PL183032B1

PL183032B1 - Sposób odlewania ciągłego nierdzewnej austenitycznej taśmy stalowej na jednej lub pomiędzy dwiema ruchomymi ściankami o powierzchniach mających wgłębienia

Info

Publication number: PL183032B1
Application number: PL97319109A
Authority: PL
Inventors: Philippe Paradis; Christian Marchionni; Manuel Bobadilla; Jean-Michel Damasse
Original assignee: Thyssen Stahl Ag; Usinor Sa
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2002-05-31
Also published as: TR199700223A2; AU706394B2; EP0796685A1; ZA972474B; JPH09253803A; CA2200543C; SK37397A3; CZ85997A3; FR2746333A1; PL319109A1; DE69700505D1; SK282206B6; RU2182858C2; EP0796685B1; BR9701420A; JP3922401B2; CN1067306C; DE69700505T2; DK0796685T3; CZ287017B6

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odlewania ciągłego nierdzewnej austenitycznej taśmy stalowej naj ednej lub pomiędzy dwiema ruchomymi ściankami o powierzchniach maj ących wgłębienia.

Wynalazek dotyczy odlewania metali, a szczególnie urządzenia do odlewania ciągłego metali takich jak stal nierdzewna w postaci cienkich taśm, przez krzepnięcie ciekłego metalu na ściance ruchomej lub pomiędzy dwiema ściankami ruchomymi. Ruchome ścianki mogą być w szczególności utworzone przez powierzchnie boczne jednego lub dwóch cylindrów, o osi poziomej, intensywnie chłodzonych zewnętrznie.

W ostatnich latach nastąpił znaczny postęp w rozwoju sposobów odlewania cienkich taśm bezpośrednio z ciekłego metalu. Sposobem, który obecnie wydaj się być możliwym do wykorzystania na skalę przemysłowąjest odlewanie pomiędzy dwoma cylindrami chłodzonymi zewnętrznie, obracającymi się wokół swoich osi poziomych w kierunkach przeciwnych, i umieszczonymi obok siebie, przy czym odległość minimalna między ich powierzchniami jest w przybliżeniu równa grubości, którązamierza się nadać odlewanej taśmie, na przykład, kilka milimetrów. Przestrzeń odlewnicza obejmująca ciekłą stal utworzona jest przez powierzchnie bocz183 032 ne cylindrów, na których zapoczątkowuje się krzepnięcie taśmy, i przez boczne płyty zamykające z materiału ogniotrwałego dociśnięte do końców cylindrów. Cylindry mogą być ewentualnie zastąpione przez dwie chłodzone i przesuwne taśmy. Aby odlewać wyroby o jeszcze mniejsze grubości proponowano prowadzenie krzepnięcia przez nałożenie ciekłego metalu na chłodzoną powierzchnię obracającego się pojedynczego cylindra.

Aby operacja odlewania mogła zakończyć się powodzeniem, warunkiem zasadniczym jest natychamistowe otrzymanie powierzchni taśmy o dobrej jakości. W rzeczywistości, największą zaletą odlewania cienkich taśm bezpośrednio z ciekłego metalu jest możliwość wyeliminowania lub znacznego zmniejszenia zakresu operacji walcowania na gorąco półproduktu grubego zwykle otrzymywanego przez odlewanie. Wówczas, gdy stal odlewanajest dla uzyskania wyrobów o znacznej grubości, możliwe jest usunięcie wad powierzchniowych wyrobu przez szlifowanie, a duży stopień przewalcowania pozwala na znaczne zmniejszenie znaczenia tych wad.

Natomiast w sposobach odlewania cienkich taśm konieczne jest uzyskanie powierzchni wyrobu zawierającej mało wad odlewniczych. W szczególności, taśma powinna być pozbawiona, na ile jest to możliwe, małych pęknięć powierzchniowych, zwanych mikropęknięciami, gdyż są one szkodliwe dla jakości gotowego wyrobu po walcowaniu na zimno, które nadaje taśmie jej grubość ostateczną.

