PL112471B1 - Method of manufacture of the steel of good plastic properties - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza-^ nia stali o dobrych wlasnosciach plastycznych, w których ciekly metal wyjsciowy, zawierajacy zwy¬ kle ilosci siarki odtlenia sie i w miare potrzeby uzupelnia dodatkami stopowymi, a nastepnie ten odtleniony, pokryty zasadowym zuzlem ciekly me¬ tal odsiarcza sie w kadzi o zasadowym wylozeniu ogniotrwalym, przy czym materialy odsiarczajace w postaci sproszkowanej, takie jak wapno lub inne zwiazki' wapnia wdmuchuje sie do cieklego meta¬ lu za pomoca strumienia gazu obojetnego na gle¬ bokosc co najmniej 2000 mm. Jako materialy od¬ siarczajace stosuje sie najczesciej weglik wapnia lub krzemian wapnia o zawartosci 30% Ca, 60% Si i 10%Fe lub takie, które oprócz krzemu zawieraja mangan i glin.Jako gaz obojetny za pomoca którego wdmuchu¬ je sie materialy odsiarczajace stosuje sie argon.Ogniotrwale wylozenie kadzi moze byc wykonane przykladowo z materialów magnezytowych, glino¬ wych lub dolomitowych. Sklad zuzla moze byc na¬ stepujacy: CaO okolo 50%, CaF2 okolo 20%, Al2Oc okolo 12%, Si02 okolo 10%, FeO okolo 0,5%, a re¬ szta MnO.W znanych sposobach odsiarczania, materialy odsiarczajace sa wprowadzane do kapieli równo¬ miernie, tak ze zasilanie tymi materialami jest w ciaglej równowadze ze zuzyciem tych materialów wskutek zachodzacych reakcji chemicznych, któ¬ rych szybkosc zalezy od termodynamicznych lub 5 I 10 15 20 25 kinetycznych parametrów ukladu. Plastycznosc sta¬ li, mierzdna próba wytrzymalosci na rozciaganie, jest zawsze odwrotnie proporcjonalna do procento¬ wej ilosci siarki zawartej w tej stali.Wiadomo, -ze zwiazki wapnia sa dla kapieli me¬ talowej srodkiem bardzo silnie odtleniajacym i od¬ siarczajacym. Wykorzystanie jednak tych zwiazków w reakcji odsiarczania wskutek wysokiego cisnie¬ nia parowania w temperaturach plynnego metalu jest stosunkowo niewielkie. Wiadomo, ze przy sto¬ sowaniu zwiazków wapnia, które z reguly zawie¬ raja jeszcze Si, Al i Mn, nastepuje zmiana i wy¬ dzielanie sie zawartych w stali wtracen tlenko¬ wych, co prowadzi do polepszenia stopnia czystosci stali, a wiec takze do polepszenia jej plastycznosci i do zmniejszenia wywolanej odksztalceniami ani¬ zotropii materialu.W zwiazku z tym, celem wynalazku jest takie podwyzszenie dzialania tych zwiazków na stopien odtlenienia i odsiarczenia, aby dla osiagniecia za¬ danego skutku potrzebne byly znacznie mniejsze ilosci dodatków. W znanych sposobach tego rodzaju chodzi w pierwszym rzedzie glównie o usuniecie ze stali wtracen tlenkowych (zgloszenie patentowe RFN 18 B, 41/01 A 10231/68), podczas gdy odsiar czenie, w wyniku ograniczonych dodatków zwiaz¬ ków wapnia, stanowi skutek uboczny.W innym sposobie opisanym. w DT-OS 2 209 902 podane sa warunki, które umozliwiaja optymali¬ zacje wykorzystania zwiazków wapnia do odsiar- 112 471112 4 3 czenia stali, podczas gdy usuniecie wytracen tlen¬ kowych z kapieli metalowej -jest skutkiem ubocz¬ nym/ Wynika to z faktu, ze poza zwyklymi zwiaz¬ kami wapnia stosowany jest równiez weglik wap¬ nia. Wsród fachowców panuje zreszta opinia (por. 5 Neue Hutte, 1971, str. 73), ze przy 'dodawaniu zwiazków wapnia do cieklej stali nie rozpuszcza¬ ja sie one równomiernie w cieklym metalu co wplywa ujemnie na przebieg reakcji chemicznej i zmniejsza skutecznosc ich dzialania. 