YU ISSN 0372-8633 ŽELEZARSKI ZBORNIK Stran VSEBINA Zalar Bogdan, V. Oster c, J. W o h i n z — Metalurški inštitut Ljubljana VKLJUČITEV JEKLARSKEGA PRAHU IN ŠKAJE V KLORIRNI POSTOPEK PREDELAVE PIRITNIH OGORKOV 77 Koroušič Blaženko, F. Vodopivec — Metalurški inštitut Ljubljana; J. R o d i č, A. R o d i č, J. Pšeničnik — Železarna Ravne VPLIV MODIFIKATORJEV NA MEHANIZEM STRJEVANJA, HOMOGENOST IN NARAVO KARBIDOV BRZOREZNIH JEKEL IZDELANIH PO POSTOPKU EPŽ (I. DEL: MODIFIKACIJA JEKLA C 7680 (BRM-2) IZDELANEGA PO EPŽ POSTOPKU 87 Uranc Franc — Železarna Ravne ODPORNOST PROTI ZATOPITVI IN ŽILA-VOST OSTRINE 99 Stocca Bogdan — Železarna Jesenice NERJAVNO JEKLO ZA TURBINSKE LOPATICE S 13 % Cr 105 LETO 12 ŠT. 3'1978 2EZB BQ 12 (3) 77 — 108 (1978) IZDAJAJO ZELEZARNE JESENICE. RAVNE. STORE IN METALURŠKI INSTITUT ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 12 LJUBLJANA SEPTEMBER 1978 Vsebina stran Zalar Bogdan, V. Osterc, J. Wohinz Vključitev jeklarskega prahu in škaje v klorirni postopek predelave pirit-nih ogorkov 77 UDK: 669.046.428 ASM/SLA: B 15 v Koroušič Blaženko, J. Ro-dič, A. Rodič, J. Pšeničnik Vpliv modifikatorjev na mehanizem strjevanja, homogenost in naravo karbidov brzoreznih jekel izdelanih po postopku EPZ (I. del: Modifikacija jekla C 7680 (BRM-2) izdelanega po EPŽ postopku) 87 UDK: 669.14.018.252.3 ASM/SLA: D 8 n, AD-p 36 Franc Uranc Odpornost proti zatopitvi in žilavosti ostrine 99 UDK: 669.14.018.25 ASM/SLA: Q 29, Q 6n, Q 6s Stocca Bogdan Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s 13 % Cr UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-01 105 Inhalt Seite Zalar Bogdan, V. Osterc, J. Wohinz Einschliessung des bei der Entstaubung in Stahl-vverken entstehenden Staubes und des Zunders in das Chlorierverfahren bei der Verarbeitung von Pyritasche 77 UDK: 669.046.428 ASM/SLA: B 15 r Koroušič Blaženko, J. Rodič, A. Rodič, J. Pšeničnik Einfluss der Impfmittel auf den Erstarrungsme-chanismus, die Homoge-nitat und die Morphologie der Karbide in den Schnelldrehstahlen, er-zeugt nach dem ESU Verfahren (I. Teil: Modifizierung des Stahles C 7680 (BRM-2 — erzeugt nach dem ESU Verfahren) 87 UDK: 669.14.018.252.3 ASM/SLA: D 8 n, AD-ps 6 Franc Uranc Schlagfestigkeit und Za-higkeit der Schneide 99 UDK: 669.14.018.25 ASM/SLA: Q 29, Q 6n, Q 6s Stocca Bogdan Nichtrostender Stahl fiir Turbinenschaufeln mit 13 % Cr UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-01 105 Contents Page Zalar Bogdan, V. Osterc, J. Wohinz Use of dust and scale of steel-making plant in chlorination process for pyrite cinder 77 UDK: 669.046.428 ASM/SLA: B 15 r Koroušič Blaženko, J. Rodič, A. Rodič, J. Pšeničnik Influence of modifying agents on the solidifica-tion mechanism, homoge-nity and nature of carbi-des in high-speed steel manufactured by ESR (Part I: Modification of C 7680 (BRM-2) electroslag remelted steel) 87 UDK: 669.14.018.252.3 ASM/SLA: D 8 n, AD-ps 6 Franc Uranc Resistance to blunting and toughness of the edge 99 UDK: 669.14.018.25 ASM/SLA: Q 29, Q 6n, Q 6s Stocca Bogdan Stainless steel with 13 °/o Cr for turbine blades 105 UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-01 CoAep>KaHHe Zalar Bogdan, V. Osterc J. Wohinz BKAIOieHHe CTaABHOfl ntlAH B OKaAHbi b cnocofi XA0pnp0Ba-hhh npn nepepaSoTKH nnpHT-hbk orapKOB 77 UDK: 669.046.428 ASM/SLA: B 15 r Koroušič Blaženko, J. Rodič, A. Rodič, J. Pšeničnik BAHHHHe MOAH(J)HKaTOpOB Ha MexaHH3M oTBepAeHHH, Ha ro-MoreraocT H nopoAY KapSH-aob 6biCTpopeMcyn|HX CTIIAefi H3roxoBAeHHbix 31T>K-cnoco-6om (i. qacTi> — MoAH^tHKa-W« CTaAH C. 7680 (BRM-2) H3rOTOBAeHHOft 3IDK-CIIOCO- 5om). 87 UDK: 669.14.018.252.3 ASM/SLA: D 8 n, AD-ps 6 Franc Uranc ConpoTHBAeHHe npoTHB npH-TynAeHHIO H Bfl3KOCTi ac3bhjh 99 UDK: 669.14.018.25 ASM/SLA: Q 29, Q 6 n, Q 6 s Stocca Bogdan Hep>KaBeioman CTaAB aah ao-naTOK Typ6nH c 13 % Cr 105 UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-01 For Avtomation and Process Technology from conceptual design to turn key system Za avtomacijo in procesno tehnologijo od idejnih zasnov do sistemov na ključ Control systems for material, materials management Analyses laboratories Electric are furnaces Basic oxygen furnaces (BOF) SIP Converter, AOD Converter Energy dispateh and control Pollution monitoring Heat treating optimization Tailor-made software and systems for your specific reguirements Kontrolni sistemi za materialno gospodarstvo Analitski laboratorij Elektro obločne peči Bazične kisikove peči LD — konverter in kisikovi žilavilni postopki s pihanjem od spodaj AOD — konverter Kontinuirno litje Sistemi razdelitve in kontrole porabe energije Krmiljenje čistilnih naprav Optimizacija toplotne obdelave Softvvare in sistemi prilagojeni vašim posebnim zahtevam PROCESS CORPORATION P. O. Box 11528 PITTSBURGH, PA 15238 USA For more detailed information please Za podrobnejše informacije se, prosimo, contact the European representative: povežite z zastopstvom za Evropo: I N T E C O — Internationale Technische Beratung Ges. m. b. H. Bahnhofstrasse 9 8600 Bruck/Mur, Austria Telephone: (038 62) 53 1 10 Telex: 36 720 AT R O S Tr A LN A ZENICA — TOZD JESENICE Izgradnja in vzdrževanje toplotnih agregatov m SAVSKE ELEKTRARNE LJUBLJANA TOZD ELEKTRARNA MOSTE Moste pri Žirovnici proizvodnja, transformacija in razdelitev električne energije telefon (064) 77-336 SVETUJEMO PROJEKTIRAMO IZVEDBENI INŽENIRING ZA METALURŠKE IN KEM. TEHNOLOŠKE NAPRAVE IN OBJEKTE PROJEKTIRAMO NAPRAVE ZA PROIZVODNJO SUROVEGA ŽELEZA SVETUJEMO IN REŠUJEMO TRANSPORTNE PROBLEME V METAL. PROCESU, PROJEKTIRAMO, KONSTRUIRAMO in DOBAVLJAMO: NAPRAVE ZA ODŽVEPLANJE TEKOČEGA GRODLJA !N SIVE LITINE, PEČI ZA SUŠENJE VLOŽKA ZA ELEKTROINDUKCIJSKE PEČI IZVAJAMO ŠTUDIJE IN IZVEDBENE PROJEKTE ZA PLINSKA ENERGETSKA OMREŽJA IN INDUSTRIJSKE PEČI IZDELUJEMO INVESTICIJSKE PROGRAME PROJEKTIRAMO TEHNOLOŠKE NAPRAVE ZA PREDELAVO NEKOVIN IN PLAVŽ NE ŽLINDRE INŽENIRING BLED — BLED, MLADINSKA 17 BLED Proizvaja: debelo, sredno in tanko pločevino dinamo trakove hladno valjane trakove vlečeno, brušeno in luščeno jeklo vlečeno žico vlečeno žico — patentirano pleteno patentirano žico za prednapeti beton hladno oblikovane profile cestne varnostne ograje jeklene podboje za vrata dodajni material za varjenje: — tehnični plin ARGON žičnike jekleni sekanec Vratni podboji pripravljeni za odpremo MONTER DRAVOGRAD — projektiranje — izdelava in montaža jeklenih konstrukcij — opreme za industrijo in železarne — dvigala in prenašala — termične, akustične in hidroizolacije — stavbeno kleparstvo in statik nosilci slovenske Železarne Ijubljana ŽELEZARNA JESENICE: proizvaja debelo in srednjo pločevino ter hladnovaljane trakove različnih kvalitet. Vlečeno, luščeno in brušeno jeklo. Valjano in vlečeno žico v različnih kvalitetah in površinskih obdelavah. Hladno oblikovane profile, ograje za avtoceste in vratne podboje, žične proizvode: žeblje, bodečo žico, žico, elektrode in praške za varjenje, vrvi in patentirane žice, jeklen pesek, tehnične pline: kisik in argon. ŽELEZARNA RAVNE: proizvaja toplovaljane in kovane profile ter vlečene, brušene in luščene palice, v vseh vrstah kvalitetnih in plemenitih jekel, jeklene odlitke, industrijske nože, brzorezna orodja in krožne žage za obdelavo jekla, kovin in lesa; pile, vzmeti, pnevmatske stroje in orodja, valje za hladno valjanje kovin, univerzalne in kovaške ekscentrične stiskalnice, sestavne dele za vagončke, diske za poljedelske stroje ... ŽELEZARNA ŠTORE: proizvaja toplovaljane ter vlečene in brušene palice, v vzmetnih in ostalih kvalitetnih vrstah jekla, specialno surovo železo za livarne, ulitke iz sive in nodularne litine, litoželezne valje, ki jih lahko obdelajo in obrusijo, kontilite profile---- TOVARNA VERIG LESCE: proizvaja verige za široko potrošnjo, tehnične in siderne verige, opremo za verige, snežne in zaščitne verige za vozila, kovinske in lesne vijake, hangervijake, razcepke, kovice, od-kovke in stiskance .... PLAMEN KROPA: proizvaja matične, nastavne in sponske vijake za splošne namene, matične in nastavne vijake srednje klase, matice in kovice. TOVIL LJUBLJANA: proizvaja vijake za kovine in za pločevino z ravnim in križnim utorom, samorezne vijake, vijake za les in kovice .... ŽIČNA CELJE: proizvaja iz žice razna pletiva, tkanine, mrežaste armature in predfabrikate, gabione, vibracijska sita in mreže za rudarstvo, žične transportne trakove, vzmeti, žične vložke in drugo žično konfekcijo. METALURŠKI INŠTITUT LJUBLJANA: raziskuje na področjih: priprava mineralnih surovin, surovega železa, proizvodnje jekla, barvne metalurgije, livarstva, termične obdelave in plastične predelave jekla in kovin. Vrši kemijske, metalografske in fizikalne analize. Pogled na novo hladno valjamo na Beli ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INSTITUT LETO 12 LJUBLJANA SEPTEMBER 1978 ... .. ... . i UDK: 669.046.428 Vključitev jeklarskega prahu asm/sla: Bisr in škaje v klorirni postopek predelave piritnih ogorkov Bogdan Zalar, V. Osterc, J. Wohinz Članek obravnava rezultate raziskav o možnostih dodajanja jeklarskih prahov in raznih škaj ter obruskov h klorirnemu postopku predelave piritnih ogorkov in nakazuje vzroke za določeno kvalitativno omejitev dodajanja. Podani so primerjalni podatki direktnih stroškov izdelave očiščenih in utrjenih peletov iz samih piritnih ogorkov in iz mešanic 85 % piritnih ogorkov in 8 % jeklarskih prahov ter 1 % škaj in obruskov. Pro-centualno je podano povečanje ustreznih investicijskih vlaganj. UVOD Poleg piritnih ogorkov, ferosulfatnih ogorkov, odpadnega blata iz proizvodnje žveplene kisline (na bazi pirita) in magnetne frakcije reduciranega rdečega blata1 lahko smatramo za sekundarne surovine za potrebe železarn še vrsto odpadnih prašnatih in finozrnatih materialov iz železarskih obratov. Nekaj od njih se redno vrača v primarne proizvodne procese (prah iz aglomeracijskih naprav in plavžev ter delno škaj a), ostali pa (prah iz jeklarskih agregatov, razne vrste škaj in obruskov) ostajajo neizkoriščeni in problematični glede transporta, odlaganja in onesnaževanja. Po kvantitativni oceni je v organizacijah združenega dela slovenskih železarn »proizvedenih« skupno okoli 40.000 t do 50.000 t takšnih materialov, od katerih bi jih bilo upravičeno in potrebno še izkoriščati ca. 22.000 t letno; ca. 12.000 t jeklar- Mgr. Bogdan Zalar, dipl. ing. met., samostojni raziskovalec, SŽ Metalurški inštitut, Ljubljana Prof. dr. Valerija Osterc, dipl. ing. geol., Institut za geologijo, FNT, VTO Montanistika, Ljubljana Janez Wohinz, dipl. ing. kem., samostojni raziskovalec, SZ Metalurški inštitut, Ljubljana •skih prahov, ca. 6.000 t škaj raznih izvorov in ca. 3.5001 obruskov. Ekonomičnost predelave in izkoriščanja teh odpadnih materialov je odvisna od lokacij posameznih obratov, kjer odpadni materiali nastajajo in kamor bi lahko predelane vračali v primarne procese pridobivanja železa in jekla. Odvisna je od vrste agregatov, narave vložka, od sistema lovljenja prašnatih materialov in načina transpor-tiranja do kemijskih in fizikalnih lastnosti in količin posameznih materialov. Mnenja smo, da sta od vseh teh faktorjev najbistvenejša količina razpoložljivih materialov in lokacijski pogoji. Postopki ponovnega izkoriščanja železonosnih drobnozrnatih odpadnih materialov so številni: od že omenjenega neposrednega vračanja v primarne procese, preko mineraloških separacij, procesov skepljanja (novejša Grangcold in Cobo proces), pražilnih procesov do najbolj interesant-nih redukcijsko pražilnih procesov (Kruppov-, SL/RN-postopek, japonska SDR- in SPM-postop-ka, Walz-postopek itd.), od klorirnih postopkov in manj ugodnih hidrometalurških do lokalnih specifičnih postopkov (v skrčeni obliki so ti postopki, aplicirani predvsem na predelavo jeklarskih prahov, opisani v Strokovnem poročilu 601/MI2, kjer je navedena tudi številna ustrezna strokovna literatura). Zanimivo je, da so razvoj postopkov predelave takšnih materialov v zadnjih letih pospeševale le velike jeklarske družbe v svetu. Tako n. pr. v ZDA Armco Steel Corporation, National Steel Corporation, The Steel Company v Kanadi, Sumi-tomo Heavv Industry na Japonskem, British Steel Corporation v Angliji, v Evropi pa so prevzele iniciativo velike družbe neželeznih kovin, kot Ber-zelius, Duisburgerkupferhiitte, tudi Lurgi, predvsem z ozirom na vzporedno pridobivanje cinka, svinca, bakra in drugih kovin. Tako velike družbe so lahko razvile postopke na osnovi velikih količin razpoložljivih materialov; najugodnejši v tem oziru so redukcijsko-pražilni postopki, za katere je minimalna in rentabilna količina predelave od 120.000 t do 400.000 t letno in ki so tudi tehnološko vsestransko zadovoljivi. V ZDA ravno z vidika količin materialov planirajo centralizirati tri večja središča predelave (Pittsburgh Pa., Chicago 111. in Detroit Mich.), ki bi zajemala vse večje železarne v teh regijah10. V ZRN stremi za takšnim centrom DKH (Duisburgerkupferhiitte). VZROKI ZA VKLJUČITEV Omenjena kvantitativna ocena razpoložljivih obravnavanih odpadnih materialov v Sloveniji vsiljuje mnenje., da so lokalne, četudi vsaj minimalno tehnološko ugodne rešitve, po posameznih železarnah nerentabilne. Tendence k čim večjim možnostim recikliranja nepredelanih obravnavanih odpadnih materialov v lastne agregate primarne proizvodnje so zato realne. Tudi skupne še preostale količine, t. j. ca. 22.000 1 letno, so premajhne za separatno predelavo na velikoindu-strijskih napravah. Zato smo pristopili k raziska- PIRITNI OGORKI AGREGATE Slika 1: Tehnološke faze predvidenega klorirnega postopka predelave piritnih ogorkov v katerega bi vključili še jeklarske prahove in škaje. Fig. 1 Technological stages of the designed chlorination process for pyrite cinder vvith added steel-plant dusts and scales vam o možnostih vključitve teh materialov v postopek predelave piritnih ogorkov, za katere je izdelan idejni projekt in okvirni izračun investicijskih vlaganj ter okvirni izračun direktnih proizvodnih stroškov predelave3. Naprava je predvidena za predelavo 100.000 ton materialov na osnovi sedaj razpoložljivih in že raziskanih količin 48.000 t/leto piritnih ogorkov, 42.000 t/leto mešanih ferosulfatnih-piritnih ogorkov in 6.000 t/leto odpadnega blata iz proizvodnje žveplene kisline. Skupno bi bilo teh materialov največ 96.000 t letno. Vključitev 22.0001 dodatnih materialov ne bi pomenilo preobremenitev naprav, saj je pri vseh investicijskih postavkav opreme predvidena določena rezerva in je predvideno 330 proizvodnih dni letno ter je pri količini