, in app!ying CaFe iogs, and in injeetion of CaSi cored wire
3. METALLURGICAL RESULTS
3. 1. Calcium
Basic task of calcium in the treatment of aluminium-killed steel is the modification of pure solid aluminate in-clusions into liquid complex inclusions of CaO-AI203 type.
Calcium content in steel must be sueh that Ca/Si ra-tio is greater than 0.147 8 when modification into desired form of complex inclusions vvith melting points belovv the casting temperature of steel is achieved.
In order to achieve sueh a rafio, it is necessary to know the yield of calcium in the injeetion of cored wire. It vvas found that the yield in tested melts varied betvveen 15 and 25 %, and it is higher and in narrovver limits than in the treatment of steel by the injeetion of fine grained CaSi. Comparison of calcium yields by three different methods being applied in Slovene lronworks is shovvn in Fig. 1, and Ca/Si ratio in the investigated melts in Fig. 2.
Calcium yields are in a very good agreement vvith the dafa of some other steel plant s in the vvorld7 9 "
The amount of calcium itself depends on the amount ofadded wire, and it vvas proved that the optimal results can be expected for our condifions at the follovving amount s of added CaSi cored wire:
—	carbon <0.25%	: 0.7 to 0.9 kg CaSi/t
—	0.25 %< carbon< 0.40 %: 0.7kg CaSi/t
—	carbon> 0.40 %	: 0.4 to 0.6kg CaSi/t.
iT)
-i-j <L) m Z3 O D"
co eu o i-Q_ LL
40
30
20
10
0
o	o	o
o	cT"	o
LO	t>-	<r
	CO	C\l
o
m
o
CD
Delež -Ratio Ca . Al
o V
o
CNI
o>
I
LO
o'
tO
Osi
O
Csl O
(N
m o" i
CNJ-
o"
CO CO
o A
Slika 2
Razmerje med kalcijem in aluminijem v poskusnih talinah Fig. 2
Caicium/aiuminium ratio in tested melts
40
30
U) >>
■t O) l/> =J O CT O) a> o i-
CL LL
20
10
SŽ-Železarna Štore STEELVVORKS ŠTORE
Altot
m
tNl
Osi
Ca
aO r-m <%i —
O o
CD
o o O"
\£> O O' I
O o o
0 o'
1
<o o o
Lf)
(SI
o
o"
CM
o o
m
(NI
o o o' A
ir> o o o o" v
in o o o' i
lO
o o o o
m
o o o"
o o o
m ir>
(2 Nf
o o o'
o
0 o-
1 m o o o'
co
o o o" A
Slika 3:
Vsebnosti aluminija in kalcija v poskusnih talinah v štorski je-klarni Fig. 3
Aiuminium and caicium contents in tested meits in Štore steei-works
3.2 Kisik
Ker je končna vsebnost kisika v jeklu eden od najvažnejših kazalcev kvalitete jekla, smo analizirali spreminjanje vsebnosti kisika od streljanja žice s CaSi do končne vsebnosti v izvaljanem jeklu.
Že kar v uvodu lahko postavimo važno ugotovitev, da so rezultati poskusov jasno pokazali, da je bolj kot sam vpliv kalcija in aluminija za vsebnost kisika v jeklu odločilno premešavanje z argonom in sestava žlindre v ponvi. Taline, ki naj bi po termodinamičnih zakonitostih imele več kisika, pa so bile dovolj prepihane z argonom pod ustrezno žlindro, so imele bistveno manjše končne vsebnosti kisika od neprepihanih talin.
Razdelitev skupnega končnega kisika v poskusnih talinah prikazujemo v tabeli 2.
