11 229280
ŽELEZARSKI ZBORNIK
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 17	LJUBLJANA	SEPTEMBER 1983
Prispevek k problemu izdelave jekel z majhno vsebnostjo ogljika
UDK: 669.187.25:669.14.018.5 ASM/SLA: D5, ST-f, CN-g
Joža Arh
Prispevek obravnava probleme, ki nastopajo pri izdelavi jekel z zelo majhno vsebnostjo ogljika, ki so legirana s silicijem in aluminijem. Težave so predvsem pri vodenju in kontroli oksidacije na meji ravnotežja pri majhnih vsebnostih ogljika.
Kako zagotoviti majhno vsebnost plinov in zadostno čistočo po oksidaciji, kar sta zelo pomembna vplivna dejavnika pri klasični izdelavi in nazadnje rafinacijo in odžveplanje v ponovci, osnovne pogoje za to, dosežene uspehe in meje, ki so takšni klasični tehnologiji postavljene.
UVOD
Pri tem gre za jekla z zelo majhno vsebnostjo ogljika od 0,02 do 0,03 %, legirana s silicijem in aluminijem za elektrotehnične pločevine.
Tako nizke vsebnosti ogljika v jeklih, ki so izdelana na klasičen način, torej le v peči, so med množico raznovrstnih jekel nekaj izjemnega. Za proizvajalca jekla pomeni takšna sestava zelo stroge, težko dosegljive zahteve in vodenje oksidacije na meji ravnotežja, kar pa pri naši vizuelni kontroli ni mogoče zanesljivo kontrolirati. Le temeljita tehnična opremljenost, to je možnost natančnega doziranja potrebne količine kisika za oksidacijo, in kontrola stopnje oksidacije, to je merjenje aktivnega kisika, bi lahko omogočila večjo natančnost zadetka ogljika pri oksidaciji in obenem zmanjšala možnost preoksidacije taline.
Tehnologijo za izdelavo teh jekel smo sicer kupili, vendar le-te nismo mogli direktno uporabiti, ker je bil jeklarski del prirejen za izdelavo s pomočjo vakuumske metalurgije v DH napravi, in sicer za degazacijo in dezoksidacijo pri normalni vsebnosti ogljika ter za razogljičenje v vakuumu pri vsebnosti ogljika okrog 0,01 % in manj.
Tehnologijo izdelave smo morali zato prikrojiti našim razmeram. V glavnem smo imeli z izdelavo teh jekel vsa leta veliko težav. Tehnologije nismo imeli nikoli »v rokah«, torej ni bila nikoli toliko dognana, da bi nam zagotavljala normalen izkoristek. Jekla nismo mogli nikoli dovolj očistiti velikih količin dezoksidacijskih produktov, ki nastajajo pri legiranju s Si in Al, zato je bilo vlivanje izredno težavno, vezano s stalnim mašenjem izliv-kov (šmiranjem) in slabim vlivanjem. Posledice slabega vlivanja pa so nam vsem znane, to pa je trganje blokov pri valjanju, oziroma slab izkoristek pri direktnem valjanju bram v toplovaljane trakove.
Vendar je bil tak način dela nujen, če smo hoteli znižati žveplo in napraviti dobro jeklo. Liv-nost jekla pa je bila vsem ukrepom navkljub slaba, temperatura jekla je morala biti visoka, da je jeklo sploh teklo. Tako je znašala temperatura jekla v ponovci 120 do 130° C nad tališčem, kar je nenormalno visoko. Posledica je bila pretežno transkristalna struktura bloka, deloma brez glo-bulizične cone na robu, kar je povzročalo pogosto trganje blokov pri valjanju in visok izmeček, še posebno v vročih poletnih mesecih (vroče kokile). Zaradi visokih temperatur vlivanja pa se mnogo bram ni dalo stripati, ker je jeklo zajedlo kokilo. Četudi smo brame v jeklarni izbili iz kokile, je bil to izmeček, ker tega jekla v hladnem stanju ne moremo ogreti in valjati.
V letu 1981, to je v zadnjem letu pred spre-membno tehnologije, je znašal izmeček zaradi trganja blokov pri valjanju	4,4 %
neslečenih blokov	1,65 %
Skupni izmeček	6,05 %
Ta zelo visoki izmeček, nedoseganje proizvodnje in slaba vzdržnost peči kot posledica dolgega zadrževanja jekla v peči pri visoki temperaturi, so
nas vodili k nujni spremembi tehnologije, ki bi morala biti krajša, da bo mogoča večja in boljša proizvodnja, da bo izmeček manjši.