ogorkov upoštevana maksimalna možna vrednost. Shema posameznih tehnoloških faz in agregatov je prikazana na sliki 1. OSNOVE IZBRANEGA KLORIRNEGA POSTOPKA S številnimi raziskavami, polindustrijskimi poskusi in primerjalnimi študijami1 ustreznih tehnologij smo za kvaliteto razpoložljivih ogorkov v Sloveniji ugotovili, da je optimalni klorirni postopek predelave pri visokih temperaturah. Zelene pelete ustreznih velikosti smo izdelali z vezivom CaCl2, ki je obenem služil pri utrjevalnih temperaturah 1300 °C v rotacijski peči kot klorirno sredstvo. Po tem procesu najprej oksidirajo še prisotni sulfidi kovin v ogorkih in pri tem sproščajo žveplov dioksid, oz. v določenih pogojih tudi žve-plov trioksid. Le-ta in ostali oksidi povzročajo skupno s kisikom razkroj CaCl2 do elementarnega klora (zato obvezna oksidativna atmosfera!), ki je nadalje aktivno klorirno sredstvo. Takoj reagira s prisotnimi kovinskimi oksidi (ZnO, CuO, Cu20, delno PbO itd.) v ustrezne kloride, ki imajo pri utrjevalnih temperaturah zadostno napetost par za zadovoljivo prehlapevanje. Temperatura utrjevanja bi lahko bila praviloma nižja (1200 °C), izbrana višja je potrebna za popolno razžveplanje, oziroma za razkroj nastalega CaS04.4 Tehnologija kloriranja je izbrana zaradi potrebnega odstranjevanja iz piritnih ogorkov cinka in bakra2-5. Produkt izbranega pocesa so utrjeni peleti s trdnostjo nad 50 kp/pelet, očiščeni oligo-elementov (s specifičnostjo, ki veljajo za arzen6) in so pripravljeni za vsip v plavž ali za nadaljnji proces metalizacije7. KVLITATIVNA OCENA JEKLARSKIH PRAHOV, ŠKAJ IN OBRUSKOV V PRIERJAVI S PIRITNIMI OGORKI Značilnosti preiskovanih železonosnih odpadnih materialov, ki bistveno vplivajo na nadaljnjo tehnologijo predelave, so relativno fina zrnatost, Tabela 1: Kemijske analize preiskovanih materialov (%) Jeklarski prahov i &T Škaje raznih izvorov Piritni ogorki1 J, Rj RŠVb RŠvs RŠka RŠkb vši VŠ2 Fetot 32,94 35,78 32,57 93,17 91,05 87,38 92,76 95,60 80,34 60,60 Fe+ + + 31,74 32,86 31,00 1,82 4,05 1,50 4,86 57,30 Fe+ + 0,37 1,14 0,55 7,55 7,10 8,78 2,10 38,43 3,30 Fekov 0,83 1,78 1,02 83,80 79,90 78,10 87,90 93,50 41,91 — Cu 0,32 0,32 0,27 — izpod 0,05 % — izpod 0,05 % 0,07 0,19 0,215 Zn 6,40 12,04 13,50 < 0,01 < 0,01 0,10 0,10 1,11 Pb 5,90 7,07 6,40 < 0,01 < 0,01 0,03 0,12 0,015 CaO 7,25 5,10 6,53 0,25 0,12 0,21 0,35 0,65 MgO 5,04 2,70 2,21 0,05 0,10 Si02 3,50 1,75 3,10 0,87 0,75 4,50 0,72 0,83 0,43 5,25 A1A 1,35 2,61 0,60 027 0,35 0,35 P 0,19 0,02 S 1,05 — izpod 0,10 % — izpod 0,10 % 0,02 0,11 0,02 k2o 1,20 1,10 0,01 0,01 — Na20 0,51 2,20 0,08 0,01 — C1 0,14 0,04 MnO 6,11 0,61 0,66 0,70 0,77 0,63 0,73 0,007 Cr203 0,23 2,29 1,90 1,10 0,0005 1 Analiza predstavlja povprečje samih piritnih ogorkov in mešanice ferosulfata in piritnih ogorkov iz Celja Tabela 2: Nekatere osnovne fizikalne lastnosti preiskovanih materialov Jeklarski prahovi Škaje raznih izvorov' __Piritni h Rj š, RŠvb RŠVS RŠka RŠkb VŠ, VŠ; ogorki2 Sej al na analiza (%): + 250 tim 41,40 17,90 24,50 14,90 9,25 9,50 2,30 22,0 0,50 2,60 + 160 irm 18,80 — 23,40 35,80 31,10 17,25 30,40 — — — + 125 p.m 11,90 21,10 15,20 9,80 14,36 15,54 17,40 69,95 1,40 7,90 + 90 fim 9,40 20,20 10,60 10,50 18,14 14,50 18,30 7,70 3,70 17,73 + 63 p.m 14,90 12,10 14,50 9,90 9,80 30,21 19,80 0,60 7,70 22,38 + 40 um 3,50 18,10 11,70 10,50 11,25 9,10 10,90 0,05 15,80 29,32 — 40 [im 0,10 10,40 0,10 8,90 6,10 3,90 0,90 — 70,90 20,07 Nasipna teža: kg/dm3 1,48 0,93 0,88 3,82 3,15 4,15 2,11 1,51 Specifična teža: kg/dm3 3,54 4,10 4,34 7,25 7,49 7,59 5,71 4,42 Specifična površina: cm2/g 3350 6300 8868 990 1220 250 2116 2100 1 Sejalne anailize škaj po drobljenju; le VŠ, predstavlja vzorec t.i. grobe škaje, VŠ2 pa fine škaje 2 Analize veljajo za povprečni vzorec samih piritnih ogorkov in mešanih ferosulfatov in piritnih ogorkov vsebnost vode (pri materialih, dobljenih z mokrim sistemom lovljenja) in prisotnost nekaterih oligoelementov in alkalij. Kemijske in nekatere fizikalne lastnosti za preiskovane vrste jeklarskih prahov in škaj pri- kazujemo v tabelah 1 in 2. Za primerjavo prikazujemo tudi ustrezne analize piritnih ogorkov. Vsebnost železa v jeklarskih prahovih je v primerjavi z vsebnostjo železa v piritnih ogorkih relativno nizka in dodajanje le-teh piritnim ogorkom bi v povprečju znižalo kvaliteto izdelanih peletov; to negativno stran lahko delno popravimo z istočasnim dodajanjem razpoložljivih količin škaj in obruskov. Vsebnosti cinka in svinca se v jeklarskih prahovih zelo spreminjata v odvisnosti od kvalitete vložka. Pri škaj ah je najbistvenejša visoka vsebnost železa, ostali elementi in spojine so za pogoje nadaljnje predelave in uporabo prisotni v nebistvenih količinah; praviloma so minimalno prisotne tudi zlitinske kovine določenih vrst specialnih jekel, iz katerih škaja nastaja. Za obruske iz valjarne je značilna visoka vsebnost železa (85 % do 96 %); vendar je s preiskavami ugotovljeno, da je na splošno kvaliteta zelo odvisna od načina dela (predvsem vsebnost Si02!). Z ozirom na zrnatost so jeklarski prahovi običajno manj ugodni za peletizacijo kot piritni ogorki, predvsem zaradi relativno velike specifične površine. Nekatere vrste škaj vsebujejo bolj grobe dele listnatih oblik, ki so dobro drobljivi. Tudi ob ruski so bolj grobi in se praviloma ne dajo drobiti. Najneugodnejše za nadaljnjo predelavo je Vzorec Jj F 1 . C H -/ I i m L i H H Fl L "2 L M j i i i U 1 -H. ii Slika 2: Rentgenogram vzorca jeklarskega prahu J, F = franklinit (Zn, Mn, Fe) . (Fe, Mn).Oi, H = hematit (a-FejOs), C = cinkit (ZnO), W = wustit (Fe, Mg, Mn) O, Pj = Pb203, P3 = Pb,(>4 Fig. 2 X-ray picture of the steel-plant dust sample J F — franklinite (Zn, Mn, Fe). (Fe, MnjiCfc, H — haematite (a Fe203), C — zincite (ZnO), W — wustite (Fe, Mg, Mn) O, PPi — PbzOi, P3 — Pb O, velika vsebnost vlage v materialih iz mokrih lo-vilnih naprav (Jj = 18,77 %, RŠVB = 17,0 %); v takšnih primerih je nujno potrebno predhodno sušenje. Mikroskopske preiskave zrn so praktično pri vseh preiskovanih materialih ugotovile neokro-glaste, nepravilne in včasih celo ostrorobe oblike, kar je za tehnologijo sprijemanja po peletizacij-skem postopku ugodno. Za kemizem procesa kloriranja je bistveno važno, v kakšnih spojinah se v obravnavanih materialih nahajajo prisotne neželezne kovine. Zato smo vzorce jeklarskih prahov Jj, Rj in ŠJ( ki lahko vsebujejo relativno znatne količine cinka, svinca in tudi bakra, preiskali na rentgenskem difrak-tometru znamke Philips z žarki Cuakpri anodnem Slika 3: Rentgenogram vzorca jeklarskega prahu R, F = franklinit (Zn, Mn, Fe) . (Fe, Mn)204, W = \viistit (Fe, Mg, Mn) O, M = matlokit (PbFCl), C = cinkit (ZnO) Fig. 3 X-ray picture of the steel-plant dust sample Rj F — franklinite (Zn, Mn, Fe) . (Fe, Mn):Oj, W — vvustite (Fe, Mg, Mn) O, M — matlockite (PbFCl), C — zincite (ZnO) toku 20 mA in pospeševalni napetosti 40 kV v kotnem območju 2 0 = 4° do 70°. Dobljeni rentgeno-grami vseh treh posnetih vzorcev so prikazani na slikah 2, 3 in 4. V vzorcu J, smo ugotovili (slika 2), da so prisotni naslednji minerali: franklinit (Zn, Mn, Fe). (Fe, Mn)204 ali krajše ZnFe204, dalje hematit (a-Fe203), cinkit (ZnO), wiistit (Fe, Mg, Mn) O, Pb203, Pb304. Prisotnost zadnjih dveh komponent ni povsem zanesljivo ugotovljena, ker je na voljo premalo odbojev. Prav tako je na rentgenogramu nekaj majhnih odbojev, ki jih nikakor nismo mogli zanesljivo identificirati kljub uporabi najnovejše rentgenske literature. Neidentificirani odboji so skupni več komponentam, tako Pb-oksi-dom, margarosanitu (Ca2PbSi309) enstatitu (Mg, Fe, Ca) Si03, nekaterim alkalnim in zemljoalkalnim Pb-Zn-hidroksidom in celo fluoritu (CaF2). Za toč-nejšo identifikacijo bi bilo potrebno iz vzorca odstraniti franklinit, ki je povsem prevladujoča sestavina vzorca. Enako velja tudi za ostala dva vzorca. Silika 4: Rentgenogram vzrca jeklarskega prahu Š, F = franklinit (Zn, Mn, Fe). (Fe, Mn)204, C = cinkit (ZnO), M = matlokit (PbFCl), H = hemolit (a-Fe203) Fig. 4 X-ray picture of the steel-plant sample Š, F — franklinite (Zn, Mn, Fe). (Fe, Mn)20<, C — zincite (ZnO), M — matlockite (PbFCl), H — haematite (aFe203) V vzorcu Rj smo identificirali franklinit, wiistit, matlokit (PbFCl) in cinkit. Nekaj odbojev je ostalo neidentificiranih iz enakega razloga kot pri vzorcu Jj. Tudi v vzorcu Šj smo ugotovili franklinit, cinkit, matlokit in hematit in kot pri prvih dveh je tudi pri tem ostalo neidentificiranih nekaj slabih odbojev. Bistvena za raziskave o možnostih vključitve jeklarskih prahov v omenjeni klorirni postopek predelave piritnih ogorkov je ugotovitev, da je v vseh treh vzorcih jeklarskih prahov cink pretežno vezan v mineral franklinit in le delno v cinkit. Za svinec je sicer ugotovljeno, da je delno v oksidni obliki, menimo pa, da se lahko svinčevi oksidi nahajajo v vzorcih tudi v amorfni obliki, kar pa z rentgensko difrakcijo ni mogoče ugotoviti. Neidentificirane odboje bi v rentgeno-gramih lahko opredelili, če bi iz vzorcev, kot je omenjeno, odstranili prevladujočo komponento franklinit. Predvsem bi bila za raziskave še zanimiva mineraloška oblika minimalno prisotnega bakra, vendar menimo, da so bile za osnovni cilj raziskav preiskave zadostne. šenjem na prostem se trdnosti pri zelenih peletih z večjim dodatkom CaCl2 še znižajo in pri dodatku nad 15 % se po nekaj dneh spremenijo v blatno stanje. Sušeni zeleni peleti pri 110° C imajo zadovoljive trdnosti za nadaljnje manipulacijske operacije (2,5 do 7,0 kp/pelet). Utrjevalne temperature 1200° C so zadostne tudi za pelete PM (85 : 15); dosežene trdnosti so 80 do 120 kp/pelet. Višje temperature praviloma tudi pri teh peletih povečujejo trdnostne lastnosti na 150 do 300 kp/pelet. Pri večjih dodanih količinah jeklarskih prahov in škaj, pri peletih PM (50 : 50) n. pr., je pri 1200° C dosežena trdnost še nezadovoljiva, okoli 15 kp/pelet, pri 1350° C pa je ta vrednost že 143 kp/pelet. Iz poskusov lahko tudi sklepamo na nižje trdnostne lastnosti pri ustreznih utrjevalnih temperaturah pri peletih z večjo vsebnostjo klorirnega veziva. Odstranjevanje prisotnih neželeznih kovin pri procesu utrjevanja je za pelete PM (85 : 15) in PM (50 : 50) v primerjavi s peleti iz samih piritnih ogorkov PM (100) nekoliko problematičnejše. V piritnih ogorkih se skoro vse prisotne neželezne kovine nahajajo pretežno v oksidni obliki in je za POSKUSI IN REZULTATI POSKUSOV S številnimi poskusi raznih mešanic piritnih ogorkov, jeklarskih prahov, škaj in obruskov smo hoteli ugotoviti eventualno potrebne dodatne tehnološke ukrepe ali spremembe v okviru privzete tehnologije predelave za izdelavo kvalitetnih utrjenih peletov. Osnovno vodilo je bila zahteva po mešanici takšne sestave, ki bi ustrezala utežnemu razmerju dejanskega letnega povprečja razpoložljivih obravnavanih materialov, t. j. ca 85 % piritnih ogorkov, ca. 8 % jeklarskih prahov in ca. 7 % škaj in obruskov. Izjemoma smo izbrali pri poskusih tudi »skrajno« mešanico z 50 % jeklarskih prahov in škaje (30 % jeklarskih prahov, 12 % škaje in 8 % obruskov), ki predstavlja več ali manj neugodno mešanico z ozirom na zrnatost. Pri posameznih grupah poskusnih mešanic smo spreminjali tudi dodatek klorirnega sredstva CaCl2 od 4 % do 15 %. Oznake bistvenih vrst poskusnih mešanic: — PM (85 : 15): 85 % piritnih ogorkov in 15 % jeklarskih prahov, škaj in obruskov (8 % + 5 % + + 2 %) — PM (50 + 50): 50 % piritnih ogorkov in 50 % jeklarskih prahov, škaj in obruskov (30 % + + 12 % + 8 %) — PM (100): 100 % piritnih ogorkov Izdelava zelenih peletov PM (85 : 15) je potekala normalno. Pri peletih PM (50 : 50) je proces skep-ljanja na peletizacijskem krožniku sicer potekal, vendar veliko manj intenzivno; poleg izoblikovanih peletov normalne velikosti ostaja še mnogo drobnozrnatega materiala. Trdnosti dobljenih zelenih peletov so nizke (0,6 do 1,2 kp/pelet). S su- 0 10 20 § 30 1 <0 t50 s; 60 70 80 90 100 V- Pb 1200°C ■4? -i -j 8.3 9 .9 9 8.5 ki K20 + Na20 1200°C 4 5 6 - % Cl Slika 5: Stopnja odstranjevanja Zn, Cu, Pb in K2O + Na20 v odvisnosti od vsebnosti Cl' pri 1200 °C za označene vrste peletov. Fig. 5 Degree of removal of Zn, Cu, Pb, and K2O + NazO depend-ing on the Cl' content at 1200 °C and the addition of steel-plant dust to the mixture for marked pellets 0 10 20 £ 30 C 40 H 50 D S? 60 70 80 90 m Zn 1300°C \ v X v i i y 5 - \ i V l \i t - I I I s. \ \s z- - I I I | 67.0 > 1 1 - I I i 1 \ »h 1 2 3 4 5 6 -%C/ Pb 1300°C i » n t\ 11 n^ffiisa :ss. 7< SS]-) -, 99,5 J 95.9 l 4 ■%Ct 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 K20 * Na20 1300 °C \ \73.7 f^tesH- 4 % ci Slika 6: Stopnja odstranjevanja Zn, Cu, Pb in K20 + Na;Ov odvisnosti od vsebnosti Cl' pri 1300 °C in v odvisnosti od dodatka jeklarskega prahu k mešanicam za označene vrste pe-letov Fig. 6 Degree of removal of Zn, Cu, Pb, and IGO + Na20 depend-ing on the Cl' content at 1300 °C and the addition of steel-plant dust to the mixture for marked pellets (n. pr. pri peletih PM (50 : 50)) lahko iz teh razlogov proporcionalno poslabšujemo stopnje odstranjevanja (slika 6) cinka in bakra. Značilno je ponašanje svinca, ki ves prehlapi že pri nižjih temperaturah in tudi pri nižjih vsebnostih klora v peletih (sliki 5 in 7). Zaradi možnosti neposrednega prehlapevanja svinčevih oksidov pri pogojih utrjevanja (kritično vrednost parcialnega tlaka imajo pri temperaturah okoli 930° C do 960° C2.3) odstra njevanje svinca namreč ni vezano na klorirni proces. Zadovoljivo je tudi pri utrjevalnih temperaturah odstranjevanja K20 in Na20 in le-to ne zahteva posebnih dodatnih ukrepov. Podatke o vsebnostih bistvenih elementov v zelenih in utrjenih preiskovanih peletih in v peletih iz samih piritnih ogorkov1 navajamo v tabeli 3. Podatki predstavljajo povprečne vsebnosti številnih poskusov in veljajo za optimalne osnovne tehnološke pogoje T = 1300° do 1350° C in % Cl = 4 do 6 %. Informativno navajamo vsebnost 0,059 % As v peletih PM (85 : 15) in 0,051 % As v peletih PM (50:50); približno enaka vsebnost arzena ostaja tudi pri utrjenih peletih6. le-te opisani kemizem procesa ustrezen. Z rentgenskimi preiskavami jeklarskih prahov pa smo ugotovili (slike 2, 3 in 4), da je del cinka v teh materialih v kompleksnih feritnih oblikah, svinec skoraj ves v oksidni obliki, za baker pa dosedanje preiskave še niso dale jasne razlage. To dejstvo je po našem mnenju vzrok slabši stopnji odstranjevanja iz preiskovanih mešanic z večjim deležem jeklarskih prahov. Zanimivo bi bilo izdelati teoretsko študijo takšne empirične ugotovitve. Na slikah 5, 6 in 7 podajamo stopnje odstranjevanja v odvisnosti od temperature, količin dodatka jeklarskih prahov k piritnim ogorkom in količin klorir-nega veziva za cink, baker, svinec in K20 ter Na,0. Ti so namreč glavni dejavniki tako imenovanega notranjega materialnega krogotoka v posameznih horizontih plavža, ki povzroča znane obratovalne težave procesa proizvodnje2.8.'