YU ISSN 0372-8633 ŽELEZARSKI ZBORNIK VSEBINA Stran Prešern Alojz — Metalurški inštitut Ljubljana VLOGA RAZISKOVALNE DEJAVNOSTI V RAZVOJNI POLITIKI SLOVENSKE METALURGIJE 53 Todorovič Gojko, B. Dobovišek, J. L a m u t — Metalurški inštitut Ljubljana L. Š k e t a , M. Tolar — Železarna Jesenice DIREKTNA REDUKCIJA MANGANA IZ ŽELEZOVIH RUD 55 Prešern Vasilij, T. Debelak — Metalurški inštitut Ljubljana G. Manojlovič, P. Bračun — Železarna Štore TEHNOLOŠKE MOŽNOSTI IZDELAVE KVALITETNIH JEKEL Z UVEDBO POSTOPKA VPI-HOVANJA CaSi V SŽ ŽELEZARNI ŠTORE 61 Kveder Aleksander — Metalurški inštitut Ljubljana PRISPEVEK K OSVAJANJU JEKEL Z DUALNO MIKROSTRUKTURO 67 S m a j i č Nijaz — Metalurški inštitut Ljubljana RAZISKOVALNO DELO NA PODROČJU OPTI-MIRANJA PROIZVODNJE NERJAVNIH, OGNJEOBSTOJNIH IN KEMIČNO OBSTOJNIH JEKEL 71 G I o g o v a c K o r o u š i č , Ijana KONTROLA Branislav, T. Kolenko, B. F. Rus — Metalurški inštitut Ljub- REGULACIJE RAZMERNIKA ZRAKA Z UPORABO KISIKOVE SONDE Ule Boris, F. Vodopivec — Metalurški inštitut Ljubljana A. R o d i č — Železarna Ravne POPUSTNA KRHKOST UTOPNEGA JEKLA ARZENŠEK Boris, L. Kosec, I. Kos, A. Godec — Metalurški inštitut Ljubljana VLEČENJE ŽICE IZ ORODNEGA JEKLA Č 4650 Torkar Matjaž, F. Vodopivec — Metalurški inštitut Ljubljana A. Rodič, J. Rodič — Železarna Ravne RAZISKAVA MIKROIZCEJ V JEKLU UTOP Mo2 S STRJEVALNO MIKROSTRUKTURO Kmetic Dimitrij, F. Vodopivec, J. Ž v o k e I j — Metalurški inštitut Ljubljana MEDLAMELARNA RAZDALJA V PODEVTEK-TOIDNIH JEKLIH Koroušič Blaženko — Metalurški inštitut Ljubljana J. Š e g e 1 — Železarna Ravne VKLJUČITEV PROCESNEGA RAČUNALNIKA V RAZISKOVALNO DELO NA METALURŠKEM INŠTITUTU V LJUBLJANI ZA BOLJŠI JEZIK Stran 75 79 85 89 93 99 103 LETO 19 ŠT. 3 — 1985 ŽEZB BQ 19 (3) 53 —104 (1985) izdajajo železarne jesenice,ravne,štore in metalurški inštitut ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 19 LJUBLJANA SEPTEMBER 1985 Vsebina Straa G. Todorovič, B. Dobovi-šek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Direktna redukcija mangana iz železovih rud 55 UDK: 669.046.464 ASM/SLA: D; Mn V. Prešern, T. Debelak, G. Manojlovič, P. Bračun Tehnološke možnosti izdelave kvalitetnih jekel z uvedbo vpihovanja CaSi v SŽ Železarni Štore 61 UDK: 669.182.71.669.891 ASM/SLA: D8p A. Kveder Prispevek k osvajanju jekel z dualno mikrostrukturo 67 UDK: 669.017:620.18 ASM/SLA: M26, 27 N. Smajič Raziskovalno delo na področju optimiranja proizvodnje nerjavnih ognjestalnih in kemično obstojnih jekel 71 UDK: 669.15-194.56:669. 187.2 ASM/SLA: SS; Rlh, W18S B. Glogovac, T. Kolenko, B. Koroušič, F. Rus Kontrola regulacije razmer-nika zraka z uporabo kisi-kove sonde 75 UDK: 621.78.019.2 ASM/SLA: W27n B. Ule; F. Vodopivec, A. Rodič Popustna krhkost utopnega jekla 79 UDK: 669.15'26'28'292 -194:621.789 ASM/SLA: TS; Q26s, N8a Inhalt Seite G. Todorovič, B. Dobovi-šek, I. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Direkte Reduktion von Mangan aus Eisenerzen 55 UDK: 669.046.464 ASM/SLA: D; Mn V. Prešern, T. Debelak, G. Manojlovič, P. Bračun Tehnologische Moglichkei-ten fiir die Erzeugung der Quaiitatsstahle mit der Ein-fiihrung der Calciumbe-handlung von Stahl im Hiit-tenwerk Štore der Sloweni-schen Hiittenwerke 61 UDK: 669.182.71:669.891 ASM/SLA: D8p A. Kveder Beitrag zur Entwicklung der Stahle mit der Dual — Mi-krostruktur 67 UDK: 669.017:620.18 ASM/SLA: M26, 27 N. Smajič Forschungsarbeit auf dem Gebiet der Optimierung der Produktion von nichtrosten-den, feuerbestandigen und chemisch bestandigen Stahlen 71 UDK: 669.15-194.56:669. 187.2 ASM/SLA: SS, Rlh, W18S B. Glogovac, T. Kolenko, B. Koroušič, F. Rus Kontrolle der Regelung des Luftverhaltnisses mit der Anwendung der Sauerstoff-messsonde 75 UDK: 621.78.019.2 ASM/SLA: W27n B. Ule, F. Vodopivec, A. Rodič Anlasssprodigkeit eines Ma-trizenstahles 79 UDK: 669.15'26'28'292' -194:621.789 ASM/SLA: TS; Q26s, N8a Contents Page G. Todorovič, B. Dobovi-šek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Direct Reduction of Manga-nese from Iron Ores 55 UDK: 669.046.464 ASM/SLA: D; Mn V. Prešern, T. Debelak, G. Manojlovič, P. Bračun Technological Possibilities of Manufacturing Quality Steel by Introducing the CaSi Injection Procedure in Štore Iromvorks 61 UDK: 669.182.71:669.891 ASM/SLA: D8p A. Kveder Contribution to Mastering Steel with Dual Microstruc-ture 67 UDK: 669.017:620.18 ASM/SLA: M26, 27 N. Smajič Research in the Field of Optimizing the Manufacturing Heat-Resistant and Cor-rosion-Resistant Steel 71 UDK: 669.15-194.56:669. 187.2 ASM/SLA:.SS: Rlh, W18S B. Glogovac, T. Kolenko, B. Koroušič, F. Rus Control of Air-Ratio Regu-lation by Oxygen Probe 75 UDK: 621.78.019.2 ASM/SLA: W27n B. Ule, F. Vodopivec, A. Rodič Temper Brittleness of Die Steel 79 UDK: 669.15'26'28'292 -194:621.789 ASM/SLA: TS; Q26s, N8a Co;iep>KanHe CrpaHHua G. Todorovič, B. Dobovi-šek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar IlpflMoe BoccTaHOBJieHHe Mam aiia m }KeJie3Hbix pyjj. 55 UDK: 669.046.464 ASM/SLA: D, Mn V. Prešeren, T. Debelak, G. Manojlovič, P. Bračun TexHOJiorHHecKHe bojmojk-HOCTH H3rOTOBjieHHfl Ka-HecrBeHHbix CTajieii BBeae-HHeM cnoco6a BivKamiH CaSi b MeTajuiyprHHecKOM laBo.ie /JCe.neiapHa Hlrope. 61 UDK: 669.182.71:669.891 ASM/SLA: D8p A. Kveder B3HOC K OB.iaieHHH) CTa.ieii C -iva.ibHoii MHKpocrpyKTy-pofi. 67 UDK: 669.017:620.18 ASM/SLA: M26, 27 N. Smajič Hccjie/iOBaTejibHaii pa6oTa B o6jiaCTH OilTHMH3aK|HH npoiuBoicTBa nepvK-aBe-H)UIHX, /Kapo- H XHMHHeCKH ctohkhx crajieH. 71 UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS, Rlh, W18S B. Glogovac, T. Kolenko, B. Koroušič, F. Rus IlpoBepKa peryjiHpoBaHHH cooTHouieHHH B03^yxa npn npHMeHeHHH khc.iopojiio- ro soHaa. 75 UDK: 621.78.019.2 ASM/SLA: W27n B. Ule, F. Vodopivec, A. Rodič OTnycKHan xpynKOCTb uiTaMnoBOHHOH erajiH. 79 UDK: 669.15'26'28'292 -194:621.7-89 ASM/SLA: TS, Q26s, N8a ConepiKamie CTpaHHua Contents Page B. Arzenšek, L. Kosec, I. Kos, A. Godec BoJioieHue np0B0Ji0KH H3 HHCTpyMeHTajIbHOH CTajlH. 85 UDK: 669.15-194.3:669-124.4 ASM/SLA: TS, F28 M. Torkar, F. Vodopivec, J. Žvokelj, A. Rodič, J. Rodič HccjieaoBaHHe mhkpojihk-Bauiiii b crajie Utop Mo2 c MHKpOCTpyKTypOH 3STBep- leBajniH 89 UDK: 669.153.258.8:620.184.2 ASM/SLA: TS, M 9-69 D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj MeiKnjiacTHHHaTbie pac- CIOHHHH A03TeKT0H,3HblX CTa.ieii 93 UDK: 669.15-194.52 ASM:SLA: CN-g, M21g B. Koroušič, J. Šegel BKJIlOMeHHe BUHHCJIHTe.lb-hoh MauiHHbi jjih ynpaB.ie-hhh b oG.iaCTH HCC.lCJOBa-hhh b MeTa.i.iyprH«iecKOM HHCTHTJTTe b Jlioš.iHHe. 99 UDK: 519.24:562 ASM/SLA: X14h, 179, A5f, S12 B. Arzenšek, L. Kosec, I. Kos, A. Godec Wire Drawing of Č.4650 Tool Steel 85 UDK: 669.15-194.3:669-124.4 ASM/SLA: TS; F28 M. Torkar, F. Vodopivec, J. Žvokelj, A. Rodič, J. Rodič Investigation of Microsegre-gations in UTOP Mo2 Steel with Solidification Micros-tructure 89 UDK: 669.153.258.8:620. 184.2 ASM/SLA: TS; M9-69 D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj Interlamellar Spacing in Hypoeutectoid Steel 93 UDK: 669.15-194.52 ASM:SLA: CN-g, M21g B. Koroušič J. Šegel Application of the Process Computer in Research Work at the Institute of Metallur-gy in Ljubljana 99 UDK: 519.24:562 ASM/SLA: X14h, 179, A5f, S12 lnhalt Seite B. Arzenšek, L. Kosec, I. Kos, A. Godec Ziehen von Draht aus Werk-zeugstahl Č.4650 85 UDK: 669.15-194.3:669-124.4 ASM/SLA: TS; F28 M. Torkar, F. Vodopivec, J. Žvokelj, A. Rodič, J. Rodič Untersuchungen der Mikro-seigerungen im Stahl UTOP Mo2 mit der Erstarrungsmi-krostruktur 89 UDK: 669.153.258.8:620. 184.2 ASM/SLA: TS; M9-69 D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj Lamellenentfernung in unte-reutektoiden Stahlen 93 UDK: 669.15-194.52 ASM/SLA: CN-g, M21g B. Koroušič, J. Šegel Die Einfiihrung des Prozess-rechners in die Forschungs-arbeit im Hiitteninstitut in Ljubljana 99 UDK: 519.24:562 ASM/SLA: X14h, 179, A5f, S12 Vsebina Stran B. Arzenšek, L. Kosec, I. Kos. A. Godec Vlečenje žice iz orodnega jekla Č. 4650 85 UDK: 669.15-194.3:669-124.4 ASM/SLA: TS; F28 M. Torkar, F. Vodopivec, J. Žvokelj, A. Rodič, J. Rodič Raziskave mikroizcej v jeklu UTOP Mo2 s strjevalno mikrostrukturo 89 UDK: 669.153.258.8:620. 184.2 ASM/SLA: TS; M9-69 D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj Medlamelarna razdalja v podevtoktiodnih jeklih 93 UDK: 669.15-194.52 ASM/SLA: CN-g, M21g B. Koroušič, J. Šegel Vključitev procesnega računalnika v raziskovalno delo na metalurškem inštitutu v Ljubljani. 99 UDK: 519.24:562 ASM/SLA: X14h, 179, A5f, S12 o 229280 ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 19 LJUBLJANA SEPTEMBER 1985 Vloga raziskovalne dejavnosti v razvojni politiki slovenske metalurgije Alojz Prešern* Prehojeno 35-letno pot na razvojno-raziskovalnem področju za metalurško gospodarstvo je spremljalo nekaj specifičnih mejnikov, ki jih je potrebno omeniti: V prvih letih beležimo skromnejšo raziskovalno dejavnost na področju kemije, toplotne tehnike, visokope-čne tehnologije, goriv in železne rude. S postopno razširitvijo na področje ekstraktive železa in jekla in metalo-grafije ter z reševanjem določene problematike s področja barvne metalurgije so bili ustvarjeni pogoji, ki so omogočili v letu 1968 sklenjen dogovor o sodelovanju med tremi slovenskimi železarnami in delovnimi organizacijami barvne metalurgije Slovenije ter Metalurškim inštitutom. Do prvih oblik organizirane povezave med raziskovalci MI, delno metalurškim odsekom pri FNT in uporabniki raziskav je prišlo v letu 1971 z združitvijo treh slovenskih železarn v združeno delovno organizacijo. Takrat smo postavili osnovne oblike povezave, nakazali osnovne usmeritve vsebine razvojno-razi-skovalnega dela za potrebe uporabnikov in definirali način stalnega finansiranja raziskav. Ko smo v letu 1973 pristopili kot delovna organizacija v SOZD Slovenske železarne, smo z obširnim elaboratom, prezentiranim na jesenskem posvetovanju slovenskih metalurgov oz. strokovnjakov v metalurških DO začrtali širše zasnove v pogledu čim tesnejše in učinkovite povezave med raziskovalci in uporabniki raziskav ter nakazali vsebine čim bolj usmerjenega raziskovalnega dela za področja črne in barvne metalurgije. V naslednjih letih se je postopoma vloga raziskovalcev krepila do stopnje, ki je omogočila, da je bil raziskovalni potencial vklopljen v razvojne programe metalurških DO, da smo skupno z uporabniki postavljali kratkoročne in srednjeročne razvojno-raziskovalne programe in v zadnjih letih sodelujemo pri izbiri in vrednotenju tehnologij, pri posameznih odločitvah glede kvalitete investiranja, preko več strokovnih teamov in komisij smo navzoči praktično v vseh tehnoloških in kvalitetnih dogajanjih v metalurških delovnih organizacijah Slovenije. * Direktor Metalurškega inštituta, dipl. ing. metal. Dolgoročno imamo definiran način in cilje sodelovanja v samoupravnih sporazumih s slovenskimi železarnami, z Unial Maribor, z nekaterimi TOZD-i Iskre, z nekaterimi organizacijami posebnega pomena in z Ru-disom. Z namenom, da razpoložljivi raziskovalni potencial inštituta, FNT in raziskovalnih oddelkov pri uporabnikih čim bolj uspešno vključimo v reševanje problematike metalurškega gospodarstva, kar naj bi omogočilo stalno rast družbenega proizvoda in življenjske ravni vseh zaposlenih, smo sprejeli kot sistem naslednja osnovna načela: — usklajenost pogojev za znanstveno-raziskovalno delo s potrebami metalurškega gospodarstva, — povezanost osnovnih uporabnih in razvojnih raziskav s srednjeročnimi programi delovnih organizacij, — sistemsko razvijanje tistih znanstveno-razisko-valnih disciplin, ki so predvsem važne za metalurško dejavnost, — koncentracija znanstveno-raziskovalnega dela in specializacija ob upoštevanju specifičnosti razvoja metalurškega gopodarstva. Pri povezovanju inštituta z raziskovalnimi oddelki pri uporabnikih gre predvsem za možnosti in opredelitev perspektiv nadaljnega napredka ter organiziranosti raziskovalne dejavnosti z angažiranjem vseh strokovnih raziskovalnih in znanstvenih potencialov v posameznih DO, na inštitutih in fakultetah. Raziskovalno delo je usmerjeno k reševanju problematike v proizvodnji in predelavi in k osvajanju novih oblik tehnologije, izdelave posebnih materialov, k prenašanju raziskovalnih dosežkov v prakso, k verifikaciji uporabnosti raznih dosežkov. Imamo močan raziskovalni potencial, ki ga skušamo čim bolj učinkovito angažirati, pri čemer od časa do časa izboljšujemo organizacijske oblike povezave, konkretiziramo nove zadolžitve glede na razvojne potrebe metalurških DO. Ob številnih ugodnih ocenah moramo omeniti tudi nekaj kritičnih pripomb: — zapiranje v lastne okvire je kvarno; nujno je posredovanje določene tehnološke ugotovitve drugim z ustrezno participacijo za kritje stroškov raziskav, — sofinansiranje raziskav še ni rešeno, kar povzroča razkorak v ocenjevanju potreb raziskav za proizvodnjo oz. s potrebami kovinsko predelovalne industrije, — vrednotenje raziskovalnega dela strokovnjakov v temeljnih organizacijah ni pravilno vrednoteno, — še vedno je premalo učinkovito povezovanje raziskovalnih kapacitet med DO in raziskovalnimi ustanovami; potrebno bi bilo izoblikovati bolj organiziran sistem povezovanja v pogledu kadrov, delavcev-stro-kovnjakov, opreme in prenosa dosežkov, — raziskovalci v inštitutih bi se morali v večjem številu kadrovati iz vrst strokovnjakov v združenem delu, — vzgajati moramo strokovnjake širokega profila za učinkovito izvajanje sodobne tehnologije in proizvodnih naprav, — preiti moramo k večji odprtosti v okviru DO za koordinacijo razvoja in raziskav in pritegniti čim več strokovnjakov v raziskovalno-razvojni proces, — večkrat smo nedosledni pri izbiri vsebine raziskav, večkrat obravnavamo manj važno problematiko in zapostavljamo dolgoročnejšo raziskovalno tematiko, večkrat želimo rezultate v prekratkem času ali celo rezultate nedodelane raziskave, — potrebno bo pospeševati publiciranje o raziskavah, doseženo znanje prezentirati s številnejšimi predavanji doma in v tujini. Današnji tehnični in tehnološki razvoj, tako v svetu kot doma, zahteva vedno ožjo specializacijo, večjo delitev dela in koordinacijo proizvodnje, s tem najoptimal-nejše izkoriščanje zmogljivosti in večji gospodarski učinek poslovanja. Nujna potreba enotnega nastopa na tržišču za plodnejšo vključitev v mednarodno blagovno menjavo in združitev celotnega intelektualnega potenciala mora biti vodilo pri izbiri področij in programov raziskovalne dejavnosti. Naša strojna industrija prehaja v proizvodnjo kvalitetnejših izdelkov. To zahteva vse več plemenitih suro- vin, ki jih še vedno uvažamo. Menimo, da razvoj strojno predelovalnega kompleksa ne bo mogoč, če ne bodo na razpolago ustrezni reprodukcijski materiali v zadovoljivi količini in kvaliteti. Novi metalurški proizvodi bazne in kovinsko predelovalne ter elektro industrije bi morali v glavnem temeljiti na lastnih surovinah in doma razvitih in osvojenih kovinskih gradivih. Enotno načrtovanje in skladni nadaljni razvoj zahteva združevanje intelektualnega potenciala, poenotenje izhodišč razvojne politike in čim večjo usklajenost razvoja proizvodnje osnovnih metalurških izdelkov z njihovo nadalj-no predelavo. V družbenem planu SR Slovenije so vedno bolj poudarjene potrebe in zahteve po uveljavljanju vloge raziskovalne dejavnosti; programe in projekte oz. njih tematiko naj bi v celoti povezovali za potrebe združenega dela, kar jasno izvira iz zakona o raziskovalni dejavnosti. Pri tem moramo poudariti, da je tudi skrb in dolžnost gospodarskih dejavnikov, da imamo programe in projekte, ki naj predstavljajo stalni napredek v tehnolo-ško-ekonomskem pogledu. Ker je RSS zaradi prenizkih sredstev v glavnem le generator za vzgojo delavcev, morajo postati raziskovalni programi in projekti ter njih realizacija sestavni del združenega dela v gospodarstvu, združeno delo pa mora biti vodilni dejavnik za določanje smotrov razvoja raziskovalnega dela in v zagotavljanju potrebne materialne osnove. Ker smo še v fazi nedokončanega procesa industrijskega razvoja, moramo raziskovalno dejavnost usmerjati v realizacijo tehnoloških in ekonomskih ciljev in jo graditi v mehanizem in dinamiko tega razvoja kot njegov integralni del. Iz navedenega sledi, da se mora inštitut razvijati v sodobno organizirano in opremljeno raziskovalno organizacijo. Z usmerjenimi raziskavami se mora kreativno vključiti v raziskave proizvodov, procesov, tehnologije in biti navzoč v teamih, ki so namensko organizirani v metalurgiji in predelovalni industriji. Direktna redukcija mangana iz železovih rud UDK: 669.046.464 ASM/SLA: D, Mn G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Podan je pregled redukcije mangana iz ljubijskega li-monila, ki smo ga sintrali z dodatki apnenca, dolomita in koksa. Izdelani sta dve vrsti sintra, in sicer kisli in bazični, zaradi tega, ker proces redukcije poteka različno v obeh medijih. Redukcijo sintrov smo delali v Tammannovi peči z metalurškim koksom. Kljub temu da je bilo s tega področja že veliko publikacij, je zelo važno, kako se obnaša ljubijski limonit pri redukciji z metalurškim koksom, ker je to najbolj zastopana rudna surovina v Jugoslaviji. 1. UVOD Proizvodnja grodlja postaja vse bolj zahtevna glede kvalitete zaradi nadaljnje predelave pri proizvodnji jekel in različnih ulitkov. Predvsem je težko dobiti kvaliteten grodelj, če predelujemo domače železove rude iz Vareša in Ljubije, ki vsebujejo poleg železa še vrsto drugih elementov. Eden izmed karakterističnih elementov je mangan, ki ga vsebujejo od 2 do 4 %. Mangan je v zemeljski skorji zastopan z 0,07 %, oziroma je po zastopanosti elementov na 12. mestu. V naravi se nahaja v obliki manganovih rud, ki se v glavnem uporabljajo za proizvodnjo ferozlitin. Zaradi velike afinitete mangana do kisika se ta nahaja v večini primerov v obliki čistih oksidov, cesto pa ga najdemo v obliki silikatov in karbonatov. V železovih rudah se ponavadi pojavlja v obliki največjega oksida piroluzita Mn02. Redukcija manganovih oksidov poteka od Mn02 do Mn, kot pri redukciji železovih oksidov od Fe203 do Fe preko vmesnih nižjih oksidacijskih stopenj. Da bi zasledovali, kako poteka redukcija mangana v kislem in bazičnem mediju, smo izdelali kisle in bazične sintre iz ljubijskega limonita in dodatkov. Nato smo jih reducirali pri temperaturi 1550°C in različnem času trajanja poskusov. Redukcijo smo opravljali z metalurškim koksom. 2. OPIS POSKUSOV Sintri so izdelani iz ljubijskega limonita in dodatkov (dolomit in apnenec) na laboratorijski napravi. Sestava mešanic za izdelavo kislega in bazičnega sintra je prikazana v tabeli 1. Sintranje je izvršeno na laboratorijski napravi pri enakih poskusnih pogojih. Kemična analiza sintrov je prikazana v tabeli 2. Tabela 1: Sestava mešanic za izdelavo kislega in bazičnega sintra Komponente Sestava mešanic v ut. % za izdelavo v mešanici kislega sintra bazičnega sintra Limonit 87,0 80,0 Dolomit 4,3 4,0 Apnenec 8,7 16,0 Koks 10,4 10,4 Tabela 2: Kemična analiza sintrov Komponente Kemična analiza v ut. % v sintru kisli sinter bazični sinter Si02 13,52 12,04 CaO 9,43 13,24 Fe,03 36,93 44,89 FeO 25,56 15,90 Fekov. 3,24 3,06 Fecc]. 48,11 46,81 MgO 1,66 1,26 A1203 3,88 4,49 p2o5 0,21 0,27 MnO 2,28 1,68 Mnkov 0,19 0,20 Mncel 1,97 1,50 S 0,081 0,063 CaO/SiO, 0,70 1,10 Bazičnost sintrov Ca0/Si02 je znašala pri kislem 0,70 in bazičnem 1,10. Vsebnost železa je bila 48,11 % oziroma 46,81, kar ustreza kvaliteti sintra, ki ga proizvajamo iz domačih rud. Temperatura sintranja je znašala približno 1250°C, pri čemer sta nastala kovinski mangan in železo. Sintre smo potem reducirali v grafitnem lončku v Tammannovi peči. V grafitni lonček smo dali spodaj koks, v srednjo plast sinter, v zgornjo plast ponovno koks. Razmerje med sintrom in koksom je bilo 3:1, kar ustreza praktičnim razmeram pri proizvodnji grodlja. Granulacija sintra in koksa je bila od 0 do 20 mm. Redukcijo smo opravljali pri temperaturi 1550°C in različnem času trajanja poskusov, da bi ugotovili, kako se spreminja vsebnost mangana v grodlju in MnO v žlindri. Peč smo segreli do temperature 1550°C. Temperaturo v peči smo merili s termoelementom, ki je bil postavljen na spodnjem delu lončka s preizkušancem. Da bi ugotovili, kako se spreminja temperatura vzorca pri različnem času redukcije, smo tudi merili temperaturo v grafitnem lončku. Termoelement je bil postavljen v lončku s preizkušancem na meji med sintrom in koksom. Rezultati merjanja kažejo, daje temperatura vzorca znašala različno za različen čas trajanja redukcije: 5'— 1115 "C, 7'— 1130°, 10'—1395°C in 15'-1550°C. To pomeni, da se je temperatura peči in vzorca izenačila po 15 minutah. S takim načinom vodenja poskusov smo ugotovili, da so pri različnem času trajanja poskusov iz-merjenje različne temperature redukcije, čeprav se po 15 minutah izenačijo temperature peči in preizkušanca. 