Predvsem je bilo treba zagotoviti boljšo čistočo jekla in znižati temperaturo vlivanja, s čimer vplivamo na izoblikovanje normalne makrostrukture bloka z dovolj debelo globulitiono cono, kar edino lahko zagotovi valjanje blokov direktno v trak, to je dobro plastičnost v vročem.
Kaj se dogaja in kako poteka oksidacija jekla,
ki naj ima 0,02 °/o C
Glavni namen oksidacije je znižati vsebnost ogljika na 0,02 %, odstraniti pline iz jekla (H2, N2) ter oksidacijske produkte taljenja in oksidacije. Vse to se da odstraniti le preko CO reakcije, če naj dosežemo v talini nizko vsebnost dušika, ki je za to vrsto jekla predpisana, in talino očistimo produktov oksidacije, mora le-ta dovolj dolgo in intenzivno kuhati, za kar je potrebno vsaj 0,5 % C v talini pred oksidacijo.
Kaj se med oksidacijo dogaja, prikazuje ravnotežni diagram na sliki 1 za ravnotežje med C in O pri 1650° in 1600° po E. Schiirmanu in sodelavcev.
Za to ravnotežje velja, da je produkt [C] X [0] po H. C. Vadker in E. H. Hamiltonu [% C] [% O] = = 2,5 X 10-3 pri Pco = 1 b
Ta produkt zelo dobro velja prav pri majhnih vsebnostih ogljika, to je pri jeklih, o katerih teče beseda.
Iz diagrama na sliki 1 vidimo, da je temperaturna odvisnost ravnotežja med ogljikom in kisikom zelo majhna, kar potrjujejo podobni diagrami, ki so narejeni za višje temperature, do 1800° C.
Vsebnost ogljika v %
Slika i
Ravnotežni diagram C-O po F. Schiirmanu in P. Hadji-sarosu 1)
Fig. 1
Carbon — oxygen equilibrium (according to E SchUrmann, P. Hadjisarov)
Iz tega diagrama lahko razberemo, da bomo imeli pri 0,03 % C 700 ppm [O] in pri 0,02 % C že 1250 ppm [O], kar je pomembna razlika. To potrjuje tudi termodinamična analiza reakcije C + O = CO B. Koroušiča 2)
Razlike pa so, odvisno od razpona ogljika, lahko še večje. Praktične meritve so pokazale, da se giblje vsebnost aktivnega kisika od 600 pa do 1500 ppm.
Oksidacijska reakcija, razvijanje CO, z zniževanjem ogljika pojenjuje in se pri 0,03 °/o C in 1 b pritiska približa ravnotežju, ka pomeni, da kuhanja taline ni več. To pa je tudi zunanji znak, da oksidacijo ustavimo.
Izkušenosti in presoji talilcev je prepuščeno, kdaj prenehajo pihati kisik. Ker gre za čisto vi-zuelno oceno in ker obenem pihamo velike količine kisika okoli 0,35 Nm3/t imin., zelo hitro pristanemo zunaj ravnotežja, ko se ogljik le počasi oksidira, v jeklu pa hitro raste vsebnost kisika, ker se oksidira železo.
Poznavanje osnov vakuumske metalurgije nam to stanje potrjuje. Le zniževanje parcialnega tlaka CO lahko reakcijo C + O = CO požene v desno in prepreči preoksidacijo taline.
Oksidacija ob tako labilnem ravnotežju, oziroma balansiranje okrog tega ravnotežja je metalurge v svetu že pred skoraj dvema desetletjema privedla do spoznanja, da takšno delo ne more biti dobro in ekonomično, ker je riziko prevelik. Pri izdelavi jekel z 0,02 % C ali manj, kot so posebna jekla za globoko vlečenje in za elektro pločevino, se je zlasti v zahodnem svetu uveljavilo razogljičenje in dezoksidacija v vakuumu kot najbolj smotrna tehnologija.
Kako izboljšati tehnologijo v naših razmerah?
Jeklarji smo se, zavedajoč se bistva težav: ma-šenja izlivkov, nečistega jekla in posledic, to je velikega deleža izmečka, iskali možnost za izboljšanje obstoječe tehnologije.
Rešitev je bila, dokler ne bo zgrajena vakuumska naprava, ena sama, in to sekundarna obdelava jekla v ponovci.
Konec leta 1981 smo začeli v elektro jeklarni postopno uvajati prepihovanje jekla z argonom skozi porozne kamne v dnu ponovce. Skupaj z do-lomitno obzidavo ponovc in uvedbo drsnega zapirala, ki smo ju uvedli že pred tem, so bile s tem dane osnove za sekundarno obdelavo jekla v ponovci. Takoj se je pokazala razlika v livnosti jekla med šaržami, ki so bile prepihane z argonom, in neprepihanimi.