. Pri peletih PM (85 : 15) lahko dosežemo zadovoljivo odstranjevanje cinka in bakra z ca. 2 % večjim dodatkom klorirnega sredstva (slika 5), predvsem pa z višjo temperaturo, nad 1300° C (slika 7). Z večjim dodatkom jeklarskih prahov Slika 7: Stopnja odstranjevanja Zn, Cu, Pb in K2O + Na:0 v odvisnosti od temperature pri vsebnosti 5—6 % CI' za označene vrste peletov. Fig. 7 Degree of removal of Zn, Cu, Pb, and K2O + NazO depsnd-ing on the temperature at 5 to 6 °/o Cl' for marked pellets K20+Na£) 5-6 %Cl 1000 1 TOO 1200 1300 -—°C Tabela 3: Prikaz vsebnosti bistvenih elementov v zelenih in utrjenih peletih, izdelanih v optimalnih pogojih PM (100) PM (85:15) PM (50:50) 0/0 Zeleni Utrjeni Zeleni Utrjeni Zeleni Utrjeni Fetot Zn Cu Pb K20 + + Na20 Ca 59,30 62,83 58,64 62,90 60,10 64,10 0,90 0,07 1,15 0,38 1,10 0,08 0,19 0,03 0,20 0,067 0,21 0,09 0,45 0,007 1,30 0,007 0,015 0,0004 0,39 0,022 0,81 0,025 — — 5,20 6,43 5,79 6,78 4,73 5,30 1,72 0,07 1,15 0,07 1,30 0,25 JEKLARSKI PRAH zn Suhi prah POVZETKI Z OZIROM NA CILJ RAZISKAV a.) Iz rezultatov poskusov sledi sklep, da je razpoložljive letne količine ca. 12.000 t jeklarskih prahov in ca. 10.0001 škaj in obruskov možno vključiti v projektirani postopek predelave piritnih ogorkov. b.) Kvaliteta peletov PM (85:15) iz 85 % piritnih ogorkov in 15 % jeklarskih prahov., škaj in obruskov je praviloma povsem enaka peletom iz samih piritnih ogorkov. Vsebnost železa v utrjenih peletih s trdnostjo nad 150 kp/pelet je 58 % do 63 %, žvepla do 0,2 max., nekoliko je povečana vsebnost kalcija, vsebnost neželeznih kovin je minimalna in absolutno v dopustnih mejah z ozirom na nadaljnjo uporabo; problematika arzena ostaja enaka kot pri peletih iz samih piritnih ogorkov1'6. c.) Tehnološki normativi skupne predelave piritnih ogorkov in jeklarskih prahov, škaj ter obruskov v razmerju 85:15 na enoto proizvedenih peletov se z ozirom na normative predelave samih piritnih ogorkov ustrezno spremenijo pri porabi surovin, poveča se poraba vezivnega in klorirnega sredstva CaCl2 za največ 30 %, nekoliko se poveča poraba električne energije in še manj stroški delovne sile. d.) Z ozirom na nekatere spremenjene tehnološke normative predelave in dodatne prevozne stroške za novo obravnavane materiale se direktni stroški predelave v primerjavi z le-temi za predelavo samih piritnih ogorkov povečajo največ za ca. 13 °/o. V tabeli 4 navajamo procentne odnose posameznih stroškovnih postavk za proizvodnjo peletov iz samih piritnih ogorkov P(100) in za proizvodnjo preiskovanih peletov PM (85 : 15). e.) Na sliki 8 prikazujemo shemo vključitve dodatnih predelovalnih tehnoloških faz, ki bi jih bilo potrebno dodatno uvesti ob vključitvi obravnavanih količin jeklarskih prahov, škaj in obruskov v že projektirano tehnologijo predelave samih piritnih ogorkov (slika 1). OBRUSKI XI Pete ti ( ) SUŠENJE ( ) (Obstoječi agregat v predvidenih napravah) MLETJE DROBLJENJE (dodatni agregat) Frakcija >5 mm SEJANJE (dodatni agregat) Frakcija <5mm VKLJUČITEV V PREDVIDENE NAPRAVE PREDELAVE (glej sliko 1) Slika 8: Shema tehnološke predpriprave razpoložljivih jeklarskih prahov, škaj in obruskov za vključitev v predvidene naprave za predelavo piritnih ogorkov. Fig. 8 Scheme of technological pretreatment of available steel-plant dusts, scale, and grinding dusts for adding to the designed chlorination process for pyrite cinder. f.) Z ozirom na dodatne potrebne tehnološke faze predpriprave jeklarskih prahov, škaj in obruskov se skupna vrednost investicijskih naložb za predvidene naprave za same piritne ogorke3 ustrezno poveča. V tabeli 5 navajamo procentni odnos potrebnega povečanja investicijskih vlaganj po posameznih postavkah. Tabela 4: Procentni odnos direktnih stroškovnih postavk za tono proizvedenih peletov iz samih piritnih ogorkov in peletov iz mešanice piritnih ogorkov jeklarskih prahov, škaj in obruskov P (100) % PM (85:15) °/o — Piritni in ferosulfatni ogorki 26,22 21,97 — Jeklarski prah, škaj a in obruski — 6,30 — Prevozni stroški — 3,39 — Klorirno sredstvo in vezivo CaCl2* — Vezivo bentonit 0,15 0,15 — Industrijska voda 0,23 0,23 — Mazut* 20,89 20,89 — Električna energija 10,14 11,59 — Delovna sila 17,40 17,91 Skupno: 100,00 113,64 * Pri stroških porabe klorirnega sredstva CaCl2 in mazuta so relativno precejšnje rezerve! Tabela 5: Procentni odnos posameznih postavk investicijskih vlaganj za projektirane naprave za predelavo samih piritnih ogorkov in za naprave v primeru vključitve jeklarskih prahov, škaj in obruskov P (100) PM (85:15) % % A — Oprema 53,80 56,83 B — Gradbena in montažna dela 15,72 16,22 C — Nepredvideni stroški (15 % od A + B) 10,43 10,96 D — Obvezne dajatve za energijo (5 % od A + B) 3,48 3,65 E — Projektiranje (5 % od A + B)' 3,38 3,65 Skupno investicijsko vlaganje 86,91 91,31 F -— Predvidene podražitve (15 %) 13,09 13,76 Skupno vrednost investicije 100,00 105,07 SKLEPNE PRIPOMBE Če se bodo realizirale predvidene idejno projektirane naprave za pripravo piritnih ogorkov za vsip v plavž ali za postopek metalizacije, je tehnološko smotrno in rentabilno vključiti v postopek še razpoložljive količine jeklarskih prahov, škaj in obruskov. Predelava samih teh materialov v posameznih železarnah pa tudi skupno na enem mestu ekonomsko ne bi bilo povsem utemeljena. Predvideno je, da se bo v nekaterih jeklarskih obratih sistem lovljenja prahov dopolnil s peleti-ziranjem v kvalitativno nezahtevne pelete zgolj zaradi lažjih transportnih manipulacij in zmanjšanja prašenja. S poskusi smo potrdili2, da to ne bo vplivalo na predvideno tehnologijo vključitve jeklarskih prahov v proces. Bistveni vpliv na direktne stroške predelave ima ustrezna poraba relativno dragega klorirnega in vezivnega sredstva CaCl2. Z ozirom na precej spreminjajočo se vsebnost neželeznih kovin v jeklarskih prahovih bi bile nujne točne sprotne analize in vzporedne sprotne določitve potrebnega dodajanja CaCl2. Menimo, da bi se lahko s tem vsaj za 10 % znižal sedaj predvideni normativ porabe. Nadalje bi v primeru realizacije projekta priporočali poiskati cenejši CaCl2 (industrijsko proizvedeni), kot je predviden v rentabilnostnih izračunih, čeprav na račun kvalitete. Literatura 1. Poročila Metalurškega inštituta v Ljubljani št. 595, 857, 901, 906, 909, 69, 96, 326, 407, 531 (Kuharic, Lamut, Wo-hinz, Zalar) 2. B. Zalar, J. Wohinz, Raziskave vključitve železarskih poletin v predelavo piritnih ogorkov, Poročilo Metalurškega inštituta št. 601, Ljubljana, 1978 3. B. Zalar, V. Ružič, T. Krušič, J. Naraks, B. Bregant, Okvirna predkalkulacija za izgradnjo naprave za pele-tizacijo in utrjevanje peletov iz piritnih ogorkov, Interna publikacija Slov. železarne, Cinkarna, Metalurški institut, Ljubljana 1976 4. B. Zalar, Aplikacija zakonitosti razžveplanja v proces utrjevanja peletov iz piritnih ogorkov, Železarski zbornik 8, št. 3, 1974, Jesenice 5. W. Dressel, G. Barnard, Removal of Lead and Zine and the Production of Prereduced Pellets From Iron and Steel making VVastes, RI 7927 Bureau of Mineš, 1974, USA 6. B. Zalar, J. Wohinz, Aplikacija termodinamičnih in kinetičnih zakonitosti prehlapevanja As-sulfidov, As-oksi-dov in As-kloridov v praktično tehnologijo priprave piritnih ogorkov za proizvodnjo grodlja, Poročilo Metalurškega inštituta št. 251, Ljubljana, 1974 7. Prešern A., Manojlovič G., Zalar B., Lamut J., Študij tehnoloških in ekonomskih činiteljev pri uporabi meta-liziranega vložka za izdelavo kvalitetnega jekla v ob-ločni elektro peči, Poročilo Metalurškega inštituta št. 407, Ljubljana 1975 8. W. Wenzel, H. W. Gudenau, K. P. Mey, Kreislaufstoffe im Hochofen, Aufbereitungstechnik, 9, 1976 9. R. Nicolle, W. K. Lee, A rewiew on the behaviour of zine in blast furnace and zine removal in the preparatom processes, Waste Oxide Recycling Symposium, Hamilton, Canada, May 1974 (int. publikacija) 10. J. C. Hogan, Physical and chemical characterisation of refining furnace flue dusts, Waste Oxide Recycling Sym-posium, Hamilton, Canada, May 1974 (int. publikacija). ZUSAMMENFASSUNG In den slowenischen Stahlwerken entstehen Jahrlich rund 22000 1 versehieder Abfalle aus Staub, Zunder und Schleifabfallen die nicht verwertet vverden. In den Ta-bellen 1 und 2 sind chemische Zusammensetzung und einige physikalische Eigenschaften dieser Materiale angegeben. Die Vervvertung dieser Materiale am Ort der Ent-stehung sovvie die Vervvertung der gesamten Menge sind nicht ekonomiseh berechtigt. Die Untersuchungen zeigten, dass es moglich ist diese Mengen in das geplannte Chlorier-verfahren der Verarbeitung von ca 90.000 t Pyritasche und ferrosuilfatischen Abfallen jahrlich einzusehliessen (Bild 1 und 8). Die Zugabe der Abfalle ist quantitativ begrenzt vor allem wegen der Anwesenheit von Zink im Stahlvverkstaub, vveleher in komplexer ferritischer Form gebunden ist (Bilder 2, 3, 4, 5 und 7). Der chemische Prozess des Chlorier-verfahrens beruht nahmlich an Oxyden der Nichteisen-metalle. Die direkten Verarbeitungskosten einer optimalen Mischung von 85 % Pyritasche und 15 % Stahlvverksstaub, Zunder und Schleifabfallen in chemisch gereinigte (Ta-belle 3) und verfestigte Pellets (iiber 150 kp/Pellet) fur die Vervvendung in Hochofen oder Metallisierung, vverden um ca 13 °/o und die Investitionskosten um ca 5 °/o hoher. Die Rentabilitat einer solchen gesamten Verarbeitung ist fest-gestellt vvorden. SUMMARY About 22,000 tpy of steel-plant dusts, various scales and grinding dusts remain unused in Slovenia. Tables 1 and 2 present chemical anaiyses and some physical properties of these materials. Local possibilities of the application or the application of the whole amount economically are not justified. Investigations confirmed the possibility for adding these materials to about 90,000 tpy of pyrite and ferosulphate cinder in the designed chlorination process (Figs. 1 and 8). The additions are limited mainly due to zine content in steel-plant dusts which is in complex ferritic form ((Figs. 2 to 5, and 7); chemistry of chlorination is namely based on oxides of non-ferrous metals. Direct operation costs for optimal mixtures of 85 % pyrite cinder and 15 % steel-plants dusts, scales, and grinding dusts to obtain chemically pure (Table 3) and hardened pellets (over 150 kp per pellet) for the burden of blast furnace and further process of metallization are inereased for about 13 % vvhile investing costs are inereased for abut 5 %. Profitableness of sueh joint treatment was confirmed. 3AKAK3MEHHE KaHCAUft toa b Caobchhh oCTaeTca He«cn0Ab30BaH0 npuSA. 22.000 t CTaAbHOH nblAH, pa3HbIX coptob OKaAHHbl 11 otxoaob ot lhah(j)OBaHHH. b ta6ahuax 1 H 2 nOAaH XHMHHeCKHH aHaAH3 3thx MaTepnaAOB H HeKOTOpble HHHHe (}>H3HMeCKHe CBOHCTBa, B03M05K-hocth AOKaAbHOrO HCI10Ab30BaHHSI, a TaK/Ke HCn0Ab30BaHIIH co-B0KynH0r0 KOAmecTBa 3thx otxoaob aKoiioMtmecKH HeoSocHOBaHO. Ha OCHOBaHHH HCCAeAOBaHHii yCTaHOBACHa B03MOJKHOCTB HCn0Ab30-BaHHS 3thx otxoaob KaK Ao5aBO«mbifi MaTepHaA npH nepepaSoTKH npHgA. 90.000 t nHpnTHbix ii 4>eppocyAbaTHbix orapKOB (b toa) npoeKTHpoBaHHhiM cnoco6oM XAopnpoBaHH5i (rM. pnc. 1 h 8). YcTa-HOBAeHO onpeAeAeHHoe KOAtmecTBeHHoe orpamreeHHe ynoMsmyTbix Ao6aBO>iHMX OTXOAOB, BCAeACTBHH COAep>KaHHH UHHKa B CTaAbHOH nblAH B KOMnAeKCHOH eppHTHOH 4>opMe (pHC. 2, 3, 4, 5 H 7). nPH-opMe XHMHMeCKH OMHHieHHbIX (Ta6. 3) H 0TBepAeHHbix oKararneft (TBepAOCTb CBbirne 150 Krc), aah ynoTpe6-AeHiia B AOMeHHbix neqax h aah AaAbHeflmero npouecca MeTaAAH3H-posaHna yBeAHMHBaiOTC5i npH6.\. Ha 13 %, a pacxoAbi aah KanHTaAb-HOTO BAoaceHHH — npn6.\. Ha 5 %. yctahobaeha pehtaseabhoctb takoh cobmccthoh nepepaSoTKH. Vpliv modifikatorjev na mehanizem ASM/^ £ ^ strjevanja, homogenost in naravo UDK: 669.046.428 , ... , •« • i i ASM/SLA: B15r karbidov brzoreznih jekel, izdelanih po postopku EPZ B. Koroušič, J. Rodič, A. Rodič, F. Vodopivec, J. Pšeničnik Pretaljevanje brzoreznega jekla Č.7680 (BRM-2) po EPŽ-postopku: Študij dodatka modifikatorja Al + Mg + Ti + N na makro- in mikrostrukturo jekla v litem in predelanem stanju. Kritična ocena vpliva dodatkov modifikatorja na velikost in porazdelitev karbidov. Mehanske lastnosti jekla: velikost avstenitnega zrna, vpliv temperature kalje-nja na velikost avstenitnega zrna, trdota jekla, po-puščni efekti. V literaturi zasledimo nekaj rezultatov v tej smeri10—14'. Kritično oceno dobljenih rezultatov ni mogoče podati zaradi pomanjkanja natančnih podatkov o poteku poskusov in nadaljnji termome-hanski predelavi. Na splošno je mogoče ugotoviti, da imajo dodatki modifikatorjev preko porabne elektrode, oziroma preko žlindre nekatere pozitivne učinke, ki jih lahko vrednotimo kot uspešne rešitve. UVOD Kvaliteta orodnih jekel in posebej brzoreznih jekel, izdelanih s konvencionalnimi metodami, je močno odvisna od lite strukture. Značilnost brzoreznih in drugih orodnih jekel je tvorba grobe kar-bidne (ledeburitne) mreže, ki jo je potrebno eliminirati (»razbiti«), če želimo doseči visoko kvaliteto jekla. Standardni načini za efektivno odpravo karbid-ne mreže, t. j. kontrolirana toplotno-mehanska predelava, se uspešno izvaja, ko gre za izdelke, pri katerih je mogoče doseči visoko stopnjo predelave (stopnja redukcije nad 90 %). V vseh drugih primerih je vprašanje odprave grobe karbidne mreže zelo aktualno. Zato že dalj časa delajo v vseh razvitih državah poskuse za razvoj in aplikacijo metod, ki bi imele efektiven vpliv na mehanizem nastanka karbidov v fazi strjevanja. Načelno obstajata le dve poti, kateri je z manjšim ali večjim uspehom mogoče uporabiti. 