CZ298889B6

CZ298889B6 - Zpusob výroby ocelí s garantovaným obsahem dusíku

Info

Publication number: CZ298889B6
Application number: CZ20040836A
Authority: CZ
Inventors: Bocek@David; Raszka@Libor; Piegza@Zbygnev
Original assignee: Trinecké železárny a. s.
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2008-03-05
Also published as: CZ2004836A3

Abstract

Zpusob výroby ocelí s garantovaným obsahem dusíkujejich zkujnováním v ocelárském agregátu a následným mimopecním zpracováním vakuováním spocívající v tom, že legování dusíkatými prísadami se plne provádí pred procesem vakuování oceli. V prubehu vakuování se do vakua jako nosný plyn privádí samostatný dusík nebo dusík ve smesi s argonem, pricemž tato smes obsahuje v objemovém množství 50 až 99 % dusíku, zbytek argon.

Description

Způsob výroby ocelí s garantovaným obsahem dusíku

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby ocelí s garantovaným obsahem dusíku, zejména ocelí pro precipitační vytvrzování.

Dosavadní stav techniky

V současné době se tyto oceli nadusičují po odpichu z ocelářských agregátů, například z kyslíkového konvertoru nebo elektrické obloukové pece na stanicích mimopecního zpracování nadusičovacími přísadami, jako je dusíkatý feromangan, kyanamid vápenatý, dusíkatý ferovanad a pod.

Při použití dusíkatého feromanganu je obsah manganu legován během odpichu z ocelářského agregátu částečně, neboť při následném legování dusíkem na pánvové peci dochází k přínosu manganu dle jeho množství v rozmezí 0,20 až 0,50 % hmotn. Při nadusičení oceli před procesem vakuování dochází k odplynění oceli včetně dusíku, proto jsou tavby většinou po vakuování zpracovány na pánvové peci, kde dochází k ohřevu oceli a nadusičení pomocí dusíkatých přísad.

Nevýhodou výše uvedeného způsobu při výrobě ocelí s garantovaným obsahem dusíku je skutečnost, že při vakuování, při němž se jako nosný plyn běžně dosud používá argon, dochází při odplynění oceli nejen ke snížení obsahu vodíku, ale i k nežádoucímu snížení obsahu dusíku. Ve svém důsledku to v tomto případě znamená mimo jiné zvýšení nákladů na feroslitiny, časo25 vou náročnost mimopecního zpracování, znemožnění výroby značek v sekvenci na zařízení plynulého odlévání s vysokou odlévací rychlostí.

Podstata vynálezu

Tato nevýhoda dosavadního stavu techniky je do značné míry odstraněna způsobem výroby ocelí s garantovaným obsahem dusíku jejich zkujňováním a následným mimopecním zpracováním vakuováním, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že legování dusíkatými přísadami se plně provádí před vakuováním oceli, přičemž v průběhu vakuování se do vakua jako nosný plyn přivádí dusík.

Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že dusík se v průběhu vakuování může přivádět do vakua samostatně nebo ve směsi s argonem, přičemž tato směs s výhodou obsahuje v objemovém množství 50 až 99 % dusíku, zbytek argon.

Výhodou způsobu výroby ocelí s garantovaným obsahem dusíku podle vynálezu je skutečnost, že použití dusíku jako nosného plynu má za následek, že v průběhu vakuování nedochází ke snižování obsahu dusíku v oceli tak, jako při klasickém vakuovacím procesu s použitím samostatného argonu jako nosného plynu. Parametry přivádění dusíku nebo směsi dusíku s argonem do vakua jsou přitom stejné jako při dosavadním přivádění argonu. Množství přiváděného dusíku je přitom dáno mimo jiné tvarem vakuovací komory nebo kesonu a ostatními místními podmínkami.

Ve svém důsledku to v tomto případě mimo jiné znamená úsporu nákladů na feroslitiny, zkrácení doby pro přípravu oceli na mimopecní zpracování, umožnění výroby značek v sekvenci na zaří50 zení plynulého odlévání s vysokou rychlostí odlévání (oceli typu speciál barr quality - precipitační oceli). Dále je možné použít tento způsob vakuování za pomoci nosného plynu dusíku i u normálních ocelí, kde není omezena horní hranice obsahu dusíku, čímž dojde ke snížení nákladů na vakuování oceli.