Mikropęknięcia mająna ogół głębokość rzędu 40 pm i rozwartość mniejszą lub równą 20 pm, przy czym zauważono, że są one skojarzone z polem, w którym metal jest wzbogacony w składniki, które ulegają segregacji w chwili krzepnięcia, takie jak nikiel i mangan. Jest więc jasne, że tego rodzaju wady powstają w chwili krzepnięcia stali na cylindrach. Ich pojawienie się jest zatem związane z kurczeniem się metalu podczas krzepnięcia, zaś zakres kurczenia się metalu zależy od sposobu krzepnięcia, a więc od składu odlewanego metalu. Warunki zetknięcia stali z powierzchniami cylindrów majątu również duże znaczenie, gdyż kierująprzepływem ciepła odpowiedzialnym za krzepnięcie metalu. Warunki te regulowane są głównie przez dobór chropowatości powierzchni cylindrów i przez rodzaj gazu, który występuje w chwili krzepnięcia metalu w częściach wgłębionych tej powierzchni wówczas, gdy powierzchnia taka nie jest dokładnie gładka. W rezultacie, gaz tworzy poduszkę pomiędzy metalem i cylindrem, a jej wpływ na przeniesienie ciepła zależy od właściwości tej poduszki i od ilości występującego gazu.

Oba wymienione parametry są zwłaszcza dobierane przez urządzenie bezwładnościowe krystalizatora, które jest stosowane do ochrony ciekłej stali przed utlenianiem atmosferycznym zwłaszcza w strefie, w której powierzchnia metalu styka się z cylindrem tworząc menisk. Mówiąc ogólniej, przeniesienie ciepła staje się bardziej intensywne wówczas, gdy stosuje się gaz obojętny mający znaczną rozpuszczalność w ciekłej stali, taki jak azot, niż wówczas, gdy stosuje się gaz obojętny nierozpuszczalny w ciekłej stali, taki jak argon.

W rozwiązaniu ujawnionym w europejskim opisie patentowym EP 0309247 zaproponowano nadanie powierzchni cylindrów chropowatości w postaci „dołków”, to jest wgłębień w otworach kołowych lub owalnych o średnicy rzędu 0,1 do 1,2 mm i głębokości 5 do 100 (tm.

Z kolei rozwiązanie według europejskiego opisu patentowego EP 0409645 proponuje nadanie powierzchni cylindrów wgłębień o średnicy od 100 do 1200 pm i głębokości od 5 do 100 pm, które nie stykają się ze sobą. W korzystnym przykładzie wykonania wgłębienia te mają 500 pm średnicy i 30 pm głębokości, co stanowi 30% całej powierzchni. Rozwiązanie ponadto podaje także rodzaj gazu obojętnego oraz sugeruje połączenie wykorzystania wgłębień ze stosowaniem mieszaniny gazu rozpuszczalnego, takiego jak azot, wodór, CO₂, amoniak i gazu nierozpuszczalnego, takiego jak argon i hel, w ciekłym metalu. Gaz obojętny zbyt rozpuszczalny w metalu wywołuje ryzyko nie zatrzymania przenikania metalu w głąb wgłębień. Uzyskuje się wówczas szybkie krzepnięcie metalu wywołujące mikropęknięcia (takie same, jak gdyby powierzchnia odlewania była bardzo gładka), które ponadto pozwala utrzymywać rzeźbę na powierzchni taśmy stanowiącej odcisk „negatywowy” wgłębień. Natomiast gaz całkowicie nierozpuszczalny w ciekłym metalu powoduje nadmiernąrozszerzalność i tworzenie wgłębień na powierzchni taśmy.

W porównaniu z rozwiązaniem według wynalazku, wgłębienia według opisu patentowego EP 0409645 nie stykająsię ze sobią i w rezultacie ząjmująjedynie około 30% powierzchni odlewni4

183 032 czej, podczas gdy wgłębienia według wynalazku stykają się ze sobą tak, że krawędź danego wgłębienia jest zarazem krawędzią wgłębienia z nim sąsiadującego sprawiając, że pomiędzy poszczególnymi wgłębieniami nie występująpraktycznie pola płaskie, przez co wszystkie wgłębienia razem obejmują zasadniczo całą powierzchnię odlewniczą.

W innych opisach patentowych proponowano wykonanie wgłębień przez obróbkę laserem, jak w europejskim opisie patentowych EP 0577833, lub przez śrutowanie, jak w japońskich opisach patentowych JP 6134553 i JP 6328204. We wszystkich podanych opisach patentowych, wgłębienia nie są połączone ze sobą, lecz są oddzielone od siebie przez pola płaskie lub pola o bardzo małej chropowatości powierzchni.

W znanych rozwiązaniach proponowano również, tak jak w europejskim opisie patentowym EP 0396862, wykonanie na powierzchniach cylindrów rowków kołowych oddalonych od siebie od 50 pm do 3 mm, o szerokości 10 (tm do 1 mm i głębokości od 30 do 500 pm.