1) sprememba strjevalnih pogojev (regulacija hitrosti strjevanja, mešanje taline, itd.) 2) modifikacija lite strukture. V literaturi je precej podatkov o industrijskih in laboratorijskih preiskavah, ki slonijo na principih, opisanih pri točki 1. Praktično ta metoda ni dala pozitivnih rezultatov. Znatno manj podatkov zasledimo v literaturi o modifikaciji lite strukture orodnih jekel1—9). Razvoj EPŽ-postopka je prinesel nove možnosti na področju modifikacije lite strukture zaradi številnih prednosti, ki jih ima ta postopek v primerjavi s standardnim litjem jekel. Praktični poskusi Praktične poskuse električnega pretaljevanja pod žlindro smo opravljali na polindustrijski EPŽ-napravi na Metalurškem inštitutu v Ljubljani. EPŽ-naprava je najmodernejšega tipa s kontinuirano regulacijo sekundarne napetosti in s premično kokilo. Elektrodni material EPŽ-elektrode so bile izdelane v železarni Ravne. Njihova povprečna kemična sestava je prikazana v tabeli 1. Elektrode so bile ulite v pesek in naknadno žar j ene, ker se je pokazalo, da med taljenjem elektrod v »surovem stanju« nastajajo razpoke ali celo trenutne prekinitve procesa taljenja. Ti problemi so z uvajanjem žarjenja v celoti odpravljeni. Izbira žlinder Pri izdelavi jekel z dvižno kokilo je potrebno upoštevati dejstvo, da na kvaliteto površine ingota vpliva veliko več parametrov kot pri stoječi kokili. Zato smo se odločili za standardno žlindro z interno oznako Mil. Kemična sestava žlinder pred pretaljevanjem in po njem je prikazana v tabeli 2. Pred pričetkom taljenja jekla smo žlindro ža-rili 8 ur na temperaturi 800 °C in jo vročo šarži-rali v kokilo. Na ta način smo vsaj izključili vpliv zračne vlage v začetni fazi taljenja. Tabela 1. Kemična sestava elektrodnega materiala Vrsta jekla Št. šarže °/oC % S %Si %Cr Kemična sestava %V °/oW °/oCu %Mn %Mo °/oTi °/oAlc °/oAIk Č.7680 Chg. 69561 0,80 0,018 0,35 3,80 2,03 6,40 0,21 0,27 5,65 0,10 — — (BRM-2) E-144" °-80 °-014 3,82 1,90 6,06 0,23 0,28 5,26 0,09 0,043 0,020 * Vsebnost plinov v elektrodi: O = 104 ppm, Opozarjamo na vsebnost titana v jeklu, ki N = 316 ppm. služi kot osnovni modifikator že v izhodnem stanju. Tabela 2. Kemična setava EPŽ-zlinder pred pretaljevanjem in po njem jekla Č 7680 (BRM-2). Kemična sestava žlindre Jeklo Oznaka ingota pred taljenjem jekla po taljenju jekla %CaF2 o/oAiA %CaO °/oMgO °/0TiO2 %Si02 %MnO %FeO* °/oCr203 %S B °/oCaQ °/oSi02 B.143 0 Č.7680 39,90 22,43 29,70 29,30 27,90 29,00 "ojo 0 0,13 0 0,12 9,74 0 JM)5_ 0,67 6,00 0,15 0,514 0,365 0,21 4,83 B.144 39,90 22,43 29,70 0 0 3,05 0 0,13 0 0,12 (BRM-2)- 26,60 24,50 29,40 1,50 2,05 3,90 0,06 1,286 1,18 0,26 9,74 B.149 39,90 22,43 29.70 0 0 3,05 0 0,13 0 31,20 24,90 29.70 1,80 1,50 3,40 0,09 0,386 0,55 0,12 9,74 0,34 8,74 r V žlindri B 144 smo zasledili nekaj kapljic jekla Izbira modifikatorja V literaturi najdemo zelo skope podatke o uporabi različnih modifikatorjev za brzorezna jekla. Zlasti so pomanjkljivi podatki o načinu dodajanja in naravi modifikatorjev pri pretaljevanju brzoreznih jekel po EPŽ-postopku. Zato smo se v tej študiji lotili selekcije vseh možnih kombinacij in prišli do naslednje sestave: modifikator MO-4* na osnovi Ti+Al + Mg z določeno količino dušika. Dodatki aluminija in magnezija imajo nalogo reducirati vsebnost Fe- in Mn-oksidov v žlindri in tako preprečiti prekomerno oksidacijo titana. Vodenje postopka taljenja jekel Razlika med standardnim načinom taljenja jekel v dvižni kokili in postopkom z dodatkom modifikatorja se kaže predvsem v znatno večji nestabilnosti električnih parametrov. Vzroki za to so v dejstvu, da vsak dodatek v žlindro izziva spremembo fizikalno-kemičnih lastnosti žlindre (električna upornost, viskoznost, medfazna-površinska napetost itd.). Tehnološki podatki o taljenju jekla Č. 7680 (BRM-2). Potek taljenja je bil naslednji: Prvi ingot (B.143) smo pretalili v celoti brez dodatkov v žlin- * Sestava modifikatorja MO-4 je zaščitena na Metalurškem inštitutu kot interna inovacija. Tabela 3. Tehnološki parametri taljenja brzorez-nega jekla Č.7680 (BRM-2) z dvižnim kristalizator-jem. Parameter Dimenzija Številka ingota B.143 B.144 B.149 Teža ingota kg 60,6 62,1 60,5 Višina ingota mm 700 725 700 Prečni presek ingota cm2 107 106 107 Prečni presek elektrode cm2 38,8 39,0 39,7 Celotni čas taljenja min 84,60 61,70 69,75 Hitrost taljenja kg/h 43,56 59,80 52,04 Hitrost kristaliz. ingota mmAnin 8,28 11,76 10,04 Moč kW 70±4 68 + 4,5 75±2 Število kapelj min—1 170 170 174 Povprečna teža kapelj g 4,26 5,84 4,98 Količina žlindre kg 1900 1900 1900 Količina dodatka modif. v žlind.** % 0* 1,37 0,68 Polnilni faktor (K=Ae/Ak) — 0,35 0,36 0,36 * V žlindro je dodano dejansko 65 g Al za dezoksidacijo žlindre. ** Računano na težo pretaljenega jekla. Slika 1: Makrostruktura EPŽ-jekla Č.7680 (BRM-2) v litem stanju (ca. 0,1% Ti v elektrodi), brez dodatkov modifikatorja v žlindro MaKrostruKtura ur j ki eiektroda> G: glava EPŽ-ingota, N-noga EPZ-ingota Fig. 1 Macrostructure of C.7680 (BRM-2) ESR steel as čast (about 0.1 % Ti in electrode), without addition of modifying agent in to the slag E: electrode, G: head of ESR ingot, N: foot of ESR ingot De - 0 60mm BRM-2 Dh - 0 1Q0mm 56-5-2 Č 7680 76 45 Slika 2: Makrostruktura EPŽ-jekla, C.7680 (BRM-2) v litem stanju (jeklo je modificirano z MO.4) E: elektroda, G: glava EPŽ-ingota, N: noga EPŽ-ingota Fig. 2 Mactrostructure of Č.7680 (BRM-2) ESR steel as čast (steel vvas modified with MO.4) E: electrode, G: head of ESR ingot, N: foot of ESR ingot Slika 3: Makrostruktura EPž-jekla C 7680 (BRM-2) v litem stanju (modificiran z MO 4) E: elektroda. G: glava EPŽ-ingota, N: noga EPZ-ingota Fig, 3 Macrostructure of C.7680 (BRM-2) ESR steel as čast (modified with MO.4) E: electrode, G: head of ESR ingot, N: foot of ESR ingot dro. Naslednji ingot (B.149) smo pretalili z dodatkom modifikatorja MO-4 v količini 0,68 % in zadnji ingot (B.144) ravno tako z dodatkom modifikatorja MO-4 v dvojni količini, tj. 1,37 % od teže pretaljenega jekla. Osnovni tehnološki podatki o taljenju poskusnih ingotov so razvidni iz tabele 3. Analiza eksperimentalnih podatkov kaže, da dodatki modifikatorja v žlindro delno vplivajo na kinetiko tvorbe kapelj in s tem na celotne odnose glede hitrosti taljenja jekla. Ta vpliv se je manifestiral tudi na kvaliteto površine ingotov. Kvaliteta površine ingota je skoraj direktno proporcionalna količini dodatka v žlindro pri nespremenjenih električnih parametrih. Povečanje hitrosti taljenja tolmačimo z dodatnim eksotermnim efektom, ki ga ima modifikator pri raztapljanju v žlindri, oziroma kovinski kopeli, in vplivom modifikatorja na medfazno površinsko napetost na kontaktni površini elektroda-žlindra. Rezultati preiskav Kemična sestava jekla Kemično sestavo jekla smo ugotavljali na dveh nivojih v EPŽ-ingotu; tj. pri »glavi« in »nogi« ingota1S. V tabeli 4 je prikazana kemična analiza vseh preiskanih ingotov. Za oceno uspešnosti dodatka modifikatorja je vsekakor pomembno vprašanje »izkoristkov«, oziroma »odgora« posameznih elementov. Primerjava dejansko dodanih količin elementov modifikatorja (v elektrodi + dodatki preko žlindre) z njihovo količino v pretaljenem jeklu je pokazala, da znašajo izkoristki aluminija 33 % in titana okoli 30 %. Metalografske preiskave Metalografske preiskave strukture EPŽ-jekel smo opravili na vzorcih, vzetih iz EPŽ-ingotov (lito stanje), in kovanih palic (predelano stanje). Uporabljene so bile standardne metode za makro-in mikro jedkanje jekla15. Vpliv dodatka modifikatorja na makrostruk-turo jekla, kot je bilo pričakovati, ni opazen (glej sliko 1, 2 in 3). V strukturi ingotov so komaj vidne polkrožne plasti, ki nakazujejo geometrijo tekoče kopeli. Mikrostruktura jekla Č. 7680 (BRM-2) v litem stanju Izhodni material (elektroda-lito stanje) Pregledali smo prečni vzorec od zunanjega roba do sredine elektrode. Dendritne strukture ni bilo opaziti, zrna so bila globulitična. Na nekaterih mestih smo opazili izredno kratke dendrite, ki so imeli le 3—4 sekundarne veje. Evtektični karbidi so bili igličaste oblike in pahljačasto razprti, tu in tam so bili v evtektiku masivni karbidi (predvsem v sredini elektrode). Opazili smo titanove karbonitride in večje alumi-natne vključke. Struktura v žarjenem stanju je bila: zrnati perlit ter evtektični in sekundarni karbidi. Opaziti je tudi določeno razliko v velikosti glo-bulitičnih karbidov med zunanjo in površinsko plastjo, oziroma sredino vzorca. V zunanjem pasu so globuliti manjši kot v sredini. Obliko evtektič-nih karbidov, strukturo in velikost globulitov elektrode vidimo na sliki 4 (povečano X 100 in sliki 5 (povečava x500). EPŽ-ingot, B.143 (brez dodatka modifikatorja v žlindro) Iz EPŽ- ingota v žarjenem stanju smo izrezali po 4 obruse (glej sliko 4, oziroma sliko 5), ki so bili nato kaljeni in popuščani. Metalografska analiza je pokazala, da ni opaziti klasične dendritne kristalizacije z močno primarno vejo in enakomernimi sekundarnimi vejami. Osnovna značilnost strukture je globulitična kristalizacija. Globulitna zrna obdaja praviloma evtektik. Evtektični karbidi so v značilni paliča-sto-lamelarni obliki, tu in tam so pahljačasto razporejeni. Tabela 4. Kemična sestava EPŽ-jekla Kvali- Oznaka Kemična sestava jekla (»G« — glava, »N« — noga) teta ingota °/oC %s °/oSi %Cr %Ni °/oW */oTi %A1C %Alk %Cu %Mn %Mo %P %0 BRM-2 B.143 G* N* 0,83 0,82 0,009 0,008 0,28 0,31 3,83 3,85 0,25 0,26 1.94 1.95 6,39 6,41 0,04 0,04 0,026 0,039 0,022 0,028 0,21 0,23 0,28 0,28 5,71 5,68 0,024 0,023 0,0070 0,0072 BRM 2 B.144 G* 0,79 0,011 0,34 4,12 0,25 1,86 6,30 0,14 0,052 0,051 0,22 0,28 5,47 0,021 0,0077 N* 0,82 0,010 0,34 4,13 0,26 1,95 6,38 0,11 0,056 0,049 0,22 0,28 5,57 0,024 0,0108 BRM-2 B.149 G* N* 0,82 0,82 0,010 0,006 0,30 0,33 4.00 4.01 0,25 0,26 1,87 1,90 6,43 6,51 0,08 0,08 0,032 0,045 0,029 0,044 0,22 0,23 0,28 0,28 5,77 5,74 0,023 0,024 0,0066 0,0074 * G — glava, N — noga EPZ - ingota Chg 69561 De - $ 60mm D j =01OOmm BRM -2 S6-5-2 Č 7680 Slika 4: Mikrostruktura jekla Č.7680 (BRM-2) v litem stanju, in si;er: E: elektroda z 0,1 % Ti B 143: pretaljen ingot brez dodatkov v žlindro B.144. pretaljen ingot z dodatkom modifikatorja MO.4 (1,37 °/o) B.149: pretaljen ingot z dodatkom modifikatorja MO.4 (0,68 °/o) Fig. 4 Microstructure of C.7680 (BRM-2) ESR steel as čast: E: electrode vvith 0.1 °o Ti B.143: remelted ingot vvithout addition to slag B.144: remelted ingot vvith added MO.4 modifying agent (1.37 °b) B.149: remelted ingot vvith added MO.4 modifying agent (0.68 H) Lamele, oziroma karbidne palice so tanke in krajše kot pri elektrodi, odebeljenih karbidov je bistveno manj kot pri elektrodi. V vzorcih iz predela glave smo opazili v evtektiku bolj grobe mar-tenzitne igle in več zaostalega avstenita kot v osnovni masi. V osnovi zasledimo titanove karbonitride, nekaj jih je opaziti tudi med evtektičnimi karbidi. Zanimivo dejstvo je, da so avstenitna zrna izredno drobna. Ocena velikosti zrna po Snyder Graffu je pokazala SG16, kar je za brzorezna jekla v litem stanju zelo ugodno. EPŽ-ingoti B.144 in B.149 (z dodatkom modifikatorja v žlindro) Mikrostruktura je podobna kot pri ingotu B.143. Dendritne strukture ni opaziti, temveč le globulitna zrna. Globulitna zrna so drobna: ob robu 25—35 mikronov, v sredini je njihov povprečni premer 40 — 60 mikronov. Nitridi so poligonalne oblike in v primerjavi z ingotom B.143 večji. Na sliki 5 se lepo vidi njihova prisotnost pod mikroskopom in značilne barve. Evtektični karbidi so v obliki iglic, oziroma DE = 06Omm D j r 0 lOOmm BRM -2 56-5-2 Č 7680 Slika 5: Mikrostruktura jekla C 7680 (BRM-2) v litem stanju, in sicer: E: elektroda z 0,1 % Ti B.143: pretaljen ingot brez dodatkov v žlindro B.144: pretaljen ingot z dodatkom modifikatorja MO.4 <1,37 °/o) B.149: pretaljen ingot z dodatkom modifikatorja MO.4 (0,68%) Fig. 5 Microstructure of Č.7680 (BRM-2) ESR steel as čast: E: electrode with 0.1 % Ti B.143: remelted ingot vvithout additions to slag B.144: remelted ingot with added MO.4 modifving agent (1.37%) B.149: remelted ingot vvith added MO.4 modifying agent (0.68 %) lamel. Avstenitna zrna so drobna, njihova velikost je dokaj identična kot pri ingotu B.143 in znaša ocena po Snyder-Graffu SG 17. Preiskava jekla č.7680 (BRM-2) v predelanem stanju (F0/F =16) Metalografske preiskave vzorcev, vzetih iz kovanih palic, kvadrat 25 mm v vzdolžni smeri, so pokazale, da ima modificirano jeklo vse tiste značilnosti, ki so znane za brzorezno jeklo Č 7680 (BRM-2). Ni bilo opaziti nikakršnih bistvenih razlik v mikrostrukturi. Večjo pozornost smo posvetili dodatnim raziskavam, ki bi bolj odkrile vpliv modifikatorjev: — ocena velikosti karbidov, — karbidne izceje po tabeli ŽR in tabeli Priif-blatt 1615, — ocena velikosti avstenitnega zrna po Sny-der-Graffu, — kalilna vrsta v temperaturnem intervalu 1180 — 1240 °C, — izdelava popuščnih diagramov, — določitev popuščnih efektov. Rezultati prvih treh preiskav, t. j. ocene velikosti karbidov, karbidnih izcej po metodi ŽR in tabeli Priifblatt 1615 in velikosti avstenitnega zrna so prikazani v tabeli 5. Tabela 5. Rezultati preiskav jekla Č.7680 (BRM-2). Oznaka ingota Karbidne izceje 2R Priifblatt 1615 SG Velikost karbidov B.143, kv. 25 4,5 72 15 5,5 B.144, kv. 25 4,5 Vi 16 5,2 B.149, kv. 25 4,5 Vi 16 5,6 Iz teh podatkov je razvidno, da je izdelano jeklo sposobno za izdelavo kakršnegakoli orodja. Kalilna vrsta Kalilno vrsto smo izdelali iz kovanih palic, kv. 25 mm, za vse tri EPŽ-ingote. Metalografsko smo ocenili samo velikost zrna po Snyder-Graffu. Opazili smo, da velikost zrna ne narašča z rastočo kalilno temperaturo v intervalu 1180 do 1240° C, kar pripisujemo vplivu dodatka modifikatorja. Dobljeni rezultati so zbrani v tabeli 6. Tabela 6. Ocena velikosti avstenitnega zrna v odvisnosti ocl kalilne temperature za jeklo Č 7680 (BRM-2). _ Ocena velikosti avstenitnega zrna Temperatura pQ metodi SG 1180° C 16 20 16 1200° C 16 18 16 1220° C 16 18 16 1240° C 14 18 14 Iz razpredelnice vidimo, da je jeklo ostalo fino-zrnato še pri kaljenju s temperaturo 1240° C. Direktna primerjava velikosti avstenitnega zrna v vzorcih iz ingota (lita struktura) z dobljenimi podatki pokaže, da smo imeli že v ingotih fino-zrnato strukturo, ki se med plastično predelavo ni bistveno spremenila. Na sliki 6 je prikazana mikrostruktura jekla (vzorec iz ingota B.144) pri različnih kalilnih temperaturah. Izdelava popuščnih diagramov Analiza dobljenih rezultatov je pokazala, da med posameznimi ingoti ni bistvenih razlik. Opazna je le tendenca, da je pri modificiranem jeklu nekoliko boljša popuščna obstojnost. Pri 1180° C Slika 6: Kalilna vrsta brzoreznega jekla C 7680 (BRM-2) modificiranega z M0.4 v žlindro EPZ-ingot B.144, Fo/F = 8 1180 °C: GS 02; 1200 °C; SG 18; 1220 »C: SG 18; 1240 "C: SG 18 Fig. 6 Quench line of high-speed C.7680 (BRM-2) steel modified with MO.4 in to slag ESR ingot B.144, Fo/F = 8 1180 °C; SG,20; 120 »C: SG.18; 1220 »C: SG.18; 1240 »C; SG.18 trikratnem popuščanju na 5603C v času 1 ure je dosežena trdota pri kalilni temperaturi 1240° C: 63 HRC in pri spodnji temperaturni meji 1180°C: 61,5 HRC. Ker ni bistvenih razlik v velikosti avstenitnega zrna, predpostavljamo, da bi dosegli večjo popuščno obstojnost pri zgornji kalilni temperaturi okoli 1260° C. Določitev popuščnih efektov Zanimivi so rezultati preiskav, ki smo jih opravili na vzorcih iz ingota B.143, ki smo jih kalili pri spodnji in zgornji predpisani kalilni temperaturi (1170—1240° C). Vzporedno z dilatometrskimi vzorci smo kalili še vzorce za merjenje trdote in določitev avstenitnega zrna. Rezultati so zbrani v tabeli 7. 