10 Ani w tradycyjnych sposobach dodawania zwiaz¬ ków wapnia, ani w obu wyzej opisanych sposo¬ bach z podwyzszonym wykorzystaniem zwiazków wapnia nie udalo sie uzyskac polepszenia ciagli- wosci stali, to znaczy takiej ciagliwosci, która od- 15 powiadalaby stopniowi odsiarczania kapieli metalu 1 modyfikacji jej tlenków. Wynika to z faktu, ze tlenki i siarczki, przy jednakowej ocenie stopnia czystosci, ¦ oprócz innych szkodliwych skutków wplywaja równiez na ciagliwosc. Wymagana ilosc 20 zwiazków wapnia dla reakcji oczyszczania wyliczo¬ na zostala wedlug znanych regul z uwzglednieniem danych stechiometrycznych (M. Wahlster, A. Chouti- hury, H. Knahl, A. Freissmuth, Radex-Rundschau (1969) zesz. 2 str. 478 do 494). '¦* Wynalazek ma za zadanie tak ulepszyc- opisany wyzej sposób wytwarzania stali o dobrych wlasnos¬ ciach plastycznych, aby jej ciagliwosc byla znacz¬ nie wieksza niz" wynika to z zawartosci siarki w obrabianejstali. 30 Zgodnie z wynalazkiem zadanie to zostalo roz¬ wiazane przez to, ze drobnoziarnisty wapien albo drobnoziarniste zwiazki wapnia wprowadza sie podczas procesu oczyszczania cieklego metalu z nie¬ domiarem.Zwiazki wapnia wprowadza sie tak dlugo do cieklego metalu az zawartosc siarki z 0,015% zre¬ dukuje sie ponizej 0,010%, to znaczy tak dlugo az stopien odsiarczenia osiagnie co najmniej 60%. 40 Zwiazki wapnia wprowadza sie w sposób ciagly do cieklego metalu na glebokosc okolo 2700 mm lub wiecej, w czasie co najmniej 5 minut, w ilosci równej lub wiekszej od 0,6 kg Ca na 1 t stali. Je¬ zeli zwiazki wapnia zostana jednorazowo wprowa- 45 dzone do plynnej stali w przyjetej na tone stali ilosci, to przez znaczny okres trwania procesu od¬ siarczania w metalu znajduje sie jakby zapas/ zwiazków wapnia, który w znacznej czesci bez¬ uzytecznie wyparowuje. 50 Zgodnie z wynalazkiem proces odsiarczania prze¬ prowadza sie z niedomiarem zwiazku wapnia, dzieki czemu nie nastepuje odparowanie pewnej ilosci zwiazku wapnia z powierzchni cieklego me¬ talu. Dzieki temu uzyskuje sie oszezednosc tych 55 materialów. Ponadto panuja korzystniejsze warun¬ ki termodynamiczne i kinetyczne w czasie odsiar¬ czania cieklego metalu niz w znanych procesach.Wynik jest korzystny, poniewaz uzyskana stal wy¬ kazuje lepsza ciagliwosc niz wynikaloby to z za- 60 wartosci siarki. Uzyskana zgodnie z wynalazkiem stal odznacza sie po walcowaniu korzystna anizo¬ tropia. Zastosowanie sposobu wedlug wynalazku powoduje przy wprowadzeniu zwiazków wapnia utrzymanie nad lustrem cieklego metalu podcis- 65 4 i enia, co pozwala na zmniejszenie glebokosci wdmuchiwania zwiazków wapnia.W sposobie wedlug wynalazku odtlenianie