Potem, ko smo imeli na razpolago dve ponovci, opremljeni z argonskimi kamni, je lahko v januarju 1982 nova tehnologija stekla. Sedaj v peči vložek le še raztalimo in oksidiramo v želj ene meje od 0,02 do 0,03 % C. Seveda v peči še vedno
veljajo vsi zakoni klasične metalurgije, če jekla v ponovci ne podvržemo vakuumski obdelavi ali obdelavi z vpihovanjem CaSi.
Ogljik naj bo na začetku oksidacije dovolj visok, da lahko znižamo pline v jeklu in jeklo obenem očistimo nečistoč, oziroma produktov oksidacije.
Zadostno vsebnost ogljika je treba zagotoviti z vložkom, bodisi z grodljem ali, če tega ni, z drugimi sredstvi za ogljičenje.
Oksidacija naj teče pri temperaturi, ki je ves čas za 120 do 150° C nad tališčem jekla; na začetku nižja, na koncu višja. Fluidnost jekla je za čiščenje, oziroma flotacijo nečistoč izrednega pomena.
Zagotoviti je treba zadostno bazičnost žlindre z dodajanjem apna, in sicer zaradi čuvanja stene peči, pa tudi zaradi zmanjševanja aktivnosti FeO v žlindri, in to v času taljenja, oksidacije in po oksidaciji do preboda.
Kisik je treba pihati tako, da odteče večji del prve žlindre, ki vsebuje tudi ves oksidirani silicij iz vložka, ki ga je pri naših razmerah lahko precej.
Z ustrezno obliko prehodne odprtine je treba preprečiti mešanje jekla in žlindre med prebodom.

Slika 2
Prikaz ločenja jekla od žlindre s prelivanjem
Fig. 2
Presentation of separation steel from slag by pouring over
Ločenje jekla od oksidacijske žlindre je važen pogoj za rafinacijo jekla v ponovci. K vedemo ga s prelivanjem jekla iz ene ponovce v drugo, kakor prikazuje slika 2. Prva ponovca je zato šamotna z zamašnim drogom, druga ponovca, v katero jeklo prelijemo, pa je obzidana z dolomitom, opremljena z drsnim zapiralom in argonskim kamnom.
Legiranje in odžveplanje izvedemo v drugi ponovci z belo rafinacijsko žlindro. Obenem z rafinacijo nastavimo željeno livno temperaturo. Po obveznem mirovanju taline jeklo odlijemo v kokile.
Kratek opis sekundarne rafinacije jekla
Uvod v sekundarno rafinacijo je pre^dezoksicra-cija jekla v prvi ponovci z 1,3 kg Al/t in delnim legiranjem s FeSi. Dodana količina aluminija ravno zadošča za vezavo, oziroma obarjanje kisika, ki ga jeklo prinese s seboj iz peči. Močno turbulentno gibanje jekla v času preboda poskrbi za dobro izločanje dezoksidacijskih produktov. Pri tem zaradi dezoksidacijskih reakcij in topilne toplote Si naraste temperatura v prvi ponovci. Prirastek temperature jekla je različen, odvisen je od stopnje oksidiranosti taline in od tega, ali se žlindra meša z jeklom ali ne. V povprečju je temperatura jekla v prvi ponovci večja od temperature jekla pred prebodom, in sicer za 40° C.
V času prelivanja v drugo ponovco jeklo dokončno legiramo s silicijem in aluminijem. Skupaj s potrebnimi legurami smo dali v ponovco tudi 4 do 5 kg apna/t jekla. Apno je mleto v prah. Z apnom damo tudi jedavec, da dobimo tekočo žlindro že na začetku prelivanja. Ves čas prelivanja, ki traja 8 minut, močno prepihujemo z argonom (pritisk 5 b), da tako dosežemo maksimalni možni kontakt tekoče bazične žlindre in jekla. Takšno močno mešanje jekla in žlindre, kot je sicer značilno za konvertorje, je možno, dokler ponovca še ni polna in je talina tudi zaščitena s plini, ki pri tej rafinaciji nastajajo. Proti vrhu ponovce pihanje umirimo tako, da talina le še rahlo valovi. Vse rafinacijske reakcije so potekle v času prelivanja. Pri nadaljnjem prepihovanju taline vsebost žvepla le še malo pade. Argon pihamo do željene temperature za livanje, ki je 70 do 80° C nad tališčem in je za 30 do 40° C nižje kakor pri stari tehnologiji. V povprečju traja pre-pihovanje 20 minut, poraba argona pa znaša 70 do 100 l/t jekla.
