ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 15 LJUBLJANA OKTOBER 1981 Tehnološke in praktične izkušnje pri kontinuirnem vlivanju jekel z vsebnostjo aluminija na petžilni napravi za gredice z ravno kokilo UDK: 669.183.2:669.14.018.295:621.746.047 ASM/SLA: STc, D9-q Jože Arh, Marjan Demšar, Anton Mlakar, Miran Debelak Izvršili smo preiskave vpliva različnega načina dezoksidacije z uporabo kalcijevih zlitin in obdelave jekla s CaSi v ponovci na mašenje izlivkov. Z določanjem celokupnega kisika, določanjem mi-mikročistoče in analizo vključkov v primerjavi s številom čiščenj izlivka v ponovci s kisikom, smo ugotavljali vpliv posameznih parametrov izdelave jekla na mašenje izlivkov. Glavna vplivna faktorja, ki vplivata na intenzivnost masenja sta vsebnost aluminija v jeklu in izkoristek aluminija pri dez-oksidaciji. Poseben poudarek je dan SM jeklu, ki zaradi specifičnega načina izdelave in prisotne oksidne žlindre ni najbolj primerno za izdelavo jekel, ki so pomirjena z aluminijem za kontinuir-no vlivanje. UVOD Železarna Jesenice je integralna železarna z zelo pestrim proizvodnim in kvalitetnim programom. Približno 30 % celotne proizvodnje surovega jekla predelamo v gredice oziroma žico in profile. Med temi proizvodi so po količini in kvaliteti najpomembnejša jekla za patentirano žico z vsebnostjo aluminija od 0.025 do 0.050 %, potem jekla za žico za varjenje v atmosferi C02, jekla za verige, za vijake in matice, jekla za hladno masivno preoblikovanje in podobna. Precejšen del te proizvodnje zavzemajo tudi avtomatna jekla legirana z žveplom in svincem, ki pa jih ta čas še ne moremo vlivati kontinuirno. Poudariti moramo tudi, da pretežni del jekla dobimo iz SM jeklarne in le manjši del iz elektro jeklarne. Presek gredic znaša 135 mm kv. Večino jekel vlijemo po zaprtem sistemu s potopljenimi izlivki. Delež odprtega vlivanja znaša le 5 %. Naš zelo zahteven kvalitetni program je bil tudi razlog, da smo se odločili za napravo z ravno kokilo. Dosedanje dve in polletne izkušnje kažejo, da je bila naša odločitev glede tega pravilna. 2. PROBLEMI KONTINUIRNEGA VLIVANJA SM JEKLA Železarna Jesenice spada med tiste redke železarne kjer vlivamo kontinuirno SM jekla. Ta kombinacija tehnologije nam povzroča mnogo težav. Težave so še toliko večje, ker gre za kvalitetna z Al pomirjena jekla, ki jih vlivamo v razmeroma majhen kvadrat kokile. Najhujši problemi so: — omejena možnost regulacije temperature v SM peči — velike količine žlindre — neenakomerni pogoji pri prebodu Visoka temperatura jekla in žlindre in dolg čas zadrževanja jekla v ponovci so praktično onemogočili uporabo šamotne obzidave ponovc. Potrebno je bilo mnogo razvojnega dela, da smo rešili najhujše probleme in sicer z: — vpeljavo drsnih zapiral — dolomitne obzidave ponovc in — ogrevanjem ponovc Ostal je problem z žlindro, ki ga zaradi zastarelosti obrata in tehnologije verjetno ne bomo mogli uspešno rešiti. Pri šaržah, ki pridejo iz elektro jeklarne navedenih težav ni ker je jeklo narejeno po dvožlindr-nem postopku in ker doseganje dovolj visokih temperatur ni problematično. 3. PROBLEM MAŠENJA IZLIVKOV PRI KONTINUIRNEM VLIVANJU JEKEL Z VSEBNOSTJO ALUMINIJA OD 0.025 DO 0.050 % Jeklo, ki vsebuje aluminij in je izdelano po nekem standardnem postopku nujno vsebuje večjo ali manjšo količino nekovinskih vključkov tipa A1203. Med ognjestalno oblogo in talino in žlindro in talino se stalno vzpostavlja medsebojno ravnotežje tako, da lahko napravimo čisto jeklo le pri povsem določenih pogojih in to če so ponovce obzidane z dolomitno ali visokoaluminatno obzi-davo in če talina ni pokrita z oksidacijsko žlindro. Pri normalnih pogojih pa