40
	S-	30
tn	>	
o	u	
C	C	
tn	a> D	20
o	Cr	
O)	0>	
o Q_	t— LL	10
		
SŽ-Železarna Ravne STEELVVORKS RAVNE
Al
tot
O ro
Ca
m « ^ - ki
<NI rj cni —
O CNf O
o
CD O O'
o o' m ® - §
(ni m
A
O O
O O O
v
o o o'
s
£ o o o'
o o o'
o o
o'
o o o' A
Slika 4
Vsebnosti aluminija in kalcija v poskusnih talinah v ravenski je-klarni Fig. 4
Aiuminium and caicium contents in tested meits in Ravne steei-vvorks
Distribution of aiuminium and caicium in some tested meits is shown in Figs. 3 and 4
3.2. Oxygen
Since the final oxygen content in steel is one of the most important parameters of the steel quality, the varia-tion of oxygen content from the injection of CaSi cored wire to its final content in rolled steel was followed and analyzed.
The results clearly shovved that the oxygen content in steel is more infiuenced by argon stirring and siag composition in ladle than by caicium and aiuminium, vvhich is an important finding. The meits vvhich should contain more oxygen according to thermodynamic rules but they were well stirred with argon under a suitable siag contained essentially less oxygen than those which were not stirred.
Tabela 2: Razdelitev skupnega končnega kisika v poskusnih talinah obdelanih s streljanjem oplaščene žice s CaSi
	Otot, %	<0.0030	0.0031-0.0050	0.0051—0.0070	>0.0071
Ravne (20 talin)	Delež	30	65	5	0
štore
(50 talin)	Delež	10	46	40	4
Table 2: Distribution of total final oxygen in tested meits treated by the injection of CaSi cored wire
	Otot, %	<0.0030	0.0031—0.0050	0.0051-0.0070	>0.0071
Ravne (20 meits)	Portion	30	65	5	0
Štore (50 meits)	Portion	10	46	40	4
40
30
20
10
o
O)
o CL
Nadušičenje - Nitrogen pick-up II11II CaSi-cored wire (average 7.5 ppm) I I CaSi-gas injection (average 15.5ppm)
mTI CaSi-oplaščena žica (-75 ppm) I I CaSi plinsko vpihovanje 15.5ppm)
e
a.
CL
o
6 a.
CL
ir>
e
CL CL O
e
CL
Slika 5
Primerjava nadušičenja zaradi vpihovanja CaSi in streljanja oplaščene žice s CaSi Fig. 5
Comparison of nitrogen pick-up in injection of powdery CaSi and CaSi cored wire
Ustvarjanje pogojev za dovolj majhne končne vsebnosti kisika je nujna naloga, saj trdijo1213, da lahko zadostno čistost jekla pričakujemo le, ko je skupna vsebnost kisika manjša od 0.0050 ali celo 0.0040 %.
3.3 Dušik
Povprečne vsebnosti dušika v jeklu iz naših elektroo-bločnih peči so 70 do 100 ppm. Pri obdelavi jekla v ponvi pa pride do povečanja vsebnosti dušika v jeklu. Z meritvami v različnih fazah tehnološkega postopka smo potrdili, da se vsebnosti dušika povečajo.
Izdelali smo primerjavo povečanja vsebnosti dušika med talinami, obdelanimi s streljanjem žice, polnjene s CaSi, in z vpihovanjem CaSi, kar prikazuje slika 5.
Pri vpihovanju CaSi pogosto prihaja do povečanja vsebnosti dušika za 20 in več ppm, povprečno povečanje večjega števila talin pa je bilo 15,5 ppm. Rezultati obdelave s streljanjem žice pa kažejo, da je povečanje vsebnosti dušika za polovico manjše.
Razlog je, da prihaja pri streljanju žice le poredko do odpiranja površine žlindre oz. jekla v ponvi, ker uporabljamo bistveno manjše količine argona kot pri vpihovanju in je reakcija mnogo mirnejša.
3.4 Žveplo
Znano je, da postopka streljanja žice s CaSi ne uporabljamo za razžvepljanje. Pri poskusnih talinah z optimalnimi količinami uporabljene žice so bile stopnje raz-žveplanja med streljanjem dejansko majhne (do 15 %).