3. REDUKCIJA MANGANA Splošne formule, s pomočjo katerih raziskujemo mehanizem in redukcijo kovinskih oksidov s trdnim ogljikom, so naslednje: MeO + CO = Me + CCK (1) C02 + C = 2C0 (2) MeO + C = Me + CO (3) MeO — kovinski oksid Enačbi 1 in 2 sta dopolnila P. V. Geld in O. A. Esin1. Ugotovila sta zelo važen učinek plinske faze na potek direktne redukcije, vendar obstaja vrsta drugih dejavnikov, ki se ne morejo pojasniti z navedenimi enačbami. Največ dilem se pojavlja pri direktni redukciji nekaterih manj stabilnih oksidov, zaradi tega, ker proces poteka z večjo hitrostjo pri temperaturah, ki so nižje, kot je temperatura začetka interakcije C02 z ogljikom. Ce opazujemo skupno reakcijo (3), lahko rečemo, da je hitrost direktne redukcije malo odvisna od kontakta zrn oksida in grafita. Taka mišljenja so bila in niso potrjena pri raziskovanju kinetike posameznih reakcij. Vpliv kontaktnih površin oksidnih in grafitnih faz je v večini primerov zelo močan. Bile so ugotovljene tudi druge karakteristike procesa, katere je zelo težko pojasniti, ker ne moremo izračunati obsega trdnih delcev, ki med seboj reagirajo. Potrebno je razširiti interpretacijo mehanizma direktne redukcije izven okvirov že sprejetega mehanizma, kar potrjujejo podatki o redukciji manj stabilnih oksidov, kot so npr. višji oksidi mangana. V produktih redukcije se pojavlja poleg C02 še kisik. To pomeni, da v prvi ali drugi fazi poteka proces čez termično disocia-cijo oksida. Domnevamo, da se v širšem obsegu redukcije spreminjajo lastnosti kovinskih oksidov in zaradi tega pride do sprememb mehanizma redukcije, ker se spreminjajo ločeno ena od druge reakcije. Take spremembe je pričakovati pri direktni redukciji oksidov mangana z različno stopnjo oksidacije (od MnO, do MnO). Mehanizem direktne redukcije oksidov mangana je v ozki zvezi s termodinamičnimi karakteristikami reakcij: 2 MnOi-f- C = Mn,0, +- CO,; AH%8 = - 123,7 kJ/ " 2 2 g.at.O (4) 3 Mn Ai + ^ C = 2 Mn,04 + ^ C02; AH?98 = - 56,7 kJ/ g.at.O Mn,04 + — C = 3 MnO + -^CO: + —^CO; 195 195 195 AH?98 = 33,5 kJ/g.at.O Visoka eksotermičnost reakcije (4) kaže, da pri redukciji MnO: pri relativno nizkih temperaturah nastaja višek energije v sistemu. Ta prebitek energije ima lahko vlogo aktivatorja, ker aktivira med seboj reagirajoče delce. Po drugi strani zelo močno endotermičnost kaže reakcija (7). Potrebno je neprekinjeno dovajati energijo izven sistema, da bi reaktanti med seboj reagirali. A. K. Ašin in S. T. Rostovcev2 sta ugotovila, da višji mangonovi oksidi disocirajo v temperaturnem območju med 500 in 1000°C, vendar v tem območju poteka tudi direktna redukcija. MnO se začne reducirati pri približno 1310°C. Pri redukciji imajo glavno vlogo kinetične lastnosti procesa34, posebno pa mehanizem redukcije MnO s C iz kovinske raztopine. Bazičnost plavžne žlindre vpliva na aktivnost posameznih oksidov. Če dodamo CaO v žlindro, ki vsebuje FeO, MnO in SiO:, vpliva na koeficienta aktivnosti FeO in MnO. Povečanje koncentracije Ca2+ povečuje koeficient aktivnosti MnO, zaradi tega, ker Ca:+ kot močnejši bazni kation izrine Mn2+ iz asimetrične grupa-cije Mn2+-02~-Si v simetrično Mn2 + -02"-Mn2~. Kalcijev kation pa tvori močnejšo asimetrično grupacijo Ca2+-02~-Si. Zato bodo na mestih, kjer je bil Si02 v 2.0 1,6 1.2 > Q 8 3 TD 2 0A O) S o 8. V 2.0 2 1.6 >u 0.4 a) o / Kisli sin ter Si02 b) / > 0 )/ Baz ični sin * CcO , .n ter šio7=U0 i MnO + C = Mn + CO AH2M = : 277,0 kJ/g.at.O (5) (6) (7) 20 40 60 80 100 120 Čas redukcije v min Slika l Redukcija mangana iz kislih in bazičnih sintrov pri temperaturi 1550°C in različnem času Fig. 1 Reduction of manganese from acid and basic sinters at 1550'C, and various times. TJ C >N > O c Z a> m o E o C o a) i o > > _ Kisli sinter CaO _ Si02 " 0,70 b) o\ 0 i \ i N. N Bazi čni sin -iS ; = 1,10S 20 v 40 60 80 100 120 Čas redukcije v min ji menijo5, da se pri konstantni bazičnosti Ca0/Si02 zmanjšuje aktivnost MnO pri povečanju koncentracije AliO, v žlindri. Vpliv A1203 pojasnjujejo s tem, da MnO in A12Oj tvorita bolj stabilne kationske grupe kot MnO in Si02, ker pri zamenjavi A1203 s SiO, v žlindri narašča koeficient aktivnosti MnO. Pri kislih žlindrah se nahaja mangan v kationski grupi s silicijem Mn2+-02~-Si in aluminijem Mn2+-02~-AI. Če zamenjamo Si02 s CaO, se poveča število grup Mn2 + -02~-Si, kar vpliva na povečanje aktivnosti MnO. Če še naprej zamenjavamo SiO: s CaO, tedaj aluminij prehaja v anionsko obliko in se povečuje število Mn2 + -02~-Al grup, kar zmanjšuje koeficient aktivnosti MnO. V tabelah 3 in 4 so zbrane kemične analize grodljev in žlinder, ki so nastale pri redukciji kislega in bazičnega sintra s koksom. Na osnovi rezultatov poskusov so narejene diagramske odvisnosti vsebnosti mangana in MnO od časa trajanja redukcije pri temperaturi I I50°C. Na si. 1 je prikazana odvisnost vsebnosti mangana v grodlju in na si. 2 vsebnost MnO v žlindri pri redukciji kislega in bazičnega sintra. Rezultati redukcije kažejo, da se s pojavom prvega železa pojavlja tudi prvi mangan6. Pri obeh vrstah sintrov narašča vsebnost mangana v grodlju, oziroma se zmanjšuje vsebnost MnO v žlindri z naraščanjem časa redukcije, vendar samo do vzpostavitve ravnotežja med koncentracijami mangana v žlindri in grodlju. Vsebnost mangana v grodlju je večja pri redukciji bazičnega kot kislega sintra pri istem času redukcije. Ti odnosi so regulirani s konstanto porazdelitve mangana med žlindro in grodljem, ki je manjša pri redukciji bazičnega sintra. Razlika je kar precejšnja in izvira iz različne mineraloške zgradbe obeh sintrov. Tabela 3: Kemična analiza grodljev, ki nastanejo pri redukciji A-kislega in B-bazičnega sintra Slika 2 Količina mase MnO v žlindri pri redukciji kislih in bazičnih sintrov Fig. 2 Amount of MnO mass in slag in reduction of acid and basic sinters. žlindrini fazi, začele izraščati simetrične grupacije kationov Fe2 + , pri čemer bo hitreje naraščal koeficient aktivnosti FeO kot MnO. Dodatek MgO v plavžno žlindro tudi pozitivno vpliva na povečanje koeficientov aktivnosti MnO in FeO. Plavžne žlindre vsebujejo poleg naštetih oksidov še približno od 10 do 15 % A1203, ki tudi vpliva na aktivnost FeO in MnO. Nekateri avtor- Vrsta Čas pretal. v min. Kemična analiza grodljev v ut. % sintra C Si Mn S A-l 10 3,82 0,03 0,14 0,148 A-2 20 5,29 0,35 0,21 0,112 A-3 30 5,15 0,48 0,70 0,085 A-4 60 5,26 0,71 0,83 0,067 A-5 90 5,07 0,87 1,72 0,048 B-l 10 4,04 0,02 0,05 0,058 B-2 20 5,11 0,03 0,35 0,053 B-3 30 5,10 0,03 1,01 0,031 B-4 60 5,21 0,15 1,95 0,017 B-5 60 5,11 0,05 1,66 0,021 B-6 90 5,27 0,48 2,40 0,015 B-7 120 5,22 1,33 2,34 0,010 Tabela 4: Kemična analiza žlinder, ki nastanejo pri redukciji A-kislega in B-bazičnega sintra Vrsta sintra Čas pretalj. v min. Kemična analiza žlindre v ut. % SiO, CaO FeO MnO Al,O, MgO CaO SiO, A-l 10 24,57 16,26 40,47 6,52 8,15 3,86 0,174 0,66 A-2 20 40,70 27,05 8,36 4,85 14,63 4,22 0,189 0,66 A-3 30 42,35 30,00 2,51 3,71 15,78 5,55 0,346 0,71 A-4 60 42,71 30,56 1,79 3,18 16,34 5,48 0,383 0,72 A-5 90 42,33 30,84 3,23 2,55 15,78 5,62 0,396 0,73 B-l 10 22,28 26,77 31,60 3,18 8,42 3,32 0,177 1,20 B-2 20 34,44 42,90 2,87 4,56 12,08 3,11 0,255 1,25 B-3 30 34,80 44,16 1,79 3,71 12,62 2,58 0,293 1,27 B-4 60 36,40 44,86 1,79 2,12 11,02 3,41 0,310 1,23 B-5 60 35,92 44,44 1,79 2,43 11,56 2,87 0,303 1,24 B-6 90 36,66 45,00 0,71 0,32 11,61 5,62 0,350 1,23 B-7 120 35,07 44,58 1,07 0,53 13,27 3,35 0,475 1,27 4. SKLEPI Na osnovi literaturnih podatkov in lastnih raziskav lahko damo naslednje sklepe: 1. Zaradi velike afinitete do kisika se mangan nahaja v obliki oksidov, čeprav ga pogosto najdemo tudi v obliki silikatov in karbonatov. V železovih rudah se ponavadi pojavlja v obliki piroluzita MnO:. 2. Indirektna redukcija manganovih oksidov poteka od najvišjega MnCK do najnižjega MnO nemoteno, podobno kot pri železovih oksidh. Redukcija najnižjega oksida je skoraj nemogoča s CO in H2, ker je pri temperaturi 1500°C prisotno samo 0,20% H20. 3. Direktna redukcija MnO s pomočjo lesnega oglja znaša pri temperaturi 1400°C približno 70%. To pomeni, da se redukcija MnO dogaja v nižjih conah plavža s trdnim ogljikom in pri visoki temperaturi. 4. Bazičnost žlindre močno vpliva na porazdelitev mangana med žlindro in grodljem. S povečanjem bazičnosti žlindre se pri izotermnem vodenju procesa poveča vsebnost mangana v grodlju in zmanjša v žlindri. 5. Redukciji silicija in mangana sta v ozki povezavi, kajti če želimo imeti visoko koncentracijo mangana v grodlju, moramo imeti tudi visoko koncentracijo silicija. Silicij v grodlju se ob tem pojavlja kot reducent MnO iz žlindre do vzpostavitve ravnotežja. 6. Pri redukciji bazičnega in kislega sintra se povečuje vsebnost mangana v grodlju s povečanjem časa tra- janja redukcije, zlasti pri bazičnih, ker MnO ni tako močno vezan na žlindrine komponente kot pri kislih. S pojavom prvega železa se pojavlja tudi prvi mangan. 7. Mangan se v plavžnem procesu pojavlja kot raz-žveplevalec grodlja, zato tudi obstajajo medsebojne zveze med vsebnostjo žvepla v žlindri in mangana v grodlju. To pomeni, da je prehod žvepla iz grodlja v žlindro večji, če vsebuje večji odstotek mangana. Literatura 1. P. V. Geld, O. A. Esin: Procesi visokotemperaturnovo vo-stanovlenija, 1957, str. 198 — 285. 2. A. K. Ašin, S. T. Rostovcev: Kinetika i mehanizem vosta-novlenija oksidov marganca uglerodom, I., II. in III. del, Černaja metalurgija, 1964, No. 4, 7, 10, str. 11-19, 10-18, 13-16. 3. R. Benesch, R. Kopeč, M.Jaworski: Archiv fur Eisenhiit-tenwesen, 1980, No. 5, str. 161 — 165. 4. A. G. Vodopjanova, G. N. Koževnikov: Vzaimodejstvie za-kisi marganca s tverdim uglerodom, Metali, 1980, No. 2, str. 28-33. 5. G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, M. Šimnic: Študij redukcije mangana v železovih rudah, Poročila Metalurškega inštituta v Ljubljani, 1978. 6. G. Todorovič: Študij redukcije mangana v železovih rudah, III. del, Poročila Metalurškega inštituta v Ljubljani, 1980. ZUSAMMENFASSUNG Eisenerze mit verschiedenen Gehalten von Eisen und ande-rer Elemente sind mehr oder weniger uber die ganze Welt ver-breitet. Unsere Eisenerze aus Vareš und Ljubija enthalten grossere Mengen von Mangan was die Erzeugung von Stahl und Stahlguss wesentlich beeinflusst. Fur die vorliegenden Versuche sind sauerer und basischer Sinter aus Ljubija Limoni! und Zuschlagen erzeugt worden, um festzustellen, wie die-se mit dem Hochofenkoks reduziert werden. Die Basizitat der Schlacke, die Temperatur und die Reduktionszeit von Sinter sind sehr wichtig fur die Verteilung von Mangan zwischen der Schlacke und dem Roheisen. Mit der Temperaturerhohung wird der Reduktionsgrad von Mangan bei beiden Sintersorten grosser. Der Temperatureinfluss ist grosser bei der Erschmel-zung sauerer Sinter. Die Reduktionzeit hat direkten Einfluss auf die Manganverteilung. Die Reduktion von Silizium ist mit der Reduktion von Mangan eng verbunden, denn vvenn ein ho- her Mangangehalt im Roheisen verlangt wird, wird unbedingt auch der Siliziumgehalt hoher. Silizium im Roheisen reduziert dabei Mn aus der Schlacke bis zu der Gleichgewichtseinstel-lung. Bei der Reduktion von basischem und sauerem Sinter vvird mit der Dauer der Reduktionszeit der Mangangehalt im Roheisen hoher besonders beim basischem Sinter, da MnO nicht so stark an die Schlackenkomponenten Gebunden ist wie beim Saueren Sinter. Mit der Erscheinung des ersten Ei-sens erscheint auch Mangan vvas auch die Versuche mit dem Ljubija Limonit gezeigt haben. Mangan wirkt im Hochofen-prozess entschvvefelnd auf Roheisen, besonders bei saueren Schlacken. Desvvegen besteht auch die gegenseitige Beziehung zwischen dem Schwefelgehalt in der Schlacke und dem Mangangehalt im Roheisen. Das bedeutet, dass der Schwefeliiber-gang aus Roheisen in die Schlacke bei hoherem Mangangehalt grčsser ist. SUMMARY Iron ores over the world contain various amounts of iron and accompanying elements. Our iron ores from Vareš and Ljubija contain more manganese which essentially influence the making of steel and the casting of varaious castings. There-fore acid and basic sinter of Ljubija limonite with some addi-tives was made to find how they behave in reduction with coke. Slag basicity, temperature and time of reduction of sin- ters are very important parameters of the distribution of manganese between the slag and the pig iron. Duration of reduction experiments had direct influence on the distribution of manganese. Also reduction of silicon is closely connected with the reduction of manganese since high manganese content in pig iron causes also high silicon content. Silicon in pig iron re-duces MnO from slag till equilibrium is not established. In re- duction of basic and acid sinter the manganese content in pig iron increases vvith the increased tirne of reduction, vvhich is more pronounced in basic sinters since M nO is not so strongly bound to slag constituents as it is the čase vvith the acid sinters. Appearance of the first metallic manganese is connected with the appearance of the first metallic iron vvhich shovved also ex- periments vvith sintered Ljubija limonite. Manganese has in the blast-furnace process the role of desulphurizing agent, es-pecially vvith acid slags, thus interrelations exist betvveen the sulphur content in slag and maganese in pig iron. It means that transfer of sulphur from pig iron to slag increases vvith the increased amount of manganese. 3AKJ1KDMEHHE 3ajiejKH *ejie3Hbix pya Haxoa»Tca BCtoay Ha 3evtHOM mape, h nx coflepacaHue acejiesa h apyrnx 3-ie\ienTOB BecbMa pa3-jiHHHoe. K3r0CJiaBCKHe »ejie3Hbie pyaw H3 Bapema h Jlio6He coaep«ai 6ojiee bmcokhh npoueHT MaHraHa , mto cyiuecTBeH-HO BJlHHeT Ha H3rOTOBJieHHe CTajlH H pa3J!HMHblX OTJIHBKOB. ri03T0My aBTOpbl 3TOH pa6oTbl H3rOTOBHJTH KHCJIblH h OCHOB-hoh arjioMepaT H3 JlK)6HHCKoro jihmohht3 h ao6aBOK c ue-jibK>, hto6w onpeje.THTb, KaK ripoxoanT TeneHiie B0CCTaH0-BJieHHs stoto arjioMepaTa c MeTajuiyprHHecKHM kokcom. OcHOBHocTb ouiaKa, Te\mepaTypa h BpeMs npojioJUKHTeJib-hocth npouecca peayKmin anJOMepaTa H.vteioT 6ojibiuoe 3Ha-neHHe Ha pacnpenejieHae MaHraHa Me*iiy uiJiaKOM h nyry-hom. C noBbiojeHHeM TeMn-pbi noBbiiuaeTca CTeneHb peayK-uhh ManraHa b o6ohx ariiOMepaTOB. Bjihhhhc TeMn-pbi 6ojiee ycHJieHHoe npw nepenjiaBKH KHCJtoro arjioMepaTa. AJiHTeJib-HOCTb onbiTOB pe,ayKUHH HMeeT npaMoe BJiH«HHe Ha pacnpe-aejieHHe mahraha. B tcchoh cbh3h c peayKUHeii MaHraHa TaK-ace peayKUHH KpeMHHst, HMea b BHny, hto ecjtH xothm nojiy- HHTb BbicoKyto KOHueHTpauHK) MaHraHa b nyryHe, to Hajto HMeTb T3K)Ke BbICOKyK> KOHUeHTpaUHK) KpeMHHfl. KpeMHHH B nyryHe »BJiJieTca b stom c^ynae KaK BOCCTaHOBHTejib MnO H3 ujjiaKa no Tex nop, noKa He HacTynHT paBHOBecne. ripn pe-ztyKUHH ocHOBHoro h KHCJioro arjioMepara coaepjKaHtie MaHraHa b wyryHe yBejinwnBaeTCH c noBbiiveHueM npoaoJDKHreJib-hocth peayKUHH, b oco6eHHocTn npw 0CH0BHbtx arjroMepa-TOB, TaK KaK MnO He HaXO,3HTbCa B TaKOH CHJIbHOH CBH3H c KOMnoHeHTaMH iujiaKa, KaK 3to cjiyHaii npw khcjimx arjioMe-paTOB. C noHBJieHHeM nepBoro »ejie3a noaBJiaeTca TaKace MaHraH, mto noKa3ajiH TaKace onbiTbi cneKanna jiHMOHHTa H3 py/IHHKa J1io6hh. B uomchhom npoueccy njiaBKH MaHraH no-aBJiaeTca KaK cpeztcTBO antt y/taneHna cepbt, rnaBHbiM o6pa-30M npn KHCjibix uuiaKax. ri03T0My cymecTByeT CB»3b Me)K.ny coaep»aHHeM cepbi b tujiaKe h MaHraHOM b nyryHe. 3to 3Ha-hht, hto nepexon cepbi h3 nyryHa tcm Bbiute, neM npoueHT co-aep)KaHHH MaHraHa 6ojibiue. Tehnološke možnosti izdelave kvalitetnih jekel z uvedbo postopka vpihovanja CaSi v SŽ Železarni Štore UDK: 669.182.71:669.891 ASM/SLA :D8p V. Prešern, T. Debelak, G. Manojlovič, P. Bračun Opisan je postopek izdelave jekla v jeklarni Štore, kjer jeklo odlivajo na 4-žilni napravi za kontinurno litje gredic, dimenzij 100 mm x 100 mm ali 140 mm x 140 mm. Zaradi majhnih dimenzij izlivkov jekla nismo smeli pomirjati z aluminijem. Da bi dobili čistejše jeklo z manj vključki in modificirano sestavo vključkov, smo uvedli sistem vpihovanja CaSi. Prikazani so doseženi rezultati oziroma vpliv vpihane-ga CaSi na vsebnost nekaterih elementov v jeklu, pomirjenem z aluminijem (žveplo, kisik, silicij, aluminij); ter na število, obliko in vrsto nekovinskih vključkov. Prikazana je okvirna nova tehnologija izdelave nekaterih kvalitet jekel. I. UVOD V SŽ Železarna Store izdelujemo jeklo v dveh električnih obločnih pečeh, kapacitete 40 (Birlec) in 50 t (BBC): Proizvodni program v glavnem obsega vzmetna jekla, nizko in srednjeogljična jekla, nizko legirana ce-mentacijska in jekla za poboljšanje. Celotno količino izdelanega jekla odlijejo na 4-žilni kontinuirni livni napravi (Concast) v gredice, presekov kvadrat 100 mm ali kvadrat 140 mm. Zaradi zelo majhnih izlivkov tehnološki predpis ne dovoljuje pomirjanja jekla z aluminijem (max. do 0,006 %). Predvsem zato, da bi dobili bolj čisto jeklo, da bi izboljšali livnost in povečali produktivnost izdelave jekla v električnih obločnih pečeh, smo se odločili za uvedbo postopka vpihovanja CaSi v tekoče jeklo v ponvi. Številne tuje in naše publikacije s tega področja 111 so nas prepričale o umestnosti uvedbe novega postopka in najvažnejši rezultati, ki jih daje postopek, so: — obdelava jekla z vpihovanjem CaSi je vezana na predhodno izdelano talino s kompletno dezoksidacijo z aluminijem. To pa v primerjavi z dezoksidacijo s silicijem seveda pomeni bistveno manjšo vsebnost kisika in oksidnih vključkov; — doseže se dodatno razžvepljanje, kar omogoča skrajšanje rafinacije v peči; dr. Vasilij Prešern, dipl. ing. —SŽ Metalurški inštitut Ljubljana mag. Tine Debelak, dipl. ing. — SŽ Metalurški inštitut Ljubljana Gojko Manojlovič, dipl. ing. — SŽ Železarna Štore Peter Bračun, dipl. ing. — SŽ Železarna Štore — prepreči se mašenje izlivkov zaradi čistih A1203 vključkov, ki v običajno izdelanih jeklenih pogosto nastopajo v izrazito ostri in usmerjeni obliki. Po obdelavi s CaSi pa dobimo le okrogle neplastične kompleksne vključke, tipa CaO-AKOj, s tališčem pod 1873 K (1600"C); ki se pri predelavi drobijo; — močno se zmanjša možnost segregacijskih razpok zaradi Mn-sulfidov v nizkoogljičnih jeklih, ker pride do efektnega razžveplanja in modifikacije preostalih vključkov; — kot rezultat dobre dezoksidacije, razžveplanja in modifikacije vključkov dobimo zelo čisto jeklo in dobro površino konti gredic. Po svetu obstojajo številne firme, ki ponujajo sisteme za vpihovanje drobnozrnatih materialov. Cena takih ponudb pa je od 400.000 USS naprej. Zato smo celotno napravo konstruirali in izdelali v Jugoslaviji. Glavni projekt so izdelali v firmi INŽENIRING Bled, napravo so nato izdelali v Laškem in v maju 1984 smo lahko pričeli testirati napravo. Poudariti moramo, daje bila cena naprave vsaj 5-krat nižja kot iz tujine in da dosedanji rezultati dokazujejo, da lahko naprava deluje izjemno uspešno. 2. OPIS PROCESA Do danes smo v Štorah izdelali že več tisoč ton jekla, obdelanega z vpihovanjem CaSi v ponvi, obzidani z dolomitno opeko. Z uvodnimi poskusi smo določili osnovne karakteristike novega postopka in sicer: — določili smo obratovalne pogoje naprave, ki zagotavljajo dovolj mirno in praktično skoraj stoodstotno zanesljivo delovanje naprave, — poraba argona je 400 do 600 N l/min, — hitrost vpihovanja CaSi pri ustreznih oz. primernih obratovalnih pogojih je 20 do 25 kg CaSi/min, — potrebni čas vpihovanja je 3 do 6 minut (kar ustreza količini CaSi 1,5 do 2,5 kg/t jekla); — padec temperature jekla med vpihovanjem CaSi je 3 do 5"C/min. Zaradi uvedbe postopka vpihovanja CaSi in za zagotovitev možnosti doseganja optimalnih rezultatov smo morali prilagoditi tehnologijo rafinacije v električni obločni peči. Jekla, ki niso pomirjena z aluminijem, pravzaprav nima smisla obdelovati s CaSi. Količina kisika v takem jeklu je namreč tako velika, da se vpihani kalcij predvsem porabi le za dodatno dezoksidacijo, kar pa je seveda mnogo predrago. Slika 1 Naprava za vpihovanje CaSi v SŽ-Železarna Štore Fig. 1 View of the injeetion system in Steelvvorks Store Zato smo pričeli s postopnim dodajanjem aluminija v peč in v ponovco pri nekaterih vrstah jekel, ki smo jih izbrali za obdelavo s CaSi. Da bi se izognili vplivu pečne žlindre, smo v ponvi z dodatkom apna in jedavca izdelali novo žlindro. Z izdelavo nove žlindre pa se tudi zmanjša nevarnost, da ne bi zadeli predpisane kemične analize, saj nimamo redukcije Mn, Si in P: Vsekakor pa je v ponvi potrebna žlindra, katere naloge so 4 5-6: Slika 2 Videz postopka vpihovanja CaSi med obratovanjem Fig. 2 Installation during treatment — vezanje produktov reakcij dezoksidacije in razž-veplanja (kar se dogaja med vpihovanjem CaSi), — preprečevanje dostopa kisika iz atmosfere, — preprečevanje poteka nekontroliranih reakcij med žlindro in jeklom. Videz naprave za vpihovanje CaSi in napravo med vpihovanjem prikazujeta sliki 1 in 2. Tehnološke rezultate izdelave nekaterih talin prikazuje tabela 1. Tabela 1: Tehnološki podatki o izdelavi nekaterih talin Kemična analiza jekla CaSi Talina Kvaliteta C Si Alt« S 0,ol AS O., (pred) O, (po) CaSi % % % % % % (ppm) (ppm) kg/t 15128 C. 1221 0,19 0,22 0,016 0,007 0,0061 72 24,3 11,9 1,1 15178 C. 1221 0,17 0,40 0,021 0,011 0,0052 59 20,5 8,8 1,1 15422 C. 4830 0,51 0,38 0,020 0,011 0,0062 63 10,4 5,0 1,5 25966 Č.4830 0,50 0,34 0,016 0,006 0,0059 78 12,7 5,2 1,9 15125 C. 4830 0,52 0,32 0,014 0,008 0,0065 58 13,9 6,4 2,2 25668 Č.4732 0,42 0,31 0,017 0,005 0,0061 71 12,9 5,8 2,1 25669 C. 1531 0,47 0,29 0,026 0,003 0,0049 73 10,3 4,6 2,1 25968 60SiCr7 0,58 1,56 0,020 0,006 0,0056 63 7,1 4,5 1,6 25969 60SiCr7 0,58 1,44 0,015 0,005 0,0055 75 4,6 3,6 1,6 15426 60SiCr7 0,60 1,84 0,014 0,003 0,0058 87 6,7 3,6 1,6 3. ANALIZA REZULTATOV 3.1 Dezoksidacija Osnovni namen novega postopka in spremenjene rafinacije z uporabo aluminija je povečanje čistosti jekla ter možnost uporabe cenejših ferozlitin (predvsem nadomeščanje Si metala s cenejšim FeSi 75, ki vsebuje tudi do 3 % Al). Bistvo sprememb je, da z večjim dodatkom aluminija v peč pri preddezoksidaciji močno zmanjšamo aktivnost prostega kisika v jeklu in da z dodajanjem Al v ponev dosežemo takšno vsebnost Al, ki zagotavlja majhno vsebnost oksidnih vključkov. Doseganje željene končne vsebnosti aluminija je odvisno predvsem od: Nr:25966 t. 4830 DIN 50 CR V 4 inj.: 19 kg Ca Si/t C-0.50% Si- 0,34% Mn- 0,81% S -0,006% AIm- 0,016% O m- 0,0059% lOla (inj. CaSi) -52ppm Slika 3 Vpliv aluminija v jeklu na končno vsebnost žvepla v jeklu pri vpi-hovanju CaSi Fig. 3 Influence of aluminium on final sulphur content in the steel by CaSi injeetion Razvidno je, da ima aluminij velik oz. odločilen vpliv na potek razžveplanja in da za doseganje majhnih vsebnosti žvepla niti ni pomembno, ali v dovolj pomirjeno jeklo vpihnemo 1,5 ali 2 kg CaSi/t. Z uporabo CaSi je sedaj mogoče, da spremenimo tehnološki predpis in da jekla, kijih nameravamo obdelati s CaSi, izpuščamo iz peči tudi z žveplom cca 0,040 %! To pa lahko seveda pri posameznih šaržah pomeni občutno skrajšanje oz. pocenitev postopka! Poglavje analiza obnašanja žvepla pri obdelavi jekla v ponvi s CaSi lahko zaključimo z ugotovitvijo, da smo dobili v roke resnično uspešno orožje za učinkovito in zanesljivo razžveplanje. Osnovni pogoji za uspešnost takega postopka pa so: — dovolj pomirjeno jeklo (vsebnost Al v jeklu v ponvi več kot 0,015 %), — pravilna sestava in količina žlindre v ponvi, — zadostna količina in optimalna hitrost vpihova-nja CaSi. 3.3 Metalografska analiza Ugotovili smo jasno odvisnost tipa in količine vključkov od količine aluminija v jeklu in količine vpi-hanega CaSil4. pri zadostni (optimalni) količini alu- Slika 5 Tipična sestava modificiranega vključka Fig. 5 Typical composition of the modified inclusion — količine dodanega aluminija v peč in ponev, — količine in sestave žlindre v ponvi, — količine vpihanega CaSi. Vpihani CaSi pa je v dovolj pomirjenih jeklih močno zmanjšal tudi aktivnost kisika v jeklu. Tako smo pri vzmetnih jeklih zmanjšali s CaSi aktivnost kisika za več kot 50 % (na povpr. 