1200 °C Tabela 7. Vpliv 3-kratnega popuščanja na trdoto in velikost avstenitnega zrna pri spodnji in zgornji kalilni temperaturi. Temperatura Trdota Popuščanje na 550 °C, 90 minut Velikost avstenit- kaljenja (hrq I (hrc) II (hrc) III (hrc) zrna®SG) 1170° C 63,5 1240° C 65,0 62,0 65,0 61,5 65,0 61,5 65,0 ni vidno 15 Zaključki Na polindustrijski EPž-napravi s premično kokilo prečnega preseka kvadrat 100 mm smo pre-talili tri lite elektrode kv. 60 X 60 mm teže okoli 60 kg iz jekla C 7680 (BRM-2) s kemično sestavo: 0,80 % C, 0,018 % S, 0,35 % Si, 3,80 % Cr, 2,03 % V, 6,40 % W, 0,21 % Cu, 0,27 % Mn, 5,65 % Mo in 0,1 % Ti. Pretaljevanje jekla je izvedeno pod žlindro Mil (39,90 %CaF2, 22,43 % A1203, 29,70 % CaO, 3,05 % Si02) s povprečno hitrostjo 52 kg/'h. Pri prvem ingotu (B.143) je pretaljevanje potekalo brez dodatka modifikatorja v žlindro. Dodali smo le aluminij zaradi (v količini 0,1 % teže jekla) kontrole oksidacijskega potenciala žlindre. Pri naslednjih dveh ingotih (B.143 in B.149) smo kontinuirano dodajali modifikator (MO-4 na osnovi Al + Mg + Ti + N) v količinah 0,68 %, oziroma 2 x 0,68 % od teže jekla. Po končanem taljenju smo opravili obsežne raziskave jekla v litem in predelanem (F0/'F = 16) stanju: kemična sestava jekla, metalografske preiskave makro in mikrostrukture, ocena karbidov, velikost avstenitnega zrna po Snyder-Graffu, kalil-na vrsta, izdelava popuščnih efektov. Preiskave karbidov so potekale z mikrosondo, rezultati pa bodo objavljeni v II. delu članka. Dobljeni rezultati so pokazali, da imajo dodatki titana v elektrodo (v količini 0,1 %) pozitiven vpliv na porazdelitev in velikost karbidne mreže, kar se manifestira v zelo finem avstenit-nem zrnu. Kombinacija dodatka modifikatorja (Al + Mg + + Ti + N) v žlindro s prisotnim titanom v elektrodi ima dodatni pozitivni vpliv, ki se kaže v ekstremno finem avstenitnem zrnu (SG: 18 do 20) ter znatno boljši porazdelitvi in drobnejših karbidih. Zelo pomemben vpliv dodatka modifikatorja v žlindro se kaže v stabilnosti avstenitnega zrna v širokem temperaturnem območju 1180 do 1240° C. Trdota jekla je višja v modificiranem stanju za 0,5—1,0 HRC. Izdelava brzoreznega jekla Č 7680 (BRM-2) po EPŽ-postopku v kombinaciji z dodatkom modifikatorja v elektrodo, oziroma žlindro omogoča, da dosežemo najvišje kvalitete. Nadaljnji poskusi bodo pokazali, kakšne so možnosti za industrijsko izkoriščanje tega postopka v železarni Ravne. Literatura 1. Grainal, Werbeschrift d. Vanadium Corporation of America, New York, USA, 1962 2. Bats 79, US-Patent Nr. 2.809.109 3. Ineson, E., G. Hoyle: Metal Treatm. Drop. Forg. 23 (1956) S. 257-262 4. Felgel-Farnholz, O.: Diss. Montanistische Hochschule, Leoben 1957 5. Kunze, E., E. Horn: DEW-Techn. Ber. 1 (1961) S. 6—14 6. Tesche, K., W. Beuthner: DEW-Techn. Ber. 4 (1964) S. 51-64 7. Elsen, E., G. Elsen, M. Markvvorth: Metali 19 (1965) S. 334—345 8. Randak, A., J. Kurzeja, H. G. Jentges: Arch. f. Eisen-hiittenvves. 36, Nr. 10 (1965) S. 730—731 9. Mitsche, R., E. Kudelka: Radex-Rundschau H.l (1967) S. 407—413 10. Duckworth, W. E., D. J. VVooding: Vacuum Are Or Elektroslag Melting (Vacuum Metallurgy Conference, Beverly Hills, California, 1968) 11. Kirk, F. A., H. C. Child, E. F. Love, J. T. VVilkins: In: ISI preprint Nr. 126 Materials for Metal Cutting Conference Scarborough 14.—16. 4.1970, S. 59 12. Campbell, J„ J. W. Bannister: Metals Technology, Sept. (1975) S. 409-415 13. Doronin, V. M., M. M. Kljujev, I. S. Prjašnikov, V. V. Topilin: Stal' 5 (1975), S. 453—455 14. Paschen, P.: Metali, 29 Jhg. H.2 (1975) S. 121—130 15. Koroušič, B., J. Rodič: Preiskave poiskusnih EPz-ingo-tov. Interni predpis MI.17 (1971). ZUSAMMENFASSUNG Auf einer halbindustriellen ESU Anlage mit der bevve-glichen Kokille von 100 mm Ouadrat im Durchschnitt sind drei gegossene Elektroden von 60 X 60 mm und einem Gevvicht von 60 kg aus Stahl C 7680 (BRM-2) umgeschmolzen worden. Chemische Zusammensetzung der Elektroden' 0.80 % C, 0.018% S, 0.35% Si, 3.80 % Cr 2.03 % V 64 %W 0.21 % Cu, 0.27 % Mn, 5.65 % Mo und 0.1 % Ti. ' Die Umschmelzung des Stahles ist unter der Schlacke M. 11 (39.90 %CaF2, 22.43 % AI2O3, 29.70 % CaO, 3.05 % S1O2) mit einer durchschnittlichen Geschvvindigkeit von 52 kg/h durchgefiihrt vvorden. Bei der Umschmelzung des ersten Blockes (B. 143) sind keme Impfmittel in die Schlacke zugegeben worden. Mit dem Zvveck den oxydationspotenzial der Schlacke zu kon- trollieren ist Aluminium von 0.1% des Biockgevvichtes zugegeben worden. Bei den folgenden zvvei Blocken (B. 143 und B. 149) ist kontinuierlich ein Modifikator (Mo-4 auf Grund der Elemente Al + Mg + Ti + N) in einer Menge von 0.68 % bzvv. 2 x 0.68 % des Blockgevvichtes zugegeben vvorden. Nach dem Umschmelzen sind umfangreiche Untersu-chungen des Stahles im gegossenen und verformten (Fo/F= 16) Zustand durchgefiihrt vvorden und zvvar, der chemischen Zusammensetzung, metallographische Unter-suehungen des Mikro und Makrogefuges, die Beurteilung der Karbide, Austenitkorngrdsse nach Snyder-Graff, Harte-reihe, Ausarbeitung der Anlassdiagramme und Bestimmung der Anlassefekte. Die Untersuchung der Karbide ist mit der Mikrosonde untersucht worden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungan werden im zvveiten Teil dieses Artikels dargegeben. Die Ergebnisse zeigten, dass der Zusatz von 0.1 % Ti in die Elektrode einen positiven Einfluss auf die Vertei-lung und Grosse des Karbidnetzes hat. Die Folge davon ist ein feines Austenitkom. Die kombinierte Modifizierung des Stahles mit dem Impf-Smittel (Al + Mg + Ti + N) in die Schlaoke, bei Anvvesenheit von Titan in der Elektrode, hat einen zusatzlichen positiven Einfluss und aussert sich in einem extrem feinen Austenitkom (SG : 18 bis 20), einer erheblich besseren Verteilung und feineren Karbiden. Ein bemerkenswerter Einfluss des Impfmittelzusatzes in die Schlacke zeigt sich in der Stabi-litat des Austenitkornes im breiten Temperaturbereich von 1180 bis 1240° C. Die Harte des Stahles ist im modi-fizierten Zustand hoher um 0.5 bis 1.0 HRC. Die Erzeugung von Schnelldrehstahl C 7680 (BRM-2) nach dem ESU Verfahren macht es in der Kombination mit dem Zusatz der Impfmittel in der Elektrode bzw. Schlacke, die Erzeugung des Stahles hochster Giite moglich. Die vveiteren Versuche sollen die Moglichkeiten fiir die industrielle Ausbeutung dieses Verfahrens im Hiittenwerk Ravne zeigen. SUMMARY Pilot plant ESR set-up with movable mould of 100 mm square cross section was applied in remelting three 60 X X 60 mm čast electrodes of C. 7680 (BRM-2) steel with vveight 60 kg. Their chemical composition was 0.80 % C, 0.018 % S, 0.35 % Si, 3.80 % Cr, 2.03 % V, 6.40 % W, 0.21 % Cu, 0.27 °/o Mn, 5.65 % Mo and 0.1 % Ti. Slag M.11 with composition 39.90 °/o CaF,, 22.43 % Al A, 29.70 % CaO, 3.05 % Si02 was used in remelting at an average rate of 52 kg/h. The first ingot (B.143) was remelted without adding any modifying agent to the slag. Only aluminium (up to 0.1 % weight of steel) was added in order to control the oxidizing potential of the slag. During remelting of the next two ingots (B.144 and B.149) the modifying agent (MO-4, based on A1+ Mg +Ti + + N) was continuosly added, 0.68 % of the steel weight in the first čase, and 2 times 0.68 % in the second čase. After completed remelting, extensive investigations of steel, as čast and worked (Fo/F = 16) were made: chemical composition, metallographic investigations of macro and micro structure, estimation of carbides, austenite grain size determination by Snyder-Graff, quenching line, tem- pering diagrams, determination of tempering effects. Investigations on carbides were made by electron micro-analyzer, and the results will be presented in the second part of this paper. The obtained results showed that addition of titanum (0.1 %) has favourable influence on the distribution and size of carbide net which is consequence of very fine austenite grain. Combination of adding modifying agent (Al + Mg + + Ti + N) to slag and the presence of trtanum in electrode has additional favourable influence which is expressed-in extremely fine austenite grain (SG: 18 to 20) and essen-tially better distribution and smaller sizer of carbides. A very important influence of adding the modifying agent to slag is expressed in stability of the austenite grain in wide temperature range between 1180 and 1240° C. The hardness of modified steel is higher for 0.5 to 1 HRC. Manufacturing C. 7680 (BRM2-) high-speed steel by ESR process in combination with additions of modifying agents to electrode or to slag enables the highest steel qualities. Further tests will show practical possibilities for in-dustrial production by this method in the Ravne Iron-works. 3AKAIOTEHHE Ha noAynpoMBiniAeHHofl 3II5K- ycTaHOBKH c nepeABHJKHoii h3aojkhhijioh KBaApaTHOTO CeHeHHil 100 mm neperL\a3HAH TpH AHTbIX 3AeKTpoAa KBaApaTHOH cj>opMbi ceqeHHH 60 X 60 mm, Beca npn5A. 60 Kr H3 CTaAH MapKH C. 7680 (BRM-2) xHMiraecKoro cocTaBa: 0,80 % C, 0,018 % S, 0,35 % Si, 3.80 °/o Cr, 2,03 % V, 6,40 % W, 0,21 % Cu, 0,27 % Mn, 5.65 % Mo H 0,1 % Ti. IlepenAaB CTaAH BbinoAHeH noA nuaKOM M 11 (39,90 %CaF2, 22,43 % AI2O3, 29,70 % CaO, 3,05 % S1O2) npn cpeAHeii SbicTpoTe 52 Kr/i. rtpft nepBOft cahuiok (B. 143) nepenAaB BbraoAHHACH 6e3 A06aBKH moah<()HKaTOpOB b IILiaK. A°6aBAHAH TOAbKO aAIOMHHIIH (B KOAHMeCTBe 0,1 % Ha Bec CTaAH) C ueAblO npOBepKH OKHCAHTeAb-Horo noTeHunaAa niAaKa. tipu nocAeAyiofflHx AByx cahuiok (B. 143 h E. 143) ao-6aBAHAii HenpepuBHO M0AHi|>HKaT0p0B (MO-4 Ha 6a3e Al+Mg + Ti + N) b KOAHieCTBe 0,68 % oth. 2 X 0,68 % Ha Bec CTaAH. IIo oKomaHHH pacnAaBAeHHH BbinoAHeHM o6niHpHbie HCCAe-AOBaHHH CTaAH B ahtom H nepepaSoTanoM COCTOailHH (f„/f=16), t. e. noAaH xHMHtiecKHH coCTaB CTaAH, MeTa.\Aorpa4>eKTOB 0TnycKaHHsi h np. hccaeaobahne kapsuaob, pe3vabtatm Koroporo 6vayt paccMo-TpeHbl BO BTOpOH MaCTII 3TOH paGoTbl, 6 bi AH BbinOAHeHbl C MHKpO-30haom. noAyHeHHbie pe3yAbTaTbi noica3aAH, «to AoSaBKa THTaHa b SAeKTpOA (b KOAHieCTBe 0,1 %) OKa3bIBaeT nOAOJKHTeAbHOe BAH-HHHe Ha pacnpeAeAeHHe h bcahmhhv KapSuAHOH ceTKH, HKaTOpa (Al + Mg + Ti + N) b nuaK, b cone-TaHHH c npHCyTCTBHeM THTaHa b 3AeKTpOAY YBeAHKHBaeTca b 3KCTpeMyMe MeAK03ep-hhctocth 3epeH aycTeHHTa (CT: 18 ao 20), a TaioKe b AyHIlHp0BaHH0M COCTOHHHH TBepAOCTb CTaAH yBeAHKyme8 CTaAH MapKH C. 7680 (BRM-2) 3IIIA-cnoco6oM b KOMSHHamm c AoSaBKoft M0AH4>HKaT0pa b 3AeK-tpoa, OTH. b HIAaK, AaeT BU3MO>KHOCTb AOCTHHteHHH CaMbIX BbICmHX Ka^ecTB. nocaeayiomhe ontiTHHe paSoTbi ykaatyt Ha bo3mojkhocth npo-MbiuiAeHnoro npiiMeHeHHa stoto cnocoSa b MeTaAAypriraecKOM 3a-BOAe >KeAe3apHa PaBHe. Odpornost proti zatopitvi in žilavost ostrine UDK: 669.14.018.25 ASM/SLA: Q29, Q6n, Q6S Franc Uranc Posebna preizkusna naprava omogoča določanje odpornosti rezil proti udarcem, ki delujejo iz raznih smeri. Veliko razločnejše so razlike v iila-vosti, določeni z bočnimi udarci, kot z udarci v smeri rezila. Iz velikosti deformacij, ki jih izmerimo po različnem številu udarcev, lahko sklepamo o odpornosti rezila proti zatopitvi. To odpornost kaže tudi najmanjša udarna energija, ki že zaznavno poškoduje rezilo. UVOD Žilavost orodnih jekel je še precej neraziskana, ker od orodij pač zahtevamo predvsem veliko ob-rabno obstojnost in zadovoljivo trdoto. Vsako orodje mora imeti tudi določeno žilavost. Utopi ali noži za sekanje lesa pa so na udarce posebno močno obremenjeni. V članku prikazujemo odnos med žilavostmi ostrin nožev iz jekel za hladno delo. Posamezne firme, ki izdelujejo nože za lesno in papirno industrijo, so vpeljale v svojo kontrolo posebne metode preverjanja žilavosti rezil. Metode so dveh vrst: V nekaterih podjetjih, npr. pri Carpenterju, izdelujejo iz posameznih talin, namenjenih izdelavi strojnih nožev, posebne standardne preizku-šance v obliki rezila (1). Dimenzije teh preizku-šancev, izbrušenih pod kotom 45°, so 50 X 27 X X 10 mm3. V drugih podjetjih, npr. pri Boforsu, Fagersti, preizkušajo gotove nože z določenim pritiskom bočno ob rezilo. Tu torej kontrolirajo neposredno žilavost ostrine izdelka. Pri nas smo se odločili za metodo, ki združuje prednosti obeh zvrsti poskusnih postopkov. Želeli smo preiskovalno metodo, ki bi služila razvijanju kvalitete nožev in torej odkrivanju primernejših jekel ter toplotnih obdelav. Obenem smo hoteli kontrolno metodo za tekoče zasledovanje žilavosti končno obdelanih industrijskih nožev. Zato smo se lotili izdelave preizkusne naprave, v kateri bi lahko preizkušali nože vseh možnih dimenzij, enako pa seveda tudi preizkušance, iz-brušene na rezilo. Da bi povečali raziskovalne in razvojne možnosti obstoječih tujih priprav, smo pri nas omogočili preizkušanje rezil z udarci iz poljubno izbrane smeri glede na rezilo, oziroma glede na smer rezanja. Tako smo dobili zelo vsestransko uporabno kontrolno, preizkusno in raziskovalno pripravo. Ker so koti ostrin za posamezne vrste nožev precej togo določeni in ker ti koti odločilno vplivajo na odpornost rezil proti udarcem, smo se dogovorili, da bomo tudi preizkusne nože (raziskovalne naloge) brusili na enako ostrino, kot brusimo prave nože iz določenega jekla. Tako lahko uporabimo vse rezultate raziskav neposredno za odločitve v procesu izdelave nožev. Osnovni podatki, potrebni za izračun žilavosti ostrine po našem postopku, so vidni na sliki 1. Masa kladiva nihala je 0,5 kg, dolžina nihala je 0,5 m. Udarec prenaša od nihala na ostrino noža poseben drsni trn, širine 5 mm. Glede smeri, oziroma kota, pod katerim deluje udarec na rezilo, smo se dogovorili, da so udarci v smeri ploščine noža in pravokotno na rezilni rob v smeri nič stopinj (nič radianov). Na poskusni napravi smo imeli kazalo za spust-ni kot nihala izrisano samo v ločnih stopinjah, vendar bi bilo primerneje označevati kot kar s kinetično energijo, ki jo nihalo pridobi s spustom v stabilno lego. Ker se lahko pojavi želja po težjem kladivu nihala, se zdi ugodno vgravirati poleg energij nihala tudi razlike kosinusa padnega kota do ena ali pa kar kosinuse kota. Tako bi lažje preizkušali z udarnimi energijami, ki bi bile v enakomernih presledkih. Rezultati so izračunani na osnovi