Ze v uvodu smo omenili, da lahko pride pri obdelavi jekla z večjo vsebnostjo žvepla (nad 0.020 %) do tvorbe čistih vključkov, vrste CaS, ki imajo visoko tališče in lahko povzročajo mašenje izlivkov, podobno kot čisti alumi-natni vključki. Eden od pogojev za uspešno obdelavo s
Distribution of totai finai oxygen in tested meits is shovvn in Table 2
Creating the conditions to achieve sufficientiy low finai oxygen contents is an urgent task, since it is ciaimed12 13 that a sufficient purity of steel can be ex-pected tvhen totai oxygen content is below 0.0050 or even 0.0040 %.
3.3. Nitrogen
Average nitrogen contents in steel from our electric are furnaces vary betvveen 70 and 100 ppm. During steel treatment in ladle nitrogen content in steel is inereased. Measurements of nitrogen content in various stages of technological process confirmed this.
A comparison of the inerease of nitrogen content betvveen the meits vvhich vvere treated by the injection of CaSi core wire and by the injection of povvdered CaSi vvas made. and it is presented in Fig. 5.
When powdery CaSi is injeeted the nitrogen contents often inerease for 20 or more ppm. The mean value for a greater number of tested meits vvas 15.5 ppm. The results of treatment by the injection of cored wire show that the nitrogen content is inereased for haif of previ-ous values.
The reason is that injection of vvire only seldom causes "the opening" of slag layer in ladle since smaller amounts of argon are applied than in the injection of povvder, and the reaction is much more smooth.
3.4. Sulphur
It is knovvn that the injection of CaSi cored vvire is not appiied as a desuiphurisation method. In tested meits vvith the optimai amounts of applied vvire, the desuiphurisation during injection vvas virtuaily iow (up to 15 %).
It vvas mentioned aiready in the introduetion that pure CaS inciusions vvith high melting point can be formed in treatment of steel vvith higher sulphur content (over 0.020 %), and they can cause stoppage of nozzies like pure aluminate inciusions. One of the conditions for successful treatment by the injection of cored vvire is sufficient preceeding desuiphurisation.
Aiso steel vvith sulphur contents over 0.020 % vvas treated by the injection of CaSi cored vvire, but accurate metallographic investigations did not reveal pure CaS inciusions. Thus we are of opinion that the obtained results confirm (aiso in agreement vvith some refe-rences7 1B> that the permitted interval of sulphur content at a suitabie amount of aluminium and calcium is vvider than theoretically supposed9 20.
3.5. Yield of Elements in Cored Wire
The yieid of calcium vvhich vvas added in form of CaSi cored vvire, and the yield in the injection of fine grained CaSi vvas already discussed. Thus some data on yields of boron and titanium vvhich vvere added in form of cored vvire in Štore and in Ravne Steeivvork vvill be ex-piained here.
FeTi and FeB cored vvires vvere tested. FeTi vvire had 13 mm diameter and it contained 72 % titanium and 4.5 % aiuminium, vvhiie FeB vvire had 9 mm diameter and it contained 12 % boron.
Both vvires vvere tested in combination vvith the injection of CaSi cored vvire and just here the extraordinary flexibility and suitabiiity of the injection equipment vvith two drives and guides vvas proved. As mentioned, the
streljanjem žice zato je, da zagotovimo zadostno predhodno razžveplanje.
S streljanjem oplaščene žice s CaSi smo obdelali tudi jekla z vsebnostmi žvepla nad 0,020 %, vendar kljub natančnim metalografskim preiskavam čistih CaS vključkov nismo zasledili. Zato menimo, da dobljeni rezultati potrjujejo (tudi v soglasju z delom literature7 1S), da je dovoljeno območje vsebnosti žvepla pri primerni količini aluminija in kalcija širše, kot ga navajajo teoretične predpostavke9 20.
3.5 Izkoristki elementov v oplaščeni žici
O izkoristku kalcija, dodanega v obliki CaSi v žici, in o primerjavi z izkoristkom pri vpihovanju drobnozrnatega CaSi smo že govorili, na tem mestu pa bomo podali nekatere podatke o izkoristkih bora in titana, ki smo ju v obliki polnjene žice preizkusili tako v štorski kot ravenski jeklarni.