REZULTATI
Za oceno tehnologije bomo uporabili vsebnost žvepla v končni sestavi in stopnjo odžveplanja v času sekundarne rafinacije v dugi ponovci med prelivanjem jekla.
Za primerjavo uspešnosti nove tehnologije vzemimo rezultate iz leta 1981, to je leto pred uvedbo te tehnologije.
Tabela 1: Vsebnost žvepla v končni analizi v letu 1981
Število šarž (junij, julij, avgust) srednja vrednost standardni odklon
n = 187
X = 0,0142 % S = 0,0045 %
Analiza vzrokov za izmeček
Da bi prišli do pravih vzrokov, ki povzročajo izmeček, smo v okviru posebne naloge temeljito analizirali z matematično-statističnimi metodami vzroke nastajanja razpok pri valjanju blokov v slabe 3). Regresijska analiza rezultatov za preteklo leto in prva dva meseca letošnjega leta (1983) je dala zelo različne rezultate po mesecih in za celo leto. Pojasnilo upoštevanih vplivnih dejavnikov po posameznih mesecih je različno. Glavni vplivni dejavniki so od meseca do meseca različni. Skupna korelacija za celo analizirano obdobje je majhna, tako da ni mogoče najti res pomembnih vplivnih dejavnikov, ki povzročajo trganje blokov. Iz tega lahko tudi sledi, da so vzroki za trganje mnogo bolj kompleksni, kot jih je omenjena naloga zajela.
V tem delu pa smo skušali z enostavno analizo stanja ugotoviti, v katerih primerih nastaja največ izmečka, oziroma kakšna tehnologija daje najmanj, da bi v bodoče lahko razmere izboljšali.
Rezultati v tabeli kažejo število raztrganih sla-bov in delež glede na odlito število blokov ter skupni izmeček, izražen tudi v procentnem deležu.
Na enak način je prikazano število šarž, ki niso prepihane z argonom, in število šarž, ki ob raz-talitvi niso imele več kot 0,30 % C, ki torej niso
vsebovale zadostne in potrebne količine ogljika. Do takšnih mehkih raztalitev pride največkrat zaradi tega, ker v vložku ni predpisane količine grodlja, dodatek drugih sredstev za ogličenje pa je bil premajhen.
V	spodnjem delu tabele pa so prikazane le šarže, ki niso vsebovale dovolj ogljika ob raztalitvi, s pripadajočim številom raztrganih slabov in izmečkom zaradi trganja.
Ugotovimo lahko, da izmeček zaradi trganja slabov ni mnogo manjši, kot je bil še pri stari tehnologiji, da pa prispevajo glavni delež k izmečku šarže, ki imajo premalo ogljika, v aprilu celo 58 % vsega izmečka.
V	tabeli 3 prikazujemo vpliv prepihovanja z argonom na razpoke in izmeček. Obdelane so le šarže, ki so bile zanesljivo prepihane z argonom. Primerjava s tabelo 2 kaže, da je manjše število raztrganih slabov od skupnega števila, pa tudi izmeček, ki je za 0,6 % manjši.
V	tabeli 4 so prikazane šarže, ki so imele ob raztalitvi 0,30 % C in manj. Izmeček je kar za 2 % večji, kot je povprečje, kar dovolj zgovorno dokazuje, da so mehke raztalitve glavni krivec za izmeček, seveda ob dejstvu, da znaša delež teh šarž skupno kar 26 %.
Skoraj v celoti je odpadel izmeček zaradi ne-strganih blokov. Tega pojava praktično ni več, kar je ugodna posledica nižjih 'temperatur vlivanja.
Vpliv izdelave jekla na stopiijo odžveplanja
Stopnja odžveplanja je zanesljiv kazalec kvalitete jekla in dela. Žveplo pade lahko le, če je aktivnost kisika v žlindri in v jeklu majhna.
Tabela 2: Prikaz rezultatov od septembra 1982 do maja 1983
Sept. Oktober November December Januar Februar Marec April	Maj
Kom. % Kom. % Kom. % Kom. % Kom. °/o Kom. °/o Kom. % Kom. % Kom. '
Skupaj Kom. %
odlito
blokov
raztrg.
slabi
izmet
neprep.
z arg-
mehke
razt.
