Vpliv stopnje preoblikovanja na lastnosti verig F. Legat"1 UVOD Zaradi ekonomskih in tudi kvalitetnih prednosti se vedno večji delež jekla vliva po novih kontinuiranih postopkih. Z novimi investicijami v železarnah imamo predelovalci na razpolago vedno več konti jekla. Zaradi specifičnih lastnosti, ki izvirajo iz načina izdelave smo za uporabnost teh jekel pri verigah naredili nekaj posnetkov v proizvodnji. Od kvalitetnih jekel za verige se zahteva poleg homogenosti in predpisanih mehanskih lastnosti v končnem stanju tudi določena velikost primarnih in sekundarnih zrn. Za afinacijo kristalnih zrn se pri naših jeklih uporablja aluminij. Lahko ga zamenja tudi niobij, ki še celo olajša vlivanje. Zelo pomembna pa je za nas druga operacija: stopnja predelave. Stopnja deformacije je pri novem konti postopku bistveno manjša, kot pa če so gredice izva-Ijane iz konvencionalnega jekla, ulitega v ingote. Razlikovati pa moramo stopnjo preoblikovanja, ki je nujno potrebna za odpravo notranjih skritih napak, in stopnjo predelave, od katere so odvisne lastnosti jekla in njegova mikrostruktura. V železarni Štore in železarni Jesenice nam že nekaj let izdelujejo konstrukcijska in mikrolegirana jekla za verige po konti postopku. Lastnosti naših jekel, in še posebej izdelkov Verige, pa so dostikrat zelo različne. Vrednosti so v nenormalno širokih tolerancah. Prav zato smo začeli opazovati povezavo končnih lastnosti izdelkov s stopnjo deformacije pri valjanju. Poznano je, da ima konti jeklo v litem stanju določene značilnosti in nekatere od njih so vzrok za slabšo kvaliteto jekel. To so predvsem porozna sredina, notranje razpoke in tudi neugodna porazdelitev večjih nekovinskih vključkov. Omenjene napake pa se pri zadostni stopnji vroče predelave večinoma zavaljajo ali pa porazdelijo po preseku valjane palice, da ne vplivajo bistveno na uporabnost jekla. Na drugi strani pa stopnja preoblikovanja vpliva tudi na mikrostrukturo jekla. Minimalna stopnja preoblikovanja mora zagotoviti rekristalizirano mikrostrukturo jekla s potrebno velikostjo kristalnih zrn. Zadnje izkušnje pa so pokazale, da je za velikost kristalnih zrn pomembna predvsem stopnja preoblikovanja po zadnjem ogrevanju za valjanje, temperatura in hitrost ohlajanja narezanih palic takoj po valjanju. 1. PREISKAVA MED PROIZVODNJO: Naše preiskave so tekle v dveh smereh: — vpliv stopnje predelave na odpravo notranjih napak, ki imajo v našem primeru močan vpliv na vrednosti žilavostnih rezultatov; — vpliv preoblikovanja po valjanju na velikost kristalnih zrn. Zaradi lažje primerjave smo vzeli jeklo Č 8330 (St 52 V), ki se uporablja za sidrne verige tretje kvalitetne stopnje K 3 in za rudarske verige DIN 22252-I. V Franc Legat, dipl ing met SŽ — Veriga Lesce Če delamo sidrne verige kvalitetne stopnje K 3 po Germanskem Lloydu, morajo imeti v normaliziranem stanju naslednje lastnosti: K 3 Rm N/mm2 min. a5 % min. Zu % min. j (0°C) min. 690 17 40 59 Za rudarske verige pa pride v poštev poboljšano stanje z lastnostmi, ki jih predpisuje DIN 22252-I, tako da so minimalne zahtevane vrednosti: DIN 22252-I Natezni preizkus Rm N/mm2 min. a5 % min. Zu % min. aK j min. (palica) 900 12 45 40 Jeklo za sidrne verige je bilo izvaljano v železarni Štore, jeklo za rudarstvo pa v železarni Jesenice. Ugotovitve so naslednje: a) Za preizkus smo izbrali saržo konti jekla št. 26398, izdelano v železarni Štore. Sarža je imela