Preizkusili smo s FeTi in FeB polnjene žice (FeTi z 72 % titana in 4,5 % aluminija ter premerom 13 mm, FeB z 12 % bora in premerom žice 9 mm).
Obe vrsti žice smo preizkušali v kombinaciji s streljanjem žice s CaSi in prav tu se je pokazala izredna fleksibilnost in pripravnost naprave za streljanje z dvema pogonoma in vodiloma. Kot že rečeno, je namen titana predvsem v vezavi dušika, bor v obliki karbida pa pomaga doseči željeno območje zanesljive prekaljivosti.
Izračunani izkoristki tako titana kot bora so odlični in v zelo ozkih mejah trošenja in jih prikazujemo v tabeli 3.
Tabela 3: Izplen elementov pri dodajanju v oplaščeni žici
Element	Analitično območje določevanja, (%)	Poprečen izplen, (%)	5	Dezoksidacijska praksa
titan	0.010 —0,050	90	5	Si + AI
bor	0.0015-0.0030	85	5	Si + Al + Ti
kalcij	0.0010-0.0060	15-25		Si + AI
3.6 Livnost
Že dolgo vemo, da je livnost večine jekel, pomirjenih z aluminijem (posebno pri postopku kontinuirnega uliva-nja gredic manjših dimenzij), največkrat močno zmanjšana zaradi trdnih aluminatnih vključkov, ki se nabirajo na izlivkih14. Do hitrega mašenja manjših izlivkov pride že pri vsebnostih aluminja nad 0,010 %. Velika notranja medfazna energija aluminatnih vključkov v jeklu je tista pogonska sila, da se aluminatni delci lepijo na stene iz ognje-varnega materiala in med seboj.
Takšne težave pri odlivanju jekel smo uspešno rešili z uvedbo postopka vpihovanja drobnozrnatega CaSi z argonom. Vendar pa je od časa do časa še prihajalo do težav pri odlivanju, predvsem zaradi večkrat nezanesljivega zadevanja vsebnosti aluminija in pa, kot že omenjeno, zaradi prekinitve postopka vpihovanja zaradi zamašitve kopja za vpihovanje.
Z uvedbo postopka streljanja oplaščene žice s CaSi smo gotovo naredili tehnološki korak naprej. Ne samo, da pri vseh dosedanjih poskusih nismo imeli tehničnih problemov in smo dejansko vedno lahko v jeklo dodali željeno količino CaSi, mnogo lažji in enostavnejši ter veliko bolj kontroliran je celotni postopek. Poleg tega pa imamo še novo možnost izredno natančnega dodajanja poljubnih količin ostalih materialov.
aim of titanium addition is binding of nitrogen, while bor-on in form of carbide enabies to achieve the desired re-gion of hardenability band.
Calcuiated yieids of titanium and of boron are excel-ient and in very narrow iimits of dissipation, and they are shown in Table 3.
Table 3: Yield of elements added vvith cored vvire
Element	Analytical region of determination (%)	Mean yield (%)	5	Deoxidation practice
Titanium	0.010 -0,050	90	5	Si + AI
Boron	0.0015-0.0030	85	5	Si + AI 4-Ti
Calcium	0.0010—0.0060	15-25		Si + AI
3.6. Castability
It is knovvn for a long time that the castability of most aluminium killed steel (especially for continuous casting of billets vvith small cross section) is often highly reduced due to solid aluminate inclusions vvhich pile in nozzles'4. Smaller nozzles are rapidly stopped already at aluminium contents over 0.010%. High interna/ inter-phase energy of aluminate inclusions in steel is the driv-ing force for sticking of aluminate particles on the refrac-tory vvalls and to each other.
Such problems in steel casting vvere successfully solved by the introduction of the injection of fine grained CaSi vvith argon. But difficulties in casting appear from time to time mainly due to uncertainty in achieving the aluminium content or, as also mentioned before, due to in-terruption of the process vvhen the injection lance is stopped.