preizkusov s padci nihala z določe- /Y- J-.......kot udarca na rezilo S/ h......kot spusta udarnega nihala m= Q5kg I = Q5m Slika 1: Shema poskusnih pogojev pri določanju žilavosti ostrine. Fig. 1 Scheme of experimental conditions for determining edge toughness U 1.3 U V w 6 Q9 e as g 0,7 o g 0,6 ^ 0,5 0.4-0.3 0.2 0.1 /7 Kol med ostrino in udarno ploskvijo je i 5° Jeklo C c Mb w V Č.i754 CRV ; w 025 C.6U1 OW3 Qj6 LS V Č6612 OM4p u 03 V Q/ f0° 20° 30° 40° Kot spusta nihala Kot rezine : 0W3.......40° ostali noži. 20° 10° 20° 30° 40° Kot spusta nihala Slika 2: Žilavost ostrine skobelnih nožev iz jekla CRV (C.4754). Lahki skobelniki iz jekla OW3 (C. 6441) imajo kot ostrine 40°, ostali noži 20". a) ... udarec pod kotom 45 glede na ploščino noža in pra- vokotno na rezilni rob, b) ... udarec v smeri ploščine in pravokotno na rezilni rob. Fig. 2 Edge toughness of planing knives made of CRV (Č.4754) steel. Light planing knives made of OW 3 (Č.6441) steel have edge angle 40°, the others 20°. a. ... impact at the 45 0 to the knife plane and perpendi- cularly to the edge b. ... impact in the direction of knife plane and perpendi- cularly to the edge nih enakomerno rastočih kotov. Nadaljne preizkuse bomo opravljali pri določenih energijah, tako da bo lažja interpolacija žilavostnih vrednosti in s tem možna primerjava med raznimi jekli. Pri vseh opravljenih preizkusih je bila zane marjena energija, izgubljena zaradi elastičnega odboja padalnega kladiva od udarnega trna. 2. Preizkus rezil skobelnih nožev z udarcem iz določene smeri Novo poskusno metodo določanja odpornosti rezil proti udarcem smo najprej uporabili za ugotavljanje žilavosti skobelnih nožev iz raznih jekel. V preiskavo smo vzeli nože s kotom rezila 20° in lahke skobelnike iz jekla Č 6441 (OW 3) s kotom rezine 40°. Noži vrste compound so brušeni na ostrino 20°. Za primerjavo z domačim com-poundom, ki ima rezilo iz jekla č 6842 (OW spe-cial) smo imeli še en nož iz podobnega jekla, toda drugačne trdote. Kot osnovo za približno primerjavo z žilavostmi drugih vrst nožev smo preizkušali nože iz jekla č 4754 (CRV) in s kotom rezine 20°. Od vsake vrste nožev smo imeli na razpolago po 6 kosov dolžine 70 mm, kar je bilo popolnoma dovolj za preiskave. Vsak preizkušanec je bil odrezan od drugega noža, da bi lahko ugotovili čimbolj verodostojno srednjo vzdržnost nožev proti udarcem. Toplotno so bili obdelani preizkusni noži tako: Nože, podobne nožem iz č 6842 (OW special) smo kalili z 860° v olju in popuščali na 280 °C, trdota je znašala 59 — 59,5 HRC. Domači compound č 6842 je pokazal po enaki toplotni obdelavi 61—61,5 HRC. Lahke skobelnike iz Č 6441 (OW3) smo kalili z 840 °C v olju, popuščali na 260 °C, trdota je znašala 62 HRČ. Slika 2 kaže velikost deformacije, oziroma globino skrhanja ostrine rezila, podvrženega različnim sunkom sile pod različnima kotoma. Zraven krivulj so navedene trdote preizkusnih nožev. Očitno je za enako globino skrhanja ostrine potrebno manj energije, če prileti udarec poševno na rezilo, kot pa če deluje v smeri ploščine noža. Zelo žilavo ostrino imata noža iz Č 6441 (OW 3) in Č 4754 (CRV), prvi pač zato, ker ima velik kot rezine. Ostrina mehkejšega compounda iz jekla, podobnega Č 6842, je bolj žilava — pri enaki energiji udarca se manj deformira — kot ostrina noža iz Č 6842, verjetno samo zato, ker je mehkejša. Energija udarca (J) | Q04 OS 0,34 0'59 10° 20° 30° 40° 0,175 0,35 Q25 Q7 Kot padca nihala (rad), v 0 Slika 3: Deformacije rezil skobelnih nožev po enem udarcu. Preizkusi nožev iz jekla CRV so osnova za primerjanje skobel-nikov z drugimi vrstami nožev. Fig. 3 Deformation of edges of planing knives after one impact. Tests vvith knives made of CRV steel vvere the basis for comparison of planing knives vvith the other tool types. Slika 3 je primernejša za analizo vpliva smeri udarca kot izhodna slika 2, ki prikazuje deformacijo, oziroma izkrhanost rezila, ločeno za udarce, ki priletijo v smeri rezanja (kot nič) in ločeno za udarce, ki delujejo v smeri 45° glede na smer rezanja. Ugotavljamo lahko dvoje: katero od jekel je najprimernejše za rezila, ki so obremenjena na močne udarce, in kakšni bi bili najugodnejši koti ostrine rezila. Predvsem podatke druge vrste nam daje samo žilavostni preizkus ostrine. Prikazana porazdelitev enot v diagramu postavlja bolj žilava rezila na desno spodnjo stran slike. Tako so od preiskovanih rezil najbolj žilava tista iz jekla č 4754 (CRV). Že pri precej velikih energijah udarnega nihala je odkrhanega manj kot za 0,2 mm rezila. Rezila iz C 6441 (OW 3) so seveda krhkejša in se skrhajo za 0,15 mm pri šibkejšem udarcu, kot je potreben za enako deformacijo rezila č 4754 (CRV). Posebnost rezil iz Č 6441 (OW 3) je zelo majhna občutljivost na precej močne prečne udarce — to je delno posledica velikega kota ostrine noža. Sprememba nagiba premice s povečanjem energije udarca pove, ali je še možno zmanjšati kot rezine. Zmanjšanje razlike v energijah udarcev iz raznih smeri za poškodbe podobne velikosti pomeni, da smemo še zmanjšati kot ostrine. Po sliki sodeč je poškodba (odkrušeni del) večja, če prileti udarec od strani, kot če učinkuje samo v smeri ploščine noža. S tega vidika so zanimivi podatki o razlikah v odpornosti rezil iz jekel Č 6441 (OW 3), C 6842 (OW special) in jekla, podobnega OW special (Č 6842), na udarce v smeri ploščine (in pravokotno na rezilni rob) ter na bočne udarce. Rezila iz Č 6441 (OW3) lahko primerjamo z rezili iz ostalih dveh jekel le pogojno, ker imajo večji (bolj topi) kot ostrine (rezila). Daljice za C 6441 (OW3) so ravno zaradi toposti in s tem žilavosti ostrin bolj strme kot daljice za druga domača jekla, izjema niso niti rezila iz jekla Č 4754 (CRV),, ki je zelo žilavo orodno jeklo. Daljica za nož iz jekla Č 4754 (CRV) je položna za deformacijo 0,4 mm, kar je posledica velike žilavosti in večjega kota rezila, kot ga imajo ostali noži, z izjemo nožev iz jekla C 6441 (OW 3). Posebnost sta jekli Č 6842 in njemu podobno, obe v obliki compound nožev. Prednost noža iz Č 6842 (OW special) je večja odpornost proti rahlim direktnim udarcem (v smeri rezanja), noži iz podobnega jekla pa so odpornejši na prečne udarce (pod kotom 45°) glede na smer rezanja. Glede na to, da je trdota nožev iz C 6842 (OW sp.) za eno do dve enoti HRC nad trdoto drugega, podobnega jekla, se zdi normalno, da je daljica bolj položna kot za uvoženo jeklo. Kot kaže, je pri enakem kotu ostrine odpornost proti direktnemu udarcu dobro merilo trdote noža, odpornost proti bočnemu udarcu pa merilo upogibne žilavosti jekla. Končni rezultati kažejo, da odnosi med trdoto in žilavostjo niso tako preprosti. Energija, ki skrha ostrino noža za 0,2—0,4 mm, je nevarnejša za Č 6842 (OW special) kot za njemu podobno jeklo, če deluje prečno na rezilo. Dviganje energije udarca še poslabša stanje za Č 6842 z višjo trdoto, saj je manj odporen na prečne udarce, pa tudi na udarce v smeri ploščine noža. Pri velikih hitrostih rezanja in s tem udarjanja rezila ob obdelovano snov moramo torej žila-vost rezila iz Č 6842 (OW sp) na vsak način povečati in se nam pri tem splača žrtvovati nekoliko trdote. Kot kaže primerjava rezil iz teh dveh jekel, se pri močnih udarcih iz katerekoli smeri bolje obnese bolj žilavo jeklo. To pomeni, da je rezilo, ki doživlja močne udarce v smeri rezanja, dlje časa uporabno, če smo malo bolje poskrbeli za njegovo žilavost, kot v tem poskusnem primeru smo. Preizkusi z udarci v smeri pod kotom 20° glede na smer rezanja so dali rezultate, ki so povsem podobni rezultatom, dobljenim z udarci v smeri ploščine nožev. ; ->,__- • \tasi (CRV) © ,, I 5 5OHRC ' 4—057 52.5HRC ;QJ. 55HRC 09 Smer udarca na 0° oM 5£>' 0,7■ Q6\ Q5-0,4-Q3 Energija udarca (J) 07 105 1.4 400 60° BCP 0,7 10 0,7 Q9 o,s- 0,7-0,6■ Q5-0,4■ 03-Q2\ 0,1 Č.6444 (OS/KRO 41 /jj D—o 48.5 - 50HRC o—□ 51-52.5HRC 0—D53-55 HRC Smer udarca na rezilo (J.), a 0° o 50° Energija udarca (J) °t7 105 f/ 40° 60° 80° 0,7 to 1,4 Č.6443 10SIKR02I o—o 485-50 HRC 0—0 5I-525HRC 7Q± 0-.-O53-55HRC Smer udarca na • 0° o 50° Slika 4: Globina deformacije rezila sekirostrojskih nožev po enkratnem udarcu. Kot rezine 31°, pri uvoženem nožu 34°. Fig. 4 Depth of edge deformation of mechanical-axe blades after single impact. Angle of edge 31 for imported blade 34 3. Preizkus rezil nožev za sekirostroj z udarcem iz določene smeri Slika 4 kaže rezultate preizkušanja žilavosti ostrine sekirostrojskih nožev. Na ordinati so prikazane deformacije ostrin, na abscisi energije udarcev, ki so te deformacije povzročili. Slika 5 kaže v drugi obliki iste podatke, tako da lažje primerjamo med seboj vsa štiri jekla. Ločeno lahko opazujemo odpornost rezil proti udarcem, ki delujejo v ploščini noža pravokotno na rezni rob, in odpornost proti bočnim udarcem, ki delujejo pod kotom 50° glede na ploščino noža. Vsi preizkušani noži so razvrščeni v tri trdot-ne skupine, da bi lahko določili vpliv toplotne obdelave na odpornost rezil proti udarcem iz raznih smeri. V splošnem se pri vseh preizkušanih jeklih odpornost proti udarcem s strani glede na udarce v smeri rezila s povečevanjem energije udarcev zmanjšuje, saj se nagibi vseh premic z zvečeva-njem energije udarnega nihala povečujejo. Za bočne udarce kaže primerjava različnih rezil, skrhanih za 0,6 mm, da se najlažje skrha ostrina zelo trdih nožev iz jekla Č 6443 (OSIKRO 2). Glede na porabljeno energijo za tolikšno skrhanje sledijo nožem iz tega jekla noži iz Č 4754 (CRV), noži iz podobnega jekla in nato noži iz Č 6444 Slika 5: Globina deformacije rezila sekirostrojskih nožev po enkratnem udarcu. Fig. 5 Depth of edge deformation of mechanical-axe blades after single impact (OSIKRO 4). Pri tem nismo upoštevali odpornosti najmanj trde skupine nožev iz Č 6443 (OSIKRO 2) in Č 6444 (OSIKRO 4). Če primerjamo nože trdot 48,5 do 50 HRC, se najbolje obneseta ravno ti jekli, jeklo Č 6444 (OSIKRO 4) bolje kot jeklo Č 6443 (OSIKRO 2). Za nož iz jekla, podobnega Č 4754, predpostavljamo, da se obnaša podobno kot nož iz jekla Č 4754, le malo več dela zahteva za enako skrhanje ostrine. Na udarce v smeri, paralelni ploščini noža, so najbolj odporni od najtrše skupine noži iz č 6443 (OSIKRO 2), iz C 4754 (CRV),, iz jekla, podobnega Č 4754, in noži iz Č 6444 (OSIKRO 4). Od najmanj trde skupine so najbolj odporni noži iz č 4754 (CRV, nato noži iz Č 6443 (OSIKRO 2). Če potrebujemo nože, ki morajo biti odporni predvsem proti pogostim udarcem v smeri rezanja, bomo izdelali rezila iz jekla č 6443 (OSIKRO 2) in jih toplotno obdelali na visoko trdoto. Se boljša so rezila iz Č 4754 (CRV), ki jih toplotno obdelamo na nižjo od prikazanih trdot. Zaradi velike obrabne obstojnosti je č 4754 (CRV) primernejši, je pa za bočne udarce enako občutljiv kot najtrši noži iz Č 6443 (OSIKRO 2). Za rezila, ki so pogosto izpostavljena udarcem s strani, bomo vzeli jeklo Č 6443 (OSIKRO 2) ali Č 6444 (OSIKRO 4) in takšne nože bomo toplotno obdelali na trdoto nižjega dela prikazanega trdotnega območja. Sklenemo torej lahko: če nam gre pri nožih za odpornost proti enkratnemu močnemu sunku v smeri rezanja, npr. pri napravi Hitachi, sta za nože najprimernejši jekli č 6443 (OSIKRO 2) in Č 4754 (CRV). Noži iz prvega naj se toplotno obdelajo na trdoto 55 HRC, noži iz drugega pa na nižjo. Če nastopa možnost močnega bočnega udarca, so primerni noži iz č 6444 (OSIKRO 4), trdota 50 HRC ali Č 6443 (OSIKRO 2) s trdoto, ki je lahko tudi večja. 4. Otopitev in odpornost proti ponavljajočim se udarcem a) Bočni udarci Na osnovi diagramov deformacija — udarna energija lahko izdelamo diagram, v katerem je za določene deformacije, oz. skrhanosti podana potrebna energija enega ali več udarcev (si. 6). Predpostavljamo podobnost obnašanja ostrine proti ponavljajočim se udarcem pri tem preizkusu in proti nenehnemu udarjanju med delovanjem noža. Na osnovi te predpostavke pridemo z ustrezno razlago preizkusnih rezultatov do pomembnih sklepov. Bočni udarci v čisti obliki med delovanjem noža ne nastopajo,, do delnega krivljenja ostrine pa zaradi nehomogenosti sekanega lesa gotovo prihaja. Na sliki 6 vidimo pri kotu udarca 50° in pri deformaciji 0,9 mm, da porabijo najmanj energije pri dvajsetkratnem udarjanju noži iz jekla Č 4754 (CRV), nato noži iz Č 6443 (OSIKRO 2) in nato tisti iz Č 6444 (OSIKRO 4). Na en udarec, ki provzroči deformacijo 0,9 mm, so najbolj odporni (potrebujejo udarec z največjo energijo) noži iz Č 4754 (CRV), nato noži iz Č 6443 (OSIKRO 2) in nato noži iz Č 6444 (OSIKRO 4). Energije posameznih udarcev za deformacijo različno trdih nožev iz Č 6444 (OSIKRO 4) se le neznatno razlikujejo, medtem ko se med energijo dvajsetih udarcev za deformacijo mehkega noža za 0,9 mm in energijo enakega števila udarcev za enako deformacijo trdega noža vidi velika razlika. Vsota energij dvajsetih udarcev, ki povzročijo deformacijo 1,7 mm, je za nože iz vseh treh jekel približno enaka. Noži iz Č 4754 (CRV) so nekoliko slabši od ostalih. Najboljši so še najtrši. Po tem merilu bi bili od nožev iz Č 6443 (OSIKRO 2) najboljši najmehkejši, od nožev iz C 6444 (OSIKRO 4) pa srednje trdi. b) Udarci naravnost na rezilo Poškodbe od udarcev v smeri rezila se močno razlikujejo od tistih, nastalih z bočnimi, stranskimi udarci. En udarec povzroči tako majhno poškodbo, da je ne moremo upoštevati v primerjavi efektov različnega števila udarcev. Druga značilnost teh poškodb je, da vse do petnajstih udarcev pada energija, potrebna za izbrano stalno velikost poškodbe. Pri nožih iz Č 6444 (OSIKRO 4) pa se zmanjšuje energija celo do dvajset udarcev, morda so potrebni pri večjem številu še šibkejši udarci. Predpostavimo, da na otopitev sekirostrojske-ga noža med delovanjem najbolj vplivajo udarci, ki stlačijo, zmeljejo površino ostrine. Čim manj energije porabi nož od velikega števila udarcev za to, da otopi, tem lažje in tem prej se bo otopil. Noži, ki rabijo z rastočim številom udarcev vse manj in manj energije za ustvarjanje poškodbe določene velikosti, so gotovo dvomljive kvalitete. Odpornost proti udarcem pod kotom 0° je težko določiti, ker so razlike v potrošeni energiji precej majhne. c) Pretres rezultatov Proti bočnim udarcem so noži iz preizkušenih jekel precej različno odporni. Razvrstitev glede na odpornost proti enemu močnemu udarcu ali glede na odpornost proti večjemu številu udarcev je od najbolj odpornega k najmanj odpornemu jeklu takale: Č 6444 (OSIKRO 4), Č 6443 (OSIKRO 2), Č 4754 (CRV). Glede na zmanjšanje energije potrebnih direktnih udarcev s povečevanjem njihovega števila pa je razvrstitev taka: č 6443 (OSIKRO 2), Č 4754 (CRV), Č 6444 (OSIKRO 4). Slika 5 pa kaže, da nastopi enaka razvrstitev tudi pri primerjavi energij za najmanjšo ločljivo skrhanost, ki je v tem primeru 0,4 mm. Proti otopitvi bi bili torej najbolj odporni noži iz jekla Č 6443 (OSIKRO 2). Če ta predpostavka drži, so najbolj odporni proti otopitvi tisti noži, ki so pri enaki trdoti najbolj žilavi. To pa najbrž res velja. .g 5 I H. I ■g 3 0,59 5 75 Število udarcev Slika 6: Odpornost proti ponavljajočim se udarcem. Fig. 6 Resistance to repeated impacts. Zato sklepamo, da so noži, ki so najbolj odporni proti enemu rahlemu udarcu v smeri rezine, tudi najbolj odporni proti otopitvi. 