4,0 ppm) in tudi pri ostalih kvalitetah smo redno dosegali vrednosti med 5 in 10 ppm. To pa so že tako majhne vrednosti, ki zagotavljajo dovolj čisto jeklo7 8. 3.2. Razžveplanje Znano je, da dosežemo z vpihovanjem CaSi v z Al-pomirjeno jeklo v dolomitnih ponvah odlično razžveplanje9- ln- ". Na slikah 3 in 4 prikazujemo vpliv aluminija v jeklu na končno vsebnost žvepla in na doseženo stopnjo razžveplanja. o; CaSi>15kg/t •: 1 kg/t 0,015'/. 0,010'/. < A l <0015*/. Al <0,010'/. Ker dosežemo optimalne rezultate uporabe postopka vpihovanja CaSi le pri z aluminijem pomirjenih jeklih, smo postopoma uvedli novo tehnologijo predde-zoksidacije v peči in dokončne dezoksidacije v ponvi z aluminijem. Dokazali smo, da lahko s primerno količino aluminija v peči in v ponovci dosežemo zelo majhne vsebnosti kisika, ki pa se kasneje med obdelavo s CaSi še zmanjšajo. Za doseganje stabilnih pogojev izkoristka dodanega aluminija v ponev glede na kasnejše močno premešava-nje žlindre in jekla med vpihovanjem CaSi, smo uvedli izlivanje jekla iz peči brez žlindre ter dodatek apna in jedavca v ponev za tvorbo nove pokrivne žlindre. Po pričakovanjih dobimo v jeklih z dovolj aluminija oz. dovolj majhno aktivnostjo kisika ter primerno količino vpihanega CaSi zelo majhne tudi končne vsebnosti žvepla (tudi 0,004 %). Zaradi odlične stopnje razžveplanja (tudi 90 % od peči do gredice) smo predpisali, da s CaSi obdelana jekla izpuščamo iz peči z ne manj kot 0,040 % žvepla. To pa seveda lahko pomeni precejšnje skrajšanje rafinaci- je! Zaradi velikega razžveplanja se močno zmanjša količina manganovih sulfidov v jeklu (kot zanimivost naj omenimo, da so bili Baumannovi odtisi včasih skoraj popolnoma beli). Zato se zmanjša tudi možnost tvorbe segregacijskih razpok v nizkoogljičnih jeklih. Dokazali smo, daje prišlo do modifikacije alumina-tnih vključkov v z Al-pomirjenih jeklih, kar omogoča odlivanje takih jekel na naši kontinuirni livni napravi za gredice. Zaključimo naj z ugotovitvijo, da smo z novo tehnologijo izdelave jekla v SŽ-Železarna Štore dobili možnost za proizvodnjo bistveno bolj kvalitetnih jekel, kar se odraža v novih možnostih prodaje teh jekel, predvsem za izvoz. Literatura 1. Prešern V., Kandare F., T. Mlakar: Radex-Rundschau, Heft 1/2, 1982,771-779. 2. Prešern V., J. Arh, T. Mlakar: SCANINJECT III; P6:l-P6:20, Lulea, Sweden, June 15-17, 1983. 3. Prešern V., J. Arh: CCC 84, Voest-Aipine Continuous Casting Conference 1984, Paper No. 24. 4. Carsson G., T. Lehner: Radex-Rundschau, 1981, Heft 1/2, 374-379. 5. Szekely J., N. El-Kaddah: Symposium on Injection in Ex-traction and Refining, Proc. Symp. at University of New-casle Upon Tyne, 1982, RI-42. 6. Holappa, L. E. K.: SCANINJECT II; Paper 1, Lulea, Sweden, June 1980. 7. Jeanneau M., M. Poupon: Revue de Metallurgie, Juin 1981, 517-524. 8. Tahtinen K., R. Vainola: Modern developments in Steel-making, Paper 7.5.1-7.5.15„16-18 February 1981, Jamshed-pur, India. 9. Holappa L. E. K.: Ineternational Metals Reviews, 1982, Vol. 27, No. 2, p. 53-76. 10. Gruner H.: Stahl und Eisen, 1979,99(4); 725-737. 11. Grimm W„ J: Feller: Radex-Rundschau, 1981, (1/2); 455-465. 12. Yoshimura M., S: Yushikawa: Scaninject II Conf., Lulea, June 1980, Paper 28. 13. Stubbs P.: 40th Electric Furnace Conf. Proceedings, Kan-sas City, Dec. 1982,285-288. 14. Turkdogan E. T.: Arch. Eisenhuttenwes. 54 (1983), Nr. 1, Januar, 1-10. minija (več kot 0,015 %) in CaSi smo dobili v štorskih jeklih popolnoma novo sliko vključkov. Bistveno se je zmanjšala količina manganovih sulfidov; silikatnih vključkov praktično ni več, nastopajo pa globularni kompleksni vključki (pretežne sestave CaO-AKOrCaS; slika 5). Pri pravilno izdelanih talinah je prišlo do modifikacije aluminatnih vključkov in vključkov Mn-sulfidov v kompleksne vključke. Ocenjujemo, da se je pri nekaterih kvalitetah jekel zmanjšalo število vključkov za več kot 50 %, pri nekaterih jeklih (npr. vzmetna) pa je število vključkov manjše za 30 do 50 %. Modifikacijo vključkov so potrdile tudi analize prelomov (slika 6): Razvidno je, da so prelomi značilni za jekla z mikrostrukturo perlita. Vključki so redki, v glavnem v kroglasti obliki s premerom manj kot 10 mikronov. Mag. 500x Mag. 3000x Nr. 25966 (Č. 4830, DIN 50 CR V i ) inj. 1,9 kg CaSi/t C-0,50%, Si-0,34 V., S-0,006V., Al,0i -0fl16'/.,0tot-0,0059°/. Mag. 500* Mag. 3000x Nr. 15422 ( Č. 4830, DIN 50 CR V 4 ) inj. 1,5 kg CaSi/t C-0,51°/., Si-0,38°/., S-0,017'/., Al,0, -0,020%,Otoi -0,0062°/. Slika 6 Videz preloma jekla, obdelanega z vpihovanjem CaSi Fig. 6 Influence of CaSi injection on the structure of fracture 4. 4 ZAKLJUČKI Želeli smo doseči bistveno povečanje čistosti jekla in odlivanje takega jekla, pomirjenega z aluminijem ter obdelanega s CaSi, na kontinuirni livni napravi v štor-ski jeklarni. V redno obratovanje smo uvedli novo napravo za vpihovanje CaSi in optimizirali ter novemu postopku priredili tehnologijo izdelave jekla v električni obločni peči. ZUSAMMENFASSUNG Ziel der neuen Technologie war eine wesentliche Verbesse-rung des Reinheitsgrades von Stahl und das Vergiessen diesen mit Al beruhigten und mit CaSi behandelten Stahles auf der Kniippelstranggiessanlage im Stahlwerk Štore. Eine neue Ein-blasanlage fiir CaSi (Bild 1 und 2) ist in Betrieb genommen vvorden. Diesem neuen Verfahren ist auch die Stahlherstel-lungstechnologie im Lichtbogenofen angepasst vvorden. Die optimalen Einblasparameter sind wie folgt: — CaSi Einblasrate cca 25 kg/min — Tragergasverbrauch (Argon) 400 bis 600 NI/min — der Verbrauch von CaSi ist von der Stahlqualitat ab-hangig und variert von 1,2 bis 2 kg/t Stahl — Temperaturabfall vvahrend der CaSi Behandlung be-tragt bis 30°C. Da der eingeblasene CaSi nur bei Aluminiumberuhigten Stahlen voli zur Wirkung kommt ist nach und nach eine Technologie der Vordesoxidation im Ofen und der Desoxidation in der Pfanne mit Aluminium eingeftihrt vvorden. Es ist bewiesen vvorden dass, mit einer richtigen Alumi-niummenge im Ofen und in der Pfanne sehr kleine Sauerstoff-gehalte erziehlt vverden konnen, vvelche mit der nachtraglichen CaSi Behandlung noch vveiter reduziert werden konnen. Um stabile Bedingungen in Hinsicht des Ausbringens von Aluminium und gute Entschvvefelung zu Gevvahrleisten ist Schlackenfreier Abstich eingefuhrt worden. Kalk und Flussspat werden zur Bildung neuer Auffang-schlacke in die Pfanne gegeben. Nach der Ervvartung vverden bei Stahlen mit geniigendem Al Gehalt bzvv. genugend kleiner Sauerstoftaktivitat und bei geeigneter eingeblasenen CaSi Menge auch sehr kleine End-schvvefelgehalte (auch 0,004%) (Bild 3 und 4) erreicht. Wegen der hervorragenden Entschvvefelung (bis 90 % vom Ofen bis Knuppel) vverden mit CaSi zu behandelnde Stahle mit nicht vveniger als 0,040% S abgestochen. Das bedeutet je-doch eine betrachtliche Verkiirzung der Raffinationszeit. Wegen des hohen Entschvvefelungsgrades vvird auch die MnS Menge im Stahl stark vermindert. (Schvvefelabdruche vva-ren manchmal ganz vveiss). Dementsprechend vvird auch die Moglichkeit der Bildung von Segregationsrissen bei kohlen-stoffarmen Stahlen kleiner. Es ist bevviesen vvorden, dass bei den Al — beruhigten Stahlen eine Modifikation der A1:0, Einschliisse eingetretten ist vvomit das Vergiessen solcher Stahle auf der Knuppel-stranggussanlage moglich vvird (Bild 5 und 6). Mit der neuen Technologie der Stahlerzeugung im Hiitten-vverk Štore ist die Moglichkeit gegeben vvesentlich besseren Stahl zu erzeugen, vvomit neue Moglichkeiten fiir den Export dieser Stahle gegeben vverden. SUMMARY The intention vvas to achieve essentially better purity of steel, and to enable continuous casting of such steel killed vvith aluminium and treated vvith CaSi. A nevv equipment for CaSi injection (Figs. I and 2) vvas introduced into the technological line, the process vvas optimized, and the technology of steel-making in electric are furnace vvas adjusted. The follovving optimal injection parameters vvere determined: — CaSi injection rate about 25 kg/min., — consumption of argon carrier gas is 400 to 600 l/min. at NTP, — amount of CaSi depends on the quality, and it varies betvveen 1.2 to 2 kg/t steel, — temperature drop of steel melts during injection is up to 30 "C, — the given parameters can be obtained only by a correct combination of pressures of carrier gas, mixing gas, and the gas in the dispenser. Since the optimal results in application of CaSi injection can be obtained only vvith the aluminium killed steel, the nevv technology of predeoxidation in the furnace and final deoxi-dation vvith aluminium in the ladle vvas gradually introduced. It vvas proved that very lovv oxygen contents can be achieved by a suitable amount of aluminium in the furnace and the ladle, and they can be stili reduced by the CaSi treat-ment. In order to obtain stable conditions for the yield of aluminium in the ladle due to later strong agitation of slag and melt during the CaSi injection, the melt vvas tapped from the furnace vvithout slag, but limestone and fluorspar vvere added into the ladle to form a nevv covering slag. As expected, sufficient aluminium amount or sufficient lovv oxygen activity in steel and a suitable amount of injeeted CaSi gave very lovv final sulphur contents, even 0.004% (Figs. 3 and 4). Due to excellent degree of desulphurization (even 90% from furnace to billet), the instructions vvere prepared that steel treated vvith CaSi should not be tapped vvith less than 0,040% S. This can essentially reduce the refining tirne. Due to high desulphurisation the amount of manganese sulphides in steel is highly reduces (previous suphur prints vvere sometimes nearly guite vvhite). Thus also the possibiIity that segregation cracks vvill appear in lovv-carbon steel is reduced. It vvas proved that aluminate inclusions in aluminium killed steel vvere modified vvhich enables casting of such steel on continuous billet casting machine (Figs. 5 and 6) in Štore Ironvvorks. The conclusion can be made that the nevv technol-ogy of steelmaking in Štore Ironvvorks gave the posibility for manufacturing essentially better qualities vvhich vvill enable also higher export. 3AKJ1KDMEHME HeJib asTopoB stoh pa6oTbi 6buia b tom, htoGu nojiyHHTb cymcTBeHHoe ybenhhehne hmcto™ CTajiH, jiHTbe 3toh crajiH, ycnoKoeHHoe c ajnoMHHneM h o6pa6oTaHHoe c CaSi b ycra-hobkh ztJifl HenpepbiBHoro juiTbsi b CTajienjiaBHJibHOM uexe .MeTajTJiyprnHecKoro 3aBO.ia Xejie3apHa Uirope. B peryjj«p-Hyro pa6oTy BBeaeHO H0B0e yCTpo0CTBO juia BayBaHna CaSi (piic. 1 n 2) n 3to\ty HOBOMy cnoco6y npHJiaztmiH TexH0Ji0-rmo h3r0t0bjiehh$i CTajin b nyr0B0H 3jieKTponeHH. onpejtejihjih onthmajibhbie napaMeTpbi BuyBaHHH, koto-pbte cocTaBJiatoT: — 6btcTpoTa baybahith CaSi h3hocht npn6ji. 25 kt/mhh; — 3aTpaTa ra3-H0CHTen» aproHa — 400 ao 600 ji/mhh; — KOJiHHecTBO CaSi 3aBHCHT ot KanecTBa CTajiH h cocTa-BJiaeT 1,2 no 2 Kr/T CTajm; — chh^kehhe Tevin-pbi b tenehhh bitybahhsi cocTaBJisieT no 30 °C. IlepeHHCJieHHbie napaMeTpbi mojkho nojiyHHTb jimiib npn npaBHJibHoii KOM6HHauHH aaBJieHHH ra3a-HOCHTeJTH oth. ap-rOHa, CMeiuaHHoro ra3a h ra3a b flncnaHcepy. TaK KaK onTHMajibHbie pe3yjibTaTbi npHMeHeHna cnoco6a baybahhh CaSi mojkho noJiyHHTb Jiniiib b CTajiax ycnoKoeH-Hbtx c anioMHHHeM, to nocTeneHHa BBeaeHa HOBaa tcxhojio- thh npenBapHTejibHoro okhcjichhh b neHH h 0K0HHaTeJibH0e pacKHC/ieHHe c ajnoMHHHeM b KOBtiie. /lOKa3aj!H, H to C COOTBeTCTByiOLUHM KOJIHHeCTBOM aj]K>-MHHHfl b neHH h KOBiiie b CTane 0Ka>KyTCH oneHb He3HaHHTejib-Hoe coaep)KaHHe KHCJiopoaa, KOTopoe no3*e b renetiMii o6pa-6otkh c CaSi eute yMeHbLUHTCa. Ajih .aocrtt/KeHHfl cTa6HJibHbix ycjTOBHit Bbtxoaa acuaHHO-ro ajlIOMHHHH b kob11i, HMea bo BHHMaHHH n03HeHLUee CHJlb-Hoe nepeMeuiHBaHHe ujjiaKa m CTajiH bo BpeMH npoayBKH c CaSi, aBTopbi bbcjih jiHTbe CTajiH H3 nehh 6e3 uiJiaKa c ao6aB-koh H3BecTH h njiaBHKOBOro tunaTa, b koblu, hto6h nojiyHHTb HOBbIH UJJiaK nOKpblTHH. KaK h O/KttaajiH b CTajiHx c aociaroHHbiM kojihmcctbom aJHOMHHHH OTH. C aOCTaTOHHO HH3K0H aKTHBHOCTblO KHCJIO-poaa, TaK>Ke c cooTBerctByk»ixihm kojihhcctbom Bayroro CaSi 0Ka3aji0Cb oneHb He3HaMHTejibHoe KOHeHHoe coaepwaHHe cepbi (TaK)Ke 0,004 %) (pwc. 3 h 4). BcjteacTBHH otjihhhoh creneHH yaaaeHHa cepbi (ot neHH ao 3ar0T0B0K fla)Ke ao 90 %) OKa3aaocb, hto CTajib o6pa6oTa-Haa c CaSi BbinycKatoT h3 neHH c coaep^KaHHeM cepbi He Me- Hee 0,040 %. Eto, kohchho, mojkct 03HaHHTb 3HanHTeJibHoe coKpatueHHe patJmHHpoBaHHa. Kan caeacTBHe cyiuecTBeHH0i"0 yaaaeHHa cepbi 3HaHH-TeJibHO yMHbuiaeTCH kojthhcctbo MapraHUOBbix cy;ib({)naoB b CTajiH (BHHMaHHe 3acjiy>KHBaeT aKT, hto 6ayviaHOBCKHe ot-nenaTKH 6btJiH HHoraa coBceM 6ejibie). I~l03T0My yMeHbiuaeT-ca TaKJKe B03M0)KH0CTb 06pa30BaHHa cerperauHOHHbix Tpe-iuhh npH MajioyrjiepoflHCTbtx CTajiax. ABTopbi pa6oTbi aoKa3ajiH, hto b CTajiax ycnoKoeHHbtx c ajlIOMHHHeM npOH30IIiaO bhaoh3\ieHeHHe ajiyMHHaTHbIX BKJlIOHeHHH, hto aaeT B03M0*H0CTb BbinOJIHaTb JiHTbe 3THX CTajieii b ycipoiicTBe nji« HenpepbiBHoro jiHTba 3ar0T0B0K (pHC. 5 h 6). KaK 3aKJlKJHeHHe npHBOaHM KOHCTaTaUHtO, hto C hoboh texh0ji0rhefi h3r0t0bjiehhh CTajiH b MeTajuiypniHecKOM 3a-Boae )KeJie3apHa UlTope nojiyneHa B03M0>KH0CTb npoH3-BoacTBa CTajieii cymecTBeHHO jiyHuiHX KanecTB, a sto OTpa-hcaetca b HOBbtx bo3mojkhoctsix flJia npoaa>Ke 3thx CTaJiefi TJTaBHblM 06pa30M Ha SKCnOpTHblH pbIHOK. Prispevek k osvajanju jekel z dua/no mikrostrukturo UDK: 669.017:620.18 ASM/SLA: M26, 27 Aleksander Kveder Z laboratorijsko izdelavo talin določenih sestav in z ustreznimi preiskavami smo ugotavljali lastnosti jekel, predvsem s takimi sestavami, ki ne zahtevajo uporabe uvoznih ferozlitin. Bloke talin smo izvaljali v trakove, jih toplotno obdelali in izvršili ustrezne preiskave. A. UVOD Uvodni del z literaturnimi podatki bo zelo kratek, ker je že bil objavljen pregledni članek B. Pretnarja (IMV) (Železarski zbornik, 1983, 17, št. 3), v katerem je avtor zbral večino rezultatov in praktičnih izkušenj, ki so jih do sedaj dosegli s temi jekli v svetu. Feritno-martenzitna jekla ali dualna jekla se vključujejo v skupino nizkoogljičnih in malolegiranih jekel z visoko trdnostjo. Za HSLA (High Strenght Low Alloy) jekli, katerih odlične trdnostne lastnosti dosegamo z iz-ločevalnimi efekti mikrolegiranih elementov (Nb, V, Ti), so se pojavila ta »dual phase« jekla s čisto drugačnimi lastnostmi in uporabnostjo. Ta jekla namreč pokažejo svoje prednostne lastnosti šele pri uporabi, pri uvijanju, zavijanju, vtiskanju, prešanju, valjanju — torej povsod tam, kjer je treba pločevino bolj ali manj močno deformirati, da pridemo do končnega izdelka. Jeklo ima namreč lastnost, da se pri vsaki hladni deformaciji oziroma preoblikovanju močno utrjuje. Pravimo, da ima visok eksponent utrjevanja. Zato ni čudno, daje to jeklo našlo svoje mesto najprej na področjih, kjer sta pomembna teža in energija. Sedaj se za ta jekla, ki jih izdelujejo največ do debeline 6 mm (večinoma pa precej manj), največ zanima avtomobilska industrija. Ta jekla niso več samo »modna muha« raziskav, temveč so že postala stvarnost. Zaradi svojih specifičnih lastnosti jih uporabljajo v avtomobilski industriji za izdelavo koles, nosilcev, opornikov itd. Ker imamo drago avtomobilsko proizvodnjo in zamotano železarsko proizvodnjo izdelkov, bi bilo prav, da se z več poguma vključimo v proizvodnjo tega novega materiala. Cilj te raziskave je bil, da mu z določenimi predpreizkusi utremo pot tudi pri nas. Kljub bogatim literaturnim podatkom ta pot ni lahka, saj v sedanjih časih ne moremo kopirati tujih jekel, ki vsebujejo nekatere idealne elemente, kot so Mo, V. Zato je bil naš namen, da s ferozlitinami domače proizvodnje ustvarimo jeklo dualne strukture z vsemi njegovimi značilnimi lastnostmi, ki bi obenem ustrezalo tehnološkim možnostim železarne. V opisu naloge, ki sledi, nam je to delno uspelo, nekaj pa tudi ne. Kljub temu mislimo, da gremo lahko na pravi preizkus izdelave tega jekla v industrijskem merilu. B OPIS PREISKAV IN REZULTATI 1. Taline Naša osnovna ideja je bila, da naj bi izdelali preizkusne taline naslednje sestave: 0,03-0,09% C 1 % Si 1,5 % Mn 0,6 % Cr (V proizvodnih razmerah bi bil priporočljiv tudi dodatek cera, za kontrolo izoblikovanosti vključkov. V naših razmerah to ni bilo potrebno, ker smo delali z zelo čistim vložkom (0,015 % P in 0,015% S)). Sestave talin so prikazane v tabeli 1. Tabela 1: Sestave preizkušanih talin Jeklo C Si Mn P S Cr Al, Dual 1 0,09 1,48 1,49 0,01 0,016 0,59 0,013 Dual 2 0,03 1,40 1,62 0,01 0,016 0,60 0,020 Dual 3 0,03 1,13 1,64 0,016 0,016 0,68 0,120 Dual 4 0,05 0,85 1,48 0,018 0,014 0,66 0,025 2. Taljenje in predelava talin Taline smo izdelali v 20-kilogramski indukcijski peči. Ingoti so bili težki okoli 18 kg. Najprej smo jih pre-kovali v ploščate slabe, debeline okoli 50 mm, nato pa prevaljali v trakove, debeline 2,7 do 3 mm. Začetne temperature valjanja so bile okoli 1250°C. Trakovi so se po valjanju ohlajali na zraku. V nadaljnjem označujemo to stanje kot »valjano«. Razen tega smo preizkušali te trakove tudi v normaliziranem stanju in več stanjih med-kritičnega žarjenja. Pred valjanjem slabov v trakove smo slabe površinsko predsicoblali, predvsem zaradi lepše površine in da odpravimo razogljičenje. Dejansko so imeli vsi izvaljani trakovi zelo lepe površine, pa tudi razogljičenja so bila minimalna. 3. Preliminarni preizkusi medkritičnih žarjenj Iz izvaljanih trakov smo najprej izrezali kose dimenzij okoli I00x 100 mm za preizkuse različnih toplotnih obdelav, predvsem medkritičnih žarjenj in za metalo-grafske preiskave. V nadaljnjem označujemo medkriti-čno žarjenje vzorcev in preizkušancev z oznako MŽ in dodatno s temperaturo žarjenja in načinom hlajenja. Vzorce I00x 100 mm smo po rezultatih dilatometr-skih krivulj žarili na različnih temperaturah, jih različno ohlajevali in merili trdote HV. Odločil je seveda meta-lografski pregled, ki je pokazal bolj ali manj pravilna sorazmerja med feritom in martenzitom. Vsi navedeni rezultati so prikazani na tabeli 2. Moramo poudariti, da smo vzorce žarili na temperaturah le kratek čas, po segretju na temperature le še nekaj minut. Tabela 2: Trdote po različnih toplotnih obdelavah Toplotna obdelava Trdote HV pri talinah Dual 1 Dual 2 Dual 3 Dual 4 MŽ 760° voda MŽ 760° zrak 257 266 MŽ 780° voda MŽ 780° olje MŽ 780° zračni tok MŽ 780° zrak 286 282 265 270 226 220 212 210 216 212 214 206 MŽ 800° voda MŽ 800° olje MŽ 800° zračni tok MŽ 800° zrak 304 285 281 279 239 247 MŽ 825° voda MŽ 825° olje MŽ 825° zračni tok MŽ 825 zrak 245 245 233 240 Tabela J: Mehanske lastnosti Dual jekel Jeklo Toplotna R, iu Rm Raztezek obdelava N/mm' N/mm' % Dual Valjano 559 781 14 Normaliz. 401 715 19 MŽ 750 voda 491 788 — MŽ 750 zrak 451 733 — MŽ 780 voda 517 835 15 MŽ 780 zrak 618 829 15 MŽ 800 voda 739 989 15 MŽ 800 zrak 710 842 10 Dual Valjano 574 698 12 Normaliz. 385 623 21 MŽ 750 voda 440 588 16 MŽ 750 zrak 448* 574 22 MŽ 780 voda 429 659 13 MŽ 780 zrak 398 600 — MŽ 800 voda 492 700 - M Ž 800 zrak 500 660 17 Dual Valjano 553* 636 17 Normaliz. 326 516 - MŽ 750 voda 512 626 16 MŽ 750 zrak 307 560 13 MŽ 780 voda 371 655 18 MŽ 780 zrak 316 619 20 MŽ 800 voda 462 712 17 MŽ 800 zrak 331 612 24 Dual Valjano 560* 662 15 Normaliz. 289 526 26 MŽ 750 voda 367 587 — MŽ 750 zrak 346 546 17 MŽ 780 voda 371 613 17 MŽ 780 zrak 384 596 17 Kljub temu da smo trakove po valjanju hladili na zraku, imajo že v tem stanju dokaj visoke trdote — od 200 do 260 HV. Vidi se, da silicij precej utrdi feritno matrico. Uporabili smo štiri načine ohlajanja: — vodo — olje — zračni tok in — mirujoči zrak. Jeklo Dual 1 ima visoka C in Si in se delno transfor-mira že pri 760". Pri 780 in 800° pa pridobi previsoke trdote. Jeklo Dual 2 ima sicer nižji C, vendar preveč Si, zato se transformacija prične precej višje. Trdote so tudi precej visoke, ker Si močno utrjuje ferit. Jekli Dual 3 in Dual 4 imata optimalni sestavni in najbolj ustrezne trdote pri 780°C. Razlika med hitrim in počasnejšim hlajenjem ni velika. 4. Mehanske lastnosti Iz trakov vseh štirih talin smo izdelali vzdolžne pre-izkušance in izvedli natezne preizkuse. Vzorci so bili v valjanem stanju, normaliziranem in medkritično žarje-nih stanjih pri dveh ali treh temperaturah, pri vsaki temperaturi z dvema skrajnima hitrostma ohlajanja — v vodi in na mirujočem zraku. Rezultati so navedeni v tabeli 3. Slika I: Zgoraj: Talina Dual 1, medkritično žarjeno na 800", hlajeno v vodi Spodaj: Talina Dual 2, medkritično žarjeno na 780", hlajeno z zračnim tokom Opomba: Številki z zvezdico pomenita naravno mejo plastičnosti. Jeklo Dual 1 z visokima C in Si je po vseh medkriti-čnih žarjenjih pretrdo, premajhne ima tudi raztezke. Jeklo Dual 2 ima sicer primerne natezne trdnosti, vendar precej visoke meje plastičnosti, kar lahko povzroča težave pri izdelavi izdelkov s hladnim deformiranjem. Najbolj primerne lastnosti imata jekli Dual 3 in 4. Ustrezne meje plastičnosti in trdnosti dosežeta že pri 750°, še boljše pa pri 780°C. Povprečne vrednosti meje plastičnosti so okoli 375 N/mra', kar naj bi bilo za du-alna jekla normalno. Obstoji pa razlika med vzorci, ki so bili hlajeni v vodi, in hlajenimi na mirujočem zraku — prvi imajo mejo plastičnosti okoli 415 N/mnf, drugi pa okoli 340 N/mm1. Pri natezni trdnosti je to razmerje 640:585 N/mm2. Pri toplotni obdelavi trakov v proizvodnji bo torej treba pospešiti hlajenje traku z zračnim tokom. 