kemično sestavo: C% Si % Mn % P% S% 0,24 0,30 1,25 0,014 0,009 Cr % Ni % Nb % V% Al % 0,16 0,22 0,030 0,11 0,018 Sarža je bila namenjena za žico 022 mm, za sidrno verigo 021 mm po GL, kvalitetna stopnja K 3. Izdelana je bila z vpihavanjem zrnatega CaSi. Homogenost jekel smo preiskali v litem in valjanem stanju. Gredice, dimenzije 100x100 mm, so izvaljali po več vtikih na 022 mm. Homogenost valjancev smo ugotavljali med valjanjem na vzorcih, ki smo jih vzeli po naslednji tabeli: Vzorec Dimenzija vtika Stopnja predelave Temperatura valjanca 1. 100 x 100 mm (gredica) _ 1200° C 2. 44 x 44 mm (valjanec) 5.1 1060° C 3. 30 x 30 mm (valjanec) 11.1 990° C 4. 022 mm (valjanec) 26.3 960° C Ugotovljeno je bilo, da se že pri manjši vroči deformaciji 5.1 pri valjancu 44x44 mm zaprejo skoraj vse pore, lunkerji in razpoke, če površina sten ni oksidirana. Večje napake z oksidirano površino so bile le deloma zaprte. Dobili pa smo še ostanke centralne poroznosti in zalite vroče razpoke. Žilavostni vzorci iz sredine so bili močno onečiščeni z vključki. Naš namen pa je bil ugotoviti velikost stopnje deformacije, ki bo dala po celem preseku toliko homogeno strukturo, da bodo raztezki, kontrakcije in predvsem žilavosti v mejah predpisanih zahtev registrov LR, ABS'. . . V našem primeru pomeni to min. 49 J v pobolj- šanem stanju za rudarske verige pri min. trdnosti 900 N/ mm2 ali 59 J v normaliziranem stanju za sidrne verige K 3 pri min. trdnosti 690 N/mm2. Posebno močne razlike so nastajale med površino in sredino valjanca. Za boljšo ponazoritev dodajam mikro-posnetke obeh lokacij za vse naše vzorce. Slika 1 Makrojedkani vzdolžni presek gredice 100 x 100 mm Slika 2 Vzdolžni prerez gredice 100 x 100 mm, mikroposnetek pri povečavi x40; velikost sekundarnega zrna po ASTM: 2 Slika 3 Prečni presek gredice 100x 100 mm; sekundarno zrno po ASTM: 5; povečava x 100 Slika 4 Vzdolžni presek gredice 100x 100 mm; sekundarno zrno po ASTM: 2; povečava x 100 Mikroposnetki pri dimenziji 44x44 mm. Slika 5 Osnovna struktura novega valjanca 44x44 mm; sekundarno zrno po ASTM: 6; povečava x 100 Slika 6 Posnetek trakavosti v jedru pri povečavi x 100; valjanec 44 x 44 mm Slika 7 Posnetek trakavosti tik ob robu valjanca 44x44 mm; povečava x 100 Pri valjancu 30x30 mm smo zopet vzeii posnetke Slika 10 Trakavost ob robu valjanca 30 x 30 mm; povečava x 100 Šele pri zadnji dimenziji pride do precejšnjega izenačenja, kar se tiče trakavosti. Tudi vrednosti pri žilavosti so dosti bolj enakomerne. struktur jedra in površine Slika 8 Osnovna struktura valjanca 30x30 mm; sekundarno zrno po ASTM: 7; povečava x 100 Slika 11 Osnovna struktura 022 mm kot končnega valjanca; sekundarno zrno po ASTM: 6—7; povečava x 100 Slika 9 Trakavost jedra pri valjancu 30x30 mm; Slika 12 Trakavost jedra 022 mm; povečava x 100 Slika 13 Trakavost tik ob robu 022 mm; povečava x 100 Zbrana tabela metalografskih preiskav: Dimenzija Sek. zrno Avst. zrno Osnovna struktura Trdota HB 100 x 100 mm prečno 5 7-8 50°/ t P/50 % F 285, 285 100 x 100 mm vzdolžno 2 6-7 — 285,285 44 x 44 mm vzdolžno 6 8 40°/ 'o P/60 % F 219,229 30 x 30 mm vzdolžno 7 8 40°/ 'o P/60 % F 215,211 0 22 mm vzdolžno 6-7 7-8 40°/ 'o P/60 % F 228, 234 Tabela mehanskih lastnosti: Stanje jekla, normalizirano 870—880° C, hlajenje na mirujočem zraku. Dimenzija Re Rm a5 zu «K N/mm2 N/mm2 % % J0°c 510 675 22,7 54 52 510 665 24,5 56 61 514 673 24,9 55 54 516 677 24,2 57 