raztrg. a slabi b izmet a
453
65 17 25
16
22 8
559
308
467
296
697
635
624
530
4569
14,4 60 10,7 65 21,1 36 7,7 3,7 19 3,4 28 9,1 12 2,4 42 25 34,7 41 100 12 20
27 4,9 34 1,76 4,7
8 11,0 1127,0
1,97 3,9 llrrr- 12
14 23,4 2,4
38 12,8 123	17,7	231	36,2	124 20,2	44	8,3	785 17,2
9 3,3 46	6,6	34 5,35	24 3,85	7	1,3	196 4,3
7	18,5 19	21,6	6 7,3 9 11,3	10	14,7	154 26,2
8	21,0 19	21,6	25	30,4	42 53	10	14,7	153 26,0
18,3 3,6 10,5
19,5 1,9 21,5
13
5
36,0 0,87 4,2
2,03 6,0 6ttt-42
15,8 0,67
2^T"20
32,6 2,9 43,5
69
11,0 30,0
78
2,05
16
12,5 58,0 2,5 66,5
1,5 5,56 12 ttt-265 ■
18,0 0,38 66,6
74
32,6 1,6 38,6
a procentni delež glede na število vlitih blokov b procentni delež od raztrganih slabov c procentni delež od skupnega izmečka
Tabela 3: Vpliv prepihovanja z argonom na raztrganine — izmet
Prepih.	Sept.	Oktober	December Januar	Februar Marec April Maj Skupaj
z arg.	gt. °/o	Št. % št. % Št. %	Št. % Št. % št. % št. % Št. %
Štev. blokov	239	374	371	234	610	566 561 450 3405
Raztrgani	25 10,5	45 12	23 6,2	33 14,0	91 14,9	178 30,9 115 20,5 36 8 546 15
Izmet	9 3,8 9 2,4 9 2,43 7 3	41 6,7 28 4,9 20 3,5 1 0,22 124 3,6
Tabela 4: Prikaz rezultatov šarž, ki so raztalile z manj kot 0,30 % C
Mehke	September	Oktober	November December	Januar	Februar	Marec April Maj	Skupaj
raztal.	gt. %	št. % Št. % št. %	št. %	Št. %	št. %	Št. %	Št. %	Št. %
blokov	119	60	82 108	63	150	194	331	78	1185
Raztrgani	22 18,5	11 18,3 12 14,6 13 12,0 6 9,5	42 28,0	69 35,4	78 23,6	12 15,2	265 22,3
Izmet	8 6,7 2 3,3 6 7,3 5 4,6	2 3,2	20 13,2	13 6,7	16 4,8 2 2,5	74 6,2
V	nadaljnjem prikazujemo stopnjo odžveplanja po mesecih in primerjamo le to s šaržami, kjer so se bloki trgali, in tistimi, kjer se bloki niso trgali.
V	tabeli 5 je prikazana stopnja odžveplanja za štiri mesece v letu 1982 in pet mesecev v letu 1983 ter še za posamezne mesece od januarja do maja leta 1983, in to posebej za šarže, ki so obdelane z argonom, in za šarže, pri katerih argonski kamen ni deloval.
Razlika v stopnji odžveplanja je očitna, obdelava jekla z argonom zanesljivo poveča stopnjo odžveplanja. Zanesljivost delovanja argonskega kamna je v tem letu tudi mnogo večja, kot je bila v preteklem letu.
V	naslednji tabeli pa prikazujemo stopnjo odžveplanja posebej za šarže, kjer so se bloki trgali, in za šarže, kjer se bloki niso trgali in sicer za mesec januar—maj 1983.
Iz tabele 6 vidimo, da je stopnja odžveplanja pri šaržah, kjer se bloki trgajo, manjša in raztros večji kot pri tistih, kjer se ne trgajo. To dokazuje, da je za trganje kriva izdelava jekla, oziroma čistoča jekla, ki smo jo dosegli.
Tabela 5: Stopnja odžveplanja po mesecih
V neposredni zvezi s stopnjo odžveplanja je vsebnost žvepla v končni analizi. Porazdelitev žvepla skupaj za 3 mesece v lanskem in letošnjem letu, za letos pa tudi po mesecih, prikazujemo v tabeli 7. Analogno s stopnjo odžveplanja je tudi vsebost žvepla pri šaržah, ki so prepihane z argonom, nižja. V letošnjem letu odstopa zlasti mesec februar kot najslabši v tem pogledu, in tudi z največ izmečka (tabela 2).
Kot posebno prednost nove tehnologije moramo poudariti veliko stopnjo odžveplanja v ponovci. V povprečju 70 %-na stopnja odžveplanja je zelo dober rezultat. Velik raztros rezultatov seveda kaže na velike razlike v kvaliteti in izdelavi, kar obenem pomeni, da je zelo težko dosegati najboljše rezultate. Primerjava s staro tehnologijo kaže, da smo znižali vsebnost žvepla za 30 % (v letu 1981 je bila povprečna vsebnost žvepla 0,0142 % in najnižja 0,007 %), kar je zelo dober rezultat. Poudariti moramo zlasti vrhunske rezultate, ki jih ta tehnologija omogoča. Stopnja odžveplanja od 80 % navzgor do 91 %, kot doslej najvišje vrednosti le ob uporabi apna in jedavca, so sicer dosegljive le z vpihavanjem CaSi.