je jeklo, ki je izdelano v SM peči vedno pokrito z večjo ali manjšo količino oksidacijske žlindre. V jeklu, ki je v ponovci pomirjeno z aluminijem bomo imeli poleg določene količine aluminija neko količino nekovinskih vključkov tipa A1,0, neglede na to kakšna je obzidava ponovce. Pri vlivanju takšnega jekla se vključki, ki so v jeklu, ali ki nastanejo pri reakciji med v jeklu raztopljenim aluminijem in ognje-stalnim materialom obzidave, če je ta šamotna, ali izlivka, izloča na stenah izlivka v ponovci kakor tudi v vmesni ponovci in le-te lahko v zelo kratkem času zamašijo, tako da se tok jekla popolnoma prekine. Mehanizem tega mašenja je že precej raziskan, zato na tem mestu ne bomo navajali podrobne razlage. Zaradi mašenja je treba izlivke v ponovci zelo pogosto čistiti s kisikom, da vlivanje lahko sploh poteka. Če pa se zamašijo izlivki v vmesni ponovci pa je vlivanja konec. Jasno je, da se jeklo s pogostim čiščenjem s kisikom močno onečisti. Močna je tudi reoksida-cija curka, ki ga prav zaradi potrebe po rezanju ne moremo zaščititi. Ko smo se na Jesenicah pred petimi leti pripravljali na gradnjo naprave za kontinuirno vlivanje gredic teh problemov še nismo poznali. Razvoj na področju vlivanja jekel z vsebnostjo aluminija v gredice majhnih presekov se je v teh letih šele začenjal. Omenjeni problemi in pa rešitve so bili javnosti prvič predstavljeni na prvi Scaninject konferenci junija 1977 na Švedskem. Jeklarji smo bili na Jesenicah postavljeni pred težko nalogo kako zmanjšati težave z mašenjem izlivkov. Poskuse smo vršinili v treh smereh — poskusi napraviti bolj čisto jeklo odnosno spremeniti naravo nekovinskih vključkov — poskusi uvajanja različnih materialov za izlivke drsnega zapirala — poskusi obdelave jekla z uvajanjem CaSi v ponovci Naj takoj povemo, da smo mašenje izlivkov v vmesni ponovci dovolj dobro rešili z uvajanjem majhnih količin argona skozi zamašne drogove. Zgodi pa se, na srečo ne prepogosto, da je mašenje izlivkov vmesne ponovce tako močno, da ga tudi z uvajanjem argona skozi zamašni drog ne moremo preprečiti. Izlivki se povsem zapro in vlivanje se samo prekine. Primer tako zamašenega izlivka kaže slika 1. Slika 1 Primera zamašenega potopljenega izlivka iz vmesne ponovce 0 35 mm Fig. 1 Examples of stuffed immersed nozzle 0 35 mm in the intermediate ladle Vzrok za to je predvsem v močni reoksidaciji curka jekla, ki teče iz ponovce. Zaradi potrebe po stalnem čiščenju izlivka v ponovci pa curka ne moremo učinkovito zaščiti. Tako ves čas rešujemo le en problem in to mašenje v izlivkih drsnega zapirala v ponovci. 9 Cas (h) vlivanje prebod grodlja homogenizacija z argonom ali v piha vanje CaSi Slika 2 Shematski prikaz izdelave jekla v SM peči Fig. 2 Flovvsheet of manufacturing steel in open-hearth furnace 4. IZDELAVA JEKLA V SM PEČI Izdelava jekla je shematsko prikazana na sliki 2, kemijska sestava obravnavanih vrst jekel pa v tabeli 1. Tabela 1: Kemijska sestava jekel za patentirano žico v % C Si Mn P Cr Cu Sn Al PŽ 45 .45 .49 PŽ 50 .50 .54 PŽ 55 .55 .15 .55 maks. maks. maks. maks. maks. .030 .59.25.70 .035 .035 .12 .20 .020 .050 PŽ 60 .60 .64 PŽ 65 .65 .69 Kovinski vložek sestoji iz 50 % starega železa in 50 % grodlja. Takšna sestava vložka zagotavlja dovolj visok procent ogljika ob raztalitvi, ki v času žilavenja omogoča normalni dvig temperature jekla do prehodne temperature in dovolj intenzivno kuhanje taline. Temperatura jekla v peči pred prehodom je 140 do 150° C nad likvidus temperaturo. Doseganje teh razmeramo visokih temperatur pa je možno le v dobro delujočih pečeh in pri dovolj dolgem kuhanju taline. Potek temperature jekla od peči do vmesne po-novce prikazuje slika 3. Značilen je visok raztros temperature jekla v ponovci in v vmesni ponovci. 