Introduction of the injection of CaSi cored vvire means certainly a technological step forvvard. Not only that in ali tests so far no technical problems appeared and that always the desired amount of CaSi could be added into steel, the overall method is much easier and more simple and much more easily controllable. Be-sides, there is stili a new possibility for a very accurate adding of optional amount of other materials.
4. METALLOGRAPHIC INVESTIGATIONS
The basic finding of metallographic investigations of steel melts being treated by the injection of cored vvire vvas that a suitable amount of vvire assures the modifica-tion of aluminate inclusions and thus sufficiently pure steel.
Typical composition of an oxide inclusion can be re-presented by xCa0-yAI203-CaS and examples of such inclusions in some melts are given in Figs. 6 and 7. The inclusion contained 25 % calcium and 35 % aluminium. Steel purity determined by the K4 method is presented in Fig. 4. It is evident that suitable shape of inclusions>■,a 17 enabled to obtain purer steel.
Table 4: Steel purity determined by the K 4 method
	Portion of melts, %
Way of treatment	
	K 4<5 K 4< 15 K 4<30
Untreated	0 50 85
Treated by injection of CaSi	
cored vvire	25 70 100
At a certain aluminium content in steel, there exists theoretically a critical sulphur content above vvhich for-
4. METALOGRAFSKE PREISKAVE
Osnovna ugotovitev metalografskih raziskav jekel, obdelanih s streljanjem oplaščene žice, je, da smo s primerno količino žice zagotovili modifikacijo aluminatnih vključkov in dovolj čisto jeklo.
Tipična sestava oksidnega vključka je x.CaO-y.AI2o3-CaS in primeri takih vključkov v nekaterih talinah so prikazani na slikah 6, 7 a in 7 b, kjer smo v vključku določili 25 % kalcija in 35 % aluminija. Čistost jekla po metodi K4 prikazujemo v tabeli 4. Ravidno je, da smo dobili čistejše jeklo s primerno obliko vključkov'5 ,6'
Tabela 4: Čistost jekla po metodi K 4
Način obdelave	Delež talin,	/o
		
	K 4<5 K 4< 15	K 4<30
Neobdelane	0 50	85
Streljanje žice s CaSi	25	70	100
Pri določeni vsebnosti aluminija v jeklu obstaja teoretično neka kritična vsebnost žvepla, nad katero lahko pričakujemo tvorbo CaS. Istočasno pa je v jeklu potrebna določena količina kalcija za zagotovitev popolne modifikacije čistih trdnih aluminatnih vključkov.
Kot pa že rečeno, so naše raziskave potrdile, da gre za širše dovoljeno območje vsebnosti aluminija, žvepla in kalcija. Čistih vključkov vrste CaS nismo zasledili, do-
Nr. 19104
Slika 6
Tipičen izgled in sestava modificiranega vključka Fig. 6
iypical appearance and composition of modified inclusion
Slika 7
a) Izgled modificiranega vključka b) Kvantitativna analiza tega vključka Fig. 7
a) Appearance of modified inclusion b) Ouantitative analysis of this inclusion
Nr. 19104 Č.1431
oplaščena žica:
corea-wire: 1,00 kg Ca S i/t SŽ-Žel. Štore Steelworks Štore
C - 0,34 7<> Si - 0,19% Altot" 0,022 °/o S - 0,016% Mn - 0,70%
Ca-0,0019% 02-0,0051% N2- 0,0110%
Slika 8
Izgled in sestava modificiranega vključka vrste CaO-CaS-MnS Fig. 8
Appearance and composition of CaO-CaS-MnS modified inciusion
C - 0,20 7„ S-0.0207. Si - 0,26 7. Altot- 0,023 7o Mn - 1,0 3 7o
Ca-0,0033 7. 0 -0,00367» N - 0.0112 7.
Nr. 24262
Č. 4721 (ECMO100-Ž.R.) (20Cr Mo 5-DIN) CW.: 0,49 kg Ca Si/t SŽ.-Žel. Ravne Steelworks Ravne
kazali pa smo prisotnost kompleksnih vključkov vrste CaS-MnS (slika 8), ki pa verjetno ne povzročajo težav pri litju.