5. Strukture jekel Strukture dualnih jekel sestoje iz ferita in martenzi-ta. Koliko je ene ali druge strukturne faze, je odvisno predvsem od količine ogljika v jeklu in temperature medkritičnega žarjenja. Na sliki 1 sta prikazani dve značilni strukturi; jeklo Dual 2 s preveč ogljika in zato tudi preveč martenzita v strukturi, in jeklo Dual 3 z optimalno strukturo. C. SKLEPI Osnovni motiv raziskave ni bil kopirati nekatere znane sestave dualnih jekel iz svetovne literature in teh- nologije, temveč priti do preprostega dualnega jekla po sestavi, brez uvoznih surovin, vendar do jekla z lastnostmi, ki bi zadovoljilo naše potrebe. Dualna jekla imajo namreč take lastnosti, ki jih bo naša bodoča tehnologija težko zanemarila. To so bile v nekem smislu preliminarne preiskave, ki naj bi pokazale smer, v kateri naj bi začeli industrijske ali vsaj polindustrijske preizkuse. Preiskave smo izvedli z jekli iz domačih surovin: C, Si, Mn, Cr, event. Al, Ce in s tehnologijo, ki je pri nas možna. Ugotovili smo, da je proizvodnja dualnih jekel pri nas možna z Iegurami, ki jih imamo na razpolago, in s tehnologijo, ki nam to omogoča. Predlagamo, da se izvede polindustrijski preizkus proizvodnje dualnega jekla v naslednjih razmerah: Jeklo naj bi imelo naslednjo okvirno sestavo: 0,03 - 0,05 % C 0,80 - 1,0 % Si 1,40 - 1,60% Mn 0,40 - 0,60 % Cr (+ Al in za kontrolo oblike vključkov eventualno še dodatek Ce). Jeklo naj se normalno izvalja (Blumming, Steckel), površinsko obdela, kot je normalno pred hladnim valjanjem, nato pa interkritično žari na dinamo liniji pri 760—780°C s hitrostjo, da bo trak le nekaj minut na ustrezni temperaturi. Zaželeno je pospešeno zračno hlajenje pri izhodu iz peči, posebno če bo debelina traku presegala 2,5 mm. ZUSAMMENFASSUNG Das Grundmotiv dieser Forschungsarbeit vvar nicht einige aus der Fachliteratur bekannten Dualstahle zu kopieren, son-dern zu einem der Zusammensetzung nach einfachem Dual-stahl zu kommen ohne Importlegierungen jedoch zu einem Stahl mit den Eigenschaften die unseren Bediirfnissen entspre-chen wiirden. Die Dualstahle haben namlich solche Eigeenschaften, dass diese von unserer Zukiinftigen Technologie nicht vernachlassigt werden diirften. Das vvaren im waren Sinne Vorversuche, die die Richtung zeigen solten in Welcher die industriellen oder wenigstens halbindustriellen Versuche fuhren sollten. Die Untersuchungen sind an aus einheimischen Rohstoffen: C, Si, Mn, Cr, Al, Ce erzeugten Stahlen und der Technologie die bei uns ohne weiters moglich ist durchgefuhrt worden. Die Moglichkeit der Herstellung der Dual Stahle auf der einheimischen Basis ist durch diese Untersuchungen auch bestatigt worden. Es vvird vorgeschlagen einen halbindustriellen Versuch dei Erzeugung des Dualstahles mit folgender Zusammensetzung durchzufuhren: C 0,03-0,05%, Si 0,80—1,0%, Mn 1,4-1,6%, Cr 0,40-0,60%, Al und Ce zur Einschlussbeein-flussung. Der Stahl solite normal zu Band vervvalzt vverden und da-nach kontinuirlich bei 760 —780°C interkritisch gegluht, mit einer Geschvvindigkeit so, dass der Band nur einige Minuten der entsprechenden Temperatur ausgesetzt wird. Ervviinscht ist eine beschleunigte Luftkuhlung beim Aus-tritt aus dem Ofen, besonders bei einer Banddicke grosser als 2,5 mm. SUMMARY The basic motive of the research was not to copy some knovvn compositions of dual steel from the literature and the technologies of manufacturing, but to make a simple dual steel of such a composition that no raw materials need to be import-ed, but its properties should satisfy domestic demands. Dual steels has name!y such properties that our future technology will hardly neglect them. Thus in some extent preliminary tests were made to show the direction of industrial or at least pilot-plant tests. The investigations were made with steel manufac-tured of domestic raw materials: C, Si, Mn, Cr, event. Al, Ce, and according to the technology which can be vvithout prob-lems applied with us. the findings confirmed that manufactur- ing dual steel is possible vvith available a!loys and technology. Thus the proposal is made for a pilot-plant test to manufacture dual steel with the following approximate composition: 0,03 to 0,05 % C, 0,80 to 1.0 % Si, 1.40 to 1.60 % Mn, 0.40 to 0,60 % Cr ( + A1, and eventually stili addition of Ce to control the shape of inciusions). The steel should be normally rolled (blooming, Steckel), surface treated as it is usual before the cold rolling, then intercritically annealed on the dynamo line at 760 to 780 "C vvith such a rate that the strip will be only few minutes at the corresponding temperature. Speeded air coolling at the furnace exit is desired especially if the strip thickness exceeds 2.5 mm. 3AKJ1KDMEHHE OcHOBHOH MOTHB HCCJieflOBaHH« He 6bIJI B KOnHpOBHHHH HeKOTOpbix coaep>KaHHH nyajibHbix CTajiefl H3BecTHbix H3 mh-poBofi JiHTepaTypw h TexH0Ji0rmi, a nojiyHHTb no cocTaBy 06biKH0BeHHyK5 ,ayajibHyio crajib, 6e3 HMnopTHOro CbipbH, ho CTajlb C CBOHCTBaMH, KOTOpbie 6bl yflOBJieTBOpaJIH HaillHM tpe6obahh«m. ^yajibhbie ctajih hmchho hmciot takhe CBOHCTBa, KOTOpbie Hauia 6yaymesi TexHo.norHH eaBa jih Mor-jia npeHe6penb. 3to 6wjih b hckotopom cMbicJie npeJiHMH-HapHbie hccjieaobahha, KOTOpbie 6bi yKa3ajiH HanpaBJieHHe, b kotopom 6bi Haao HanaTb npoMbiuiJieHHbie, hjih *e, xoth, no-jiynpoMbimjieHHbie nccjienoBaHM«. HcCJiejIOBaHHH BbinOJlHHJiHCb C CTajIHMH H3rOTOBJieHHbie H3 flOMauiHero cbipbH, hmch b BHny 3JieMeHTbi: C, Si, Mn, Cr, TaK*e Al, Ce h c TexH0Ji0rneH, Kcropas b Hauieft npaKTHKH BnOJlHe B03M03KHa. yCTaHOBHJ!h, hto npOH3BOflCTBO ayajib-hwx crajieH b03m0)KHa c cnjiabamh, KOTOpbie mu HMeeM b pacnopjoKeHHH h c TexH0Ji0rHefi, KOTopa« aaet bo3m05kh0ctb BbinOJIHCHHH npOH3BOaCTBa 3THX CTajiefi. Abtop pa6oTbi npeiiJio)KHJi BbinojiHHTb nojiynpoMbiujjieH-Hoe npoH3BoncTBo ayajibHOH CTajiH b c.ne.ayK>mHx oTHomeHH-»x cocTaBa: C ...0,03-0,05% Si ...0,80-1,00% Mn ...1,40-1,60% Cr ... 0,40-0,60 % (*A1 H .3J1H npOBepKH <})OpMbl BKJlIOHeHHH TaKJKe ao6aBKH Ce). llpoKaTKa CTajiH nycTb BbinoJiHaeTca HopMajibHbiM cno-co6om (6jiK)MHHr, CTaH CTeKKejia), n0BepxH0CTH0 o6pa6oTa-eTCH, KaK 3to HopMajibHO Tpe6yeTCH nepen xojio,qHofi npoicaT-koh, h nocjie SToro noziBepraeTca Me>KKpHCTajuiHHecKOMy 06-)KHry Ha aHHaMHHecKofi jihhhh npn 760—780"C, c 6bicTpo-toh, hto6w jieHTa 6biJia Ha cooTBeTCTByiomeH TeMn-pe Jinuib HecKOJibKO MHHyT. )KejiaTejibHO, mto6w B03nyuiH0e oxjia>«ae-HHe npoKaTa npn Bbixoae H3 neMH Benocb ycKopeHHo, b oco-6eHHOCTH, ecjiH TOJimHHa aeHTbi npeBbiuiajia 2,5 mm. Raziskovalno delo na področju optimiranja proizvodnje nerjavnih, ognjeobstojnih in kemično obstojnih jekel UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS, Rlh, W18S N. Smajič V tehnološko razvitih zahodnih deželah so že v letih 1968—1970 opustili klasični postopek izdelave teh jekel v EOP in ga nadomestili s sodobnimi dupleks postopki EOP-VOD, EOP-AOD in LD-AOD. V slovenskih železarnah pa smo opustili klasični postopek šele leta 1984, ko smo začeli s poskusno proizvodnjo teh jekel po novem EOP-VOD postopku. Uspešno raziskovalno delo na področju optimiranja klasičnega postopka pa smo zaključili leta 1980 in smo ravno pravočasno, tj. že leta 1981 začeli z raziskavami, usmerjenimi na lažje uvajanje in optimira-nje tega sodobnega postopka. PREGLED DOSEDANJEGA RAZISKOVALNEGA DELA Intenzivno raziskovalno delo na področju optimiranja proizvodnje visokolegiranih Cr in Cr-Ni nerjavnih, ognjeobstojnih in kemično obstojnih jekel z nizkim ogljikom poteka kontinuirno že od 1978. leta. V obdobju od 1978. do vključno 1980. leta smo se na Metalurškem inštitutu ukvarjali (1—3) z raziskavami na področju termodinamične analize sistema Fe-Cr-C-0 in Fe-Cr-C-0-X (X = Si, Mn, Ni) v staljenem stanju, ki so imele namen izpopolnjevati klasični postopek izdelave nerjavnih jekel v naših železarnah. Leta 1981 smo začeli z raziskavami (4—6) novih, sodobnih postopkov, predvsem dupleks tehnologije EOP-VOD, da bi tako pripomogli k lažjemu osvajanju tega postopka v naših jeklar-nah. Obravnavali smo predvsem osnovne probleme tega postopka, to so: — priprava taline za VOD, — optimiranje obsega in poteka primarne oksidacije, — optimiranje sekundarne, tj. vakuumske oksidacije, — vpliv procesnih parametrov (intenzitete pihanja kisika, globine vakuuma, mešanja, itd.), — vpliv začetnih pogojev, tj. temperature, mase in sestave taline, — probleme časovnega usklajevanja dela EOP in VOD, — probleme tehnološke usklajenosti dela EOP in VOD ter — problem obrabe ognjeobstojne obloge VOD ponovce. Pri tem delu smo razvili termodinamični model EOP-VOD postopka, na osnovi katerega smo nato izdelali računalniški program v HPL programskem jeziku, ki ga je razvila firma Hevvlett-Packard. Program smo nato prevedli v BASIC in gaje danes mogoče neposredno uporabljati na mikroračunalnikih, ki so zgrajeni na osnovi procesorja Z80 npr. Sinclair Spectrum. Za delo z mini računalniki, ki imajo BASIC prevajalnik, so potrebne manjše spremembe programa. Program zagotavlja: — minimalno možno vsebnost Si na koncu primarne oksidacije, — minimalno oksidacijo Cr v EOP, — minimalno porabo reducentov za redukcijo žlindre, — kontrolo temperature taline, tako da ne presežemo vnaprej nastavljeno vrednost in — zmerno porabo ognjeobstojne obloge v EOP in VOD. Termodinamični model ima to pomanjkljivost, da ne vključuje faktorja časa, tj. ne vključuje kinetike ter je zato statičnega tipa. Končno smo leta 1984 razvili matematični model M IS-VOD, ki vključuje tudi kinetiko. Model obravnava oksidacijsko fazo izdelave nerjavnih jekel po VOD postopku. Pred začetkom dela na razvoju modela so bile zastavljene naslednje zahteve: a) model mora omogočiti čimbolj popolno simulacijo dejanskega poteka vakuumske oksidacije; b) model mora biti izdelan tako, da omogoča izvajanje teoretičnih poskusov, tj. navidezno vodenje hipotetične šarže s poljubno izbranimi parametri začetnega stanja; c) model mora omogočiti analizo vpliva posameznih procesnih parametrov (intenziteta pihanja kisika, stopnja vakuuma, čas pihanja, itd.) in parametrov začetnega stanja (sestava taline, začetna temperatura, itd.) na končni rezultat, tj. na produktivnost in proizvodne stroške z namenom optimizacije proizvodnje nerjavne-ga jekla; d) model mora imeti lastnosti takoimenovanega ekspertnega sistema, tj. imeti mora vgrajeno teoretično znanje s področja metalurške termodinamike, kot tudi praktično znanje oz. izkušnje proizvajalcev nerjavnega jekla, da bi lahko pravočasno pomagal, svetoval in predlagal jeklarju — praktiku pravilne oz. optimalne ukrepe in tako omogočil »off line« vodenje procesa; e) V končni fazi izdelani model, kombiniran z uporabo računalnika in ustrezne avtomacijske oz. regulacijske in merilne opreme mora omogočiti računalniško t. im. »on line« vodenje procesa. Računalniški program je izdelan v programskem jeziku BASIC. Model smo verificirali na ta način, da smo simulirali vodenje VOD oksidacije nerjavnega jekla 4 različnih šarž, za katere je bil potek oksidacije podrobno opisan v strokovni literaturi (9). Za verifikacijo modela namreč ne moremo uporabiti podatkov iz vsakdanje prakse, tj. iz šaržnih kartonov, ki vsebujejo le podatke na začetku ter na koncu vakuumske oksidacije. Še 0,40 o a 20 i1 0,10 o t (min) Slika I Primerjava rezultatov modela (krivulje) in dejanskih rezultatov (točke) iz prakse (9) za 40-tonsko talino 18/10 z 1 — 1,5 % Mo. Fig. 1 Comparison of results based on model (curve) and actual results (dots) from practice (9) for a 40 ton melt 18/10 with 1 to 1.5 % Mo. t (min ) Slika 2 Podobna primerjava za 41 tonsko talino jekla 18/9, ki je imelo napačno sestavo ob začetku vakuumiranja. Fig. 2 Similar comparison as in Fig. 1 for a 41 ton melt of 18/9 steel which had incorrect composition at the beginning of vacuum pro-cessing. tako dobro ujemanje končnih vrednosti namreč ne dokazuje, da model zares uspešno simulira celoten potek vakuumske oksidacije. Za zanesljivo oceno modela potrebujemo torej vmesne podatke, tj. meritve temperature in rezultate kemične analize vzorcev, vzetih npr. vsakih 5 minut med vakuumsko oksidacijo. V okviru doktorske disertacije (9) so bile izvedene take podrobne meritve. SI. 1 kaže primerjavo rezultatov simulacije s pomočjo modela (krivulje) z dejanskimi rezultati, dose- ženimi v VVittnu (9), ki so vrisani kot točke. Kot vidimo se rezultati modelnega poskusa presenetljivo dobro ujemajo z dejanskim potekom vakuumske oksidacije. Na si. 2 vidimo podobno primerjavo za talino, ki je v začetku vakuumske oksidacije vsebovala 0,28 % Si in le 0,27 % C. V tem primeru je ujemanje nekoliko slabše, saj so izračunani rezultati za vmesne vsebnosti Si dosti višji. Razlika je nekoliko manjša in je na koncu oksidacije za prakso nepomembna. Seveda bo potrebno verificirati model v naših jeklarnah in ga prilagoditi različnim pogojem v Ravnah ter na Jesenicah. VOD napravi se namreč bistveno razlikujeta ne le po kapaciteti, temveč tudi v pogledu pihanja kisika in mešanja z argonom. Brez dvoma bo treba model še dodelati, vendar nam že sedaj omogoča simulacijo vodenja šarže in izvedbo modelnih poskusov, ki ustrezajo pogojem jeseniške naprave. V zvezi z optimiranjem tehno-ekonomskih parametrov izdelave nerjavnih jekel smo raziskovali (10—14) možnosti substitucije uvoženega Ni z domačim FeNi ter uporabnost Fe koncentrata, ki je bil stranski produkt tovarne FENI — Kavadarci. Pri tem smo z industrijskimi poskusi ugotovili in potrdili uporabnost domačega FeNi ter ga redno uporabljali v naših jeklarnah vse do ustavitve proizvodnje v Kavadarcih. Spremljali smo kvaliteto dobav, ugotovili, da je vsebnost oligoelementov minimalna, razen Co. Eden izmed rezultatov teh raziskav je tudi predlog (14), da se za izdelavo nerjavnih avstenitnih jekel 18/8 in 18/10 uporablja nizkoprocentni FeNi (12—15% Ni), namesto 40—45 %, ker bi s tem pri letni proizvodnji 30.000 ton teh jekel lahko prihranili od 2 do 2,5 milijona USA dolarjev! Le ena 70-tonska šarža nerjavnega jekla danes stane nekaj milijard st. din., saj je le vrednost Ni v njej okoli 30.000—35.000 USA dolarjev. Omenimo naj še predlog (13) uporabe Fe koncentrata iz stranske proizvodnje FENI-Kavadarci. Ta vir zelo čiste Fe-sub-stance, ki bi jo bilo možno vpihovati skupaj s kisikom med vakuumsko oksidacijo nerjavnih jekel, kar bi imelo naslednje prednosti: — dobili bi dodatno in zelo čisto Fe substanco, — dobili bi dodaten in zelo cenen vir Cr in Ni; EOP bi lahko uporabljali le za taljenje vložka, medtem ko bi celotno oksidacijo lahko izvajali v VOD napravi, ker bi vpihovanje tega koncentrata omogočilo pospešeno oksidacijo (dodatni vir kisika!), ne da bi pri tem temperatura taline presegla 1700°C zaradi hladilnega učinka endotermnih reakcij taljenja in redukcije oksidov. Tovarna v Kavadarcih je sicer avgusta 1984 ustavila proizvodnjo, vendar je v rudnem dvoru ca. 2.000.000 ton rude in nekaj sto ton tega koncentrata. Danes imamo na razpolago domači FeNi iz poskusne proizvodnje tovarne FERONIKL-KOSOVO. Na osnovi pridobljenih izkušenj s FeNi iz Kavadarcev je potrebno spremljati kvaliteto tega FeNi, posebno glede oligoelementov. Kar zadeva Co iz FeNi, proizvedenega v Kavadarcih, smo ugotovili postopno akumulacijo Co v nerjavnih jeklih, izdelanih s tem FeNi. Raziskave vpliva Co (14) na lastnosti tako izdelanih nerjavnih jekel so pokazale, da za sedaj ni bilo opaznih škodljivih posledic na mehanske lastnosti teh jekel. Rezultati vseh omenjenih raziskav so bili v obliki člankov, posterjev in predavanj (15—31) predstavljeni domači in tuji strokovni javnosti. Literatura 1. Smajič, N., Termodinamična analiza sistema Fe-Cr-C-O, Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, , N. 639, december 1978. 2. Smajič, N., Termodinamična analiza sistema Fe-Cr-C-O II. del, Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, N. 743, december 1979. 3. Smajič, N., Termodinamična analiza sistema Fe-Cr-C-O III. del, Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani N. 839, december 1980. 4. Smajič, N., Intenziviranje razogljičenja med vakuumsko oksidacijo nerjavnega jekla in vpliv na njegovo čistočo, Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, N. 81-001, december 1981. 5. Smajič, N., Intenziviranje razogljičenja med vakuumsko oksidacijo nerjavnega jekla in vpliv na njegovo čistočo, II. del, Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, N. 82-004, september 1982. 6. Smajič, N., Intenziviranje razogljičenja med vakuumsko oksidacijo nerjavnega jekla in vpliv na njegovo čistočo, III. del, Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, N. 83-002, september 1983. 7. N. Smajič, Problematika izdelave nerjavnih jekel po VOD postopku, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, nal. 84-006, 33 str., 1984. 8. Smajič, N., Dinamični model izdelave nerjavnih jekel po postopkih ponovčne metalurgije, Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, N. 84-004, december 1984. 9. Otto, J., Dissertation, Fak. fuer Bargbau u. Huettenvvesen, RWTH Aachen, Nov. 1975. 10. N. Smajič, J. Dolenc in A. Valant, Raziskave uporabnosti Fe koncentrata FENI — Kavadarci, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, N. 81-036, december 1981. 11. N. Smajič, Raziskava uporabnosti Fe koncentrata FENI-Kavadarci, II del, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, N. 964, december 1982 12. N. Smajič, Raziskava uporabnosti Fe koncentrata FENI-Kavadarci, III del, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, N. 83-009, december 1983. 13. N. Smajič, M. Božikov in J. Šteblaj, Osvajanje uporabnosti domačega FeNi, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, N. 83-067, december 1983. 14. N. Smajič in M. Božikov, Vpliv oligoelementov v FeNi na lastnosti legiranih jekel, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, N. 84-012, september 1984. 15. N. Smajič, Termodinamika v proizvodnji nerjavnega jekla, Železarski zbornik, Jesenice, 1980 št. 1/2. 16. N. Smajič, Thermodynamics of Decarburization of Chro-mium Containing Steel Melts, Proceedings of 5th. CENIM — Madrid, October 1981. 17. N. Smajič, Termodinamične osnove proizvodnje nerjavnega jekla I. del, Železarski zbornik, Jesenice, 1983 št. 1. 18. N. Smajič, Termodinamične osnove proizvodnje nerjavnega jekla II. del, Železarski zbornik, Jesenice, 1983 št. 2. 19. N. Smajič, Optimizacija tehnologije izdelave nerjavnih, kemično obstojnih in ognje obstojnih jekel, Zbornik srečanja jeklarjev, Železarna Ravne, Ravne na Koroškem, sept. 1983. 20. N. Smajič, Termodinamična analiza sistema Fe-Cr-C-Si u staljenom stanju, Zbornik III. Jugoslovenskega simpoziu-ma o metalurgiji, Beograd, 18,—20. jan. 1984. 21. N. Smajič, Pomen in vloga silicija pri izdelavi nerjavnega jekla I. del, Železarski zbornik, Jesenice, 1984 št. 3, str. 75-79. 22. N. Smajič, Pomen in vloga silicija pri izdelavi nerjavnega jekla II. del, Železarski zbornik, Jesenice, 1985 št. 1 23. N. Smajič, Optimiranje EOP-VOD postopka proizvodnje nerjavnih jekel, Železarski zbornik, Jesenice, (v tisku). 24. N. Smajič, Thermal Diffusivity of AISI 304 Steel, Proceedings of 9th ETPC, UMIST, Manchester, September 1984. 25. N. Smajič, Aplikacija termodinamičnih zakonitosti pri izdelavi nerjavnega jekla, XXVII. Posvetovanje strokovnjakov črne in barvne metalurgije ter livarstva Slovenije, Portorož 1980. 26. N. Smajič, Osnove proizvodnje nerjavnega jekla, predavanje v TOZD Jeklarna, Železarna Jesenice, februarja 1981. 27. N. Smajič, Termodinamika in ponovčna metalurgija, XXIX. Posvetovanje strokovnjakov črne in barvne metalurgije ter livarstva Slovenije, Portorož 1981. 28. N. Smajič, Savremena dostignuča u proizvodnji nehrdjaju-čih čelika, Savetovanje čeličanaca OUCMJ, Hercegnovi, 3-5 nov. 1982. 29. N. Smajič, Pomen in vloga silicija v VOD tehnologiji, XXXII. Posvetovanje strokovnjakov črne in barvne metalurgije ter livarstva Slovenije, Portorož 1983. 30. N. Smajič, Optimierungsmoeglichkeiten bei der Herstel-lung Rostfreie Staehle nach VOD Verfahren, I. Kolloqui-um Die probleme der Sekundaer-Metallurgie in der Stahl-produktion Balaton, April 1985. 31. N. Smajič, Mathematical Model for EAF-VOD Stainless Steelmaking, Proceedings of 6th CENIM, Madrid 1985. ZUSAMMENFASSUNG Eine Ubersicht uber die bisherige Forschungsarbeit auf dem Gebiet der Optimierung des konventionellen (LBO) und des jezeitlichen Duplexverfahrens (LBO —VOD) der Produk-tion von nichtrostenden Stahlen wird gegeben. Umfangreiche Untersuchungen, welche neben der thermodynamischen Ana-lyse des Systems Fe —Cr—C—O —X (X—Si, Mn, Ni) im ge-schmolzenen Stahl, auch Versuche der Anwendbarkeit von einheimischen FeNi so vvie Untersuchungen uber Einfluss von Co aus dem einheimischen FeNi auf die mechanischen Eigen-schaften von nichtrostenden Stahlen umfassen, sind durch-gefiihrt vvorden. Diese Untersuchungen umfassen auch die Ausarbeitung des thermodynamischen und mathematischen Modelles fiir die Modelluntersuchungen bzw. fiir die Simulie-rung des LBO—VOD Verfahrens. SUMMARY Review of the research till now is given for the field of op-timising standard (electric are furnace), and modem duplex (are furnace — VOD) process of manufacturing stainless steel. Extensive investigations vvere made vvhich beside the thermo-dynamic analysis of the Fe-Cr-C-0-X (X = Si, Mn, Ni) system in the molten state include also tests to use domestic FeNi, in- vestigations on influence of Co from domestic FeNi on me-chanical properties of stainless austenitic steel, and the mak-ing of thermodynamic and mathematical model vvhich enables model tests, i. e. the simulation of the are furnace — VOD process. 