Mesec	Sept.—Dec. Jan.—Maj Januar Februar Marec April Maj
g	n	129	306	31	78	74	71	53
g)	X(%)	71,4	69,6	70,4	65,0	71,7	70,8	73,2
^	S(%)	12,5	12,9	14,3	13,1	11,0	12,1	10,5
N
|	n	103	43	7	11	8	8	10
£	X (%)	63,6	61,0	66,4	51,2	56,2	65,5	68,6
n	S (°/o)	17,1	17,1	6,0	22,8	9,5	19,7	7,8
S-i
41 43 46 49 52 55 58 6/ 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 Stopnja odžveplanja v %
Slika 3
Porazdelitev stopnje odžveplanja za šarže, ki so prepihane z argonom
Fig. 3
Distribution of the desulphurisation degree
Tabela 6: Stopnja odžveplanja januar—maj 1983
	trganje blokov	brez trganja
n =	128	208
X (%)	65,0	71,6
S (%)	14,5	11,6
Porazdelitev stopnje odžveplanja in vsebnosti žvepla prikazujemo na slikah 3 in 4. Za mesece
M O
!
i, 6 8 » 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 % S x 10 3 Slika 4
marec, april in maj za Šarže, ki SO prepihane Z ar-	porazdelitev vsebnosti žvepla za šarže, ki so prepihane gonom. 2 argonom
Fig. 4
Rezultati obdelave jekla s Ca v ponovci	Distribution of sulphur content
Nezanesljivost izdelave in naša nemoč pri kon-	tudi možnost razogljičenja na okrog 0,01 % C, ali
troli procesa sta nas prepričali, da sta možni le dve	obdelava jekla s Ca v ponovci kot zasilna rešitev,
poti, in to izdelava jekla v vkuumu, ki nam daje	Le ogljik pri nizkem pco in Ca, vpihan globoko v ta-
Tabela 7: Vsebnost žvepla v končni analizi po mesecih
Mesec
Sept.—Dec. 1982
Jan.—Maj 1983
Januar
Februar
Marec 1983
April
Maj
e
o	n =	129
o	X (°/o)	0,0082
jg	S (%)	0,0047
312	31	78
0,0104 0,0094 0,0125 0,0053 0,0043 0,0057
74	71	58
0,0098 0,0102 0,0096 0,005 0,005 0,005
S)	n =	103	43
«	X (°/o)	0,0098	0,013
n	S (%)	0,0055	0,0062
ti £>
Tabela 8: Porazdeltev stopnje odžveplanja in vsebnost žvepla pri šaržah, ki so obdelane s Ca v ponovci.
	Stopnja odžveplanja	Vsebnost žvepla
N	15	15
X (%)	84,3	0,00513
S (%)	3,6	0,00034
lino, imata moč vezati odvečni kisik in reducirati okside drugih kovin, ki so krivi za slabo plastičnost jekla v vročem.
Na napravi za vpihovanje CaSi v jeklo smo obdelali 15 šarž. Rezultati so prikazani v tabeli 8.
Glavna prednost te tehnologije je 100 % izkoristek direktnega valjanja, torej odlična plastičnost jekla v vročem, in to tudi pri mehkih raz-talitvah. Med obdelanimi šaržami sta tudi dve z 0,10 "/o C ob raztalitvi.
Prednost s kalcijem obdelanega jeka je poleg visoke stopnje odžveplanja in majhne vsebnosti žvepla tudi izredno dobra livnost, saj smo normalno vlivi tudi šaržo, ki je bila le 30° C nad tališčem. Sicer pa so temperature livanja v povprečju za 20° C nižje od s Ca neobdelanih šarž.
Žal prostorska ločenost naprave, ki je namenjena le za obdelavo jekel za kontiliv, onemogoča stalno obdelavo jekel s kalcijem.
ZAKLJUČKI
Pričujoče delo načenja probleme izdelave jekel z majhno vsebnostjo ogljika, ki so legirana s silicijem in aluminijem.
Oksidacija jekla v električni obločni peči do 0,02 % C daje zelo heterogene rezultate, ker z vi-zuelno kontrolo procesa oksidacije na meji ravnotežja ni mogoče več obvladati. Iz tega sledijo velike razlike v vsebnosti kisika po oksidaciji in s tem povezan nastanek zelo različnih količin dezoksida-cijsikih produktov, kar je končno posledica različna plastičnost jekla v vročem.