5. OCENA STROŠKOV
Za ocenitev tehnologije streljanja oplaščene žice je potrebna tudi groba ocenitev stroškov takega postopka in primerjava postopka streljanja oplaščene žice s postopki vpihovanja drobnozrnatega CaSi.
Moderna naprava za vpihovanje stane danes približno 10-krat toliko kot naprava za streljanje žice z dvema žilama.
Seštevek in pregled nekaterih najpomembnejših operativnih stroškov in primerjavo teh stroškov med obema postopkoma dodajanja CaSi podajamo v tabeli 5.
Podatke v razpredelnici smo dobili na osnovi naslednjih ocen stroškov:
—	CaSi prah za vpihovanje : ca 3 DM/tono
—	CaSi v oplaščeni žici : ca 9 DM/tono
—	Električna energija : 0,08 DM/kWh
—	Argon	4 DM/m3
Računali smo, da je povprečna poraba CaSi pri
oplaščeni žici 0,7 kg/tono, pri vpihovanju CaSi pa 2,0 kg/ tono.
Ocenjeni stroški pri uporabi CaSi v obliki polnjene žice so 10,4 DM/tono in 15,0 DM/tono pri vpihovanju CaSi. Ugotovimo lahko, da je minimalno zmanjšanje stroškov pri prehodu na obdelavo jekla s streljanjem oplaščene žice 4,6 DM/tono jekla, kar se dobro ujema tudi s podatki iz tujih jeklarn7 21.
mation of CaS can be expected. Simuitaneousiy steel must contain a certain amount of calcium in order to achieve complete modification of pure solid aiuminate inciusions.
As already mentioned, our investigations confirmed that permitted intervals of aluminium, sulphur, and calcium contents are wider. Pure CaS inciusions vvere not found, but presence of complex CaS-MnS inciusions (Fig. 8) vvas confirmed, though they probably do not cause difficulties in casting.
5. ESTIMATION OF COSTS
In order to evaluate completeiy the technoiogy of injection of cored vvire, also a rough estimate of costs of such a method and a comparison of costs betvveen the injection of cored vvire and the injection of fine grained CaSi are needed.
Modern injection equipment for gas injection costs ten times more than a twin-wire feeder equipment for cored vvire.
The sum and revievv of some most important operational costs and comparison of these costs for the tvvo methods are given in Table 5
Data in the table vvere obtained from the estimates of the follovving costs:
—	CaSi povvder for injection : around 3 DEM/t
—	CaSi in cored vvire	: around 9 DEM/t
—	electric povver	: 0.08 DEM/kWh
—	argon	: 4 DEM/ni3
We have assumed that mean CaSi consumption for cored vvire is 0.7kg/t steel vvhile in injection of powdery CaSi it is 2.0 kg/t.
Tabela 5: Primerjava stroškov med vpihovanjem CaSi in streljanjem oplaščene žice s CaSi
(Ocenjeni stroški v aprilu 1988 v DM na tono jekla pri letni obdelavi 50.000 ton jekla s CaSi)
Vrsta stroška	Vpihovanje CaSi	Oplaščena žica
Investicija v opremo	2	0.2
Vzdrževanje	1.5	0,5
Ognjevzdržna obzidava	3	3
Kopje (monolitno)	2	0
Argon	0.1 (500 l/min)	0
Energija za toplotne izgube	0.4 (+10 K)	(prihranek 5 kWh/t)
Delo	0.4	0.4
CaSi potreben za obdelavo (kg/t)	(2.0)	(0.7)
Cena CaSi	5.6	6.3
Skupno	15.0	10.4
Obdelava z oplaščeno žico Obdelava z vpihovanjem		10.4 DM/t 15.0 DM/t
6. ZAKLJUČKI
Po nekajmesečnem delovanju novega postopka streljanja oplaščene žice s CaSi (pa tudi borom, titanom) v štorski in ravenski jeklarni lahko ugotovimo, da s tem postopkom uspešno nadomestimo postopek vpihovanja drobnozrnatega CaSi pri izdelavi in odlivanju z aluminijem pomirjenih jekel.