1. Temperatura jekla v peči 2. Temp. jekla v pon. po argoniziranju 3. Temjp. jekla v pon. po argoniziranju 4. Temp. jekla v vmesni ponovci Ponovce so dolomitne in ogrete na cca 700 do 800 »C Likvidus temp.: PZ 45 = 1491 »C PZ 50 = 1483 »C zeljena temperatura 1520 J520'C. 10'C o-c 3 Slika 3 Potek temperature jekla od peči do vmesne ponovce Fig. 3 Variation of steel temperature from the furnace to the intermediate ladle Preddezoksidacijo v peči smo izvajali pred uvedbo kontinuirnega vlivanja s silikomanganom, dezoksidacijo v ponovci pa s ferosilicijem in aluminijem. Po sedanji tehnologiji uporabljamo za predde-zoksidacijo feroaluminij v količini ca lkgAl/t jekla kot desulfurant pa še kalcij silicij. 5. POSKUSI IZDELAVE JEKEL ZA PATENTIRANO ŽICO ZA KONTINUIRNO VLIVANJE Z UPORABO KOMPLEKSNIH DEZOKSIDANTOV 5.1. Namen in program poskusov Namen poskusov je bil ugotoviti, če se z ukrepi dezoksidacije da vplivati na zmanjšanje mašenja izlivkov »šmiranja« v ponovci. Na voljo nismo imeli veliko možnosti zato smo program skrčili na: — dezoksidacijo jekla s kosovnim MnCaSi v ponovci pri prebodu — dezoksidacijo jekla s kosovnim CaSi v ponovci pri prebodu — dezoksidacijo jekla s kosovnim AlCaSi v ponovci pri prebodu Značilno za kalcij je visok parni tlak pri temperaturi tekočega jekla, ki znaša pri čistem Ca okoli 10 bar. Parni tlak Ca pada, če je ta vezan na eno ali več kovin. Izkoristek Ca v zlitini CaSi je slab pod 10 %, ker Ca hitro izpari in zgori v CaO, ki ga vidimo kot gost bel dim. Izkoristek Ca je večji v zlitini MnCaSi in AlCaSi. 5.2. Izdelava poskusnih šarž Vse šarže smo izdelali na SM pečeh 02, 03, 06 in 07 od katerih lahko jeklo transportiramo na kontinuirno livno napravo. Zaradi majhne proizvodnje teh jekel v času poskusov in majhnih količin kompleksnih dezoksidantov število poskusnih šarž ni bilo veliko. V tabelah 2, 3 in 4 prikazujemo rezultate poskusov najprej za MnCaSi nato za CaSi in nazadnje za AlCaSi. Pri vseh šaržah smo v peči preddezoksidirali s feroaluminij em in silikomanganom. V ponovci pa smo dezoksidirali s ferosilicijem in aluminijem. Kompleksne desoksidante pa smo dodajali v več porcijah ves čas dokler ni pritekla žlindra. S površine taline smo skušali odstraniti čim več žlindre tako, da smo jo z žlindrno banjo izrinili preko roba. Obzidava ponove je dolomitna. Pri vlivanju smo šteli kolikokrat smo morali čistiti izlivke s kisikom, kar je navedeno tudi v tabelah. Poskusi so pokazali, da dajeta MnCaSi predvsem pa AlCaSi nekoliko boljše rezultate v primerjavi s CaSi. Predvsem lahko to trdimo za AlCaSi, ki smo ga uporabili le polovico količine CaSi odnosno MnCaSi. Poudariti pa moramo, da pri nobenem od teh poskusov količina aluminija v jeklu ni bila ekstremno visoka. Iz vsakdanje prakse namreč vemo, da količinda aluminija v jeklu dosega in presega 0.050 % in da je v takih primerih treba čistiti izlivek s kisikom tudi 20 x ali še več. 5.3. Preiskave izdelanih šarž Iz tabel 2, 3 in 4 vidimo, da je število čiščenj izlivkov v ponovci s kisikom različno. Dogodi se tudi, da nekatere šarže kljub visoki vsebnosti aluminija ne »šmirajo«, izlivki se torej ne mašijo in čiščenje s kisikom ni potrebno. Sklepamo lahko, da je takšno jeklo, ki ne »šmira« bolj čisto od tistega, ki »šmira«, če sta sicer podobne kemijske sestave. Zanimalo nas je torej če se da z analizo skupnega kisika v tekočem jeklu in v gredici in z mikroskopskimi preiskavami čistoče ugotoviti razlike med različnim ponašanjem jekla pri vlivanju. 