60 520 674 24.6 57,5 58 525 678 27 D 58 63 44 x 44 mm 30 x 30 mm 022 mm Mehanske in predvsem metalografske preiskave dokazujejo, da so vrednosti najbolj ugodne prav pri dimenziji 022 mm, ki ima zelo veliko stopnjo predelave: 26,3:1. b) Prav podoben preizkus pa smo naredili iz jekla, izdelanega v železarni Jesenice. Startna gredica je imela dimenzijo 135x 135 mm. Tudi to jeklo je bilo Č 8330 (St. 52 V) in je imelo naslednjo kemično sestavo: C% Si % Mn % P% S% 0,23 0,27 1,43 0,012 0,008 Cr % Ni % Nb % V% Al % 0,030 0,027 Končna dimenzija je bila 018 mm debela valjana žica, navita v kolobarje. Po valjanju je bila očiščena in vlečena na 016,2 mm, kar je tudi končna dimenzija za rudarske verige 016 mm po DIN 22252-I. stopnje. Ugotavljali smo strukturo na več dimenzijah, in sicer: 135 x 135 mm 53 x 53 mm 20 x 20 mm Zaradi vse ostrejših zahtev glede izdelkov smo hoteli vedeti, kako se spreminja struktura z deformacijo po celem preseku. Zato smo analizirali strukturo na treh točkah vsakega novega profila: površino, četrtino in sredino valjanca. Slika 14 Prva slika nam daje prečni prerez gredice 135 x 135 mm Slika 15 Na drugi sliki imamo vzdolžni prerez z označenimi točkami strukturnih preiskav (1.2.3.) Slika 16 Mikrostruktura gredice 135 x 135 mm, točka 1; povečava x 100 Slika 20 Mikroposnetek označene točke 1. valjanca 53x53 mm; povečava x 100 Slika 21 Mikroposnetek, točke 2 valjanca 53x53 mm; povečava x 100 Slika 22 Mikroposnetek, točke 3 istega valjanca nam kaže strukturo v sredini; povečava x 100 Zadnji valjanec, ki smo ga analizirali pri naši preiskavi, je bil kvadrat 20x20 mm. Slika 17 Mikrostruktura gredice 135 x 135 mm, točka 2; povečava x 100 Slika 18 Mikrostruktura gredice 135 x 135 mm, točka 3; povečava x 100 Naslednji profil, ki smo ga preiskovali, je bil kvadrat 53 x 53 mm. Slika 19 Vzdolžni prerez valjanca 53x53 mm, zopet makroposnetek, jedkan z oznakami št. 1, 2 in 3 Slika 23 Vzdolžni prerez valjanca 20x20 mm, jedkan kot makroposne-tek; tudi ta ima označene kontrolne točke 1, 2 in 3 Mikroposnetek, točke 1 Slika 25 Mikroposnetek, točke 2; povečava x 100 Slika 24 pri valjancu 20x20 mm; povečava x 100 Tudi natezne preizkušance smo odrezali pri vsakem valjancu, ki smo ga preizkušali. Same vrednosti pri mehanskih lastnostih niso kazale prevelikih razlik, razen žilavosti. Ta žilavost pa močno niha in je dostikrat zaradi napak vključkov, razpok, izcej in raznih plinskih mehurčkov pod predpisano mejo. Pojavljajo se tudi močni feritni otoki. Razlika vrednosti pri žilavosti pa se precej zmanjšuje tudi s stopnjo deformacije pri valjanju. Dokaj boljše vrednosti pa dobivamo v poboljšanem stanju, seveda, če ni že zgoraj omenjenih napak. 2. ZAKLJUČEK: — Deformacija pri valjanju naj bo za normalizirano izvedbo izdelkov čim večja, vsaj 15:1. — Temperatura zadnjega valjanja naj bo čim bližje območju 880—900°C, po možnosti pod 900° C. Mikroposnetek, točke 3 Slika 26 na valjancu 20x20 mm; povečava x 100 — Stopnja redukcije vpliva tudi na mikrostrukturo toplotno obdelanega jekla. Dokaj dobre vrednosti v poboljšanem stanju smo dobili pri rudarskih verigah tudi pri premeru 026 mm in 030 mm. Pri redukciji 9:1 so bili rezultati in tudi struktura že enaki klasičnemu valjanemu jeklu. — Preseneča pa povečana količina notranjih napak, ki kar občutno vplivajo na kvaliteto izdelkov, pojavlja se porozna sredina in radialne razpoke. Napake rastejo tudi v varih.