Vsi rezultati, ki so prikazani v tabelah, kažejo velika odstopanja od srednjih vrednosti, torej zelo velik raztros, in sicer pri rezutatih valjanja blokov direktno v toplovaljane trakove, pa tudi pri kazalcih kvalitete dela, kakor sta stopnja odžveplanja med sekundarno rafinacijo v ponovci in vsebnost žvepla v končni sestavi.
Nova tehnologija, ki smo jo vpeljali na začetku leta 1982, katere bistvo je intenzivna sekundarna rafinacija jekla v ponovci s tekočo žlindro, je v povprečju prinesla izboljšanje, in sicer se je vsebnost žvepla znižala za 30 %, enako pa se je znižal tudi skupni izmeček, vendar je raztros rezultatov ostal velik.
Le obdelava jekla s kalcijem (vpihavanjem CaSi) v ponovci tako izboljša plastičnost jekla v vročem, da se bloki ne trgajo več med valjanjem, pri skoaj 85-procentni stopnji odžveplanja in vsebnosti žvepla, ki je blizu 0,005 %. Livnost jekla pa se tako izboljša, da je mogoče vlivanje tudi še pri 30 do 40° C na tališčem.
Vsi rezultati kažejo, da je za doseganje bolj homogenih rezultatov, predvsem pa za izboljšanje plastičnosti jekla potrebna drugačna tehnologija.
V svetu so se za izdelavo takih jekel uveljavili postopki, ki omogočajo tudi razogljičenje, to so vakuumski postopki.
Poleg kalcija ima le ogljik pri nizkem tlaku pco moč reducirati okside drugih kovin in napraviti jeklo dovolj čisto. Istočasna zahteva po nizkem ogljiku daje prednost vakuumskim postopkom pred vpihavanjem CaSi.
Ko bo objavljen ta članek, bo na Jesenicah že v poizkusnem obratovanju VOD naprava, v kateri bomo poslej izdelovali ta jekla.
Literatura:
1.	Helmut Kniippel: Desoxydation und Vakuumbehandlung von Stahlschmelzen Band I 1970 Verlag Stahleisen MBH
2.	Blaženko Koroušič: Prispevek k optimizaciji proizvodnje dinamo jekel ŽELEZARSKI ZBORNIK 1983 (1) str. 10
3.	Alojz Poklukar: Strokovna naloga 1983
ZUSAMMENFASSUNG
Die Erzeugung der Stahle mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,02 bis 0,03 % im Lichtbogenofen nach klassiescher Arbeitsweise stellt ein grosses technologisches Problem dar.
Beim Frischen im Ofen das nur visuel kontrolliert werden kann ist eine t)beroxydation der Schmelze sehr leicht moglich. Die Oxydation von Kohlenstoff nahert sich bei 0,03 % C den Gleichgevvichtsbedingungen und nachdem die Kohlenstoffreaktion aufhohrt wird vorwiegend Eisen oxydiert, wenn nicht rechtzeitig das Sauerstoffblasen unterbrochen wird. In der Schmelze konnen deshalb sehr grosse Mengen von Sauerstoff enthalten sein die eine grosse Menge von Desoxydationsprodukten zur Folge haben und letztlich die Warmverformbarkeit beim VValzen der Blocke verschlechtern.
Durch die Einfuhrung der sekundaren Raffination in der basisch zugestellten Pfanne unter stark basischer Schlacke, (schwarze Schlacke wird durch das Umgiessen vollig abgetrennt) bei intensiver Argonspiilung ist uns ge-lungen den Stahl in solchen Umfang zu reinigen, dass die
Giesstemperatur um 30° C erniedrigt werden konnte, das Schmierenen der Ausgiisse beseitigt wordem ist, der Schweffelendgehalt durchschnittlich um 30 % und im gleichen Ausmass auch der Gesamtausvvurf erniedrigt vvorden sind. Die Streunung der Ergebnisse ist immerhin noch gross, vvas als ein Nachvveis der schvvierigen Erzeugung und immer noch einer grossen l/nsicherheit ange-sehen vverden kann.
Versuche mit der Kalziumbehandlung solcher Schmelzen in der Pfanne zeigten, dass dieses Verfahren eine Losung des Problemes schlechter VVarmverformbarkeit sein konte.
Es bleibt immer noch das Problem des zu hohen Kohlenstoffgehaltes fiir das Enderzeugnis. Deshalb vverden die Stahle fiir Elektrobleche ausschliesslich in Wakuum-verfahren erzeugt, vvo durch die Entkohlung, Desoxydation, Entgasung und Legieren grossere Sicherheit bei der Erzeugung und optimahle Eigenschaften gevvahrleistet vverden konnen.
SUMMARY
Manufacturing steel vvith 0.02 to 0.03 % carbon re-presents a difficult technologlcal problem.