5.3.1. Gibanje skupnega kisika v jeklu Na sliki 4 prikazujemo gibanje celokupnega kisika pri jeklu PŽ 45 in PŽ 50 od peči do gredice. V tabeli 5 pa podajamo primerjavo vsebnosti skupnega kisika pri različni dezoksidaciji jekla in sicer v ponovci pred prepihovanjem z argonom, v vmesni ponovci, v kontinuirno vliti gredici in pre-valjani gredici 17.5 mm kv. Slika 4 Gibanje celokupnega kisika pri jeklu PŽ 45 in PŽ 50 od peči do gredice Fig. 4 Variation of total oxygen in PŽ 45 and PŽ 50 steel between the furnace and the billet Tabela 5: X0 pred Ar 7 S 10 vmes. pon. T s 10 gr. x kv. , mm kv. S jT S MnCaSi 62 9.5 72 17.2 52 18.3 50 15.0 CaSi 92 39.4 77 19.8 52 22.4 56 23.4 AlCaSi 88 1.4 56 10.0 82 18.9 54 6.4 CJ H cs* « > DH O, o 57 c/3 ■d O Ti x> v % M I £ c/3 o (/> I-S k ^ & p, a o I § c s C/3 CJ ojn/u aftrezs^ iS 8 ■§ a5 < 8* -fe IS^O^IM o & T3 > e cu ■s fe ! m o žh <0 rt m o o o o 1/1 m ^t in m m in m m on o o o no 0\ o m « m m no m m m m m o m o m o OlPl (N ro f^M ^O vO ^D ^O i£> in m in ^t o i H (N (N (N N N O O O O O O on m o o o ^t-tj- no t— in m ^t* O o o o o o o r- t}- C*t O ro rt ro rt r m on no r— r— vo r— in no nc o r— m r- rt (V) (N (N (N rt no n- o tj- oo r— m n- m tj- m- m cni TJ- m r- r- —i t— r- on o t— no nO no r- m m o o o o tj- m m oo m o o o o o o no f no m tj- o O O O O O o o o o o o M (N (N (S N M O O O O O O m m o o o o N M m ci m M o o o o o o in m in ro o o rt (N (N CN rt OJ m m o m m m m ^ m ^ t m >N 'N 'N >N 'N >N Ph Ph Oh CU Ph Ph O NO on t— OO (N (S N IN in (N rt Tj- Tt" 0\ NO in t— t— t— nO oo CO S 5 •o e t-H -d ,o M g a N 'N >N 'N >N 'N >N 'N 'N 'N >N PhCUPhPhP-iPhPhPUPhPhPh in t^ coooooNONOoor-jo ■^-NOONONrt^t-moortmr-Tj-T^-Tj-sONONorom-^rONON r-~r~t—oooooot—t-r-oooo rN)(N q5 t B a G >S C o Ui U IZ) IS^OIV M ° 'S n v U P< t! > S u fe o fe C S i/3 % fe •3 Ž SI ■O O Ph nO rt On oo o m oo ON Ti- l— l— t— N IN m o o o TJ- o C >o s (h n, o a Nihanja v vsebnosti celokupnega kisika so zelo velika kar se kaže iz velikosti standardnega odklona. Vendar pa primerjava vrednosti za posamezne šarže s potrebnim številom čiščenj s kisikom ne kaže nabene prave odvisnosti. 5.3.2. Vpliv aktivnega kisika v jeklu na intenzivnost mašenja izlivkov Meritve aktivnega kisika smo vršili istočasno z jemanjem vzorcev za celokupni kisik, to je v ponovci pred homogenizacijo z argonom in v vmesni ponovci. Število meritev je bilo močno omejeno zaradi pomanjkanja merilnih sond. Za meritve uporabljamo sonde tipa FOX (Cr/Cr203). Rezultate navajamo v tabeli 6 le za dezoksida-cijo z MnCaSi, kjer so rezultati popolni. Tabela 6: Oa v (ppm) C Si Mn P S Al h | d rez-| gn/uro 02 7420 .56 .16 .60 .017 .022 .010 7.9 15.3 2 02 7426 .44 .26 .75 .025 .022 .037 13.4 4.6 4 02 7429 .50 .20 .73 .018 .020 .014 — 8.7 5 03 6957 .44 .77 .65 .019 .017 .032 10.9 3.6 7 06 8628 .48 .25 .74 .013 .025 .020 2.4 3.5 7 07 8512 .57 .17 .59 .009 .017 .013 4.6 9.0 5 Meritve potrjujejo le, da je vsebnost aktivnega kisika odvisna od stopnje dezoksidacije. Sicer pa je tekočnost jekla v obratni odvisnosti od stopnje dezoksidacije. Vsi dosedanji rezultati in vsakdanja praksa kažejo le, da je neposredna zveza med vsebnostjo aluminija v jeklu in nagnjenostjo k mašenju izlivkov. 