-1 CZ 298889 B6

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Způsobem dle vynálezu se příkladně vyrábí ocel, obsahující v konečném provedení v hmotnostním množství 0,18 % uhlíku, 1,22 % manganu, 0,23 % křemíku, 0,015 % fosforu, 0,019 % síry, 0,02% mědi, 1,02% chrómu, 0,02% niklu, 0,031 % hliníku, 0,0012% vápníku a 0,0147% dusíku.

Ocel se vyrábí v kyslíkovém konvertoru typu LD, kde před odpichem obsahuje v hmotnostním množství 0,06% uhlíku, 0,09% manganu, 0,003 % křemíku, 0,015% fosforu, 0,026% síry, 0,01 % mědi, 0,05 % chrómu a 0,01 % niklu. Po nalegování oceli během odpichu z konvertoru (198t) do pánve následuje zpracování na stanici argonování, kde ocel obsahuje v hmotnostním množství 0,14% uhlíku, 0,49% manganu, 0,13% křemíku, 0,012% fosforu, 0,022% síry, 0,02 % mědi, 0,93 % chrómu, 0,02 % niklu, 0,004 % hliníku a 0,0039 % dusíku. Na stanici argonování se provádí teplotní a chemická homogenizace oceli pomocí foukání inertních plynů přes keramickou trysku ponořenou v oceli a pomocí dmyšného elementu umístěného ve dně licí pánve. Poté se změří teplota oceli a odebere vzorek pro zjištění chemické analýzy.

Následuje zpracování na stanici pánvové pece, kde se provádí dohřev oceli na požadovanou teplotu, dolegování a nadusičení oceli pomocí kyanamidu vápenatého, poté se odebere vzorek pro zjištění chemické analýzy a změří se teplota. Dosažené chemické složení oceli po ukončení zpracování v hmotnostním množství je pak zde 0,17 % uhlíku, 1,07 % manganu, 0,24 % křemí25 ku, 0,015 % fosforu, 0,022 % síry, 0,02 % mědi, 1,05 % chrómu, 0,02 % niklu, 0,004 % hliníku, 0,0039 % vápníku a 0,0121 % dusíku.

Na stanici vakuování se provádí odplynění oceli z hlediska obsahu vodíku, který byl po vakuování změřen v hodnotě 2,1 ppm a dolegování oceli. Vakuování se provádí na vakuovací komoře typu RH, kde do vtokové násosky je místo běžně používaného argonu jako nosného plynu použit dusík, přičemž touto změnou plynů se zamezuje odplynění oceli z hlediska obsahu dusíku. Po skončení zpracování na stanici vakuování se změří teplota a odebere vzorek pro zjištění chemické analýzy. Ocel po vakuování obsahuje v hmotnostním množství 0,17 % uhlíku, 1,18 % manganu, 0,24 % křemíku, 0,015 % fosforu, 0,020 % síry, 0,02 % mědi, 1,07 % chrómu, 0,02 % niklu, 0,039 % hliníku, 0,0025 % vápníku a 0,0110 % dusíku.

Po vakuování je možné provést odlití tavby do kokil nebo na zařízení plynulého odlévání. V tomto případě následuje zpracování oceli na pánvové peci z důvodu kontroly chemické analýzy po zpracování na vakuovací stanici. Na pánvové peci se provádí dohřev oceli na požadovanou licí teplotu, konečné dolegování oceli a poté se změří teplota a odebere vzorek pro zjištění chemické analýzy před odlitím tavby do kokil. Ocel obsahuje v hmotnostním množství 0,18% uhlíku, 1,23 % manganu, 0,23 % křemíku, 0,015 % fosforu, 0,020 % síry, 0,02 % mědi, 1,06 % chrómu, 0,02 % niklu, 0,036 % hliníku, 0,0019 % vápníku a 0,0117 % dusíku.

Příklad 2

Druhým způsobem dle vynálezu se příkladně vyrábí ocel obsahující v konečném provedení v hmotnostním množství 0,18% uhlíku, 1,26% manganu, 0,27% křemíku, 0,020% fosforu,

0,0 1 8 % síry, 0,07 % mědi, 1,06 % chrómu, 0,05 % niklu, 0,029 % hliníku, 0,0020 % vápníku a 0,0139 % dusíku.