moze nastepowac w tej samej kadzi odlewniczej, w któ¬ rej nastepuje odsiarczanie. Mozna jednak przepro¬ wadzac procesy te w oddzielnych kadziach. Istnie¬ je wreszcie mozliwosc przeprowadzenia rafinacji cieklego metalu w kadzi odlewniczej, do której jednoczesnie wprowadza 'sie zwiazki wapnia i skladniki stopowe. Doprowadzenie zwiazków wap¬ nia nastepuje przez dno kadzi lub za pomoca lan¬ cy. Samo odtlenianie, które przed dodaniem wap¬ nia odbywa sie w niedomiarze, przebiega w spo¬ sób tradycyjny, na przyklad przez dodanie samego CaSi lub w polaczeniu z innymi dodatkami od- tleniajacymi, jak Si, Mn, Al, Ti itp. Po wprowa¬ dzeniu w niedomiarze zwiazków wapnia moga byc dodane do cieklego metalu dalsze skladniki sto¬ powe. Tymi skladnikami stopowymi moga takze byc te metale, które na podstawie swego wyso¬ kiego powinowactwa do tlenu stosowane sa do od- tleniania, jak na przyklad Mn, Si, Ti, Zr, Al, ale . w tym przypadku, z powodu wczesniejszego obni¬ zenia zawartosci tlenu w cieklym metalu stracily one swoje dzialanie odtleniajace.Zgodnie z. wynalazkiem wprowadzenie w niedo¬ miarze zwiazków wapnia celem odsiarczenia stali trwa tak dlugo, az koncowa zawartosc siarki wy¬ niesie 0,015%, a korzystnie 0,010% wagowych.Wedlug innej zasady wdmuchiwanie zwiazków wapnia w niedomiarze prowadzi sie tak dlugo, az uzyska sie stopnien odsiarczenia có najmniej 60%.Zaleca sie zwiazki wapnia doprowadzac do ciekle¬ go metalu na mozliwie duza glebokosc. Wedlug za¬ lecanego przykladu wykonania wynalazku zwiazki wapnia doprowadza sie do plynnej stali na gle¬ bokosc okolo 2700 mm lub wiecej. Dla wiekszosci przypadków w praktyce zwiazki wapnia wprowa¬ dza Sie do cieklego metalu przez co najmniej 5 mi¬ nut, w ilosci wiekszej od 0,6 kg na 1 tone stali.Poza tym okazalo sie, ze stal o zawartosci okolo 0,020% S która zostala odsiarczona do 0,005% S w kadzi z zasadowa wymurówka, przez wdmuchi¬ wanie zwiazków wapnia tylko przez 3 minuty wy¬ kazala gorsze wlasnosci niz stale, w których pomi¬ mo jednakowej ilosci dodatku zwiazku wapnia, szybkosc dodawania tych zwiazków byla dlawiona i trwala okolo 8—10 minut.Okazalo sie, ze wyroby ze stali, która zostala odsiarczona z okolo 0,025% S do okolo 0,010% wagowych wykazuja lepsza ciagliwosc od tych, które w tym samym czasie lecz przy zmniejszonej ilosci dodawania zwiazków wapnia, zostaly odsiar¬ czone z okolo 0,015% do 0,010% wagowych S. Przy wymurowaniu kadzi szamotem lub materialem o duzej zawartosci tlenku glinu (ok. 70% A1203, re¬ szta Si02) jak na przyklad mulitem lub boksytem, efektu tego nie zaobserwowano, podczas gdy przy zastosowaniu magnezytu, tlenku glinu (wiecej niz 90% A1203) i przede wszystkim dolomitu jako wy- murówki kadzi —. wyniki byly korzystne, zwla¬ szcza jesli stopien odsiarczania wyniósl ponad 60% i osiagnieta przy tym koncowa zawartosc siarki znajdowala sie ponizej 0,012% S, zas zwiazek wap¬ nia wdmuchiwany byl w ilosci co najmniej 0,6 kg112 471 5 6 Ca/t stali, przez okres co najmniej 5 minut. Mikro¬ skopowe badania stali otrzymanych wedlug wyna¬ lazku wykazaly, ze juz przy zawartosci siarki po¬ nizej 0,012% nie wystepuja zadne z istniejacych w tych warunkach koncentracji wtracenia siarcz¬ kowych, odpowiadala ona zatem wartosci zero i odpowiadala stali nie zawierajacej siarki. Równiez calkowita zawartosc tlenu w tych stalach byla nis¬ ka i wynosila ponizej 15 promili. Wtracenia tlen¬ kowe typu krzemianów nie byly w ogóle wykryte.Przyklad I. Porównanie anizotropii stali w próbie udarnosci w temp'. 20°C, stali gatunku St 52—53 z okolo 0,005% zawartosci S wykazuje, ze wedlug przeprowadzonego zgodnie z wynalaz¬ kiem sposobu wytwarzania stali osiagniete zostaly wartosci, które sa porównywalne z wlasciwosciami odpowiedniej stali otrzymanej sposobem elektro¬ litycznym.Przyklad II. Porównanie stali gatunku St 52—53 uksztaltowanej w postaci blach, w których odsiarczanie nastapilo przez wdmuchiwanie zwiaz¬ ków wapnia do kapieli na glebokosc ok. 2700 mm zgodnie z wynalazkiem wskazuje wyraznie, ze przy zawartosci siarki okolo 0,010% uzyskana zostala znacznie wyzsza ciagliwosc stali, zwlaszcza w kie¬ runku grubosci „blachy, jak i wydluzenie i przewe¬ zenie. Wytopy (kazdorazowo 110 t) zostaly odlane we wlewki plaskie i przerobione nastepnie na bla¬ chy.W dwóch wytopach nastapilo odsiarczenie przez wdmuchiwanie weglika wapnia w czasie ok. 3 min.Zostaly przy tym odsiarczone: — wytop I iloscia 0;5 kg Ca/t stali, zostal od¬ siarczony z 0,032% S do 0,019% S, co wynosi 40,6% stopnia odsiarczenia, a — wytop II iloscia 0,4 kg Ca/t stali zostal od¬ siarczony z 0,015% S na 0,010% S, co wynosi 33,3%, stopnia odsiarczenia.Uzyskano nastepujace wyniki podczas prób na wydluzenie i przewezenie przy pomiarach na roz¬ ciaganie w kierunku grubosci blachy: wytop I 11,0% 14,4% wytop II 1C,1% 34,1% Sposobem wedlug wynalazku wytopy III i IV zo¬ staly odsiarczone przez wdmuchiwanie weglika wapnia w czasie ok. 8 min., a mianowicie: — wytop III iloscia 0,7 kg/l t stali, z 0,046% S na 0,015% S, co wynosi 67% stopnia odsiarczenia — wytop IV iloscia 0,8 kg/l t stali, z 0,036% S na 0,009% S, co wynosi 75% stopnia odsiarczenia.Pomimo zblizonych koncowych zawartosci siarki, wytopy III i IV w porównaniu do wytopów I i II wykazaly znacznie wyzsze* wartosci dla wydluzenia i przewezenia w kierunku grubosci blachy: a mianowicie: wytop III 30,1% 61,4% wytop IV 31,2% 70,5% Jak z tego wynika poprawa ciagliwosci dla stali wykonanych sposobem wedlug wynalazku wynosi ponad 100%.Na wykresie graficznym odcieta .przedstawia za¬ wartosc siarki, zas rzedna — przewezenie grubosci -blachy. Krzywa I wykazuje w zaleznosci od zawar¬ tosci siarki przewezenie stali, która zostala wyko¬ nana na wstepie znanym sposobem.Krzywa II odpowiada stali o tym samym skla¬ dzie wykonanej przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku. Takze ilosc dodawanych zwiazków wap¬ nia byla taka sama. Rózny jest jedynie czas proce¬ su odsiarczania. Dla krzywej II, uwidocznionej na wykresie, czas ten jest o dwa razy dluzszy niz dla krzywej I. Zwiazki wapnia doprowadzane byly w procesie odsiarczania do cieklego metalu w niedo¬ miarze.