5.3.3. Preiskave mikročistoče in narave nekovinskih vključkov Kontrola mikročistoče po načinu JK spada med redne preiskave jekel za patentirano žico, ki jo določamo na polproduktu, to je 17.5 mm kv. V tabeli 7 podajamo pregled mikročistoče po JK za preizkane šarže. Pri tem vrednost pod A predstavlja velikost in število sulfidnih nekovinskih vključkov, vrednost pod D pa aluminatnih nekovinskih vključkov. Primerjava s tabelami 2, 3 in 4 kaže, da obstoji zveza med skupno čistočo in še posebno med številom aluminatnih nekovinskih (vključkov in številom potrebnih čiščenj izlivkov s kisikom. Seveda moramo upoštevati, da je tudi število čišičenj s kisikom relativno število, saj je odvisno od subjektivne ocene delavca, ki to delo izvaja. Tabela 7: Št. šarže A B C D Vsota MnCaSi 02 7420 1.96 0.24 0.00 1.74 3.94 02 7426 2.30 0.06 0.10 1.72 4.18 02 7429 2.16 0.06 0.00 1.58 3.80 03 6957 2.22 0.04 0.00 1.70 3.96 06 8628 2.58 0.00 0.00 1.68 4.26 X = 2.24 X = 1.68 4.03 S = 0.20 S = 0.05 S = 0.17 CaSi (kosi) 02 7445 2.16 0.10 0.00 1.32 3.58 02 7467 2.12 0.12 0.00 1.78 4.02 02 7498 2.02 0.24 0.40 1.60 4.26 07 8640 2.28 0.03 0.00 1.78 4.09 03 7356 1.88 0.00 0.00 1.55 3.43 03 7386 2.36 0.38 0.00 1.34 4.08 03 7418 2.52 0.30 0.00 1.32 4.14 07 8932 2.42 0.00 0.04 1.38 3.84 07 8970 2.00 0.02 0.00 1.64 3.66 X = 2.19 X = 1.52 "x = 3.90 S = 0.20 s = 0.18 S = 0.27 AlCaSi 02 7886 2.50 0.26 0.00 1.50 4.26 02 7901 2.84 0.00 0.00 1.32 4.16 03 7459 2.56 0.04 0.00 1.48 4.08 x = 2.63 X = 1.43 x = 4.16 Raziskave številnih avtorjev, ki so raziskovali mehanizem zapiranja izlivkov npr. S. K. Saxena s sodelavci,1 so pokazale, da je predvsem potrebno v osnovi spremeniti morfologijo oksidnih nekovinskih vključkov — aluminatov v kalcijeve alumi-nate, ki so v nasprotju z aluminati pri temperaturi vlivanja jekla tekoči, da se izognemo mašenju izlivkov. Preiskave nekovinskih vključkov z elektronsko mikroanalizo so pokazale, da se z uporabo CaSi in drugih kompleksnih kalcijevih zlitin tudi v veliki količini do 0.6 kg Ca/t v kosovni obliki pri prebodu ne da spremeniti morfologije aluminatnih nekovinskih vključkov v taki meri, da bi to bistveno vplivalo na livne lastnosti. Da pa tudi pri uporabi CaSi in drugih kompleksnih Ca zlitin pride do spremembe narave nekovinskih vključkov v Ca aluminate kažejo slike 5. 6. POSKUSI Z UPORABO IZLIVKOV RAZLIČNIH KVALITET S CILJEM DOSEČI ZMANJŠANJE MAŠENJA LE-TEH V DRSNEM ZAPIRALU Vrsta materiala iz katerega je narejen izlivek vpliva na pojav mašenja izlivkov. Ti problemi so prevodnostjo. Čim bolj odvaja toploto bolj se mašijo izlivki. Ves ognjestalni material za izlivke v drsnih za-piralih je od firme Didier. Uporabljamo različne vrste izlivkov z različno vsebnostjo A1203 in različno vzdržnostjo. Na izbiro tipa izlivka vpliva predvsem vrsta jekla, ker so jekla z različno kemično sestavo različno erozivna. Slika 5 Modificiran nekovinski vključek po obdelavi jekla s kompleksnimi Ca zlitinami Fig. 5 Modified non-metallic inclusion after treating steel with complex Ca aIloys poznani že od klasičnega vlivanja. Vpliv izlivka je dvojen in sicer vpliva na eni strani materiala npr. Si02 v izlirvku reagira z aluminijem v jeklu, na drugi strani pa vpliva izlivek s svojo toplotno in ^ rt vo m m o o o r^1 o O o __( (N -> rn o ,_: ,_* ,_ d! rt -M e B 6 S i* i-i t* cd CD u D cr.> fc HH PH Sanit K 340 TSV, ki je prepojen s terom je pri prvem vlivanju popolnoma preprečil mašenje. Toda že pri drugem vlivanju, ko je ogljik v izlivku izgorel smo morali ponovno čistiti s kisikom. Izlivki tipa Grasanit in Rexal niso dali boljših rezultatov. Najboljši rezultat smo dobili z izlivki Sanit 065/4 s cirkonoksidnim vložkom. Kasnejše preiskave so pokazale, da je bil dober rezultat bolj posledica čistejšega jekla (skupni kisik pod 50 ppm) in manjše vsebnosti aluminija. Vzdržnost teh izlivkov pa je bila zelo dobra od 8 do 16 livanj odvisno od potrebe po čiščenju s kisikom. Poskusi z različnimi vrstami izlivkov so pokazali, da pri naših razmerah z izibiro izlivkov ne moremo preprečiti mašenja izlivkov. Pri vseh iz-livkih ne glede na vsebnost A1203 odnosno Si02 smo lahko opazovali močno mašenje če je v jeklu več kot 0.020 % Al. 7. POSKUSI