5. Sklepi Preizkušanje žilavosti ostrine je šele v začetni fazi svojega razvoja, zato obstajajo po svetu nekoliko različne metode in priprave za preizkušanje žilavosti nožev. Z domačo napravo in po svojem poskusnem postopku smo dobili rezultate, ki nam lahko po primerni analizi in interpretaciji zelo veliko pomagajo pri izboljšavi kvalitete sko-belnih, sekirostrojskih in podobnih nožev za rezanje ter sekanje lesa, papirja in podobnega. Predvsem za preizkus in kontrolo kvalitete sekirostrojskih nožev je prikazana metoda skoraj nepogrešljiva. 1. S tem vsestranskim modelnim preizkušanjem žilavosti nožev lahko ločeno ugotavljamo odpornost proti udarcem, ki učinkujejo v smeri rezila ali v katerikoli drugi smeri glede na rezilo. 2. Ker se preizkušanec s preizkusom ne uniči, lahko na isto mesto ponovimo udarec, kolikor-krat želimo. Tako lahko ugotavljamo poleg žilavo-sti ostrine, določene z učinkom enega udarca, še odpornost proti otopitvi. 3. Veliko razločnejše so razlike med žilavostmi, merjenimi z bočnimi udarci, kot med žilavostmi. merjenimi s čelnimi udarci. 4. Odpornost proti najšibkejšemu udarcu, ki že povzroči na ostrinah različnih nožev tako velike deformacije, da jih lahko primerjamo, je verjetno kar merilo odpornosti proti otopitvi. Vir: 1. Carr H.: Some Developmente in Heat Treatments. Iron and Steel, 1950, vol. 23, str. 383—388. ZUSAMMENFASSUNG Die Zahigkeit der Schneide ist ziemlich unerforscht, jedoch list diese bei schlagartig beanspruchten Messerm sehr vvich-tig. Im Artikel wird der Einfluss der Schlagzahl und der Schlagrichtung auf die Verformbarkeit der Messer beim hacken von Holz gezeigt. Die Bestandigkeit gegen die Ab-stumpfung der Schneide beim normalen Betrieb eines schlagartigbeanspruchten Messers ist theoretisch ausge-fiihrt worden. Diese Bestiindigkeit wird durch den Verlauf der Verformung oder durch die verbrauchte Energie bei wachsender Schlagzahl gezeigt. Wenn nach bestimmter Schlagzahl die Energie der einzel-■nen Schlage, welche zusammen eine bestimmte Verformung verursachen, nicht mehr abnimmt, ist der Messer bestan-dig gegen die Verformung der Schneide. Wenn aber bei wachsender Schlagzahl deren Energie fiir eine bestimmte gevvahlte Verformung stiindig abnimmt, ist der Messer nur wenig gegen die Verformung der Schneide bestandig. SUMMARY Toughness of the edge is not much investigated pro-perty but it is very important for impact loaded edges. Influence of the direction and the number of impacts on the deformation of knives for cutting wood is presented. Resistance to blunting for normal operation of the impact loaded knife was deduced theoretically. This resistance is influenced by the deformation of the consumed energy vvith increasing number of impacts. If the energy of single impacts which cause a deter-mined degree of total deformation is no more reduced after a critical number of impacts, the tool is resistant to blunting. On contrary, if the energy of impacts for determined degree of total deformation is constantly reduced vvith the increased number of impacts, the knife has lovv resistwdty to bluntness. 3AKAK>qEHHE ba3koct!, Ae3BHa noKa eme hcaoctctohho HCCAeAOBaHa, xoth npn pe3uax noABep>KeHHwx yAapHoft Harpy3KH HMeeT o-moe 3HaHeHne. noAapio BAiistHHe HanpaBAeHHH h mhcaa toa«ikob Ha Aeop-MaiiHH HAH pacxoA 3HeprHH c YBeAHMeHHeM qHCAa toaopMamno nocTOHHHO VMeubinaeTca 3HaTOT, >IT0 vcTOHMHBocib HOHta Ha 3aTynAeHHe oqeHb He3HaqHTeAbHa. Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s 13% Cr UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-01 Bogdan Stocca Preiskave plastičnosti jekla za turbinske lopatice s 13 % Cr. Vplivi različnih vsebnosti C in Ni na strukturo. Preiskave torzije, kovnosti in mehanskih lastnosti pri temperaturah vroče predelave. V eni od prejšnjih številk Železarskega zbornika smo objavili članek o preiskavah varjenja ter o mehanskih rezultatih, ki smo jih dosegli pri različno obdelanih variantah (različna vsebnost C in Ni) nerjavnega jekla za turbinske lopatice. Te lopatice se običajno izdelujejo v litem stanju, ki prinaša s seboj številne težave, kot so mehurčavost, krivljenje pri varjenju itd. Da bi vsaj del teh napak odpravili, smo prišli do zaključka, da bi se turbinske lopatice lahko izdelovale iz valjane pločevine. Seveda so se s tem pojavila številna vprašanja, kako izdelati in predvsem kako predelati omenjeno jeklo. Poznano je, da že majhne količine ferita lahko kvarno vplivajo na plastičnost jekla pri temperaturah vročega preoblikovanja. Zaradi navedenega smo želeli pred praktičnimi preiskavami plastičnosti ugotoviti (pri raznih variantah) strukture v temperaturnem območju plastične predelave v vročem. V ta namen smo v VF peči vlili 5 kg bloke in te prekovali v preizkušance premera 16 mm za preiskave torzije in premera 10 mm za trgalne in za metalografske preiskave. Poleg navedenega smo vlili še konusne odlitke višine 50 mm za preiskave kovne sposobnosti. Sestava elementov za posamezne variante je razvidna v navedeni tabeli I. TABELA I: Varianta Kemična analiza v Si Mn Cr Ni Mo 0,05 0,22 0,52 0,04 0,27 0,55 0,04 0,27 0,57 0,07 0,24 0,54 0,07 0,28 0,58 0,08 0,25 0,57 0,010 0,008 0,010 0,013 0,017 0,010 0,018 0,015 0,015 0,013 0,012 0,010 smo jih metalografsko analizirali, nismo mogli ugotoviti prisotnosti ferita, smo te preiskave opustili. Morebitno prisotnost ferita smo skušali dokazati s pomočjo ternernih diagramov. Iz Fe-Cr-Ni diagrama (slika 1), ki nam prikazuje razporeditev posameznih faz v temperaturnem območju maksimalne vsebnosti avstenita, je razvidno, da se točke s 13 % Cr in 2 in 4, oziroma 6 % Ni nahajajo v y strukturnem območju. Če upoštevamo še določeno vsebnost C in N v jeklu pa se vse te točke premaknejo še bolj v desno, to je globoko v avstenitno področje. Enako potrditev smo našli tudi v Fe-Cr-Ni diagramu (0,1 % C), v katerem so razvidne posamezne strukturne faze, ki so nastale po hitrem ohlajevanju iz temperatur maksimalne vsebnosti avstenita. Iz tega diagrama (slika 2) je razvidno, da se vse točke s 13 % Cr in 2-4-6 °/o Ni nahajajo v čistem martenzitnem področju. Na osnovi navedenih ugotovitev smo sklepali, da predmetna jekla v temperaturnem območju 900—1300° C ne vsebujejo ferita, temveč čisto avstenitno fazo. 13,20 1,90 0,47 13,00 4,05 0,47 12,85 6,20 0,53 12,70 1,85 0,50 13,10 4,15 0,48 13,20 5,85 0,50 Določevanje ferita Prisotnost ferita smo skušali odkriti s fiksiranjem struktur. Vzorce smo s temperatur 1000—1100 in 1200° C ohladili v vodi. Ker v strukturah, ki 10 20 30 40 50 60 TO 80 90 ut V. Ni Slika 1: Ternerni Fe-Cr-Ni diagram Razporeditev faz v območju maksimalne vsebnosti avstenita (900—1300' C) Fig. 1 Ternary Fe-Cr-Ni phase diagram Distribution of phases in the region of maximal austenite content (900 to 1300 °C) 15 1U 15 20 25 30 35 40 45 50 F+P Ut % Ni Slika 2: Ternerni Fe-Cr-Ni (0,1 %) diagram Razporeditev faz po hitrem ohlajanju iz temperatur maksimalne vsebnosti avstenita Fig. 2 Ternary Fe-Cr-Ni (0.1 °/o) phase diagram Distribution of phases after fast cooling from the tempe-ratures of the maximal austenite content Torzija in momenti Preiskave torzije in momentov v vročem smo določevali na kovanih in naknadno mehansko obdelanih preizkušancih z delovnim premerom 9,5 mm in merilne dolžine 30 mm. Preiskave smo izvedli v temperaturnem območju 1300—900° C z 10 min. zadrževanju na predpisani temperaturi. Preizkus torzije smo izvedli pri 85 ob Anin. Iz rezultatov, ki so podani na slikah 3, 4 in 5, je razvidno: — da pri varianti z nizko vsebnostjo niklja ni bistvene razlike v vrednostih števila torzij in momentov glede na vsebnost ogljika in temperature 900 XXX) 1100 Temperatura (°C ) Slika 3: Torzij ski preizkus Varianti 1 in 4 Fig. 3 Torsion test Variants 1 and 4 1200 1300 Ž 1 i '/. Ni iif O.Oi V. C os C / n ____t / i / n Mmax s\ / N. / M/ w 800 900 ?S E O S 1200 1300 Temperatura (°C) Slika 4: Torzij ski preizkus Varianti 2 in 5 Fig. 4 Torsion test Variants 2 and 5 O. . "8 i i 6% Ni 101 °/o C .n ____ /' Mmax \ aoe%c / K n Mmax L\ / / / \ / v N '^-"Ss 1 'I Temperatura (°C ) Slika 5: Torzijski preizkus Varianti 3 in 6 Fig. 6 Torsion test Variants 3 and 6 — da je opazen vpliv ogljika na število obratov do porušitve pri saržah z višjo vsebnostjo niklja Mehanske lastnosti Preiskave mehanskih lastnosti smo izdelali v temperaturnem intervalu od 800—1100° C, in to na saržah z nizko vsebnostjo ogljika in skrajnima vrednostma niklja (varianta 1 in 3) ter na saržah z višjo vsebnostjo ogljika in s skrajnima vsebno-stima niklja (varianta 4 in 6). Iz kovanih palic, ki smo jih morali odžariti zaradi mehanske obdelave, smo izdelali mikrotrgalne preizkušance z navoji merne dolžine 1 = 30 mm in premera 4 mm. Trganje smo opravljali v uporovno segreti pečici, in sicer tako, da smo preizkušance držali 10 minut na temperaturi. Porušitve smo izvedli s hitrostjo 4,25 mm/'min. Trgalrie preizkuse smo izdelali v 3 paralelkah. 20 12 ll O \ Varianta - n / / k>x 6 ......... X \ N \ sX\ aw 850 SCO 1000 (°C) 1050 1100 950 Temperatura Slika 6: Vrednosti trdnosti v temperaturnem intervalu 800—1100° C Fig. 6 Strengths in the 800 to 1100 "C interval 100 60 40 20 0 V s. ------- Varianta 1 - 6 —........ 800 850 900 950 1000 1050 1100 Temperatura (°C) Slika 7: Vrednosti raztezkov v temperaturnem intervalu 800—1100° C Fig. 7 Elongations in the 800 to 1100 °C interval 100 80 60 40 20 0 \ \ N Varianta i « 5 .......... 800 850 900 950 1000 1050 1100 Temperatura (°C ) Slika 8: Vrednosti kontrakcije v temperaturnem intervalu 800—1100° C Fig. 8 Contractions in the 800 to 1100 »C interval Slike 6, 7 in 8 nam prikazujejo vrednosti za trdnost, raztezek in kontrakcijo v odvisnosti od temperature. Iz poteka krivulj bi lahko sklepali naslednje: — pri nizkih temperaturah ima varianta 6 višjo trdnost, pri temperaturi nad 950° C pa razlike med posameznimi variantami izginejo; — varianti z višjo vsebnostjo ogljika imata ne glede na vsebnost niklja višje vrednosti raztezka in kontrakcije od variant z nižjo vsebnostjo ogljika; — pri saržah z enako vsebnostjo ogljika ni opazen vpliv niklja na mehanske lastnosti; — najnižjo vrednost raztezkov in kontrakcije pri temperaturi nad 900° C ima varianta z nizko vsebnostjo ogljika (cca 0,04 %) in najnižjo vsebnostjo niklja (cca 2 %); — vrednosti raztezkov in kontrakcije padajo do 900—950° C, nakar začenjajo ponovno naraščati. Preiskave kovnosti Poleg preiskav torzije in preiskav mehanskih lastnosti smo izdelali na vseh variantah še preiskave kovne sposobnosti, in to na odlitkih konus-ne oblike, katerim smo z brušenjem odstranili najbolj grobe površinske napake. Te konuse smo nato po 60-minutnem zadrževanju na temperaturah 1150 in 1250° C kovali tako, da smo izvedli cca 60 % redukcijo višine. Z očno kontrolo smo ugotovili, da so imeli vzorci vseh variant lepe robove brez razpok, razen vzorcev variante 1, katerih robovi so bili rahlo razpokani. ZAKLJUČEK Iz preiskav torzij, mehanskih lastnosti, strukture in kovne sposobnosti bi lahko sklepali naslednje: 1. število obratov do porušitve konstantno narašča z naraščajočo temperaturo, vendar je to naraščanje nad 1000—1100° C mnogo bolj rapidno, kar se ujema z rezultati mehanskih lastnosti. 2. Variante z višjo vsebnostjo ogljika (cca 0,08 %) imajo višjo število obratov od variant z nižjo vsebnostjo ogljika (cca 0,04 %). To je posebno upadljivo pri variantah s 4, oziroma 6 % Ni. 3. Momenti konstantno padajo z naraščajočo temperaturo. 4. Vrednosti raztezkov in kontrakcije padajo do temperature 900—950° C, nakar začenjajo naraščati. Najnižje vrednosti sovpadajo s pričetkom močnejšega naraščanja števila obratov do porušitve. 5. Najvišje vrednosti raztezkov in kontrakcije smo opazili pri saržah z višjo vsebnostjo ogljika in najnižje pri saržah z nizko vsebnostjo ogljika in cca 2 % Ni. 6. Pri določevanju kovne sposobnosti smo ugotovili pri vzorcu s cca 2 % Ni in cca 0,04 % C rahle razpoke. 7. Kaže, da v področju vroče predelave ni feritne strukture. Literatura — Metal Handbook, 1948 Edition American societo for metals — B. Stocca, J. Mesec, Železarski zbornik 1977, 3, stran 153 ZUSAMMENFASSUNG Um die Verformungsfahigkeit des Stahles mit 13 % Cr, vvelcher fiir die Herstellung der Turbinenschaufeln ange-wendet wird festzustellen sind bei der Temperatur der plastischen Verformung entsprechende Untersuchungen durchgefiihrt worden. Erstens Untersuchungen iiber die mogliche Anwesenheit des zweiphasigen auste- nitisch-ferritischen Geliiges, die Warmtorsionsproben mit der Bestimmung der Umdrehungzahl und der Momente bis zum Bruch, und die Untersuchungen iiber die Schmiedbar-keit. Weiter sind die mechanischen Eigenschaften, die Festigkcit, die Dehnung und die Einschniiring im Tempe-raturbereich von 800—1100° C bestimmt vvorden. SUMMARY Suitable investigations in the temperature region of plastic working were made vvith 13 °/o Cr steel for turbine blades in order to determine its ability for deforming. Possible presence of two-phase austenite-ferrite structure was checked. Number of revolutions and moments needed for fracture was measured, and forgeability was determined. Strength, elongations, and contractions \vere measured in the 800 to 1100° C range. 3AKAIOTEHHE A^a Toro, hto6m onpeAeAHTb Ae4>opMHpyeMOCTb CTaAH c 13 °/o Cr, npeAH03naqeH0e aah H3rOTOBAeHHe Typ0HH SbiAH npn T-ax n,\acTHnecKoii nepepaSoTKH BbinoAHeHbi cooTBeTCTByioiixHe hccacao-BaHiis. OnpeAeAflAH B03M05KH0CTb npncyTCTBa AByxcj>a30B0H aycre-HHTHO-(J>eppHTHOH CTpyKTypbi. BbinoAHHAH HcnbiTaHH« KacaiomHflcH Ke HccAeAOBaHHH kobhocth CTaAH. OnpeAeASAH 3HaieHHe a-mj npoMHoc-rh, yAAHHeHHe h cy>KeHiie b t-hx npeAeAax MeatAY 800—1100° U. Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani Jože Rodič, dipl. inž., Mirko Doberšek, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., Edo Žagar, tehnični urednik Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/72 od 23. 