S primerno tehnologijo lahko izdelamo in na kontinu-irni napravi za gredice manjših dimenzij odlijemo dovolj čisto jeklo z majhno vsebnostjo kisika in primerno sestavo ter obliko nekovinskih vključkov.
Najvažnejše in najbolj pomembne prednosti postopka streljanja oplaščene žice s CaSi in prednosti tega postopka v primerjavi z vpihovanjem CaSi so:
—	zaradi mnogo mirnejše reakcije je manjše povečanje vsebnosti dušika, vodika in tudi kisika, mnogo manjša je emisija plinov med reakcijo,
—	izkoristek kalcija je pri streljanju žice bistveno boljši in v primerjavi z vpihovanjem je poraba CaSi skoraj 3-krat manjša;
—	v primerjavi s klasično tehnologijo je neprimerno boljši in v ožjih mejah trošenja tudi izkoristek ostalih elementov, ki jih dodajamo v polnjeni žici;
—	manjše so toplotne izgube: običajno pade temperatura jekla med obdelavo s streljanjem žice le ca 10 K, kar je bistveno manj od skoraj 30 K pri postopku vpihovanja;
—	dana je možnost skoraj idealnega dolegiranja oziroma natančnega zadevanja vsebnosti nekaterih elementov, kot n. pr. aluminija, bora, titana, ogljika, žvepla, ■..;
—	z upoštevanjem optimalne tehnologije dosežemo kompletno modifikacijo aluminatnih vključkov v okrogle, kompleksne vključke z nizkimi temperaturami tališč, ki ne povzročajo težav pri odlivanju z aluminijem pomirjenih jekel;
—	investicijski in operativni stroški so pri postopku streljanja oplaščene žice manjši v primerjavi s postopkom vpihovanja.
Estimated costs in appiying CaSi in form of cored wire are 10.4 DEM/f, whiie in injection of powdery CaSi they are 15.0 DEM/f. It can be stated that minimal reduction of costs is 4.6 DEM/t steel if injection of cored wire is apptied, which is in a good agreement with the data of foreign steel plants7 21.
Table 5: Comparison of costs betvveen the injection of pow-dered CaSi and the injection of CaSi cored wire (Estimated costs in April 1988 in DEM/ton steel for annual treatment of 50,0001 steel vvith CaSi)
Cost	Povvdered CaSi	Cored vvire
Investment into equipment	2	0.2
Maintenance	1.5	0,5
Refractory lining	3	3
Lance (monolithic)	2	0
Argon	0.1(500 l/min)	0
Energy for heat losses	0.4 ( + 10 K)	(Savings 5 kWh/t)
Labour	0.4	0.4
CaSi for treatment (kg/t)	(2.0)	(0.7)
Cost of povvder	5.6	6.3
Total	15.0	10.4
Treatment with cored vvire Tretment by povvdered CaSi		10.4 DM/t 15.0 DM/t
6. CONCLUSIONS
A few-months operation of the injection of CaSi (and also boron, and titanium) cored vvire in Štore and Ravne Steelvvorks confirmed that his method can successfully substitute the injection of fine grained CaSi in manufacturing and casting aluminium killed steel.
Applying a suitable technology enables to make and continuously čast into billets of smaller cross section a sufficiently pure steel vvith low oxygen content, and suitable composition and shape of non-metailic inclusions.