OBDELAVE JEKLA Z UVAJANJEM CaSi V PONOVCI Niti z različnimi načini dezoksidacije niti z uporabo različnih vrst izlivkov nismo uspeli preprečiti mašenje izlivkov. Posamezni primeri, ko teče jeklo iz ponovce kljub normalni vsebnosti aluminija neovirano (brez šmiranja) so plod slučajnosti in zelo majhnega odgora aluminija, ki ima za posledico čisto jeklo. Ker pa normalna proizvodnja ne more temeljiti na slučajnostih smo se odločili za poskuse obdelave jekla s prašnatim CaSi v ponovci. Metalurški inštitut iz Ljubljane je namreč dobil napravo firme Paulus s katero smo napravili opisane poskuse. Z vpihovanjem CaSi globoko v jeklo (ca 2 m) dosežemo visok izkoristek kalcija, visoko stopnjo odžveplanja in spremembo morfologije nekovinskih vključkov. Pri naših poskusih smo vpihovali od 1 do 2.5 kg CaSi na tono jekla, dočim znaša dodatek kosovnega CaSi pri normalnem delu 3 kg/t. Pri vseh poskusih smo dosegli odlično livnost brez potrebe po čiščenju izlivka s kisikom. To pa pomeni, da je možno uvesti zaščito curka jekla s keramičnimi izlivki in preprečiti reoksidacijo jekla pri iztoku iz iz glavne ponovce v vmesno ponovco. Podatki o poskusih so zbrani v tabeli 8. Odlična livnost pri teh poskusnih šaržah je posledica spremembe sestave aluminatnih nekovinskih vključkov. A1203 daje s CaO pri zadostni količini kalcija v jeklu tekoče kalcijeve aluminate, ki lažje kaogulirajo ter izplavajo v žlindrno in ne mašijo izlivkov. Merilo za to je vsebnost kalcija v jeklu. Odvisnost tekočnosti jekla od vsebnosti kalcija po znanem Hiltyjevem diagramu2 prikazuje slika 6. Šrafirano področje z vsebnostjo Ca od 40 do 60 ppm predstavlja naše poskusne šarže. CaSi smo vpihavali pod oksidno žlindro, ki smo jo delno odstranili in zatrdili tako, da smo zmanjšali njeno aktivnost. Redukcija fasforja in mangana je pri teh višje ogljičnih jeklih neznatna in ne vpliva bistveno na kemično sestavo jekla. Odlični rezultati glede livnih lastnosti, ki smo jih dobili z obdelavo jekla s CaSi so dali pobudo za postavitev industrijske naprave, ki je sedaj v gradnji. rt ^ -d p. o. o £ C/3 O oo « T—1 A a > B < a w »o ta c >o c O - t c- XI n m V 4) & 3 > r11 Ph m rt o o Hh C/5 3 & i ~ ti <0 rt x/) o o m o o o m in m r— rn in m in m m m oo m oo o oo oo co on o no in m in \D m o o m o m in m tj- rn tj- tf rn nO nO nO nO nO no O o in tj- m on m (n oo On no NO m r— NO cm —h on no oo tj- t-H ■N >N ■N >N >N PH u o a s 20 40 60 Vsebnost kalcija Slika 6 Vpliv Ca v jeklu na tekočnost po Hilfy-ju; šrafirano področje predstavlja vrednost naših poskusov Fig. 6 Influence of Ca in steel in the fluidity by Hilfy; shadovved area represents values of ovvn experiments 7.1. Preiskave mikročistoče in narave nekovinskih vključkov Pregled mikročistoče šarž, ki so bile obdelane s CaSi v ponovci, podajamo v tabeli 9. Primerjava s tabelo 7 kaže, da je pri teh jeklih predvsem manj sulfidov kar se sklada z nižjo vsebnostjo žvepla pri teh šaržah. Nekovinski vključki so delno modificirani. Pri višji vsebnosti žvepla še vedno najdemo razpoteg-njene manganove sulfide, kot je prikazano na primeru šarže 06 7547 z 0.021 % S na sliki 7. Popolno modifikacijo sulfidov nekovinskih vključkov dosežemo šele pri zelo majhni vsebnosti žvepla pod 0.007 %. Pri tako nizkem žveplu v jeklu razpotegnjenih manganovih sulfidov v žici ni več opaziti. Kolikor še ostane žvepla se nahaja kot ovoj kalcijevega sulfida kakor je razvidno iz slike 8. Pri naših poskusih pa to ni bil naš cilj, ker razpotegnjeni vključki MnS v žici za patentiranje niso škodljivi. Zato žvepla pod 0.012 % niso potrebna. Naš cilj — dobro livnost pa smo s tem dosegli. 