3AKJ1H3MEHHE noaaH o63op ao chx nop HCCJieaoBaTejibHoii pa6oTbi b 06-aacTH onTMMH3aitHH KaaccHnecKoro (EOP) h coBpevieHHoro aynaeKc (EOP-VOD) cnoco6oB npoH3BoacTBa Hep)KaBeK>mHx crajieH. BbinojiHeHbi o6mnpHbie HCCJieaoBaHiiH, KOTOpbie KpoMe TepMoanHaMHHecKoro aHajiH3a CHCTevibi Fe-Cr-C-0-X (X = Si. Mn. Ni) b pacnjiaBjieHHOM coctojihhh coaepjKaT Taic-«e onbiTbi o yn0Tpe6HTeJibH0CTH aoviamHero FeNi — cnaa- Ba, o bhhshhu Co H3 aoMauiHero FeNi — cnaaBa Ha \iexaHH-necKMe CBOHCTBa HepjKaBeiomnx aycTeHHTHbix CTajieii, TaK3Ke H3rOTOBJieHHJI TepMOflHHaMHHeCKOrO h MaTeMaTHHecKoro mo-aeaa, KOTopbifi aacT B03MO)KHOCTb aJia BbinojiHeHH« \ioaejib-Hbtx onbiTOB t. e. CHMyjiaunn (MoaejTHpoBaHHa) EOP-VOD cnoco6a. Kontrola regulacije razmernika zraka z uporabo kisikove sonde Glogovac B., Kolenko T., Koroušič B., Rus F. UDK: 621.78.019.2 ASM/SLA: W27n Eden od učinkovitih načinov za racionalno porabo primarne energije je optimizacija regulacije razmernika zraka. Razmernik zraka je odnos med dejansko porabljeno količino zraka in teoretično potrebno količino za popolno zgorevanje goriva. Vsako odstopanje razmernika zraka od optimalne vrednosti pomeni izgubo primarne energije oziroma neopravičeno visoko specifično porabo. Vedno strožje zahteve po racionalni porabi primarne energije je možno doseči samo, če sta dovolj razvita tehnika merjenja in sistem testiranja. 1. MERJENJE PRETOKA PLINA IN ZRAKA Za računalniško kontrolo in vodenje procesa so potrebne informacije o procesu. Te informacije dobimo v obliki merilnih signalov. Pri fizikalnih veličinah, ki jih ne moremo meriti direktno, uporabljamo indirektne metode, ki bazirajo na funkcionalni matematični povezavi med veličino, ki jo želimo meriti, in veličino, ki je meritvi dostopna. V primeru merjenja količine plina in zraka v večini primerov računamo pretok iz merjene vrednosti diferenčnega tlaka Ap na merilnih zaslonkah po enačbi: Vn = 0,39986 ■ a ■ m • D2 • • k, • kp • kf (1) v enačbi (1) je: ' Pn D premer cevi (cm) Ap - diferenčni tlak na merilni zaslonki (Pa) i/i + —i— \ 0,804 + f p„ a — pretočno število m — razmerje presekov zaslonke in cevi T — temperatura (K) n — indeks za normalne pogoje (1,013 105 Pa, 273 K) V„ — pretok v normalnih pogojih (mVh) pn — gostota plina ali zraka (kg/m1) f — vlaga v plinu ali zraku (kg/m3) Znano je, da se parametri, za katere je izračunana merilna zaslonka, spreminjajo in da večina meritev pretoka plina in zraka nima vrednostno izmerjene avtomatske korekcije, glede na spremembe tlaka, temperature, vlažnosti in gostote medija. Zato je potrebna dodatna kontrola razmernika zraka preko analize dimnih plinov. V praksi se pogosto zadovoljimo z merjenjem ene ali dveh komponent (C02, CO ali O,) in iz teh vrednosti ocenjujemo pogoje zgorevanja in delovanja regulacije. Pri analizi dimnih plinov je v zadnjem času z razvojem ZrO: kisikove sonde dosežen velik napredek. Merjenje vpl. % 02 lahko poteka brez odsesavanja vzorca plina z visoko natančnostjo in hitrim odzivom (< 1 sek). 2. IZRAČUN PARAMETROV ZGOREVANJA 2.1 Zgorevanje mazuta Za izračun z matematičnim modelom zgorevanja je uporabljena naslednja sestava mazuta: C = 84,00 %, H = 11,60 %, S = 0,80 %, pepel =1,10% in vlaga = 2,50 %. Kurilnost mazuta, izračunana iz sestave, znaša: Hsp = 42592,32 kJ/kg Kisik, potreben za stehiometrično zgorevanje: On = 2,22 mVkg Zrak, potreben za stehiometrično zgorevanje: Zn= 10,60 mVkg Minimalna količina dimnih plinov (n= 1,0): V„= 11,30 mVkg Odvisnost vol. % O, v dimnih plinih od razmernika zraka je prikazana na si. 1 2.2 Zgorevanje zemeljskega plina Za izračun z matematičnim modelom zgorevanja je uporabljena naslednja sestava zemeljskega plina: CH4 = 93,54 %, C2H6 = 2,82 %, CjHg = 0,76 %, C4HIO = 0,25 %, C5H|2 = 0,07 %, C6H|4 = 0,05 %, N2 = 2,21 %, C02 = 0,30 %. Iz dane sestave izračunana kurilnost plina znaša: Hsp = 36499,62 kJ/m3 (Vn). Kisik, potreben za stehiometrično zgorevanje: On = 2,03 m3/m3 Zrak, potreben za stehiometrično zgorevanje: Z„ = 9,73 m3/m3 Minimalna količina dimnih plinov pri stehiometri-čnem zgorevanju: Vn= 10,89 m3/m3 Odvisnost vol. % 02 v dimnih plinih od razmernika zraka je prikazana na si. 1 -Hln(E2i) zF Vpoi/ (2) Poj. V enačbi (2) pomenijo: E — elektromotorska napetost (V) F — Faradayeva konstanta (J/mol K) (za R — plinska konstanta (J/mol K) T — absolutna temperatura (K) z — število elektronov (02-F 4e = 2 O2-, z = 4) p0; — parcialni tlak kisika referenčne elektrode zrak pG; = 0,209 bar) Po,1 — parcialni tlak kisika, ki ga merimo (bar) Kot referenčni plin se pri meritvah kisika v dimnih plinih uporablja zrak. Tako dobimo odvisnost med E, T in p0;: E = 0,0496.T.log(^) V Po? / log p0;= -0,679-20,167- (3) (4) Zunanja Pt-elektroda Kisikove praznine A Notranja Pt -elektroda Zračna atmosfera (20.9 %0j) 0i~20=*4e f.............' VodnikTdo DC-votti o 6 6 i 0' » 8 O O O i • • O O Rečna atmosfera (nizki 7.02) 20"»4e-0j stabilizirani ZrOj elektrolit 1,20 1,30 U 0 1,50 -»-n (razmernik zraka ) Slika 1 Odvisnost vol. % O2 v dimnih plinih od razmernika zraka za podane sestave zemeljskega plina in mazuta Fig. I Relationship betvveen the volum. % of oxygen in flue gases and the air ratio for given compositions of natural gas and heavy fuel oil. 3. OPIS METODE MERJENJA KISIKA V DIMNIH PLINIH Pri visokih temperaturah v cirkonovem oksidu, ki je stabiliziran s CaO, zaradi vrzeli v kisikovi podmreži nastopa velika mobilnost ionov. Pod vplivom temperature se pozicije praznih mest lahko spremenijo od ene do druge točke mreže^ kljub temu da statistično ostajajo v istem razmerju. Ce ima trdni elektrolit sorazmerno majhno debelino (reda velikosti nekaj mm) in če je obkrožen z dvema plinskima medijema različnih koncentracij kisika, se zasedba prostega mesta na strani z večjo koncentracijo kisika kompenzira z izstopanjem kisika na nasprotni strani (si. 2). Tako nastopa tok ionov kisika. Če na obeh straneh trdnega elektrolita uporabimo dve elektrodi, dobimo diferenco potenciala. Na si. 2 je prikazana shema kisikove sonde. Cev iz stabiliziranega Zr02 oksida ima dve elektrodi iz porozne platine. Zunanja elektroda je v kontaktu s plinom, ko ga kontroliramo skozi odprtino v zaščitni cevi. Notranja elektroda je v kontaktu z zrakom, ki ima 20,9 % O,. Med elektrodami nastane potencial: Slika 2 Shema kisikove sonde Fig. 2 Scheme of oxygen probe. 4 REZULTATI MERITEV Meritve smo izvajali z visokotemperaturno plinsko kisikovo sondo, firme »Programmelectronic«, ki je prikazana na si. 3. Sonda se vgradi direktno v peč, tako da je merilna celica iz stabiliziranega ZrO: oksida v stalnem kontaktu z atmosfero peči in ni potrebno odsesa-vanje vzorca plina. Tako sonda meri vol. % 02 v vlažnih dimnih plinih pri dejanskih pogojih v peči. Skupaj z merilno celico je v sondo vgrajen termoelement PtRh-Pt, ki v povezavi z mikroprocesorjem omogoča izračun trenutne vrednosti kisika v dimnih plinih po enačbi 4. Slaba stran sonde je občutljivost na termične šoke in zahteve po dobri izolaciji priključne glave na merilnem mestu v steni peči. Zaradi visoke točnosti in hitrega odziva izmerjene vrednosti se je sonda pokazala zelo uporabna za kontrolo delovanja regulacije. Primer uporabe sonde v ogrevni coni valjarniške peči z dvižnimi mizami pri storilnosti peči ca. 18 t/h kaže si. 4. Na sliki so prikazane registrirane vrednosti temperature sonde v K in vol. % 02 v vlažnih dimnih plinih. Iz rezultatov meritev je razvidno, da v tem primeru pri spreminjanju toplotne obremenitve cone (Q) regulacija deluje nestabilno. V kratkih časovnih intervalih se pri spremembah porabe plina poruši razmerje zrak/plin, kar ima lahko številne negativne posledice. Z izračuni in rezultati meritev smo ugotovili, da je v tem primeru glede na tlačne razmere potrebno uskladiti pretočne karakteristike loput v zračnem in plinskem vodu. Na si. 5 je prikazan primer delovanja regulacije razmernika zraka v ogrevni coni podobne peči, ko so dimenzije loput in pretočne karakteristike glede na tlačne razmere medijev dobro izbrane. Nestabilnosti v sistemu regulacije ni. V nobenem primeru se ne pojavlja reduktivna atmosfera in dolg plamen, matsko regulacijo zagotoviti v nivoju vložka vsaj minimalni nadtlak v peči 0,05 mbar. Razen drugih številnih prednosti regulacije vleka dimnih plinov je to tudi pogoj za uspešno uporabo kisi-kove sonde pri kontroli delovanja regulacije razmerni-ka zraka. Slika 5 Rezultati meritev vol. % O2 v ogrevni coni in Ap na merilnih zaslonkah (20 % .. .O Pa, 100 % .. .980,67 Pa) Fig. 5 Results of measurements of volum. % of oxygen in the heating zone, and Ap on measuring orifices (20 %.. .O Pa, 100 % .. .980,67 Pa). 5. ZAKLJUČKI Z matematičnim modelom zgorevanja in z rezultati meritev vol. % 0: v vlažnih dimnih plinih z visokotem-peraturno plinsko kisikovo sondo na bazi stabiliziranega cirkonovega oksida je analizirano delovanje regulacije razmernika zraka na valjarniških ogrevnih pečeh. Pokazalo se je, da kontinuirna meritev vsebnosti kisika v dimnih plinih s hitrim odzivom pomeni velik napredek v optimizaciji regulacije razmernika zraka. Pri maksimalni toplotni obremenitvi peči, ko je v peči nadtlak, lahko na podlagi meritev vsebnosti kisika v dimnih plinih in rezultatov izračuna parametrov zgorevanja z matematičnim modelom določimo dejanski razmernik zraka na gorilniku in kontroliramo natančnost meritev pretokov plina in zraka. Rezultati meritev kažejo, da je v tej fazi ogrevanja zgorevanje zemeljskega plina oziroma mešanice zemeljski plin-zrak potekalo z razmernikom zraka, ki je zelo blizu optimalni vrednosti glede na porabo energije. V večini primerov pri starih pečeh nastopajo problemi v regulaciji razmernika zraka pri minimalni toplotni obremenitvi peči. Zaradi podtlaka v peči pride do nasesavanja sekundarnega zraka in sonda registrira skupni kisik, ki je večji od realnega. Za pravilno interpretacijo rezultatov meritev s kisikovo sondo, pri kontroli in korekciji regulacije razmernika zraka je potrebno z avtomatsko regulacijo vleka dimnih plinov zagotoviti vsaj minimalni nadtlak v peči v vseh fazah ogrevanja vložka. Slika 3 Kisikova sonda za meritve v temperaturnem področju 900-1500 "C Fig. 3 Oxygen probe for measurements in the 900 to 1500°C interval. Čas (min) —— Slika 4 Rezultati meritev vol. % O2 v ogrevni coni pri ogrevanju z zemeljskim plinom Fig. 4 Results of measurements of volum. % of oxygen in the heating zone at heating with natural gas. tako da pri tej stabilni regulaciji ni nevarnosti za poškodbo sonde. Problemi pri regulaciji razmernika zraka se pojavljajo pri starih pečeh z neurejeno regulacijo tlaka v peči, pri zmanjšani toplotni obremenitvi cone, ko vsebnost kisika v dimnih plinih narašča zaradi podtlaka v peči in nasesavanja sekundarnega zraka. Z ureditvijo funkcionalnosti in pretočnih karakteristik zasunov oziroma loput na strani dimnih plinov je potrebno z avto- Literatura 1. Koroušič B., Glogovac B.: Kontrola plinske atmosfere z direktnim merjenjem parcialnega tlaka kisika s kisikovo sondo, Rudarsko metalurški zbornik, vol. 26, št. 1 (1979), 49-58 2. Kolenko T., Glogovac B., Strah J., Miklavc M.: Analiza ogrevanja Ofag peči, kurjene s plinskim gorivom, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, 1983 3. Woelk G., Uetz G.: Fuhrung von Warmeanlagen mit Prozessrechnern Gas vvarme international 33 (1984) Heft 6/7, 322-326 4. Glogovac B., Koroušič B., Jagodic A., Kolenko T. Rus F., Šranc J., Logar V., Veber Z.: Aplikacija plinske kisikove sonde na kontrolo procesa zgorevanja v pečeh, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, 1983 5. Glogovac B., Hribar K., Kolenko T., Finžgar D., Sekloča P., Tolar R.: Možnosti izboljšanja regulacije zgorevanja na po-dajalni peči, Poročilo Met. inštituta v Ljubljani, 1984 Mit der Einfiihrung der Hochtemperatursauerstoffmess-sonde auf der Basis von Stabilisiertem Zirkonoxid (ZrO:) in das System der Kontrole der warmetechnischen Prozesse ist ein grosser Fortschritt erreicht worden. Die Moglichkeit der Kontinuirlichen Messung des Sauerstoffvolumenanteiles in feuchten Abgasen ohne Absaugung von Gasproben und mit der Erwiderung in realer Zeit macht eine gute Kontrolle der VVirkung der Regelung des Luftverhaltnisses moglich. Die Messungen haben sehr niitzliche Informationen iiber die Wir-kung des Regelungssystemes bei versehiedenen Phasen des Er-\varmungsprozesses ergeben. Bei niedrigen Warmebeauspru-chungen des Ofens hat sich eine Optimierung der VVirkung der automatisehen Ofenraum- Druckregelung als notig ervviesen. Introduction of high-temperature oxygen probe with stabi-lized zirconia into the system of controlling thermal processes represents a great step forvvard. Availability of continuous measurements of volume percentage of oxygen in wet flue gases without sucking the gas samples and vvith in the re-sponse in real tirne enables the quality control of air-ratio re- gulation. The measurements gave useful informations on the operation of the regulation system in various phases of heat-ing. At low thermal loads of the furnace a need appeared to optimize the operation of automatic regulation of pressure in the furnace. 3AKJ1FOMEHME C bbenehhem Bbic0K0Te\inepaTypH0r0 KMCJiopoaHoro 30h-aa Ha 6a3e CTa6Mjin3HpoBaHHoro uHpKOHHeBoro oKHca (ZrCh) b CHCTeM kohtpojiu TenjiOBbix TexHHMecKHx npoueccoB no-CTHrHyT 3HaHHTejibHbiH nporpecc. MMeiouiHe b pacnopa>KeHHH HenpepbiBHbie o6i.eMHbie H3-MepeHHH % o2 b BJta>KHbix itbiMOBbix ra3ax 6e3 OTCacbtBaHHa o6paxua ra3a h npw B03pa>KeHHH b peajibHOM BpeMeHH no3Ba- jihiot BbinOJIHHTb KaHeCTBeHHyiO npOBepKy UeHCTBHH COOTHO-uieHna B03iiyxa. H3MepeHHa aajiH nojie3Hbie nHKeHHfl 5 nacoB npn TeMn-ax 400 ao 690 "C h nocjie 3Toro ox_na>Kaa.iocb b nenu oth. Ha Bomyxe. MccjieaoBaHHaa CTajib HvieeT MHHHMajibHyio BH3KOCTb no-cjie chathh hanpa>kehhh b TeMn-ofi o6jiacTH Me)K.ay 460—480"C BCJiei]CTBHH nepuHnuTauHH Kap6naoB runa M7Cj h MiC. riOBepXHOCTb H3J10Ma 3thx 06pa3U0B KBa3HiiyKTHJlb-ha« h TpaHCKpHCTajuiHMecKH xpynKaa. C noBbiLueHHeM Tevin-pbi chhthh HanpaaceHHH noBbiiuaeT-ca TaKJKe bh3k0ctb CTajiH, K0T0paa npn TeMn-pe chhths Ha-npa)KeHHH CBbiuie 480°C 3aBHCHT eme TOJibKO oa 6biCTpoTbi oxjia)KiieHHsi nocjie chhthh hanphhcemih. B temn-hofi o6iiacTH chhths hanpa>kehhh 620 ao 640°C 3a\iekeh 3acTofi b ohcaaaemoh sbojiiouhh bmkocth, h3jiom crajiH craHOBHTbca HHTeprpaHyjiapeH. AyrepoBa cneKTpo-CKonna 3/ieKTp0H0B noKa3WBaeT, hto HHTeprpaHyji5ipHi>ie no-BepxHocTH o6orauteHHbi c 4>ocOpMOH H3JTOM3, xoth »e nOBTOpHOe CHSTHe Ha-npSDKeHHH 3TOH bh3koh CT3J1H nph 620°C nph MeflJieHHOM oxjia)KiieHHH noc.ne chhths hanpsacehhs noBJieneT CHOBa hh-TeprpaHy^apHyK) xpynKOCTb. OnncaHHbie HCCJieaoBaHHJi aoica3biBaioT, hto npH stom b cymecTBeHHocTH npoHCxonHT peBepcHBHbiu npouecc chhthh Hanp»>KeHHSi crajiH. iiltamnobahhah crajib, KOTOpaa ao 3aKajiKH 6bijia noa-BeprHyTa r0M0reHH3auHHCK0M OT*Hry HMena HecMOTp« Ha HopMaJiH3auwo, KOTopaa BbinojiHHJiacb nocjie roMoreHH3a-uhohhoto ot)KHra, rpy6bie 3epHa. BcjiencTBHH stoto bo Bpe-MH chhthh HanpHKeHHH TaKOH CTajlH yxe B TeneHHH KOpOTKO-ro BpeMeHH n0JiyneH0 KpHTHHecKaa o6orotueHHe KpHCTajuiH-necKHx rpaHHu bcjicuctbhh hx He6oJibuioB o6uiefi noBepxHO- cth. Ha 0CH0BaHMH pe3y^bTaTOB onpeaejiHJiH, hto onTHMajib-Haa TeMn-pa 3aicajiKH HCCJieiiOBaHHOH uiTaMnoBOHHofi CTajiH Me)Kity 980 h 1000"C, a nocjie chhthh hanpaacehhh c0betyetch oxna»caaTb uiTaMnbi b MacJie, ecjin hx reoMeTpna sto n03B0-jiaeT. Vlečenje žice iz orodnega jekla Č. 4650 UDK: 669.15-194.3:669-124.4 ASM/SLA: TS, F28 Arzenšek B., Kosec L., Kos I., Godec A. Ugotavljali smo preoblikovalne sposobnosti jekla Č.4650 z namenom, da bi ugotovili, ali ga lahko vlečemo v obliki žice. Njegovo preoblikovalnost smo preizkušali s stiskanjem valjčkov in vlečenjem žice. Ugotavljali smo vpliv temperature, priprave površine žice in mazivne prevleke. 1. UVOD Uporaba orodnih jekel v tankih dimenzijah, premera pod 8 mm, je velika, zato si vsak proizvajalec jekel želi, da bi jih izdeloval tudi v tankih dimenzijah. Najprimernejši način izdelave tankih dimenzij jekla je vlečenje žice. Eno od takih jekel je jeklo Č.4650, ki ga poznamo tudi pod oznako OCR 12 sp. V svoji sestavi ima predvsem 2,1 %C, 11,5 % Cr in 0,70 % W, uporabljamo pa ga za izdelavo kvalitetnih orodij z visoko obrabno obstojnostjo in dobrimi rezilnimi sposobnostmi. Značilno zanj je, da ima zelo slabe preoblikovalne sposobnosti, zato ga pri sobni temperaturi ne moremo vleči. Zaradi svojih slabih preoblikovalnih sposobnosti se pri vlečenju v hladnem pretrga že pri majhnih deformacijah. Vzrok za njegovo slabo preoblikovalnost so veliki poli-gonalni primarni karbidi v feritni matici z drobnimi karbidi, ki med preoblikovanjem pokajo. Pokanje karbidov povzroča nastanek mikro razpok, ki so vidne na mikro posnetku preizkušanega jekla na sliki 1. Omenjene mikro razpoke pri nadaljnjem hladnem preoblikovanju naraščajo do pretrga žice, ker jih feritna matica zaradi svojih preslabih preoblikovalnih sposobnosti med nadaljnjim preoblikovanjem ne zapolnjuje. Slika 1 Mikrostruktura jekla Č.4650 po vlečenju v hladnem stanju Fig. 1 Microstructure of Č.4650 steel, as cold dravvn. Preoblikovalne sposobnosti feritne matice, in s tem tudi jekla, se z naraščajočo temperaturo preoblikovanja precej izboljšajo, zato smo preoblikovalne sposobnosti jekla ugotavljali pri povišanih temperaturah. Cilj raziskave je bil, da bi ugotovili, pri katerih temperaturah ima jeklo dovolj dobre preoblikovalne sposobnosti za vlečenje žice. Da bi to ugotovili, smo jeklo preizkušali pri različnih temperaturah, od sobne do 750° C: — s stiskanjem valjčkov in — z vlečenjem žice. 2. PREIZKUSI STISKANJA Vpliv temperature na preoblikovalne sposobnosti jekla smo ugotavljali s krivuljami tečenja in iz oblike valjčkov po stiskanju. Preizkuse stiskanja smo naredili na valjčkih, višine 12 in premera 10 mm, na preizkuševalnem stroju In-stron. Hitrost preizkušanja je bila 200 mm/min., temperature stiskanja pa 20, 150, 300, 450, 600 in 700° C. Ogrevanje valjčkov je bilo induktivno. Vse valjčke smo Slika 2 Deformacijske trdnosti jekla Č.4650 pri različnih temperaturah Fig. 2 Deformation strength of Č.4650 steel at various temperatures. stiskali približno do enakih deformacij, do logaritmične deformacije Logaritmična deformacija f —»• Slika 4 Preoblikovalne napetosti jekla Č.4650 pri različnih temperaturah vlečenja, pri mazivni prevleki baker + grafit na peskani površini žice Fig. 4 Working stresses of Č.4650 steel at various temperatures of dra-wing, using lubrication coating of copper + graphite on the sand-blasted surface of wire. 3000, E E £ 2 § o. 700*C T /a Ar /> - M i v / ■ BM □ R - X Vlek prt Vlek žice 2 4 iii i >d pretrgom 6 8 i i i i G o B»G tiče 10 12 i i i i A 16 ■ i i 1-5 Logaritmična deformacija f Slika 5 Preoblikovalne napetosti jekla Č.4650 za različne mazivne prevleke, pri temperaturi vlečenja 700 °C (BM-brez mazanja, B-ba-ker, G-grafit) Fig. 5 Working stresses of Č.4650 steel for various lubricating coa-tings at the temperature of dravving 700 °C (BM — vvithout lubrication, B — copper, G — graphite). Med vlečenjem smo s posebej izdelano merilno celico, ki smo jo za ta namen skonstruirali in izdelali na Metalurškem inštitutu, merili vlečne sile. Iz vlečnih sil smo izračunali preoblikovalne napetosti, iz katerih smo ugotavljali vpliv temperature, mazivne prevleke in priprave površine žice na vlečenje. Omenjene preoblikovalne napetosti jekla pri različnih načinih vlečenja so Slika 6 Preoblikovalne napetosti jekla Č.4650 za mazivno prevleko baker + grafit (B + G) na luženi (L) in peskani (P) površini žice pri različnih temperaturah vlečenja. Fig. 6 Working stresses of Č.4650 steel for the copper + graphite lubri-cating coating (B + G) on pickled (L) and sand-blasted (P) surfa-ce of wire, at various temperatures of drawing. prikazane v diagramih na slikah 4, 5 in 6. Preoblikovalne napetosti jekla (q)m smo izračunali takole: p qm=— (N/mm:), AA kjer pomeni F-sila vlečenja v N in AA-sprememba preseka žice v mm2 pred vlečenjem in po vlečenju. 3.1 Vpliv temperature na vlečenje žice Na sliki 4 vidimo, da jeklo v hladnem stanju prenese le dva vleka žice, preoblikovalne napetosti pa so zelo visoke. Podobno je tudi pri temperaturi 400° C, kjer so preoblikovalne napetosti pri drugem vleku nižje kot pri prvem, zato ker so mikro razpoke v jeklu že tako velike, da občutno vplivajo na preoblikovalne napetosti. Z naraščajočo temperaturo vlečenja se preoblikovalne napetosti jekla znižujejo, število vlekov pred pretrgom žice pa narašča. Pri temperaturi 700° C ima jeklo že dobre preoblikovalne sposobnosti, saj prenese že 14 vlekov ži- Slika 7 Mikrostruktura jekla Č.4650 po vlečenju pri temperaturi 750"C Fig. 7 Microstructure of Č.4650 steel after drawing at 750"C ce. Pri temperaturi 750° C ima zelo dobre preoblikovalne sposobnosti. Preoblikovalne napetosti so zelo nizke, jeklo pa prenese 15 in več vlekov, kar pomeni vlečenje žice iz premera 8 do 4,4 mm in manj. Vzrok za zelo dobre preoblikovalne sposobnosti jekla pri temperaturi 750° C je v feritu, ki je pri tej temperaturi dobro preoblikovalen, tako da med vlečenjem zaustavlja rast mikrorazpok in jih zapolnjuje. Zato mikro razpok v vlečenem jeklu pri tej temperaturi skoraj ni (slika 7). 3.2 Vpliv mazivne prevleke na vlečenje žice Iz primerjav preblikovalnih napetosti na sliki 5 vidimo, da lahko s pravilno izbrano mazivno prevleko omogočimo vlečenje žice, kar vidimo iz števila vzdržanih vlekov pred pretrgom žice, obenem pa zelo znižamo preoblikovalne napetosti. Prevleka baker-(-grafit ima dobre mazivne sposobnosti, saj so preoblikovalne napetosti te prevleke dvakrat manjše, kot pri nemazani površini žice. Podobne mazivne sposobnosti ima tudi sam grafit, baker pa je brez mazivnih sposobnosti, saj so njegove vlečne značilnosti podobne, kot pri nemazani površini žice. To nam dokazuje, da ima mazivne sposobnosti predvsem grafit, baker pa je le nosilec maziva, ki med vlečenjem poveča oprijemljivost grafita na površini žice. Iz preoblikovalnih napetosti in števila vlekov pred pretrgom žice lahko sklepamo, da sta mazivni prevleki baker + grafit in sam grafit primerni za vlečenje žice pri povišanih temperaturah. 