„ Zastrzezenia patentowe 1. Spos"6b wytwarzania stali o dobrych wlasnos¬ ciach plastycznych, w którym ciekly metal wyjs¬ ciowy, zawierajacy zwykle ilosci siarki cdtlenia sie i w miare potrzeby uzupelnia dodatkami sto¬ powymi, a nastepnie ten odtleniony, pokryty zasa¬ dowym zuzlem ciekly metal odsiarcza sie w kadzi o zasadowym wylozeniu ogniotrwalym, przy czym materialy odsiarczajace w postaci sproszkowanej, takie jak wapno lub zwiazki wapnia wdmuchuje sie do cieklego metalu za pomoca strumienia gazu obojetnego na glebokosc co najmniej 2000 m zna¬ mienny tym, ze wapno albo zwiazki wapnia wpro¬ wadza sie podczas odsiarczania kapieli metalu w niedomiarze, korzystnie na glebokosci powyzej 2700mm. , , 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wapno albo zwiazki wapnia wprowadza sie do ka¬ pieli metalu, celem jej odsiarczenia tak dlugo, az .^zawartosc siarki obnizy sie do 0,015% wagowych, a korzystnie do 0,010% wagowych. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze wapno albo zwiazki wapnia wprowadza sie do kapieli metalu tak dlugo, az stopien odsiar¬ czania osiagnie co najmniej 60%. 4.-Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wapno albo zwiazki wapnia wprowadza sie do ka¬ pieli metalu w czasie co najmniej 5 minut, w ilos¬ ci równej lub wiekszej od 0,6 kg wapnia na 1 t - stali. 10 15 20 25 30 35 40 45112 471 ; Z.<^uo.rlo%c *a*-lk Druk WZKart. Zam. H-5270.Cena 45 zl PL PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Spos"6b wytwarzania stali o dobrych wlasnos¬ ciach plastycznych, w którym ciekly metal wyjs¬ ciowy, zawierajacy zwykle ilosci siarki cdtlenia sie i w miare potrzeby uzupelnia dodatkami sto¬ powymi, a nastepnie ten odtleniony, pokryty zasa¬ dowym zuzlem ciekly metal odsiarcza sie w kadzi o zasadowym wylozeniu ogniotrwalym, przy czym materialy odsiarczajace w postaci sproszkowanej, takie jak wapno lub zwiazki wapnia wdmuchuje sie do cieklego metalu za pomoca strumienia gazu obojetnego na glebokosc co najmniej 2000 m zna¬ mienny tym, ze wapno albo zwiazki wapnia wpro¬ wadza sie podczas odsiarczania kapieli metalu w niedomiarze, korzystnie na glebokosci powyzej 2700mm. , ,

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wapno albo zwiazki wapnia wprowadza sie do ka¬ pieli metalu, celem jej odsiarczenia tak dlugo, az .^zawartosc siarki obnizy sie do 0,015% wagowych, a korzystnie do 0,010% wagowych.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze wapno albo zwiazki wapnia wprowadza sie do kapieli metalu tak dlugo, az stopien odsiar¬ czania osiagnie co najmniej 60%.

4.-Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wapno albo zwiazki wapnia wprowadza sie do ka¬ pieli metalu w czasie co najmniej 5 minut, w ilos¬ ci równej lub wiekszej od 0,6 kg wapnia na 1 t - stali. 10 15 20 25 30 35 40 45112 471 ; Z.<^uo.rlo%c *a*-lk Druk WZKart. Zam. H-5270. Cena 45 zl PL PL PL