8. OCENA OPISANIH POSKUSOV IN DOSEDANJE IZKUŠNJE KONTINUIRANEGA VLIVANJA JEKEL ZA PATENTIRANO ŽICO Z VIŠJO VSEBNOSTJO ALUMINIJA Iz opisanih poskusov in dosedanjih dvoletnih izkušenj pri vlivanju jekel za patentirano žico lahko napravimo naslednje zaključke: Izdelava z aluminijem pomirjenih jekel v SM pečeh za kontinuirno vlivanje gredic majhnih presekov ni ugodna. Tehnološka ovira je predvsem velika količina žlindre, ki ostane na jeklu. _ Slika 7 Primer modificiranega vključka in razpotegnjenega manganovega sulfida po obdelavi s CaSi pri širži 06 7547, S = 0,021 % Fig. 7 Example of modified inclusion and stretched manganese sulphide after treatment vvith CaSi in the 06 7547 melt, S = C.021 »/o Tabela 9: št. šarže C Si Končna sestava v % Mn P S Al Vsebnost kisika (ppm) pred Ar v vmesni ponvi O Oa O Oa gredica 135 kv. 17.5 kv. O O CaSi (vpihan) 02 7508 .47 .22 .58 .012 .018 .022 90 — 55 — 54 50 02 7560 .35 .30 .69 .021 .021 .023 71 5.79 42 5.18 64 71 02 6560 .48 .21 .83 .028 .027 .011 85 7.6 70 16.9 53 68 06 8775 .61 .26 .70 .022 .013 .017 70 — 37 — 46 29 06 8778 .49 .26 .76 .028 .017 .022 109 36.1 62 10.9 31 54 06 8781 .47 .26 .65 .022 .022 .029 125 18.2 88 4.46 60 41 03 7589 .52 .26 .57 .009 .022 .030 124 115 — — 02 8042 .63 .19 .71 .017 .010 .041 141 69 — — 10 0476 .41 .48 .77 .024 .012 .018 53 43 — — z argonom skozi kopje od zgoraj povzroča večji odgor aluminija in onečiščenje jekla. Če je odgo-rek aluminija manjši od 60 % so dane možnosti, da bo jeklo dovolj čisto. Pri maloogljičnih jeklih (P2 12, Č 1220) je od-gorek aluminija od 70 do 80 %. Če pa so dani pogoji, da se jeklo očisti aluminatnih vključkov, skupni kisik je pod 50 ppm, tudi dosežemo dobro livnost. Največji vpliv na livnost oziroma na mašenje izlivkov ima vsebnost aluminija v jeklu. Le to lahko poenostavljeno prikažemo na način kakor ga kaže slika 9. - n - število čiščenj izlivka _I_I_i 0 0020. 0040 0060 •/.Al Slika 9 Medsebojna odvisnost med vsebnostjo aluminija in številom čiščenj izlivka s kisikom Fig. 9 Mutual relationship betvveen the aluminium content and the number of nozzle openings by oxygen Slika 8 Primer modificiranega vključka po vpihovanju CaSi pri šarži 06 8775 — P2 6 T Fig. 8 Example of modified inclusion after blovving CaSi into 06 8775 — P2 65 melt Z uporabo CaSi, MnCaSi in AlCaSi v kosovni obliki pri desoksidaciji v ponovci tudi v velikih količinah do 4 kg/t oziroma do 1.2 kg Ca/t ni mogoče doseči tolikšne spremembe narave nekovinskih vključkov v Ca aluminate, da bi se bistveno izboljšala livnost jekla. Izkoristek Ca je tako slab, da ga v jeklu nismo zasledili. Livnost lahko izboljšamo le če jeklo, ki je pomirjeno z aluminijem (min. 0.020 % Al) obdelamo s CaSi v ponovci. Za doseganje dobre livnosti zadošča že 1 kg CaSi/t pri čemer zasledimo od 40 do 60 ppm Ca v jeklu (glej sliko 6). Navedeno velja za jekla z 0.40 % C navzgor, če smo odstranili večji del žlindre, ostanek pa zatrdil. Pri maloogljičnih jeklih pa je potrebna popolna odstranitev oksidne žlindre, če ne pride do nekontrolirane redukcije P in Mn iz žlindre. Jeklo je lahko dobro livno, če je dovolj čisto. Celokupni kisik mora biti pod 50 ppm. Izdelava čistega jekla pa je doslej bolj plod slučajnosti. Oksidna žlindra, homogenizacija jekla v ponovci Mašenje potopljenih izlivkov v vmesni ponovci Za mašenje potopljenih izlivkov v vmesni ponovci veljajo enaki zakoni kakor za glavno ponov-co. Z uvajanjem argona skozi zamašne drogove direktno v curek jekla pa to mašenje dovolj dobro preprečujemo. Zgodi pa se, da je mašenje izlivkov v vmesni ponovci tako močno, da ga s samim argonom ne moremo preprečiti. Razlog za ta pojav je verjetno v premočni sekundarni oksidaciji curka jekla ko teče nezaščiten iz glavne v vmesno ponovco. 