3.3 Vpliv priprave površine žice na vlečenje Na vlečenje žice vpliva tudi priprava površine žice pred vlečenjem. Preizkušali smo luženo (L) in peskano (P) površino. Iz višin preoblikovalnih napetosti na sliki 6 smo ugotovili, da je peskana površina primernejša od lužene, ker so preoblikovalne napetosti za omenjeno površino tudi do 15% nižje kot pri luženi. Ker način priprave površine žice ne vpliva na število vlekov, ki jih žica prenese pred pretrgom, je njen vpliv na uspešnost vlečenja žice manjši, kot vpliv temperature in mazivne prevleke. Zaključimo lahko, da sta obe pripravi površine žice primerni za vlečenje žice pri povišanih temperaturah. 4. ZAKLJUČKI Iz rezultatov raziskav, v katerih smo ugotavljali sposobnosti vlečenja žice iz jekla Č.4650, lahko zaključimo: — pri temperaturah pod 700 °C jeklo poka, zato pri vlečenju ne prenese večjih deformacij. Nad to temperaturo ima dobre preoblikovalne sposobnosti, zato ga lahko vlečemo tudi do tankih dimenzij; — mazivna prevleka baker + grafit je zelo primerna za vlečenje jekla pri povišanih temperaturah. Podobne mazivne lastnosti ima tudi sam grafit; — lužena in peskana površina žice podobno vplivata na vlečenje žice. Nekoliko nižje preoblikovalne napetosti so pri vlečenju jekla s peskano površino žice. Literatura 1. D. G. Fucds: Betribsvesuche zum Warm ziehrn hochfester Stachle, Stahl und Eisen 97, 1977, št. 4, str. 154-158 2. L. Kosec: Deformacija in porušitev v nekaterih dvo ali več faznih zlitinah, ŽEZB št. 1/2, Ljubljana, 1980 3. B. Arzenšek in sodelavci: Vlečenje orodnih jekel pri povišanih temperaturah — I. del, Poročilo MI, Ljubljana, 1982 4. B. Arzenšek in sodelavci: Vlečenje orodnih jekel pri povišanih temperaturah — II. del, Poročilo MI, Ljubljana, 1983 ZUSAMMENFASSUNG Der Werkzeugstahl Č.4650 mit der Grundzusammenset-zung 2% C, 12% Cr und 0,7% W besitzt im kalten Zustand schlechte Verformbarkeit. Die Ursache dafiir sind grosse poli-gonalen Karbide, die vvahrend der Verformung zerbrechen und die Entstehung von Rissen verursachen was schon bei sehr kleinen Verformungsgraden zum Bruch fiihrt. Durch die Untersuchungen sollten die Verformungseigenschaften bei ho-heren Temperaturen ermittelt werden um festzugestellen ob dieser VVerkzeugstahI bis unter 8 mm gezogen vverden kann. Die Verformungseigenschaften sind durch die Stauchver-suche und mit dem Ziehen von Draht ermittelt worden, vvobei auch die Ziehkraft gemessen vvorden ist. Die Versuche sind bei Verschiedenen Temperaturen von der Zimmertemperatur bis 750°C durchgefuhrt worden. Beim Ziehen ist neben der Zieh- temperatur auch der Einfluss vom Schmieruberzug der gebeiz-ten und Sandgestrahlten Drahtoberflache auf die Ziehbarkeit untersucht worden. Aus den Untersuchungsergebnissen geht hervor, dass der Stahl bei Temperaturen iiber 700°C gezogen werden kann. Unter dieser Temperatur reisst der Stahl schon nach einigen ziigen. Der Scmieruberzug Kupfer + Graphit besitzt gute Schmierfahigkeit. Ahnliche Schmierfahigkeit hat auch Graphit allein. Die gebeizte und Sandgestrahlte Drahtoberflache ha-ben einen ahnlichen Einfluss auf die Ziehfahigkeit. Bei der Sandgestrahlten Drahtoberflache sind die Verformungsspan-nungen vvahrend des Ziehens von Stahl etvvas niedriger als bie der gebeizten Drahtoberflache. SUMMARY Č.4650 tool steel containing 2 % C, 12%Cr, and 0.7 % W has very lovv cold workability. It is the consequence of big polygonal carbides vvhich break during vvorking and cause cracks that steel breaks already at small deformations. The in-vestigation has intention to determine its workability at higher temperatures in order to find if it can be dravvn belovv 8 mm. The workability of steel vvas tested by compression tests and by dravving vvires vvith simultaneous measuring of the pulling forces. Steel vvas tested at various temperatures, from the temperature of surroundings up to 750 "C. In dravving the influence of lubrication coating and the influence of pickled and sand-blasted surface of vvire on dravving vvere checked be-side the influence of temperature. The investigation results shovved that steel can be dravvn above 700 "C. Belovv that temperature steel breaks already after fevv reductions. Copper-graphite lubrication coating has good lubrication characteristics. Similar lubricabi!ity has also graphite alone. Pickled and sand-blasted surface have similar effects on dravving ability. With the sand-blasted surface of the vvire the vvorking stresses in dravving are slightly lovver than it is the čase vvith the pickled surface. 3AKJ1HDMEHME HHCTpyMeHTajibHaa CTajib MapKH Č. 4650 c coaepacaHHeM 2% C, 12%Cr h 0,7 % W HMeeT 6 xojiohhom coctohhhh oHeHb HeBbipa3HTenbHbie ne<}>opMaunoHHbie cn0C06H0CTn. ripMHHHa TaKOH cjia6ofi ae())opMauHH npeziCTaBjiaioT 6ojib-uiHe nojiHroHajibHbie Kap6nflbi, KOTopbie bo BpeMH aetfiopMa-uhh paCTpeCKHBaiOTCfl h hbjihiotch npHHHHOH nOHBJieHHH TpemHH, BCJieilCTBHH KOTOpbIX CTajib, y»e npH He3HaHHTejlb-Hbix ae(f>opMamiHx, pa3pyiuaeTC». B HccjieaoBaHHHx onpeae-jmjih aet})opMauHOHHyK) cnoco6HocTb 3toh ctajih npn noBbi-uieHHbix TeMn-ax zuih Toro, HTo6bi ycTaHOBHTb, mo>kho jih BbinOJIHHTb BOJIOHeHHe 3toh CTajiH b npOBOJIOKy UHaMeTpOB hh)Ke 8-h mm. /leij)0pmauh0hhyk) cn0c06h0ctb ctajih onpeflejisuiH hc-nbitahnem ha ha>kathe h c bojionehnem np0B0Ji0KH, bo bpemh Mero H3MepaiiH T3K5Ke TaroBbie yc«JiHa. Crajib 6biJia HCCJieztOBaHa npn pa3JiHHHbix TeMn-ax, ot komhathoh ao 750°C. Bo BpeMH bojiohchhh paaoM c TeMn-ofi yCTaHaBJTHBaJlH BJlHHHHe CMa30HH0r0 nOKpblTHH, TaiOKe Tpa-BJieHHbie h necKocTpyfiHbie n0BepxH0CTn npobojiokh mia bo-JlOMeHHH. M3 pe3yjibTaTOB HCCJieaoBaHHH onpezte^eHHO, hto CTajib mo)kho pacTarnBaTb npH TeMn-ax CBbiiue 700°C. IlpH TeMnpe hh)Ke ot yno.vihhytoh ctajib tpeckaetc« y*e nočne HecKOJib-KHX BblTSlVKCK npOBOJIOKH. cma30hh0e noKpbiTHe .vienb + rpatfiHT hmciot xopouiHe CMa30HHbie cnoco6HocTH. noao6HyK> CMa30HHyK) cnoco6-HOCTb HMeeT T3K5Ke h cam rpa<()ht. riOBepXHOCTb npOBOJIOKH, KOTOpaa noaBeprHyTa TpaBJieHHto h neckoctpynhoh ohhctkh oka3bibaet noao6Hbie bjihhhhs Ha BOJIOHeHHe npOBOJIOKH. VCTaHOBJieHHO, HTO He({)OpMaUHOHHbie Hanpa/KeHHH BO BpeMH pacTJDKeHHH CTajiH HeMHoro MeHbine npn necKOCTpyfiHOfi no-BepxHOCTH npOBOJIOKH, HeM npn npOBOJIOKH noaBeprHyTOH TpaBJieHHK). Raziskava mikroizcej v jeklu UTOP Mo 2 s strjevalno mikrostrukturo UDK: 669.153.258.8:620.184.2 ASM/SLA: TS, M9-69 M. Torkar*, F. Vodopivec*, B. Ralič*, A. Rodič**, J. Rodič** Raziskava je osredotočena na dogajanje v jeklu med ogrevanjem pred valjanjem. Mikro homogenost jekla je bistvenega pomena za doseganje dobre vzdržljivosti orodij za delo v vročem. Pokazalo se je, da dosedanji interni predpisi predvidevajo prekratke čase homogenizacijskega žarjenja. kar onemogoča doseganje zadovoljive homogenosti jekla. A. UVOD Že dalj časa smo pogrešali raziskavo1, ki bi posegla na vmesno področje med jeklarstvo in predelavo, to je na področje dogajanj med strjevanjem in po strjevanju jekla. Material za orodje za delo v vročem mora imeti visoko trdnost in visoko mejo plastičnosti pri povišani temperaturi, dobro zadržanje trdote, visoko odpornost na obrabo, dobro žilavost in majhno občutljivost na temperaturne šoke. Vse te lastnosti so odvisne predvsem od mikrostruk-ture in od kemične sestave jekla. Za doseganje dobre žilavosti in trdnostnih lastnosti jekla za delo v vročem je predvsem pomembna mikro homogenost jekla. Literatura2 navaja, da je kontrakcija komercialnih orodnih jekel po končni toplotni obdelavi med 5 in 8 %, medtem ko pri mikrohomogenem jeklu z enako sestavo dosežemo kontrakcijo celo 40 % in več ter bistveno boljšo zdržljivost orodij. Z ustreznim žarjenjem je mogoče zagotoviti dobro homogeno sestavo, celo če je jeklo močno izcejano. Boljše od klasično izdelanih je EPŽ pretaljeno jeklo, ki kaže visoko stopnjo mikro homogenosti in ima po ustrezni toplotni obdelavi izotropne mehanske lastnosti. B. NAMEN DELA Pri dendritnem strjevanju jekla, ki se pojavlja skoraj pri vseh industrijskih jeklih, se pojavijo mikroizceje, ki predstavljajo lokalne koncentracijske spremembe. Den-dritne veje, ki rastejo v podhlajeno talino, se strjujejo kot relativno čista kovina; talina, ki te veje obkroža, pa se bogati z legirnimi elementi, in ko se strdi, predstavljajo področja med dendritnimi vejami mesta s povišano koncentracijo legirnih elementov. Poleg teh lokalnih koncentracijskih sprememb zasledimo v blokih tudi razlike v koncentracijah na daljše razdalje, kar imenujemo blokovne izceje. * — SŽ Metalurški inštitut, Ljubljana ** — SŽ Železarna Ravne Z izcejami nastalo razliko v koncentracijah označimo kot stopnjo izcejanja »k«, ki je definirana s: C k _ c kjer je: k — stopnja izcejanja Cmax — koncentracija elementa med dendriti Cmin — koncentracija elementa v dendritu Pri ravnotežnem strjevanju poteka strjevanje brez iz-cej zaradi izenačene difuzije v talini in v strjeni fazi. V laboratorijskih pogojih in pri majhni količini taline je možno doseči tudi izredno hitro brezdifuzijsko strjevanje, pri čemer dobimo amorfne kovine. Izceje oz. nehomogenosti se lahko izenačujejo z vi-sokotemperaturnim žarjenjem. Razlike v koncentracijah se pri teh temperaturah hitro izenačijo zaradi razmeroma hitre difuzije elementov. Iz literature1 so poznani empirični podatki za homo-genizacijo kristalnih izcej. Če je poznana polovična razdalja med dvema dendritnima osema, oziroma razdalja med minimalno in maksimalno koncentracijo, lahko za poljubno zmanjšanje stopnje izcejanja (do k = I) določimo parametre žarjenja. V tej raziskavi smo skušali ugotoviti, kakšna stopnja izcejanja kroma, molibdena in vanadija je v jeklu UTOP Mo 2 in v kakšnih pogojih se da to izcejanje zmanjšati oz. odpraviti. C REZULTATI Vzorci za raziskavo so bili vzeti iz industrijskih ingotov, ulitih iz jekla UTOP Mo 2, izdelanega v 25 t EOP. Šarža ima naslednjo sestavo: C Si Mn P S % 0,40 1,12 0,46 0,009 0,007 Cr Ni V Mo Cu Sn 5,05 0,18 0,99 1,25 0,19 0,015 Od ingota je bila takoj po strjenju odrezana plošča A 1, ki je bila nato ohlajena na zraku, in plošča A2, ki je bila v skladu z dosedanjim tehnološkim predpisom žar-jena v globinski peči in zadržana 2,5 ure na temperaturi 1200°C. Oznaka vzorcev je prikazana v tabeli 1. Tabela I: Oznaka vzorcev Al — po strjenju odrezana plošča, ohlajena na zraku A 11S — sredina plošče A 1 A 11 1/3 — odrezano na 1/3 od površine navznoter A11P — površina plošče A I A 2 — plošča po odrezu, žarjena skladno s teh. predpisom A21S — sredina plošče A 2 po žarjenju S plošče A 1, ki je bila po odrezu ohlajena na zraku, smo vzeli vzorce iz sredine, s površine in na 1/3 od površine proti sredini ingota. S plošče A 2, ki je bila segre-vana kot ingot pred valjanjem, smo vzeli vzorec iz sredine in na elektronskem mikroanalizatorju izmerili intenziteto izcejanja kroma, molibdena in vanadija. Rezultat meritve izcejanja so prikazani v tabeli 2 in 3. Tabela 2: Izcejanje kroma, molibdena in vanadija v strjenem in ohlajenem jeklu A 1 ter po žarjenju 2,5 ure na 1200 "C jekla A 2 Tabela 4: Vpliv temperature in časa žarjenja na zmanjšanje izcej kroma, molibdena in vanadija Temperatura Čas žarjenja Stopnja izcejanja Cr, Mo, V Cr (%) Mo (%) V (%) osnova izceja osnova izceja osnova izceja AIIS 5,80 8,98 Ali 1/3 5,70 7,95 AllP 6,09 7,99 A2IS 6,10 8,77 0,84 2,42 0,91 2,12 0,96 2,17 0,96 2,23 1,10 1,30 1,30 1,61 1,21 1,50 1,28 1,65 Tabela 3: Stopnja izcejanja »k« kroma, molibdena in vanadija vzorcev iz tabele 2 Vzorec Stopnja izcejanja k = Smi ^min kcr k\io kv AIIS 1,54 Ali 1/3 1,39 AllP 1,31 A2IS 1,43 2,88 2,32 2,26 2,32 1,18 1,23 1,23 1,28 Meritve kažejo močno izcejanje kroma, molibdena in vanadija v vzorcih s strjevalno strukturo in tudi v žar-jenih vzorcih. Za določitev zmanjševanja intenzitete izcejanja z dolgotrajnim visokotemperaturnim žarjenjem smo vzorce, odrezane iz sredine plošče A 1, žarili 1,2,4, 8, 16, 32 in 64 ur na temperaturah 1300, 1250 in 1200°C. Izmerjene intenzitete izcej kroma, molibdena in vanadija po žarjenju so prikazane v tabeli 4. Poleg vpliva časa in temperature žarjenja na zmanjšanje intenzitete izcej se opazi tudi znaten vpliv obeh na mikrostrukturo. Pri žarjenju na 1300°C po 4 urah izgine dendritna struktura in avstenitna zrna pričnejo rasti. Pri žarjenju na 1250°C zaradi počasnejše difuzije dendritna struktura izgine šele po 8 urah žarjenja, ko nastanejo globularna zrna, ki se pri daljšanju časa žarjenja povečujejo. °C h ko ^Mo kv 1300 1 1,28 1,73 1,45 2 1,20 1,63 1,37 4 1,11 1,25 1,14 8 1,01 1,00 1,03 16 1,02 1,05 1,01 32 1,00 1,04 1,01 1250 1 1,33 2,13 1,47 2 1,27 1,88 1,37 4 1,21 1,70 1,22 8 1,21 1,65 1,12 16 1,01 1,02 1,04 32 1,00 1,00 1,02 1200 1 1,31 2,09 1,51 2 1,35 2,16 1,38 4 1,24 1,72 1,28 8 1,10 1,29 1,15 16 1,06 1,09 1,04 32 1,04 1,09 1,03 64 1,03 1,08 — D ZAKLJUČKI Jeklo UTOP Mo 2 je nagnjeno k pojavu močnih izcej kroma, molibdena in vanadija. Raziskava je pokazala, da dosedanji tehnološki predpis zadrževanja po strjenju 2,5 ure na 1200°C ne zagotavlja zadovoljive izenačitve izcej, ker je čas homoge-nizacije prekratek. Optimalni čas za popolno odpravo izcej je pri žarjenju na 1250° okrog 12 ur, na 1300°C pa okrog 6 ur. Pri tem žarjenju se stopnja izcejanja vseh treh elementov približa vrednosti k=l. Čim bolj se stopnja izcejanja približuje vrednosti k= 1, tem bolj homogeno je jeklo. Neugoden pojav, ki spremlja visokotemperaturno žarjenje, je rast kristalnih zrn. Potrebno je izbrati optimum med še dopustno stopnjo izcejanja, naraščanjem kristalnih zrn ter stroški pri daljšem žarjenju. E. Literatura 1. M. Torkar, F. Vodopivec, B. Ralič, A. Rodič, J. Rodič: Poročilo Metalurškega inštituta, št. 83-029, Ljubljana 1983 2. J. H. Stuhl, A. M. Schindler: New Materials Study of 5 % Chromium Type Steels for Use in Die Casting Dies, 8SDCE Congress, Detroit 17-20 March 1975, paper No. G-75-053 3. H. J. Eckstein: Warmebehandlung vom Stahl, VEB Deu-tscher Verlag Leipzig, 1971 ZUSAMMENFASSUNG Fur den Stahl UTOP Mo2 mit der Erstarrungsstruktur sind starke Seigerungen von Chrom, Molibden und Vanadin kenn-zeichnend. Die Untersuchungen zeigten, dass die jetzige Vorschrift fur die Haltedauer von 2,5 Stunden auf I200"C nach der Erstar-rung fiir eine genugende Ausgleichung der Seigerungen nicht ausreichend ist, da die Diffusionszeit zu kurz ist. Optimale Zeit fiir die vollkommene Abschaffung von Seigerungen betragt beim Gliihen auf 1250°C etvva 12 Stunden und beim Gliihen auf 1300°C etwa 6 Stunden. Bei dieser Gliih-behandlung nahert sich der Seigerungsgrad aller drei Elemente dem Wert k = 1. Je naher der Seigerungsgrad dem Wert k = 1 liegt desto homogener wird der Stahl. Eine ungiinstige Nebenerscheinung des Gluhens bei hohen Temperaturen ist allerdings die Grobkornbildung. Ein Optimum zwischen dem noch zulassigen Seigerungsgrad, dem Kornwachstum und den Kosten bei langeren Gliih-zeiten ist zu finden. Tipically for the UTOP Mo2 steel with solidification struc-ture are the strong segreations of chromium, molybdenum, and vanadium. The investigation showed that the technological instructions to keep steel after solidification 2 1/2 hours at 1200"C do not assure the statisfactory equalization of segrega-tions since the time of homogenization is too short. Optimal time for complete elimination of segregations is 12 hours at 1250 "C or about 6 hours at 1300 "C. At such anneal- ing the degree of segregations of ali the three elements ap-proaches to the value k = 1. The closer is the degree of segregations to the value k = 1, the more homogeneous is the steel. Unfavourable phenomenon accompanying the high temperature annealing is the growth of crystal grains. Thus the optimum must be chosen between the stili accept-able degree of segregations, the growth of crystal grains, and the costs of prolonged annealing. 3AKJ1K)HEHME Jim crajiH MapKH UTOP Mo2 c CTpyKTypofi ynpoHHeHua xapaKTepHbi CHJibHbie cerperauHH xpo\ta, MOJiH6aeHa h BaHa-mn. MccaeaoBaHH« noKa3aJiH, hto npe>KHee TexHOJiorHHecicoe npennHcaHHe 3aaep>KHBaHHH nocjie oTBepaeHtist b TeneHHH 2,5 HacoB npn Te\m-pe 1200°C He oSecneHHBaeT yaoBJieTBopn-TejibHbie ypaBHHBaHMH cerperauHH, TaK KaK BpeMa roMoreHH-3auHH cjiHiuKo.M KopoTKoe. OnTHviajibHoe BpeMa nojiHoro yiiajieHHa cerperauHii BbinoJiHaeTCH npn OTjKure 3Toii CTajiH npH Te\in-pe 1250°C b TeneHHH okojio 12 nacoB, a npn OTJKHre npu 1300°C okojio 6 nacoB. IlpH 3tom ot*Hre CTeneHb ot-CTpaHeHHa cerperauHH Bcex Tpex sjieMeHTOB npH6jiH)KaeTca 3HaneHHK) k= 1, neM crajib 6ojiee roMoreHHa. OTpnuaTeJibHoe »BJieHHe, KOTopoe conpoBO>KaaeT Bbic0K0TeMnepaTypHbifi OT-5KHT 3TO pOCT KpHCTajUlHHeCKHX 3epeHb. Heo6xoaHMO Bbi6paTb onTHMyM M)Kay nonyCTHMofi CTe-neHH cerperauHH, pocTa KpHCTajrjiHHecKHx 3epeH h pacxo.aa-mh npH aajibHefiuieM 0T»Hre. Medlamelarna razdalja v podevtektoidnih jeklih UDK: 669.15-194.52 ASM/SLA: CN-g, M21g D. Kmetic, F. Vodopivec, J. Žvokelj Hladna preoblikovalnost in mehanske lastnosti jekel s pretežno perlitno mikrostrukturo so precej odvisne od medlamelarne razdalje v perlitu. Preiskave smo naredili na ogljikovih in malo legiranih jeklih za poboljšanje in vzmetnem jeklu. Po deformaciji je bil avstenit popolnoma ali delno rekristaliziran in deformiran. Vzorce smo izo-termno transformirali v svinčevi kopeli. S kontroliranim ohlajanjem lahko jeklu po vroči predelavi zagotovimo boljše lastnosti. 1. UVOD Transformacija a ima pri toplotni obdelavi jekel velik praktičen pomen. Eden od dejavnikov, ki vplivajo na mehanske lastnosti, predvsem na mejo plastičnosti in natezno trdnost, je medlamelarna razdalja v perlitu. Drobno lamelama perlitna mikrostruktura ima tudi boljšo hladno preoblikovalnost. Namen naše raziskave je bil ugotoviti vpliv temperature deformacije, izoterm-ne transformacije in legirnih elementov na medlamelar-no razdaljo in morfologijo cementitnih lamel ter s tem na mehanske lastnosti jekel. Pri podevtektoidnih jeklih nastaja na začetku transformacije ferit. Pri tem se zaradi manjše topnosti ogljika v feritu vsebnost ogljika v preostalem avstenitu zvišuje. Ko je avstenit nasičen, se sproži perlitna transfor- 1000 900 o o O 800 z> D « 700 CL E Č 600 500 0 0,2 0.4 0.6 0.6 1,0 1,2 Utežni V. C Slika 1 Haltgrenova ekstrapolacija v faznem diagramu Fe-FejC. Fig. I. Haltgren's extrapolation in the phase diagram Fe-FejC macija, pri kateri istočasno nastajajo feritne in cemen-titne lamele. Nasičenost avstenita pri določeni temperaturi in vsebnosti ogljika kaže v Fe-Fe,C diagramu Halt-hrenova ekstrapolacija (si. 1). Morfologija ferita je odvisna od nukleacije in termične aktivacije procesa. Pri višjih transformacijskih temperaturah nastaja poligina-len ferit. S padanjem transformacijske temperature se delež ferita v mikrostrukturi manjša in opaža se tendenca nastajanja puščičastega ferita. Tudi za potek perlitne transformacije je potrebna določena inkubacijska doba. Nukleacija se prične po kristalnih mejah in ob nekovinskih vključkih. Zato je kinetika transformacije odvisna od velikosti kristalnih zrn. Pri bolj grobi mikrostrukturi je počasnejša. Lamelama oblika cernentita je kristalografsko pogojen difuzijski proces in ne predstavlja ravnotežne oblike cernentita. Ravnotežno obliko dobimo šele po daljšem času žarjenja, ko nastane zaradi difuzije in površinskih napetosti iz lamel globularen cementit. Domnevamo, da so nukleosi za tvorbo perlita pri podevtektoidnih jeklih feritna zrna, v nadevtektoidnih jeklih pa cementit. Legirni elementi, ki stabilizirajo avstenit in ovirajo difuzijo ogljika, podaljšujejo inkubacijsko dobo perlitne transformacije. Deformacija pospešuje transformacijo avstenita, ker nastajajo nukleosi tudi po deformacijskih linijah in v notranjosti kristalnih zrn na mestih velike gostote dislokacij. 