The most important advantages of the injection of CaSi cored vvire, also in comparison vvith the injection of povvdered CaSi are:
—	due to much smoother reaction the increase of nitrogen, hydrogen, and also oxygen contents is smaller, and much smaller is also the emission of gases during the reaction,
—	calcium yield is in injection of cored vvire essentially better, and compared vvith the injection of povvdered CaSi the CaSi consumption is nearly 3 times lovver,
—	compared vvith the standard technology this method is essentially better since yield of other elements added vvith cored vvire is in narrovver limits of dis-sipation,
—	heat losses are lovver: usually temperature drop of steel melt in treatment by the injection of cored vvire is only about 10 K, vvhich is essentially less than 30 K in the injection of povvdered CaSi,
—	the possibility of nearly ideal additional alloying or achieving accurate contents of some elements as aluminium, boron, titanium, carbon, sulphur, etc. is given,
—	applying the optimal technology gives the com-plete modification of aluminate inclusions into sphero-idal, complex inclusions vvith low melting points vvhich do not cause difficuities in casting aluminium killed steel,
—	investment and operational costs for the injection of cored vvire are lovver than those for the injection of povvdered CaSi.
LITERATURA/ REFERENCES
1.	Prešern V., P. Bračun: Continuous Casting '85, London, 22—24 May 1985, Paper 6.
2.	Prešern V., J. Arh, P. Bračun, S. Paridaens, P. Verschueren: SCANINJECT IV, Lulea, Sweden, June 11 — 13, 1986, P3.
3.	Prešern V., J. Arh, P Bračun, A.Rozman: Inter. Conf. Se-condary Metallurgy, Aachen, (W. Germany), September 21 -23, 1987, p. 350-359.
4.	Guessier A. L., V. Vachiery, J. L. Tranchant, R. Szezesny: Iron and Steel Ingineer, Oct. 1983.
5.	Holappa L. E.: SCANINJECT II, Lulea, Svveden, June 1980.
6.	Carlsson G., T. Lehner: Radex-Rundschau, 1981, 1/2, 374-379,
7.	Turkdogan E. T.: INTERNATIONAL CALCIUM TREATMENT SYMPOSIUM, 30 June 1988, University of Strathchlyde, Glasgow, Paper 2.
8.	Faries F., P. C. Gibbins, C. Graham: Ironmaking and Steel-making, 13, 1986, 13, 1, 26-31.
9.	Faulring G. M., J. W. Farrell, D. C. Hilty: Ironmaker and Ste-elmaker, 7.
10.	Guessier A., P. Boussard, F. Pellicani, A. Thomas: Revue de Metallurgie-CIT, 1984, 8-9, 641-649.
11.	TolnayL., S. Varga: 2nd European Electric Steel Conference, Florence, September 29—October 1, 1986.
12.	Robinson J. W.: SCANINJECT IV, June 11 — 13, 1986, Lulea, Sweden.
13 UtaiseK., Y. Muraishi, K. Shigematsu: INTERNATIONAL CALCIUM TREATMENT SYMPOSIUM, 30 June 1988, Uni-versity of Strathchlyde, Glasgovv, Paper 13.
14.	Jeanneau M., M. Poupon: Revoue de Metallurgie, 1981, 6, 517-524.
15.	Tahtinen M.: Modern Developments in Steelmaking, Paper 7, February 16—18, 1981, Jamshedpur, India.
16.	Saxena S. K., H. Sandberg, T. VVeldenstrom, A. Persson, S. Steensen: Scandinavian Journal of Metallurgy, 7, 1978, 3, 126-133.
17.	Pellicani F., F.Villette, J. Dubois: SCANINJECT IV, Paper 29, June 11 — 13,1986, Lulea, Svveden.
18.	Bourguignon J. R,, J. M. Dixmier, J. M. Henry: Continuous Casting '85, Paper 7, London, May 22—24,1985.
19.	Riboud P., C. Gatellier: Secondary Steelmaking Conference, London, October 1984, p. 7. 1—7. 8.
20.	Leroy F.: Revue de Metallurgie-CIT, 1985, 12, 887—897.
21.	Jung H. P., Kremer K. J., SpitzerH., Voge H., HentrichR.: Stahl und Eisen 104, 1984, 4, 197—204.
22.	Fiege L., Gorges H.: Techn. Mitt. Krupp VVerksberichte, 43, 1985, 2. 57-66.
23.	Guessier A.: AFFIVAL cored vvire brochure No. 2830, October 1982.