9. PREIZKAVE HOMOGENOSTI JEKLA 9.1. Makroskopske preiskave Notranja homogenost jekla, ki je definirana z velikostjo lunkerja s centralno poroznostjo, razpokami, vključki žlindre in livnega praška je pomembna za kvaliteto odlitih gredic za sposobnost nadaljne predelave in za lastnosti jekla. Notranjo homogenost kontroliramo z Bauma-novim odtisom in z makrojedkanjem. Omenjene preiskave delamo na skobelnem ali tudi na brušenem odrezku gredice. Za redno kontrolo delamo le Baumanov odtis na žveplo, ki dovolj nazorno pokaže porazdelitev in količino sulfidnih vključkov in druge napake kot so mehurčki, lunker, razpoke in podobno. Za odkrivanje notranjih napak predvsem homogenosti oziroma poroznosti, razpok vključkov žlindre ali livnega praška in makrostrukture pa je najboljše makro jedkanje. Na sliki 10 prikazujemo dva Baumanova odtisa dveh vrst jekel in sicer PŽ 50 z 0.025 % S in VAC 60 za varjenje pod C02 z 0.012 % S, na sliki 11 pa tipičen primerek makrojedkanih plošč nekega jekla za patentirano žico. Slika 10 Baumanov odtis dveh vrst jekel zgoraj: S = 0,012 spodaj: S = 0,025 % Fig. 10 Baumanri print of two steel Above: S = 6.012 °/o Below: S = 0.025 % | . iz■ I'fedb-'- aiwtc tj -situ. y H- šila. i Ufrce ri w s-ii(opMe 3aroToaoK. B 3tom KOAiPiecTBe no Ka«ecTBy npeodAaAaeT ctaab aasi H3ro-TOBAeHHH naTeHTHpOBaHHOH npOBOAOKH c COAepjKaHHeM aAIOMHHUa ot 0,025 ao 0,050 % h cTaAb aah cBapKH b aTinoccj>epe C02. 3Hanrr, rAaBHbiM 06pa30M AHTbe CTaAH BMnoAHaeTCH rrpn npHMeHeHHH 3aKpMTofl CHCTeMM c norpy)fceHHbiMH BbinycKaMH. CaMbifl caojkhhh Bonpoc npii pa3AHBKH 3thx CTaAefi npeACTaB-AfleT 3aKynopHBaHHe BbinyCKOB b kobine, a Taicace H B npoMeacyroq-hom KOBine. HcnocpcACTBeHiiaa npnqmia 3aKynopHBaHHa BbinyCKHbix OTBepcTHfl npeACTaBAaeT oca^KAemie okhch aAioMHHHa Ha CTeHKax BbinycKOB, iro b KpaiiHeM CAyiae nphboaht ao noAHoro 3aKynopH-BaHHH H npeKpameHHa pa3AHBKH. BbmoAHeHHbiMH onbiTaMH aBTopH CTpeMHAHCb onpeAeAHTb Ha-CKOAbKO C pa3AIWHblMH CTIOCoSaMH paCKHCAeHHS MOHCHO nOBAHHTb Ha noBbimeHHe miCTOTbi, oth. Ha H3MeHeroie cocTaBa He.vieTaAAme-CKHX BKAJOMeHHH H, TaKHM C)6pa30M VMeHblUHTb nOSBAeHHS 3aKy-nopHBaHH a. BbraoAHeHHbie ao chx nop asyxaethhe hccaeaobahha HenpepbiBHoro ahtbh CTaAH c coAepacamieM ot 0,020 ao 0,050 % aAioMHHHa b tjiopMH 3ar0T0B0K 135 X 135 mm2 noKa3aAH CAeAyiomee: — CM-nc^ii. He npeACTaBAaer co6oh arperar cooTBeTCTByiomHH AAH H3rOTOBAeHH« CTaAeft HenpepbIBHbIM AHTbeM rAaBHbiM O0pa3OM H3-3a 3aTPYAHeHHH AOCTH«eHHa Heo5xOAKMbIX BbICOKHX BbmyCKHbIX TeMnepaTyp CTaAH. Cneim^imecKHii cnoooS H3roTOBAeHHa h 6oAbmoe KOAH^eCTBO OKHCAHTeAbHOro IHAaKa He AaiOT BO3M0>KH0CTb H3TOTOB-AeHHio AocraTo^ito ^hctoh craAH 3aicpbiTOro AHTba. — IlpHMeHeHHe KOMnAeKCHbix cnAasoB KaABKHH npH BbmycKe He Aaer evmeeTBeHHoro yAynneHHa ahtenhmx cboSctb CTaAH. — 3aKynopHBaHHe BbinycKHbix OTBepcTHH 33bhcht raabhbim 06pa30M OT COAep»CaiIHiI aAIOMHHHS b CTaAH H ot HCn0AL3OBaHM aAioMHHHa npH npouecce pacKHCAeHiia. — AHTeiiHHe CBOHCTBa CTaAH momcho yAy*niihtb c o6pa6oTKoii ctaah c CaSi b KOBine, ho hco6xoahmo yctpahhtb 6oAbinyK> nactb niAaKa. roMoreHH3amia pacnAaBa b KOBine c npoaysahhem ctaah npH noMouiH Koma csepxy ne peKOMeHAyeTca, TaK KaK nepeMemHBaHHe He AocTHraeT AHa kobiib, TaKJKe «to bcacactbhh HHTeHCHBHoro nepeMeniHBaHHH nrnaKa h pacnAaBa noAyMaeTca pacioicAeHHe pacn,\a-Ba c inAaKOM. KaiecTBo CTaAH, ito KacaeTca roMoreHHocra MaKpo h mhkpo BKAH>qeHHH B CpeAHeM YA0BAeTBOpHTeAbHa. C oSpaOoTKOft craAH c CaSi b KOBine b ycTaHOBKH, KOTOpaa Tenepb b ynoMHHyroM MeTaAAyprHMecKOM 3aboae coopy>KacTCJTt a TaKJKe npoAyBaHHeM CTaAH co AHa KOBina h 3airiHT()ii CTpyn KOBina Ao np0Me)KyT0