In oxidation of carbon being visually controlled the overoxidation of melt can easily occur. Oxidation of carbon at contents about 0.03 % C reaches the equilibrium conditions, and vvhen CO formation ceases the iron com-mences to be oxidized if blovving of oxygen is not stopped in time. Steel thus can contain high amounts of oxygen which causes formations of a great amount of deoxidation products, and the plasticity of steel in hot rolling is reduced.
Introduction of the secondary refining in a basic-lined ladle under highly basic slag (oxidic one is completely separated by pouring over) enabled at intensive stirring vvith argon to clean the steel to such an extent that the
casting temperature of steel vvas reduced for 30° C, the stuffing of nozzles vvas eliminated, the sulphur content vvas reduced in average for 30 °/o, and in the same extent also the overall rejection. Scattering of results is sub-stantial vvhich gives clear evidence of difficulties in manufacturing and of stili a high degree of uncertainty.
Experiments of treating steel in ladle vvith calcium shovved that this method could solve the problem of hot plasticity of steel.
But the problem of too high carbon content for final product remains. Therefore only manufacturing steel in vacuum is the suitable method for electrical steel vvhere decarburisation, deoxidation, degassing, and alloying enables higher certainty in manufacturing and the optimal properties of steel.
3AKAIOTEHHE
H3roTOBAeHHe cTaAeft c coAepacaHHeM yrAepoAa ot 0,02 ao 0,03 % KAacciraecKHM oiocoSom npeACTaBAaeT CoAiinoe TexHOAora-qeCKoe 3aTpyAHeHHe.
IIpH OKHCAeHHH yTAepoAa, KOTopoe npOBepaeM BH3yaAbH0, MoaceT npoH3QHTH nepeoKHCAeHHe pacrLiasa. Haao CKaaan,, *rro oKHCAcime yrAepOAa npa coAepacaHHH 0,03 % C npn6AH3HTbca ycaobh3m paBHo-BeCHfl, H KaK TOAiKO peaKIlHS AeSCTBHS CO OKOH^HTBCH TO, eCAH HaM He yAacrca BOBpeiia npeKparaTb BAysaHHe KHCAopOAa, HacrpiHT OKHCAeHHe aceAe3a. IIo3To\iy craAb coAepacHT 6oAbinoe koahmcctbo KHCAopoAa, a nocAeACTBHe 3Toro c>0pa3OBaHHe SoABinoro KOAiraecTBa npOAVKTOB paCKHCAeHHH, H HeAOCTaTOIHaH nAaCTHMHOCTb CTaAH npH ropaMCH npoKaTKH. C BBeAeHHeM BTopnqHoro pa4>HHHpoBaiiHa B KOBine C OCHOBHOH <J>yTepOBKOH nOA OCHOBHbIM IIIAaKOM (OKHCAH-TeAbHijfi niAaK 6biA noAHoeTbio yAaAeH npn nepenAaBKH) h npH HHTeHCHBHOM nepeMemHBaHHeM c aproHOM yAaAocb noApjHTb CTaAb
TaKOii MHCTOTbI 1TO AaHa SblAa BO3MOJKH0CTb BbinOAHSTb AHTbe c TeMnepaTypoH 30 rpaAycoB HHace, ycTpaHHTb 3aKAMiiKBainie cahb-HbIX KaHaAOB H OTBepeTHfi H VMeHblUHTb COAepJKaHHe cepbl H CO-bokynhoro 6paKa b cpeAHeM Ha 30 %.
PaccunaHHe pe3yAbTaTOB 3naiHTeAbHo; sto yKa3HBaeT Ha 3a-TpyAHeHHs npH H3roTOBAeHHH CTaAH h Ha Bce enje 6oAbinyio He-HaAeJKHocn,. OnHTHHe o6pa5oTKH CTaAH c KaAMjHeM noKa3aAH, vto npHMeHeHHe KaAbUHa motao 6u pa3peumTi> Bonpoc nAacnraHOCTH npn ropa^efi npoKaTKH. npoSAeMOH ocTaHeTca Bce eme BbicoKoe coAepacaHHe yrAepoAa KOHeraoro npoAyKTa. no3TOMV nAaBKH CTaAH, npeaha3hahehhbie aah npHMeHeHHe b 3AeKTpoTexHHKH HaAO Becra b BaKyyMe rAe o6e3yrAepo>KHBaHHe cnoco6cTByeT pacKHCAeHHio, yAaAeHHio ra30B h AerapoBamno. TaKHM 06pa30m mo5kho HMeTb Ha-AeMCHOCTH npH H3rOTOBAeHHH H o6THMaAbHb!e CBOHCTBa CTaAH.