1. 1974 Naslov uredništva: ZPSZ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-341 int. 880 — Tisk: GP »Gorenjski tisk«, Kranj VSEBINA UDK: 669.046.428 ASM/SLA: B 15r Metalurgija — priprava sekundarnih surovin — jeklarski prah — piritni ogorki — čiščenje, peletizacija B.Zalar, V. Osterc, J. Wohinz Vključitev jeklarskega prahu in škaje v klorirni postopek predelave pirilnih ogorkov Železarski zbornik 12 (1978) 3 s 77—85 V Sloveniji ostaja letno neizkoriščeno ca. 12.000 1 jeklarskih prahov, ca. 6.000 t škaj raznih izvorov in ca. 3.500 obruskov. Lokalne možnosti izkoriščanja, kakor tudi izkoriščanja skupne količine, niso ekonomsko upravičene. Z raziskavami je potrjena možnost dodajanja teh količin v predvideni klorirni postopek predelave ca. 90.000 t piritnih in ferosulfatnih ogorkov letno. Ugotovljena je določena kvantitativna omejitev dodajanja kot posledica prisotnosti cinka v jeklarskih prahovih v kompleksni obliki; kemizem procesa kloriranja pa bazira na oksidih neželeznih kovin. Direktni stroški predelave optimalne mešanice 85 % piritnih ogorkov, 8 % jeklarskih prahov in 7 % škaj in obruskov v kemijsko očiščene in utrjene pelete za uporabo v plavžih in za nadaljnji proces metalizacije se povečajo za ca. 13 %, stroški investicijskih vlaganj pa za ca. 5 %. Ugotovljena je rentabilnost takšne skupne predelave. Avtorski izvleček UDK: 669.14.018.25 ASM/SLA: Q29, Q6n, Q6s Metalurgija — žilavost ostrine — orodja za hladno delo F. Uranc Odpornost proti zatopitvi in žilavost ostrine Železarski zbornik 12 (1978) 3 s 99—104 Z merjenjem žilavosti ostrine lahko teoretično določimo odpornost rezil proti zatopitvi. Primerjamo poteke krivulj deformacije ali krivulj potrebnih energij udarcev v odvisnosti od števila udarcev. Na primerih industrijskih nožev smo prikazali učinke različnega števila udarcev iz raznih smeri. Avtorski izvleček UDK: 669.15.018.252.3 ASM/SLA: D8n, AD-ps 6 Metalurgija, izdelava jekel po EP2-postopku, brzorezna jekla, modifikacija karbidov B. Koroušič, J. Rodič, A. Rodič, F. Vodopivec, J. Pšeničnik Vpliv modifikatorjev na mehanizem strjevanja, homogenost in naravo karbidov brzoreznih jekel izdelanih po postopku EPŽ (I. del — Modifikacija jekla C. 7680 (BRM-2) izdelanega po EPZ-po-stopku) Železarski zbornik 12 (1978) 3 s 87—97 Pri pretaljevanju brzoreznih jekel pod žlindro se ne dosežejo vedno optimalne lastnosti. Velikost karbidov narašča z velikostjo ingota in je odvisno od hitrosti taljenja jekla. Dodatki modifikatorjev pred strjevalno fronto vplivajo na potek strjevanja in mehanizem nastajanja evtektskih karbidov. Na poskusnih EPZ-ingotih je študiran vpliv dodatka: Al + Mg + Ti pri različnih količinah dušikov pri izdelavi brzoreznega jekla BRM-2 (Č. 7680). Analizirane so lastnosti modificiranih jekel in vršena primerjava s standardno izdelanim jeklom BRM-2. Doseženi so pozitivni rezultati, ki se kažejo v manjšem avstenitnem zrnu in manjši občutljivosti jekla na temperaturo kaljenja. Delno izboljšanje porazdelitve karbidov in trdote jekla. Avtorski izvleček UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d Metalurgija — plastičnost — nerjavno jeklo B. Stocca Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s 13 % Cr Železarski zbornik 12 (1978) 3 s 105—108 Preiskave plastičnosti jekla za turbinske lopatice s 13 % Cr. Vplivi različnih vsebnosti C in Ni na strukturo. Preiskave torzije, kovnosti in mehanskih lastnosti pri temperaturah vroče predelave. Avtorski izvleček INHALT UDK: 669.14.018.25 ASM/SLA: Q29, Q6n, Qs Metallurgie — Schneideschlagfestigkeit — Werkzeuge fiir Kaltarbeit F. Uranc Schlagfestigkeit und Zahigkeit der Schneide Železarski zbornik 12, 1978 , 3 S 99—104 Durch die Messung der Schneidezahigkeit kann theoretisch die Bestandigkeit der Messer gegen Abstumpfung bestimmt werden. Es wird nur der Verlauf der Verformungskurven, oder der Kurven der notigen Schlagenergie in Abhangigkeit von der Schlagzahl ver-glichen. An Beispielen von Industriemessern wird die Wirkung ver-schiedener Schlagzahl von verschiedenen Richtungen gezeigt. Auszug des Autors UDK: 669.046.428 ASM/SLA: B15r Metallurgie — Vorbereitung der Sekundarrohstoffe — Stahhverks-staub — Pyritasche — Reinigung — Peletisierung B. Zalar, V. Osterc, J. Wohinz Einschliessung des bei der Entstaubung in Stahhverken entstehen-den Staubes und des Zunders in das Chlorierverfahren bel der Verarbeitung von Pyritasche železarski zbornik 12 (1968) 3 S 77—85 In den slowenischen Stahhverken entsteht jahrlich ca 120001 Stahhverksstaub, ca 60001 Zunder verschiedenen Ursprunges und ca 3500 t Schleifabfalle die nicht verwertet werden. Die Verwertuns dieser Materiale am Ort der Entstehung so\vie die Verwertung der gesamten Menge sind nicht ekonomiseh berichtigt. Die Untersuchungen ergaben die Moglichkeit der Zugabe dieser Mengen in das geplante Chlorierverfahren der Verarbeitung von ca 90.000 t Pyritasche und Ferrosulfatischen Abfallen jahrlich. Eine bestimmte quantitative Begrenzung dieser Zusatze ist festgestellt worden. Diese ist bedingt durch die Anwesenheit von Zink im Stahhverksstaub in einer komplexen Form. Der chemische Prozess des Chlorierverfahrens beruht aber an Oxyden der Nichteisen-metalle. Die direkten Verarbeitungskosten einer optimalen Mischung von 85 % Pyritasche, 8 % Stahlwerksstaub und 7 % Zunder und Schleifabfallen in chemisch gereinigte und verfestigte Pellets fiir die Verwendung in Hochofen oder Metallisierung werden um 13 % und die Investitionskosten um ca 5 % hoher. Die Rentabilitat einer solehen gesamten Verarbeitung ist festgestellt worden. Auszug des Autors UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-01 Metallurgie — Verformungsfahigkeit — Nichtrostender Stahl B. Stocca Nichtrostender Stahl fiir Turbinenschaufeln mit 13 % Cr Železarski zbornik 12 (1978) 3 S 105—108 Der Artikel enthalt die Untersuchungen der Verformungsfahigkeit des Stahles mit 13 % Cr fiir Turbinenschaufeln. Weiter den Einfluss verschiedener Kohlenstoff und Nickelgehalte auf das Gefiige. Und zuletzt VVarmtorsionsversuche, Untersuchungen der Schmiedefahigkeit und der mechanischen Eigenschaften bei den Temperaturen der Warmformgebung. Auszug des Autors UDK: 669.15.018.253.3 ASM/SLA: D8n, AD-p36 Metallurgie — ESU Verfahren — Schnelldrehstahle — Modifizierung der Karbide B. Koroušič, J. Rodič, A. Rodič, F. Vodopivec, I. Pšeničnik: Einfluss der Impfmittel auf den Erstarrungsmechanismus, die Homogeni tat und die Morphologie der Karbide In den Schnell-drehslahlen, erzeugt nach dem ESU Verfahren (I. Teil — Modifizierung des Stahles C 7680 (BRM-2) erzeugt nach dem ESU Verfahren). Železarski zbornik 12 (1978) 3 S 87—97 Beim Elektroschlackeumschmelzen der Schnelldrehstahle konnen nicht immer die besten Eigenschaften erzielt werden. Die Karbidkorngrosse wachst mit der Blockgrosse und ist von der Abschmelzgeschwindigkeit des Stahles abhangig. Die Impfmittelzusatze vor der Erstarrungsfront beeinflussen den Erstarrungsverlauf und den Entstehungsmechanismus der eutektisehen Karbide. An den ESU Versuchtblochen des Schnell-drehstahles C 7680 (BRM-2) ist der Einfluss des Impfmittels Al + Mg + Ti bei versehiedenem Stickstoffgehalt studiert worden. Die Eigenschaften der modifizierten Stahle sind analysiert worden. Ein Vergleich mit einem konventionellerzeugten Stahl BRM-2 ist durchgefiihrt worden. Die Ergebnisse sind positiv und zeigen sich in kleinerem Austenitkorn und kleinerer Empfindlichkeit gegen die Hartetemperatur. Eine teilvveise Verbesserung der Karbidverteilung und Stahlharte ist erzielt worden. Auszug des Autors CONTENTS UDK: 669.046.428 ASM/SLA: B15r Metallurgy — Preparation of secondary raw materials, steel-plant dusts, pyrite cinder, purification, pelletizing B. Zalar, V. Osterc, J. Wohinz Use of dust and scale of steel-making plant in chlorination process for pyrite cinder železarski zbornik, 12 (1978) 3 P 77—85 About 12,000 tpy of steel-plant dusts, about 6,000 tpv various scales, and about 3,500 tpv of grinding dusts remain unised in Slovenia. Local possibilites of the application or the application of the whoie amount economically is not justified. Investigations con-firmed the possibilty of adding these materials to about 90,000 tpv of pyrite and ferosulphatc cinder in the designed chlorination process. The additions are limited mainly due to zine content in steel-plant dusts which is in complex ferritic form; chemistry of chlorination is namely based on oxides of non-ferrous metals. Direct operational costs for optimal mixtures of 85 % pyrite cinder, 8 % steel-plant dusts, an 7 % scale and grinding dusts to obtain chemicallv pure and hardened pellets for the burden of blast [urnace and further process of metallization are inereased for about 13 % while investing costs are inereased for about 5 %. Profitableness of sueh joint treatment was confirmed. Author's Abstract UDK: 669.14.018.25 ASM/SLA: 029, Q6n, Q6s Metallurgy — Edge toughness — Tools for eold work F. Uranc Resistance to blunting and toughness of the edge železarski zbornik, 12 (1978), 3 P 99—104 Resistance of blades to bluntness can be theoretically deter-mined by measurements of the edge toughness. Curves of defor-mation and curves of energy of impacts depending on the number of impacts were compared. Influence of various numbers of impacts from various direc-tions was presented on the industrial tools. Author's Abstract UDK: 669.15.018.252.3 ASM/SLA: D8n, AD-ps6 Metallurgy, ESR process for steel manufacturing, High-speed steel Modification of carbides B. Koroušič, J. Rodič, F. Vodopivec, J. Pšeničnik Influence of modifying agents on the solidification meehanismm, liomogenity and nature of carbides in high-speed steel manufac-tured by ESR (Part I: Modification of C. 7680 (BRM-2) electroslag remelted steel) Železarski zbornik, 12 (1978) 3 P 87—97 In electroslag remelting of high-speed steel optimal properties are not always obtained. Size of carbides is inereased with the size of ingot and it depends on the steel melting rate. Additions of modifving agents before the front of solidification influence the solidification and the mechanism of formation of eutectic carbides. Influence of Al + Mg +Ti addition at various amounts of nitrogen in manufactured BRM-2 (C. 7680) high-speed steel was studied on experimental ESR ingots. Properties of modified steel were tested and compared vvith those of normaly manufactured BRM-2 steel. The obtained results were positive since the austenite grain size was reduced and the steel was less susceptible to quenching tem-perautre. Distribution of carbides and steel hardness was partiallv improved. Author's Abstract UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d Metallurgy — Plasticity — Stainless steel B. Stocca Stainless steel vvith 13 % Cr for turbine blades Železarski zbornik, 12 (1978), 3 P 105—108 Investigations of plasticity of steel with 13 % Cr for turbine blades. Influence of various carbon and nickel contents on the struc-ture. Investigations of torsion, forgeability, and mechanical properties at the temperatures of hot processing. Author's Abstract COJl E P>KAH H E YAK: 669.14.018.25 ACM/CAA: Q29, Q6n, Q6s MeTaAyprHa — B»3K0CTt Ae3BHa — HHCTpyMeHTH AAa XOAOAHOH nepepaSoTKH F. Uranc ConpOTHBACHIie npOTHB npHTynAeHHIO H Ba3KOCTb AC3BHH Železarski zbornik 12 (1978) 3 C 99—104 C H3MepeHHeM Ba3KOCTH Ae3BH3 MO>kho TeopeTHHeCKH onpeAeAHTb conpOTHBAeHHe pe3Ua npoTHB npHTynAeHHK>. AAa 3TOft ueAH CpaBHeHbl KpHBble Ae$OpMaUHH H AH KpHBbie TOAHKOB, KOTOpbIM Heo6xoAHMa onpeAeAeHaa sheprna b 3abhchm0cth ot mhcaa toahkob. Ha OTAeAbHbix rcpH«epax npHMeHeHHa Hoaceft b rrpoMbmiAeH-HOCTH paCCMOTpeHa 3<}>eKTHBHOCTb AeftCTBHH pa3AHHHOTO IHCAa toahkob H3 pa3HbIX HanpaBAeHHH. ABTope4>. YAK: 669.046.428 ACM/CAA: E15r MeTaAyprHH — npnroTOBAeHHe btophmhoto Cbipba — cTaAbHaa nbiAb — nnpHTHbie orapKii — oHHCTKa — oKOMKOBanne. B. Zalar, V. Osterc, J. Wohinz BKAKmeHHe CTaAbHOH nblAH H OKaAHHbl B CnOCOG XAOpHpOBaHHH npn nepepaSoTKH niipiiTHbix orapKOB Železarski zbornik 12 (1978) 3 C 77—85 KaJKAUH roA b Caobchhh ocraerca HeHcn0Ab30BaH0 npnSA. 12.000 T CTaAbHoS nbiAii, npn@A. 6.000 t OKaAHHbl pa3Hbix nponcxo-JKAeHHft h npnSA. 3.500 t otxoaob ot mAHc}>0BaHHa. AoKaAbHMe bo3mo»chocth Hcn0Ab30BaHiie, a taioke Hcn0Ab30BaHHe c0B0KynH0r0 KOAirnecTEa ynoMaHyTbix otxoaob — 3KOHOMH*iecKH He060CH0BaH0. Ha OCIIOBaHHH HCCAeAOBaHHH nOA'TBep>JCACHa B03M05KH0CTb HCnOAb30" BaHiie 3thx otxoaob KaK AoSaBKa k nepepaSoTKH npn6A. 90.000 t mipHTHMX h 4>eppocyAbopMe; npouecc 5Ke XHMHHecKoro XAoptrpo-BaHHa ocHOBbiBaeTca Ha OKiicax libcthlix MeTaAAOB. npaMbie pacxoAH nepepa6oTKH onTHMaAbHoii CMecH, cocToamefi H3 85-TH °/o nHpHTHbIX OrapKOB, 8-ii % CTaAbHOH h 7 % OKaAHH h otxoaob mAHcJ)OBaHHa b <}>opMe OTBepAeHHbix OKaTbimeft AAa yno-tpečaehha b AOMeHHbix ri€Max h aah AaALiieHiuero npouecca MeTa-AH3HpoBaHHa yBeAOTHBaioTca npnSA. Ha 13 %, a pacxoAbi Kaim-TaAbHOrO daojkchhh npnSA. Ha 5 %. YcTaHOBAeHa peHTaoeAbHocTb TaKoii coBMecTHofl nepepaSoTKH. ABTopei}>. YAK: 669.14.018.8 ACM/CAA: CC-A MeiaAyprHa — nAacTHmioMTb — HepacaBeiomaa CTaAb B. Stocca HepjKaBeiomaa ctbab aah AonaTOK rvponn c 13 % Cr Železarski zbornik 12 (1978) 3 C 105—108 PaccMOTpeHO HccAeAOBaHHe o nAacTH>iHO«jTH CTaAH AAa AonaTOK Typ6HH c coAepjKaHHeM 13 % Cr TaiOKe bahhhmc pa3AHHHoro coAep-acaHHa C h Ni Ha cTpyKTypy. IIoAaHbi pe3yAbTaxu HccAeAOBaHHii KpyMeHHa, kobkocth h MexaHHyecKHx cbohctb npn T-ax ropanefl nepepaSoTKH. ABTopetJ). YAK: 669.15.018.252.3 ACM/CAA: A8h, AA-nc 6 MeTaAypraa — h3totobaehhe ctbah 3II>K-cnoco6oM — 6biCTpope>KY-UJHe CTaAH — moah(J)HKaUHa KapStiAOB B. Koroušič, J. Rodič, A. Rodič, J. Pšeničnik BAHflHHe MOAH4>HKaTopoB Ha MexaHH3M OTBepAeiiHH, Ha roMoreH-HocTb h nopoAy KapSHAOB 6bicTpope>KyuiHX CTaAeii H3roTOBAeHHbix 3II3K-cnoco6oM (I. nac-n, — MoAiiHKauHH ctbah C. 7680 (BRM-2) H3roTOBAeHHoro 3II>K-cnocoooM). Železarski zbornik 12 (1978) 3 C 87—97 npH nepenAaBKe 6biCTpope>KYmHx cTaAeft noA nuaKOM He BcerAa yAaeTca noAyHKaTopoB ao 3aTBepAeHHa 0Ka3biBaeT baiihhhc Ha xoa 3aTBepAeHHa h Ha MexaHH3M ošpa30-BaHHa 3BTeKTHMeCKHX Kap6HAOB. Ha OnbITHbIX 3n>K-CAHTKaX H3ynaAH BAiiaHHe AoSaBKH M0AHHKaT0p0B Al + Mg + Ti c pa3AHi-HbiM coAep>KaHHeM a,30Ta npH H3r0T0BAeHHH 6biCTpope>KymeH ctbah MapKH BRM-2 (C. 7680). PaCCMOTpeHbl CBOHCTBa MOAH<}lHUHpOBaHHbIX CTaAcii h noAano cpaBHeHHe c CTaAbio dtoh me MapKH, H3roTOBAeH-hoh CTaHAapTHbiM cnocoSoM. noAyHeHHbie noAo>KHTeAbHbie pe3yAbTaTbi npeACTaBAaioT MeAKO-3epHHTocTb aycTeHHra h yMeHbmeHHe .