2. EKSPERIMENTALNO DELO Za preiskave smo izbrali jekli za poboljšanje z različno vsebnostjo ogljika (Č. 1530, Č. 1730), jeklo za poboljšanje, legirano z Mn (Č.3134), in vzmetno jeklo, le-girano s Si in Cr (Č.4230). Kemična sestava jekel je prikazana v tabeli 1. Tako smo lahko ocenili vpliv različne vsebnosti ogljika in legirnih elementov na mikrostrukturo perlita. Vzorce smo žarili 10 min. pri temperaturi 1150 °C in ohladili na temperaturo deformacije. Deformirali smo jih z enkratnim udarcem padalnega kladiva v temperaturnem področju med 1000 in 750 °C. Redukcija višine vzorcev je bila 25 %. Avstenit je bil po deformaciji popolnoma ali delno rekristaliziran in deformiran. Po deformaciji smo vzorce izotermno transformirali v svinčevi kopeli pri različnih temperaturah (700 do 400 °C), ki smo jih izbrali iz izotermnih 111 diagramov za posamezna jekla. Upoštevati moramo, da poteka transformacija hitreje v jeklu z večjo vsebnostjo deformacijske energije. Časi žarjenja ne smejo biti predolgi, da ne začno potekati procesi sferoidizacije perlita. Tabela 1: Kemična sestava jekel v procentih Jeklo C Si Mn P S Cr Cu Al Sn Č. 1530 0,44 0,15 0,80 0,017 0,016 0,17 0,16 0,026 0,013 Č. 1730 0,62 0,22 0,74 0,015 0,026 0,11 0,25 0,025 0,014 Č.3134 0,45 0,33 1,66 0,017 0,029 0,08 0,14 0,040 0,012 Č.4230 0,62 1,28 0,47 0,016 0,012 0,48 0,33 0,033 0,014 3. MEDLAMELARNA RAZDALJA Pri vseh jeklih se delež podevtektoidnega ferita v mikrostrukturi manjša s padajočo temperaturo izoterm-ne transformacije. Ferit nastaja po kristalnih mejah in je njegov delež odvisen od velikosti avstenitnih zrn. Zato vpliva na potek transformacije tudi rekristalizacija. Pomembnejši delež ferita v mikrostrukturi smo izmerili pri jeklu Č. 1530. Medlamelarno razdaljo v perlitu, to je skupno debelino cementitnih lamel in ferita v perlitu, smo merili v SEM pri povečavi 15 000 x. Debelino cementitnih la- 0.22 * 0,10 TJ I aos i ao6 v 0,04 k % Č.1730 's s) C.3134 Č.4230 700 500 mel smo izmerili s pomočjo merilnega okularja na mikroposnetkih, narejenih pri 10 000 x povečavi. Pri meritvah smo predpostavili, da so lamele pravokotne na površino obrusa na tistih mestih, kjer so najtanjše. Medlamelarna razdalja in debelina cementitnih lamel se manjšata s padajočo temperaturo izotermne transformacije. Oba parametra sta odvisna od vsebnosti ogljika in se, ko se njegova vsebnost zvišuje, zmanjšujeta. Legirni elementi Mn, Si in Cr premaknejo celotno področje transformacije v desno. Prav tako vplivajo legirni elementi tudi na medlamelarno razdaljo in debelino cementitnih lamel. Če primerjamo jekli Č. 1530 in Č. 3134, ki se razlikujeta le po vsebnosti Mn, vidimo, da ima jeklo, legirano z Mn, v celotnem področju transformacije manjšo medlamelarno razdaljo in drobnejše ce-mentitne lamele. Podobno odvisnost opazimo tudi pri jeklu Č. 4230, legiranem s Si in Cr, če ga primerjamo z jeklom Č. 1730. Menimo, da vpliva predvsem Cr na zmanjšanje medlamelarne razdalje. Odvisnost medla- 700 650 600 550 Temperatura v °C Slika 2 Vpliv temperature izotermne transformacije na medlamelarno razdaljo v perlitu. Fig. 2. Temperature influence of the isothermal transformation on the interlamellar spacing in the pearlite structure 650 600 550 Temperatura v °C Slika 3 Vpliv temperature izotermne transformacije na debelino cementitnih lamel v perlitu. Fig. 3. Temperature influence of the isothermal transformation on the thickness of the cementite lamellae in the pearlite structure Slika 4a Mikrostruktura jekla Č. 4230, posneta v optičnem mikroskopu in v SEM, deformiranega pri 950 °C in izotermno transformira-nega pri 700 °C (peri it, s 0,20 um). Fig. 4a. Microstructure of the steel Č4230, seen in the optical microsco-pe and in SEM, deformed at 950 "C and isothermallv transfor-med at 700 °C (pearlite, s 0,20 um) melarne razdalje in debeline cementitnih lamel od temperature izotermne transformacije je prikazana v diagramih na slikah 2 in 3. Medlamelarno razdaljo smo merili tudi v nedefor-miranih vzorcih in nismo opazili razlike v primerjavi z deformiranimi vzorci, oz. je ta v mejah merilnih napak. Podobno tudi nismo opazili razlik med rekristalizirani-mi in nerekristaliziranimi zrni. Stanje jekla, nedeformi-rano, deformirano ali rekristalizirano, vpliva predvsem na kinetiko perlitne transformacije. 4. MORFOLOGIJA CEMENTITNIH LAMEL Morfološke značilnosti cementitnih lamel so pogojene s temperaturo transformacije in vsebnostjo legirnih elementov. Pri višjih transformacijskih temperaturah so cementitne lamele ravne in potekajo večinoma paralelno preko perlitnih zrn. S padajočo transformacijsko temperaturo je v perlitu vedno več diskontinuirnih in spačenih lamel (si. 4). Cementitne lamele so najbolj degenerirane v temperaturnem področju transformacije, kjer je mikrostruktura perlitno bainitna. Taka mikro-struktura je prikazana na sliki 5. Pri nižjih temperaturah opazimo, da seje cementit izločil tudi po mejah av-stenitnih zrn. Degeneracija cementnih lamel je manj izrazita, čim bolj se vsebnost C približuje evtektoidni sestavi in pri legiranih jeklih. Slika 4b Mikrostruktura jekla Č. 4230, posneta v optičnem mikroskopu in v SEM, deformiranega pri 950 °C in izotermno transformira-nega pri 600 °C (perlit, s 0,09 ^m). Fig. 4b. Microstructure of the steel Č 4230, seen in the optical microsco-pe and in SEM, deformed at 950 "Č and isothermally transfor-med at 600 °C (pearlite, s 0,09 um) Slika 4c Mikrostruktura jekla Č. 4230, posneta v optičnem mikroskopu in v SEM, deformiranega pri 950 °C in izotermno transformira-nega pri 500 "C (bainit, bainitni ferit, perlit). Fig. 4c. Microstructure of the steel Č4230 as seen in the optical micros-cope and in SEM, deformed at 950 °C and isothermally trans-formed at 500 °C (bainite, bainitic ferrite, pearlite) Slika 5 Mikrostruktura jekla Č. 1530, deformiranega pri 820 °C in izotermno transformiranega pri 500 °C (bainit, bainitni ferit, perlit). /ig- 5. Microstructure of the steel C 1530, deformed at 820 UC and iso-thermally transformed at 500 °C (bainite, bainitic ferrite, pearlite) 5. MEHANSKE LASTNOSTI Mehanske lastnosti smo določili z nateznimi preizkusi. Meja plastičnosti in natezna trdnost jekel narašča- O «? C O Si: o ■ag o S U 1000 800 600 400 - T*,. - T --, 4-f 12 800 600 — — Tiet 950 °C — Tm 750°C i -ffm \ - V' > a. o 700 550 v "C 500 c o 650 600 Temperatura Slika 8 Vpliv temperature izotermne transformacije na mehanske lastnosti jekla Č. 4230. Fig. 8. Temperature influence of the isothermal transformation on the mechanical properties of the steel Č4230 7. ZAKLJUČKI Preiskave smo naredili z namenom, da opredelimo vpliv končne temperature deformacije, od katere je odvisno stanje auvtenita (rekristaliziran, delno rekristalizi-ran, deformiran) in temperature izotermne transformacije na medlamelarno razdaljo, debelino cementitnih lamel in morfologijo perlita. Industrijsko izdelana jekla smo izbrali glede na kemično sestavo tako, da smo lahko določili tudi vpliv vsebnosti C, Mn in Cr na te parametre. Rezultate laboratorijskih preizkusov smo potrdili s preizkusi kontroliranega ohlajanja vzorcev, zvalja-nih v več redukcijah. Medlamelarna razdalja in debelina cemetitnih lamel sta manjši, čim nižja je temperatura izotermne transformacije. Manjši sta tudi pri višji vsebnosti C in jeklih, le-giranih z Mn in Cr. S padajočo transformacijsko temperaturo je v perlitu vedno več diskontinuirnih in spače-nih lamel. Med popolnoma in delno rekristaliziranimi in deformiranimi vzorci ter tudi nedeformiranimi vzori-ci nismo opazili razlik. Perlitna transformacija poteka hitreje v jeklu, ki ima več deformacijske energije. Meja plastičnosti in natezna trdnost naraščata s padanjem medlamelarne razdalje in debeline cementitnih lamel. Razen pri jeklu Č. 4230 je ta odvisnost pri kontrakciji in raztezku manj izrazita. Opazi se padanje teh dveh parametrov, ko v mikrostrukturi narašča delež nerekristalizi-ranih zrn. Mešana mikrostruktura iz degeneriranega perlita in grobega zgornjega bainita ima slabe mehanske lastnosti. Literatura 1. R. W. K. Honeycombe: Transactions ISIJ; 1980, str. 139-146. 2. N. Shimizu, I. Tamura: Transactions ISIJ, 1978, str. 574-578 3. E. Hornbogen: Metallurgical Transactions, aug. 1979, str. 947-972 4. R. W. K. Honeycombe: Metal Science, jun. 1980, str. 201-214 5. J. V. Bee: Metallurgical Transactions, april 1978, str. 587-593 6. P. Pointner, K. Maier, F. Jeglitsch: HTM, 2, 1978, str. 71-83 7. D. J. Walker, R. W. Honeycombe: Metal Science, okt. 1978, str. 445-452 8. D. J. VValker, R. W. Honeycombe: Metal Science, maj 1980, str. 184-188 9. D. Cheetham, N. Ridlee: Metal Science, 1975, str. 411-414 10. G. T. EldisrJ. Metals, marec, 1978, str. 5-10 11. H. Weissenberg, E. Hornbogen: Arch. Eisenhiittenwes., nov. 1979, str. 479—483 12. G. Kunze: HTM, 31978, str. 118-124 13. R. Wittek, P. Funke: Stahl und Eisen, 10, 1979, str. 509-513 14. D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj, K. Hribar: Raziskava perlitne transformacije v srednje in visoko ogljičnih jeklih za hladno vlečenje — I. del, Poročila Metalurškega inštituta v Ljubljani, 1978 15. D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj, K. Hribar: Raziskava perlitne transformacije v srednje in visoko ogljičnih jeklih zahladno vlečenje — II. del, Poročila Metalurškega inštituta v Ljubljani 1979 16. F. Vodopivec, A. Mežnar, A. Kelvišar: Železarski zbornik, 2, 1975, str. 81-87 ZUSAMMENFASSUNG Ziel dieser Untersuchungen war den Einfluss der Verfor-mungsendtemperatur auf den Austenitzustand (rekristallisiert, teilweise rekristallisiert, verformt) und der Temperatur der iso-termen Umvvandlung auf die Lamellenentfernung, die Dicke der Zementitlamellen und die Morphologie von Perlit festzu-stellen. Aus der ublichen Produktion genommene Vergii-tungsstahle Č. 1530, Č. 1730, C. 3134, 45M5 und C. 4230 sind so gevvahlt worden, dass der Einfluss von C, Mn und Cr auf die ervvahnten Parameter bestimmt vverden konnte. Die Er-gebnisse der laboratorischen Untersuchungen sind durch die Versuche kontrollierter Abkiihlung der Proben, ausgevvalzt in mehreren Stichen, bestatigt vvorden. Die Lamellenentfernung und die Dicke der Zementitlamellen sind um so kleiner je niedriger die Temperatur der isother-men Umvvandlung ist. Die sind auch kleiner bei hoherem Koh-lenstoffgehalt und bei den mit Mn und Cr legierten Stahlen. Mit der fallenden Verformungstemperatur gibt es im Perlit im-mer mehr unformige Lamellen. Zvvischen der vollkommen und teilvveise rekristallisirten und verformten und auch nichtver-formten Proben konnten keine Unterschiede beobachtet vverden. Die Perlitumvvandlung verlauft schneller im Stahl mit hoherer Verformungsenergie. Die Streckgrenze und die Zugfestigkeit steigen bei fallen-der Lamellenentfernung und der Dicke der Zementitlamellen. Ausser bei dem Stahl C. 4230 ist diese Abhangigkeit bei der Brucheinschniirrung und bei der Dehnung vveniger ausge-pragt. Ein Fallen dieser zvvei Parameter kann beobachtet vverden, mit dem vvachsenden Anteil der nichtrekristallisierten Korner in der Mikrostruktur. Eine gemischte Mikrostruktur aus degeneriertem Perlit und grobem oberen Bainit besitzt schlechte mechanische Eigenschaften. SUMMARY The investigations vvere made to determine the influence of final deformation temperature vvhich influences the state of austenite (recrystalized, partially recrystalized, deformed), and of temperature of isothermal transformation on the interlamel-lar spacing, the thickness of cementite lamellae, and the mor-phology of pearlite. Industrially manufactured steel C. 1530, C. 1730, C. 3134, 45M5, and C .4230 vvere chosen according to their chemical composition. Thus simultaneously also the influence of C, Mn, and Cr contents on these parameters vvas de-termined. The results of laboratory tests vvere confirmed by the test made on samples vvhich vvere controlled cooled and rolled in more passes. The interlamellar spacing and the thickneSs of cementite lamellae decrease vvith the decreased temperature of isothermal transformation. They are reduced also at higher carbon content in steel alloyed vvith manganese and chromium. The decreasing transformation temperature causes that more and more discontinuous and distorted lammellae appear in pearlite. No differences vvere observed betvveen the completeIy and partially recrystalized samples, neither betvveen the deformed and the undeformed ones. Pearlitic transformation is faster in steel vvith higher deformation energy. The yield point and the tensile strength increase vvith the reduced interlamellar spacing and the thickness of cementite lamellae. With the exception of C.4230 steel this relationship is less pronounced in contraction and elongation. The reduc-tion of the tvvo parameters can be observed vvhen the portion of not recrystalized grains is increased in the microstructure. The mixed microstructure composed of divorced pearlite and coarse upper bainite has bad mechanical properties. 3AKJ1H3MEHME MccJieflOBaHHH BbinojiHeHbi c uejibio, HTo6bi onpeiieJiHTb BJiHHHHe OKOHHaTejibHOH TeMn-pbi ,neojio-rna nepjiHTa. CTajiH C. 1530, Č. 1730, C. 3134 45 M5 h Č. 4230, H3r0T0BJieHHbie npoMbiuujieHHbiM cnoco6oM 6biJiH Bbl6paHbI, B3HB BO BHHMaHHe XHMHHeCKHH COCTaB, TaK, HTO M03KH0 6bIJ10 T3K3Ke yCT3HOBHTb BJIHHHHe C, Mn H Cr Ha 3TH napaMeTpu. Pe3yjibTarbi jia6opaTopHbix onbiTOB 6biJiH noa-TBepjK^eHbl HCCJiejLOBaHHCM KOHTpOJlbHblX 06pa3U0B C He-CKOJlbKHMH COKpameHHHMH. Me)KnjiacTHHHaToe paccTOHHne h TOJimiiHa jiaviejib ue-MeHTHTa TeM MeHbiue, nein HHace TeMn-pa H30TepMHMecKOH TpaHC(J)OpMaUHH. JlaMejibi TaK»e MeHbiue npn BbicuieM cojiep)KaHHH C u npw CTajiax, jierHpoBaHHbix c Mn h Cr. C cHH*eHHeM TeMne- paTypbi npeBpameHHa b nepjiHTe oka3bibak)tc» Bce 6ojibiue npepbiBHbix h 6ec(J)opMeHHbix jiaMejib. Me«ay BnojiHe h nacTHHHO peKpHcrajuiH3HpoBaHHbix h ae(j)opMHpoBaHHbix, a TaioKe Hene<{>opMHpoBaHHbix o6pa3uax pa3Hnu He 6biJio o6Hapy>KeHo. riepjiHTHoe npeBpameHne npo-TexaeT 6biCTpee b CTajie, noTopoe conepvKHT 6onbuie iHeprnii ae())opMaixHH. npeaeji ruiacTHHHOCTH h npeaeji npoHHoeTH npH pacTHtte-HHH yBejlHHHBaK)TCH C CHHJKeHHeM MOKIIJiaCTHHHaTOrO pac-CTOHHHH H TOJlUlHHbl .TiaMejIb Ue\ieHTHTa. 3a HCKJIKDHeHHeM npw CTajiH MapKH Č. 4230 3Ta 3aBHCHMOCTb MeHee Bbipa3-HTejibHa npH coicpaiueHHH h pacTHHceHHH. OTMeneHo naaeHHe 3thx napaMeTpoB Koraa b mhkpo-CTpyKType yBexiHHHBaeTH nosin HepeKpHCTajuiH3HpoBaHHbix 3epeH. Pa3HopoflHaa MHKpocrpyKTypa, cocTosma« H3 Bbipo-»aeHHoro nepjiHTa h rpy6oro BepxHero 6efiHHTa HMeeT oneHb njioxHe MexaHHnecKHe CBoficTBa. Vključitev procesnega računalnika v raziskovalno delo na Metalurškem inštitutu v Ljubljani UDK: 51924:562 ASM/SLA: X14k, A9, A5f, S12 B. Koroušič, J. Šegel Uporaba računalnika na področju raziskovalnega dela in avtomatizacije laboratorijev na Metalurškem inštitutu v Ljubljani pomeni napredek in lahko korenito spremeni kakovost raziskav in razvoja metalurških ved. Članek obravnava vključitev računalniškega sistema v raziskave in razvoj ter opisuje konfiguracijo sistema in specifikacijo opreme. Posebej je poudarjena vloga računalnika in vključevanje raziskovalcev v proces posodabljanja raziskovalnih metod. Matematično modeliranje metalurških in toplotno-tehničnih procesov igra pri tem pomembno vlogo, kar pa si brez sodobne računalniške opreme ni mogoče niti zamisliti. UVOD Za učinkovito izvajanje raziskovalnega in razvojnega dela se danes čedalje bolj uveljavlja uporaba računalnikov. Izkušnje priznanih raziskovalnih institucij, kot so MIT v ZDA, Marx-Planck Insitut v Dusseldorfu, MEFOS v Lulea in drugi, uporabljamo kot primer, kako organizirati raziskovalno in razvojno delo, da bi izkoristili vse možnosti, ki jih nudi obdelava informacij in razvoj matematičnih modelov ob uporabi računalniških sistemov. Drugi zelo pomemben dejavnik je vključevanje in uporaba sodobnih raziskovalnih metod ter kvalitetna obdelava raziskovalnih rezultatov. To je danes edina garancija za uspeh v konkurenčni borbi, ki odriva vse tiste, ki se niso znali ali jim ni uspelo pravočasno organizirati in ustvariti pogoje za razvoj tistega znanja, ki je na tržišču iskano in ima zanimivo ceno. Metalurški institut v Ljubljani je začel spremljati razvoj uporabe procesnih računalnikov že leta 1972. Zaradi nejasne koncepcije razvoja vključevanja inštituta v to področje smo celo desetletje ostali zunaj tega področja, pa tudi zunaj dogajanj v slovenskih železarnah. V letu 1982 smo podpisali pogodbo s ENERGOIN-VESTOM iz Sarajeva o nakupu procesnega računalniškega sistema, tipa IRIS 23/30. Prvi del sistema je bil instaliran 25. januarja 1984, telemetrijska postaja TLC 11-MJF junija 1984 in procesni del SCADA maja 1985. V tem prispevku želimo dati nekatere tehnične podatke o konfiguraciji instaliranega računalniškega sistema in opisati nekatere naloge in cilje, ki jih želimo doseči na področju uvajanja procesne računalniške tehnike v metalurške obrate. 1. OPIS RAČUNALNIŠKEGA SISTEMA IRIS 23/30 Pred pričetkom izvajanja investicije smo izdelali projektno raziskovalno nalogo, v kateri smo natančno opredelili cilje: * specifikacija računalniške in programske opreme, * način vključevanja računalnika v posamezna področja raziskav in razvoja, * pregled potreb in možnosti vključevanja računalniškega sistema v raziskovalno delo, * organizacijska in kadrovska vprašanja. K sodelovanju pri projektu smo pritegnili sodelavce iz železarne Ravne, ki so nam bili v veliko pomoč pri oblikovanju in specifikaciji programske in aparaturne opreme. Zavedali smo se, da je nabava procesne računalniške opreme povezana z velikimi finančnimi vlaganji, ki jih Metalurški institut ne bo zmogel opraviti. Zato smo se odločili za kompromisno rešitev, ki upošteva realne finančne možnosti, kar pomeni nabavo manjšega računalniškega sistema s sodobno konfiguracijo in ki bo namenjen predvsem za potrebe raziskovalnega dela. Specifikacija aparaturne opreme je naslednja: — procesor CPU LSI 11/23 PLUS, ki ima možnost kasnejše razširitve centralnega spomina od sedanjih 256 KB do 4 MB, — Winchester disk s kapaciteto 30.5 MB, — trije alfanumerični video terminali, tipa VT 101, — operatorska konzola LA 34, — disk kontroler s Floppy diskom 1 MB, — DLV 11-JA štirikanalni asinhroni interface, — DLV 11-E dvokanalni interface, — serijski pisalnik 180 cps, tipa LA 120 RA, — programski jeziki: BASIC PLUS 2, FORTRAN IV, ASSEMBLER, — aplikacijski program SCADA, — telemetrijska postaja TLC 11-MJF, kapacitete: — 32 digitalnih vhodov — 8 analognih vhodov — 8 digitalnih izhodov 2. VKLJUČITEV RAČUNALNIŠKEGA SISTEMA V RAZISKOVALNO DELO Osnovne naloge računalniškega sistema lahko definiramo takole: — vključevanje matematičnega in računalniškega modeliranja v raziskovalno delo na področju metalurških in toplotnih procesov, — razvoj prototipnih modelov krmiljenja proizvodnih procesov, — pomoč računalnika pri vrednotenju raziskovalnih rezultatov, — izdelava tehnološke banke podatkov kot pomoč pri izvajanju raziskovalnega dela in transfera znanja, — vključevanje računalnika v splošni obseg informacijskega sistema (spremljanje in nadzor projektov in raziskovalnih nalog, INDOC center in podobno). memorija mos 256 kb : floppy cpu 11/23pulis Kmbs W1NCHESTER d Slika 1 Konfiguracija računalniškega sistema na Metalurškem inštitutu v Ljubljani (stanje maj 1985) Fig. 1 Configuration of the computer system at the Institute of Me-tallurgv in Ljubljana (May 1985) Organizacijski in kadrovski pristop uvedbe računalnika sloni predvsem na neposredni uporabi računalnika pri raziskovalcih in drugem osebju. Od samega začetka smo se zavedali, da od vseh uporabnikov ne moremo pričakovati poglobljenega znanja operacijskega sistema, programskih jezikov in načina priključevanja industrijskih procesov na računalnik. Potreba po takšnem znanju se občasno pojavi in zahteva izkušenega strokovnjaka, ki na tem področju dela kontinuirano. Tudi pri terminalski uporabi standardnih programskih paketov (npr. statistično-matema-tične operacije) je potrebno imeti določeno znanje in izkušnje. Zlasti pomembno je zagotoviti neposredno uporabo računalnika pri raziskovalcih, kar je mogoče doseči postopno z izobraževanjem osebja. Posebej bi poudarili pomen matematičnega modeliranja. S pomočjo matematičnih modelov lahko povečamo teoretično razumevanje obnašanja procesov in soodvisnosti med ključnimi spremenljivkami procesa. Modeli dajejo možnost istočasnega spreminjanja večjega števila vplivnih parametrov in iskanje optimalnih pogojev za delovanje procesov, to je pogosto cenejše, kot izvajanje obsežnih in dragih poizkusov na pilotni ali industrijski napravi. Izkušnje so pokazale, da si pri planiranju poizkusov v obratu lahko z modeli pomagamo določiti obseg in pogoje preizkušanja. Modeli so v pomoč pri vrednotenju in risanju rezultatov poizkusov, in ne nazadnje, modeli se čedalje bolj uporabljajo za vodenje in optimizacijo proizvodnje. 3. ZAKLJUČKI Z nabavo procesnega računalniškega sistema je Metalurški inštitut ustvaril pogoje za vključitev v sodobne metode raziskovanja. Računalniški sistem omogoča interaktivno in paketno obdelavo podatkov, omogoča večnamensko uporabo pri raziskovalnem delu in korenito posega v spremembo kakovosti raziskav ter razvoja na področju metalurških znanosti. Inštitut občutno zaostaja pri uporabi računalnika pri raziskovalnem delu v primerjavi z razvitim svetom in se je zato v zadnjem obdobju oddaljil od dejanskih potreb združenega dela v slovenskih železarnah. Predvsem je treba povečati obseg uporabe matematičnega modeliranja, operacijskih raziskav in simuliranja ter poizkusnega vodenja metalurških procesov s pomočjo računalnika. Zamujenega ni mogoče čez noč nadoknaditi, toda naša možnost je v pospešenem prenosu akumuliranega klasičnega znanja v programske pakete in postopno vključevanje vseh raziskovalcev, zlasti mlajših, v proces izobraževanja in izkoriščanja računalniških zmogljivosti na vseh področjih. ZUSAMMENFASSUNG Mit der Anschaffung des Prozessrechners sind am Hiitten-institut Bedingungen fur die Einschliessung in die modernen Forschungsmethoden geschaffen worden. Das Rechnersystem ermoglicht interaktive und Paketartige Datenbearbeitung, macht eine mehrzweckige Anwendung bei der Forschungsar-beit moglich und hat griindlich die Qualitat der Forschungen und der Entvvicklung auf dem Gebiet der Eisenhiittenvvissen-schaften geandert. Das Institut ist bei der Anvvendung des Rechners in der Forschungsarbeit im Vergleich zu der Entvvickelten Welt erheb-lich zuriickgeblieben, und hat sich in der letzten Zeit von den tatsachlichen Bedurfnissen der Slowenischen Huttenwerke entfernt. Vor allem ist der Umfang der Anvvendung mathematischer Modelle, der operativen Forschungen, der Simulierung und der Versuchsteuerungen der Hiittenprozesse mit Hilfe des Rechners zu vergrossern. Das Versaumte kann nicht iiber die Nacht nachgeholt vverden. Unsere Chance ist jedoch in der be-schleunigten (jbertragung des akumulierten Wissens in die Programmpakete und beschleunigte Einschliessung aller For-scher, besonders junger, in die Ausbildungsprozesse, um die Rechnerkapaziteten auf allen Gebieten auszunutzen. SUMMARY Purchase of process computer enabled that the Institute of Metallurgy created the conditions for modem methods of re-search work. The computer system enables the interactive and pack treatment of data, enabels more-purpose application in research work, and radically changes the quality of research and development in the field of metallurgical sciences. So far the Institute was well behind the developed vvorld in application of computer in research vvork, and thus in the re-cent tirne it could not fullfil the actual needs of Slovene Ironvvorks anymore. First of ali, the extent of mathematical modelling, opera-tional research and simulations must be increased together vvith the trial to control the metallurgical processes by the computer. The lost cannot be compensated overnight, but our chance is in speeded transfer of accumulated classical know!edge into softvvare and accelerated inclusion of ali research workers, es-pecially of younger ones, into the process of education and use of computer capacities in ali the fields. 