Ocel se vyrábí v kyslíkovém konvertoru typu LD, kde před odpichem obsahuje v hmotnostním množství 0,08% uhlíku, 0,16% manganu, 0,005 % křemíku, 0,028% fosforu, 0,027% síry,

-2CZ 298889 B6

0,06 % mědi, 0,08 % chrómu a 0,04 % niklu. Po nalegování oceli během odpichu z konvertoru (190t) do pánve následuje zpracování na stanici argonování, kde ocel obsahuje v hmotnostním množství 0,13% uhlíku, 1,07% manganu, 0,17% křemíku, 0,019% fosforu, 0,021% síry, 0,07 % mědi, 0,90 % chrómu, 0,04 % niklu, 0,010 % hliníku a 0,0042 % dusíku. Na stanici argo5 nování se provádí teplotní a chemická homogenizace oceli pomocí foukání inertních plynů přes keramickou trysku ponořenou v oceli a pomocí dmyšného elementu umístěného ve dně licí pánve. Poté se změří teplota oceli a odebere vzorek pro zjištění chemické analýzy.

Následuje zpracování na stanici pánvové pece, kde se provádí dohřev oceli na požadovanou ío teplotu, dolegování a nadusičení oceli pomocí kyanamidu vápenatého, poté se odebere vzorek pro zjištění chemické analýzy a změří se teplota. Dosažené chemické složení oceli po ukončení zpracování v hmotnostním množství je pak zde 0,16 % uhlíku, 1,22 % manganu, 0,19 % křemíku, 0,019 % fosforu, 0,021 % síry, 0,07 % mědi, 0,98 % chrómu, 0,04 % niklu, 0,007 % hliníku,

0,0041 % vápníku a 0,0123 % dusíku.

Na stanici vakuování se provádí odplynění oceli z hlediska obsahu vodíku, který byl po vakuování změřen v hodnotě 3,1 ppm a konečné dolegování oceli. Vakuování se provádí na vakuovací komoře typu RH, kde do vtokové násosky je místo běžně používaného argonu jako nosného plynu použito směsi, obsahující v objemovém množství 80 % dusíku a 20 % argonu. Po skončení zpracování na stanici vakuování se změří teplota a odebere vzorek pro zjištění chemické analýzy před odléváním. Ocel po vakuování obsahuje v hmotnostním množství 0,19 % uhlíku, 1,26 % manganu, 0,26 % křemíku, 0,020 % fosforu, 0,020 % síry, 0,07 % mědi, 1,08 % chrómu, 0,05 % niklu, 0,034 % hliníku, 0,0032 % vápníku a 0,0108 % dusíku. Následně se provádí odlití tavby do kokil.

Jak z výše uvedených příkladů složení oceli na jednotlivých stanovištích vyplývá, je pomocí kyanamidu vápenatého prováděno nadusičení oceli z hodnoty 39 ppm dusíku na hodnotu 121 ppm dusíku v prvním příkladě provedení a v druhém z hodnoty 42 ppm na hodnotu 123 ppm dusíku. Při následném vakuování oceli za účelem snížení obsahu vodíku a současného udržení dusíku na požadované hladině činí pokles dusíku po vakuování hodnoty 11 ppm v prvním příkladě a 15 ppm v druhém příkladě. Tyto poklesy hodnot jsou při výrobě ocelí s garantovaným obsahem dusíku plně akceptovatelné.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

40 1. Způsob výroby ocelí s garantovaným obsahem dusíku jejich zkujňováním v ocelářském agregátu a následným mimopecním zpracováním vakuováním, vyznačující se tím, že legování dusíkatými přísadami se provádí plně před vakuováním oceli, přičemž v průběhu vakuování se do vakua jako nosný plyn přivádí dusík.

45
2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že dusík se v průběhu vakuování přivádí do vakua ve směsi s argonem.
3. Způsob výroby podle nároku 2, vyznačující se tím, že směs obsahuje v objemovém množství 50 až 99 % dusíku, zbytek argon.