3AKJIKDHEHME C npno6peTeHHeM npoueccHoii BbitHCJiHTejibHOH MauuH-Hbi oth. c npHMeHeHHeM npoueccHoii cxe\ibi b MeTanjiyprHHe-CKOM HHCTHTyTe B JlK>6jIHHe (CjTOBeHHH) C03aaHbI yCJ10BHfl nm BbinojiHeHHH coBpeMeHHbix nccjienoBaTejibHbix Me-roaoB. BbiHecjiHTejTbHa« cxeMa aaeT raioKe B03M0»H0CTb B3a-HMoaeiicTBHH h naKeTHoii o6pa6oTKH aaHHbix, MHorocTopoH-Ho\iy ynoTpe6jieHnto npn HccjieaoBaTeabHbix pa6oTax h 06-CT0flTejibH0e npMHHTHe peuiHTeJtbHbix \iep npn H3MeHeHHH KanecTBa HCCJieaoBaHHH h pa3BHTHH b oSjtacTH MeTajuiyprH-necKnx HayK. B cpaBHeHHH c pa3BHTbiMH CTpaHaMH MeTajuiyprHHecKHii HHCTHTyT cymecTBeHHO OTCTaeT b ynoTpe6neHHH cneTHHKa anu HccjteaoBaTejibHbix pa6oT, a b nocjienHee Bpe.uH ycTpa- HHJica ot (f)aKTHHecKHx n0Tpe6H0CTei} o6T>eiiHHeHHoro Tpyzta cjiOBeHCKHX MeTajutyprn4ecKHX 3aBoaoB. TjiaBHbiM o6pa30M Haao yBejiHHHTb o6-beM ynoTpe6jieHHH MaTeMaTHHecKoro MoaeJinpoBaHHH npn onepaTHBHbix nccjie-aoBaHHH h onbiTHoe ynpaBjieHHe MeTajiJiyprHHecKi?x npouec-COB npn nOMOUJH BblHHCJlHTejlbHOH MauiHHbl. ynymeHHoe Hejib3s B03MecTHTb c ceroaHfl Ha 3aBTpa, ho HMetoTcrt Haae*Hbie uiaHCbi o ycKopeHHoii nepezmiH Haicon-jieHHoro KjiaccHHecKoro 3HaHH« b nporpa.mm naKeT, ycKopeH-Hoe BKjitoHeHHe Bcex HCCJienoBaTe.neH, b 0C06eHH0CTH MJiazt-ujhx, b npouecc 06pa30BaHHH h n0Jtb30BaHHe pacneTHbix 3<})-4>eKTHBHbIX MOUIHOCTeH bo BCex o6jraCTHX. ZA BOLJŠI JEZIK Andrej Paulin, prof. dr. dipl. inž., FNT - VTOZD Montanistika O izrazih s področja preiskave (kovinskih) materialov Pred nedavnim sta preko Zveze inženirjev in tehnikov Slovenije prišla v slovenski prevod dva standarda s področja preiskave materialov. Ob tej priliki seje pokazalo, da niso v celoti usklajeni izrazi, ki jih na tem področju uporabljajo različne tehnične stroke. Ker preiskave kovinskih meterialov spadajo v metalurgijo, je bila tehniška sekcija terminološke komisije pri ZRS SA-ZU mnenja, da so v tem primeru metalurgi najbolj poklicani, da dajo predloge za sporne ali neusklajene izraze. V čem je stvar? Najbolj nedorečeni so nekateri izrazi povezani s pojavoma lezenje in tečenje. Po številnih pogovorih s strokovnjaki, ki se s preiskavo materialov ukvarjajo, so se izoblikovali naslednji predlogi izrazov in njihovih definicij: Tečenje: definicija: plastična deformacija kovin pri obremenjevanju z utrjevanjem ali brez njega. Napetost tečenja: definicija : napetost, pri kateri se začne kovina merljivo plastično deformirati. D o -datna pojasnila: prej smo za ta pojem uporabljali izraz meja plastičnosti. Ločimo zgornjo in spodnjo napetost tečenja ter izrazito in dogovorno napetost tečenja. Zgornja napetost tečenja: definicija: napetostni prag, pri katerem se sproži tečenje. Spodnja napetost tečenja: definicija: napetost, pri kateri poteka deformacija brez utrjevanja. Dodatna pojasnila: Kadar se pojavljata zgornja in spodnja napetost tečenja, govorimo o izraziti napetosti tečenja, pojavlja pa se samo pri materialih, kjer nastopa pojav tečenja. Dogovorna napetost tečenja: definicija: napetost, pri kateri nastopi dogovorjeni trajni raztezek. Dodatna pojasnila: uporabljamo jo pri materialih, kjer ne nastopa pojav tečenja. Lezenje: definicija : počasna, časovno odvisna zvezna deformacija materiala pri dolgotrajni obremenitvi. Pri nateznem preizkusu dobimo v diagramu nape-tost-raztezek karakteristično krivuljo materiala, ki jo slovensko lepo imenujemo napetostno-deformacijska značilnica. Nadaljnje nejasnosti se včasih pojavljajo v zvezi z izrazi raztezek, razteg, skrček, itn. Zato v naslednji tabeli dajem primerjavo med tremi vrstami pojavov, ki nastopajo pri preiskavi materialov, ter definicije pojmov, ki so posledica teh pojavov: Dejanje V merskih V odstotkih Največji enotah izražen dosegljiv učinek izrazen učinek2 kot lastnost učinek1 materiala3 raztezanje razteg raztezek razteznost4 krčenje skrček skrčitev — zozevanje zožek zožitev zoženost5 1 razteg in skrček izražamo v mm, zožek v mm2 2 brezdimenzijsko razmerno število, izraženo v odstotkih. Izraz raztezek v odstotkih je nepotreben. 3 nastopa pri pretrgu in je izražena v odstotkih. 4 včasih smo jo imenovali raztezek pri pre-trgu. 5 sinonim pri preizkavi materiala je kontrakcija. Večkrat srečamo izraza imenski in nazivni kot slovenska za tujko nominalen. V čem je med njima razlika? Razlike ni, le da seje izraz naziven v preteklosti uveljavil v elektrotehniki, izraz imenski pa v strojništvu in ker včasih ni bilo usklajanja med strokami, sta se oba izraza v svojih okoljih tako udomačila, da bi bilo nesmiselno enega od njih preganjati ali na silo doseči poenotenje. Tako elektrotehniki govore o nazivni napetosti (izraženi v voltih), strojniki pa o imenski napetosti (izraženi v N/m2 ali Pa). Zato bomo tudi pri preiskavi materialov uporabljali izraz imenska napetost (najpogosteje v N/mm2). Se tri pojme bi rad pojasnil, ki pa niso tako ozko povezani z nateznim preizkusom, čeprav spadajo v področje preiskave materialov. Lom: definicija: učinek lomljenja. Dodatna pojasnila: večkrat se ta izraz uporablja tudi za videz prelomne ploskve. Vendar bi bilo bolje prelomno ploskev (ter tudi njen videz) imenovati prelomnina (po analogiji z ravnina), npr. školjkasta prelomnina, ipd. Zlom: definicija: učinek zlomitve. Dodatna pojasnila: pri zlomu je poudarek na enkratnem dovršenem dejanju. Prelom: definicija: porušitev pri upogibu. Na koncu želim poudariti, da so predlagani izrazi in definicije pojmov sicer že plod določenega usklajevanja, vendar jih s takšno objavo dajem kot predlog v razpravo strokovni javnosti ter bodo vse konstruktivne pripombe in dopolnila ali mnenja nadvse dobrodošla. Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani dr. Jože Rodič, dipl. inž., Franc Mlakar, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., dr. Ferdo Grešovnik, Darko Bradaškja, tehnični urednik Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/172 od 23. 1. 1974 Naslov uredništva: ZPSŽ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-341 int. 2619 — Tisk: TK »Gorenjski tisk«, Kranj VSEBINA UDK: 669.15-194.3:669-124.4 ASM/SLA: TS, F28 Metalurgija — orodna jekla — vlečenje B. Arzenšek, L. Kosec, I. Kos, A. Godec Vlečenje žice iz orodnega jekla C.4650 Železarski zbornik 19 (1985) 3 s 85—88 Ugotavljali smo sposobnosti vlečenja orodnega jekla Č.4650 (OCR 12sp. - 2,1 % C, 11,5 % Cr, 0,70 %W). Naredili smo preizkuse stiskanja in vlečenja žice pri različnih temperaturah. Med vlečenjem smo merili vlečne sile in poleg temperature ugotavljali tudi vpliv mazivne prevleke in priprave površine žice na vlečenje. Iz rezultatov smo ugotovili, da so primerne temperature za vlečenje jekla nad 700 °C, da ima mazivna prevleka baker + grafit dobre mazivne sposobnosti za vlečenje pri povišanih temperaturah in da imata lužena in peskana površina žice podoben vpliv na vlečenje žice. Avtorski izvleček UDK: 669.153.258.8:620.184.2 ASM/SLA: TS, M9-69 Metalurgija — jeklo za utope — segregacije — žarjenje M. Torkar, F. Vodopivec, A. Rodič, J. Rodič Raziskava mikroizcej v jeklu utop Mo2 s strjevalno mikrostrukturo Železarski zbornik 19 (1985) 3 s 89-91 Članek obravnava dogajanje v jeklu za utope med žarjenjem pred valjanjem. Mikrohomogenost jekla je bistvenega pomena za doseganje dobre zdržljivosti orodij za delo v vročem. Pokazalo se je, da dosedanji interni predpisi predvidevajo prekratke čase homogenizacijskega žarjenja jekla s strjevalno strukturo, kar onemogoča doseganje dobre homogenosti jekla. Izmerjena je bila intenzivnost izcejanja kroma, molibdena in vanadija pred in po homogenizacijskem žarjenju. Zaradi naraščanja velikosti zrn med homogenizacijskim žarjenjem, je potrebno poiskati optimum med še dopustno stopnjo izcejanja, velikostjo zrn ter naraščanjem stroškov pri daljšem žarjenju. Avtorski izvleček UDK: 669.15-194.52 ASM/SLA: CNg, M21g Metalurgija — jekla za poboljšanje — medlamelarna razdalja D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj Medlamelarna razdalja v podevtektoidnih jeklih Železarski zbornik 19 (1985) 3 s 93—98 V jeklih s pretežno perlitno mikrostrukturo so mehanske lastnosti in preoblikovalnost v hladnem v precejšnji meri odvisne od medlamelarne razdalje in debeline cementitnih lamel. Medlamelarna razdalja in debelina cementitnih lamel sta manjši, čim nižja je temperatura izotermne transformacije. Manjši sta tudi pri višji vsebnosti C in jeklih legiranih z Mn in Cr. Stanje au-stenita, popolnoma ali delno rekristaliziran in deformiran, ne vpliva na medlamelarno razdaljo in debelino cementitnih lamel. Perlit-na transformacija pa poteka hitreje v jeklu, ki ima več deformacijske energije. Drobno lamelama perlitna mikrostruktura ima boljše mehanske lastnosti. Avtorski izvleček UDK: 519.24:562 ASM-SLA: X14k, A9, A5f, S12 Računalnik — konfiguracija sistema — metalurgija — raziskovalno delo B. Koroušič, J. Šegel Vključitev procesnega računalnika v raziskovalno delo na metalurškem inštitutu v Ljubljani Železarski zbornik 19 (1985) 3 s 99-101 Uporaba računalnika na področju raziskovalnega dela in avtomatizacije laboratorijev na Metalurškem inštitutu v Ljubljani. Opis konfiguracije sistema in specifikacije opreme. Vloga računalnika in vključevanje raziskovalnega kadra v proces posodabljanja raziskovalnih metod. Avtorski izvleček INHALT UDK: 669.153. 258.8: 620.184.2 ASM/SLA: TS, M9-69 Metallurgie — Matrizenstahl — Ausscheidungen — Gliihen M. Torkar, F. Vodopivec, A. Rodič, J. Rodič Untersuchungen der Mikroseigerungen im Stahl UTOP Mo2 mit der Erstarrungsmikrostruktur. Železarski zbornik 19 (1985) 3 S 89-91 Im Artikel vvird das Vorgehen im Stahl fiir Matrizen wahrend des Gliihens, vor dem VValzen behandelt. Eine Mikrogleichmassig-keit von Stahl ist von vesentlicher Bedeutung fiir die Erziehlung guter Haltbarkeit der Werkzeuge fiir die VVarmarbeit. Es hat sich gezeigt dass die jetzigen internen Vorschiften etn zu kurzes Diffusionsgliihen fiir den Stahl mit der Erstaungsstruktur vorschreiben. Die Seigerungsintensitet von Chrom. Molibden und Vanadin vor und nach dem Diffusionsgliihen ist ausgemessen vvorden. Wegen der Grobkornbildung wahrend des Diffusionsgliihens ist ein Optimum zwischen dem noch zulassigen Seigerungsgrad. der Korngrosse und den steigenden Kosten bei langeren Gliihzeiten zu finden. Auszug des Autors U DK: 669.15-194.3:669-124.4 ASM/SLA: TS, F28 Metallurgie — Werkzeugstahle — Ziehen B. Arzenšek, L. Kosec, 1. Kos, A. Godec Ziehen von Draht aus VVerkzeugstahl Č. 4650 Železarski zbornik 19 (1985) 3 S 85-88 Die Ziehfahigkeit vom VVerkzeugstahl C. 4650 (OCR 12 sp. — 2,1 % C, 11,5% Cr, 0,70% W) ist untersucht worden. Stauch und Ziehversuche an Draht bei verschiedenen Temperaturen sind durchgefiihrt vvorden. Wahrend des Ziehvorganges ist die Ziekraft gemessen worden. Neben dem Einfluss der Ziehtemperatur ist auch der Einfluss der Oberflachenvorbereitung von Draht und des Schmieriiberzuges aud die Ziehbarkeit untersucht worden. Aus den Ergebnissen kann entnommen werden, dass die geeig-neten Ziehtemperaturen uber 700° C sein solten, dass der Schmier-iiberzug Kupfer4-Grafit gute Schmierfahigkeit bei erhoten Temperaturen besitzt und, dass die gebeizte und die Sandgestrahlte Draht-Oberflache einen ahnlichen Einfluss auf die Ziebarkeit haben. Auszug des Autors UDK: 519.24:562 ASM/SLA: xl4k, A9, A5f. S12 Rechner — Metallurgie — Froschungsarbeit B. Koroušič, J. Šegel Einfiihrung des Prozessrechners in die Forschungsarbeit im Hiitten-institut in Ljubljana Železarski zbornik 19 (1985) 3 S 99-101 Anwendung des Rechners aud dem Gebiet der Forschungsarbeit und der Automatisierung der Laboratorien im Hiitteninstitut in Ljubljana. Beschreibung der Konfiguration des Systemes und der Spezifikation der Einrichtungen. Die Rolle des Rechners und die Einschliessung der Forscher in den Prozess der Modernisierung der Forschungsmethoden. Auzug des Autors UDK: 669.15-194.52 ASM/SLA: CN-g, M21 g Metallurgie — Vergiitungsstahle — Lamellenentfernung D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj Lamellenentfernung in Untereutektoiden Stahlen Železarski zbornik 19 (1985) 3 S 93-98 In Stahlen mit vorvviegend pertlitischer Mikrostruktur sind die mechanischen Eigenschaften und die Kaltumformbarkeit erheblich von der Lamellenentfernung und der Dicke der Zementillamellen abhangig. Die Lamellenentfernung und die Dicke der Zementitlamellen sind um so kleiner, je niedriger die Temperatur der isothermen Umvvandlung ist. Die sind auch kleiner bei hoherem Kohlenstoff-gehalt und bei den mit Mn und Cr legirten Stahlen. Der Zustand von Austenit, vollkornmen oder teilvveise rekristallisiert und ver-formt. beeinflusst die Lamellenentfernung und die Dicke der Zementitlamellen nicht. Die Perlitumwandlung verlauft schneller im Stahl mit hocherer Verformungsenergie. Ein feinlamellares Perlit-gefiige besitz bessere mechanische Eigenschaften. Auszug des Autors CONTENTS UDK.: 669.046.464 ASM/SLA: D, Mn Metallurgy — Ironmaking G. Todorovič. B. Dobovišek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Direct Reduction of Manganese from Iron Ores Železarski zbornik 19 (1985) 3 P 55-59 Acid and basic sinter with the basicities Ca0/Si02 0.70 and 1.10 was prepared. Ljubija Iimonite with additions of dolomite, lime-stone, and coke was sintered in the laboratory equipment. Sinters were then reduced in graphite crucible in Tammann furnace. Sin-ter/coke ratio vvas 3:1 vvhich corresponds to conditions in pig-iron manufacturing practice. Reduction took plače at 1550° C vvhile the duration of experiments varied. Experimental results shovv that in reduction of basic and acid sinter the manganese content in pig iron increases vvith the increasing tirne of reduction, vvhich is more pro-nounced in basic sinters since MnO is not so strongly bound to slag constituents as it is the čase vvith the acid sinters. Appearance of the first metallic manganese is connected vvith the appearance of the first metallic iron. Author's Abstract UDK: 669.182.71:669.891 ASM/SLA: D8p Metallurgy — Secondary Refining — CaSi Injection V. Prešern, T. Debelak, G. Manojlovič, P. Bračun Techoological Possibilities of Manufacturing Quality Steel by Intro-ducing the CaSi Injection Procedure in Štore Ironvvorks Železarski zbornik 19 (1985) 3 P 61-66 The nevv technology of steelmaking in the steel plant in Štore is described. Steel is continuosly čast on a 4-strand machine into bil-lels 100 x 100 or 140 x 140 mm. Due to small dimensions of the casting nozzle the steel could not be killed vvith aluminium. In or-der to obtain purer steel vvith less inclusions and vvith modified compoition of inclusions, the CaSi injection procedure vvas introduced. The achieved results are presented shovving the influence of in-jected CaSi on the content of some elements in steel vvhich vvas kiled vvith aluminium (sulphur, oxygen, silicon, aluminium), and on the number, shape, and type of non-metallic inclusions. The basis of the nevv manufacturing technology for some steel qualities in electric are furnace and in ladle is also given. Author's Abstract UDK: 669.017:620.18 ASM/SLA: M26, 27 Metallurgy — Dual Steel A. Kveder Contribution to Mastering Steel with Dual Microstructure Železarski zbornik 19 (1985) 3 P 67-70 The paper treats the laboratory manufacturing and testing of steel vvith dual microstructure. Emphasis is given to steel being al-loyed in such a way that no imported ferroalloys are needed. The melts vvere made in a 20-kg furnace, and the ingots hot rolled into a strip. Heat treatment and mechanical tests vvere made. Author's Abstract UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA. SS, Rlh, W18S Metaliurgy — Stainless Steel — Electric Are Furnace — VOD — Thermodynamics N. Smajič Research in the Field of Optimizing the Manufacturing Heat- Resis-tant and Corrosion-Resistant Steel Železarski zbornik 19 (1985) 3 P 71-74 Some more important results of research made lili novv in the field of optimizing technological and economical parameters in manufacturing austenitic stainless steel by the standard and modem duplex are furnace — VOD process being in use since 1978 are described. Comparison of results obtained by the MIS — VOD mathematical model and the aetual results described in references is satisfactory. Author's Abstract UDK: 621.78.0192 ASM/SLA: W27n Combustion — Oxygen Probe — Heat Engineering — Metallurgy — Research Work B. Glogovac, T. Kolenko, B. Koroušič, F. Rus Control of Air-Ratio Regulation by Oxygen Probe Železarski zbornik 19 (1985) 3 P 75-78 Application of oxygen probe vvith stabilized zirconia to control the operation of the air-ratio regulation. Calculation of combustion parameters by a mathematical model, and evaluation of results of measurements vvith oxygen probe. Author's Abstract UDK: 669.15'26'28'292 - 194:621.789 ASM/SLA: TS, Q26s, N8a Metailurgy — CrMoV Steel — Tempering — Structure Change B. Ule, F. Vodopivec, A. Rodič Temper brittleness of Die Steel Železarski zbornik 19 (1985) 3 P 79—83 Hot-vvorking die steel Č.4751 is after tempering in the interval 620 to 640 °C brittle with characteristic intergranular fraeture. Brittleness of steel increases vvith the inereased hardening temperature and vvith reduced cooling rate after tempering. Appearance of intergranular brittleness after tempering is rever-sible, and it is caused by the equilibrium segregating of phosphorus and sulphur on crystal boundaries vvhere are precipitated also car-bides during cooling. Author's Abstract COflEP^KAHME UDK: 669.182-71:669.891 ASM/SLA: D8p MeTaaayprna — BTopHHHoe pa(j)HHHpoBaHHe — BayB3HHe CaSi. V. Prešern, T. Debelak, G. Manojlovič, P. Bračun TexH0Ji0rH4ecKHe bo3Mojkhocth HJlOTOBaeHHtl Ka-;ecTBeiiHbi\ CTajieii BBeaenne\i cnoco6a b.ivHaHHH CaSi b MeTajuiyprHMecKoM jaBoje 3Kejie japna lUrope. Železarski zbornik 19 (1985) 3 c 61—66 /laHO onHcaHHe hoboh TexHOaorHH H3roT0BaeHHa CTaaH b ct3-jienjiabhjibhom 33Boae UlTope, rae oTaHBCKa CTajin BeaeTca b ne-Tbipex)KHabHOM ycTpofiCTBe HenpepbiBHoro .ihtbh 3aroTOBOK pa3-Mep 100 x 100 mm hjih 140 x 140 mm. BcaeacTBHH He6oabniHX pa3-Mep caHBOB CTaan ao chx nop He 6biao bo3mo>khocth BbinoaHaTb ycn0K0eHHe craaH c aaioMHHHeM. ,Haa Toro, HTo6bi noaynHTb 6oaee HHCTyio CTaab c MeHbinHM coaep»aHHeM h 6oaee MoaniJJHUHpoBaHHbiMH BKaioneHHaMH 3bto-pbi BBean CHCTeMy BayB3HHa CaSi. IlpHBeaeHbi noayneHHbie pe3yabTaTbi oth. BanaHHe BayToro CaSi Ha coaepmaHHe HeK0T0pbix saeMeHTOB b CTaaH ycn0K0eH0H c aaioMHHHeM (cepa, Kncaopoa, KpeMHHfi, aaioMHHHii), a TaioKe Ha HHcao, $opMy h BHa HeMeTaaaHnecKHX BKaioHeHHH. IlpHBeaeHa TaK*ce o6maa HOB3a TeXHoaorHa H3roTOBaeHHa He-K0T0pbix KanecTB CTaaH b ayroBoii saerrponeHH h b KOBLue. ABTope((). UDK: 669.046.464 ASM/SLA: D. Mn MeTaaayprna — MeTaaayprna *eae3a G. Todorovič, B. Dobovišek. J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar IlpuMoe BoccTHHOBaeHHe Mantaiia h3 >Ke.ieiHbix pya. Železarski zbornik 19 (1985) 3 c 55-59 M3r0T0BHaH KHCabiH h ochobhoh araoMepaT ochobhocth Cao/ Sioj = 0,70 h 1,10. CneKaaH jihmohht pyaHHKa Jlio6Ha c ao6aBKofi aoaoMHTa, H3BeCTHaKa h KOKca b aa60paT0pH0M ycTpoficTBe. nocae 3Toro araoMepaT BocCTaH3BaHBaaH b rpatjiHTOBOM THreae b TaMMaHOBOH neHH. CooTHomeHHe Me*ay araoMepaTOM n kokcom cocTaaaao 3:1, hto cooTBeTCTByeT npaKTHnecKHM OTHOineHHflM npH ripoH3BoacTBe HyryHa. BoccTaHOBaeHHe BbinoaHaaH npn TeMn-pe 1550 "C npH p33aHHH0ii aaHTeabHOCTH onbiTOB. Pe3yabTa-Tbi HCcaeaoBaHHa nOKa3aaH, hto npH B0CCTaH0BaeH h h ochobhoto h KHCaoro araOMepaTa coaepwaHHe ManraHa b nyryHe yBeaHHHBa-erca c npoaoajKHTeabHoeTbio BOCCTaHOBaeHHa b 0Co6eHH0CTH npH 0CH0BHbix araoMepaTax, TaK KaK M no He TaK KpenKO CBa3aH Ha KOMnOHeHTbi maaKa, kbk sto cayHafi npn KHcabix aroaoMepaTOB. C noaBaeHHeM nepBoro >Keae3a noaBaaeTCa TaK»ce nepBbiii MaH-raH. ABTopei}). UDK: 669.15-194.56:669.187.2 ASM/SLA: SS. Rih. W18S MeraaavprHa — HepwaBeioLUHe CTaaH — EOP-VOD cnoco6 — TepMOaHHSMHKa N. Smajič Mcc.ieaoBaTe.ibHan paftoTa b o6jiacTM onTiiMaTitraiiHii npoiil-BoaCTBa Hep>KaBeiouiHX, /Kapo- h XHMimecKH ctohkhx cra.iefi. Železarski zbornik 19 (1985) 3 c 71-74 OnHcaHbi HeK0T0pbie 3HaHHTeabHbie pe3yabTaTbi ao chx nop BbinoaHeHoro HccaeaOBaHHa b o6aacTH onTHMH3auHH TexHoaorH-HecKHX h 3KOHOMHnecKHX napaMeTpoB H3r0T0BaeHHa Hep«aBe-ioiuhx aycTeHHTHbix CTaaeii KaaccHnecKHM h coBpe.MeHHbiM ayn-aeKC — EOP-VOD — cnoco6aMH. riocaeaHHH EOP-VOD cnoco6 ywe HenpepbiBHO b ynoTpe6aeHHH c 1978 roaa. CpaBHeHHe pe3yabTaTOB, noayieHbix npn noMoaiH MaTeMaTH-necKoro Moaeaa MIS-VOD c (j)aKTHHecKHMH aaHHbiMH, KOTOpbie onHcaHu b cneunaabHOH aHTepaType aaan yaoBaeTBopHTeabHbie pe3yabTaTbi. ABTopeiJ). UDK: 669.017:620.18 ASM/SLA: M26. 27 MeTaaayprHa — ayaabHbie CTaaH A. Kveder B3hoc k ob.iaaeHHK> CTaaeii c /iyaabiioH \iiiKpocrp\Kiypoii. Železarski zbornik 19 (1985) 3 c 67-70 B CTaTbe paccMOTpeHO aa6opaTopHoe H3roTOBaeHHe h ncnbi-TaHHe CTaaefl c ayaabHofi MHKpocTpyKTypoH. i~IoaHepKHyTbi CTaan, KOTOpbie aerHpoBaHbi TaK, hto het heo6xoahmocth bbo33 (J>ep-pocnaaBOB. P3cna3Bbi 6biaH H3roTOBaeHbi b 20-th KHaorpaMMCKofi neHH, a caHTKH, nocae stoto, nepeaeaaHbi b npoKaTHbie aeHTbi. BbinoaHeHa TenaoBaa o6p36oTKa h MexaHHHecKoe HCnbiTaHHe. ABTopeij). UDK: 669.15'26'28'292.194:621.789 ASM/SLA: TS, Q26s, N8a MeTaaayprHa — CrMoV CTaab — c6poc Hanpa>KeHHa — H3MeHe-HHe CTpyKTypbi B. Ule, F. Vodopivec, A. Rodič OmyCKHa« xpynKOCTb uitbmiiobomhoh cia.in. Železarski zbornik 19 (1985) 3 c 79-83 CTaab MapKH C. 4751 aaa pa6oTbi b ropaneM coctoshhh nocae CHaTHa Hanpa*eHHa b o6aacTH TeMn. Me*ay 520°C h 640°C xpyn-Ka h HMeeT xapaKTepHbiS HHTeprpaHyaauHOHHbi0 H3aoM. Xpyn-KOCTb CTaan yBeaHHHBaeTCa c nOBbimeHHeM TeMn-bi 3aKaaKH Taie-»e 3aMeaaeHHeM oxaa*aeHHa nocae CHaTHa HanpaiKeHHa. Ilo-aBaeHeHHe HHTeprp3HyaauHOHHOH xpynnocTH npH CHaTHH Hanpa-»eHHa peBepcHBHoro 3HaneHHfl h npeacTaB.naeT co6oii nocaeacT-BHe paBHOBecHOH cerperauHH