W rozwiązaniu według publikacji WO 95/13889 zaproponowano wykonanie cylindrów mających na swej powierzchni występy i rowki obwodowe o głębokości od 10 do 60 (tm i oddalone od siebie o 100 do 200 (im. Ten kształt związany jest z wymaganym składem metalu, którym jest austenityczna stal nierdzewna, na przykład, typu SUS 304, w której stosunek Cr_równoważny do Nirównoważny musi być mniejszy od 1,60, a korzystnie nawet mniejszy od 1,55. Ten ostatni wymóg dowodzi, że krzepnięcie metalu musi odbywać się w zakresie austenitu pierwotnego. Jeśli stosunek Crrównoważny do Ni_równoważny jest wyższy od tych wartości, taśmy mają zagłębienia w postaci „skóry krokodyla” mogące wywołać mikropęknięcia.

Jednakże, doświadczenie wykazało, że taśma wykonana z tego rodzaju austenitycznych stali nierdzewnych, jest bardzo wrażliwa na pęknięcia na gorąco. Powstaje wówczas ryzyko tworzenia się pęknięć wzdłużnych o znacznych wymiarach, które stanowią problem co najmniej tak trudnyjak problem wywołany mikropęknięciami. Aby zapobiec takiemu zjawisku zmniejszyć należy znacznie ilość składników wywołujących kruchość, znajdujących się w metalu takichjak siarka i fosfor, co z kolei prowadzi do szczególnych wymagań przy wyborze surowców i/lub sposobu wytwarzania ciekłej stali, które w sposób nieunikniony zwiększają koszt końcowy wyrobów.

Ponadto, wymienione sposoby nie są całkowicie satysfakcjonujące ponieważ w większości przypadków stwierdza się zawsze powstawanie mikropęknięć na powierzchni wyrobu, nawet jeśli są one znacznie mniejsze niż w przypadku, w którym odlewa się stal na cylindrach gładkich lub o nieznacznej chropowatości.

Kształty zwykle stosowane w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki, w którym powierzchnie odlewnicze uwarunkowane są posiadaniem wydrążonych stref takich jak zagłębienia (rowki lub dołki), oddzielonych od siebie polami płaskimi lub polami o małej chropowatości, nie są odpowiednie. W rezultacie, posiadają one, zwłaszcza z powodu braku możliwości przepływu gazu ze strefy wydrążonej do innej strefy, naprzemianległe części, stosunkowo szerokie, w których metal bezpośrednio styka się z chłodzonym cylindrem i z równie szerokimi częściami, w których metal styka się z poduszką gazową, która osłabia skuteczność chłodzenia. Ta przemienność jest szkodliwajeśli chodzi o równomierność chłodzenia taśmy, i staje się znacznąniedogodnością wówczas, gdy odlewa się metal ulegający przemianie ferrytyczno-austenitycznej podczas krzepnięcia.

Celem wynalazku jest opracowanie dla stalowni sposobu umożliwiającego odlewania austenitycznej stali nierdzewnej, na przykład, ale nie jedynie, typu SUS 304 w postaci cienkich taśm o grubości kilku mm, zawierających możliwiejak najmniej zarówno mikropęknięć jak i pęknięć wzdłużnych, bez konieczności obrabiania ciekłego metalu o bardzo małej ilości składników resztkowych.

Cel wynalazku osiągnięty został przez połączenie wymagań dotyczących składu metalu, chropowatości jednej lub wielu powierzchni odlewniczych i składu gazu obojętnego.

Zgodnie z wynalazkiem sposób odlewania ciągłego nierdzewnej austenitycznej taśmy stalowej, w maszynie odlewniczej na jednej lub pomiędzy dwiema ruchomymi ściankami o powierzchniach mających wgłębienia, bezpośrednio z ciekłego metalu o składzie w procentach wagowych: C<0,08%, Si< 1%, Mn<2%, P<0,045%, S<0,030%, Cr od 17,0 do 20,0%, Ni od 8,0

183 032 do 10,5%, w którym zobojętnia się strefę otaczającąmenisk gazami obojętnymi, częściowo rozpuszczalnymi w stali, o regulowanym składzie, charakteryzuje się tym, że ciekłemu metalowi, z którego odlewana jest taśma nadaje się stosunek Cr_rńw_nowawNh_równowa>ny wyższy od 1,55, w którym Crrównowatny = % Cr + 1,37 x % Mo + 1,5 x % Si + 2 x % Nb + 3 x % Ti oraz Ni_równoważny=% Ni + 0,31 x % Mn + 22 x % C + 14,2 x % N+% Cu, przy czym stosuje się jedną łub wiele ruchomych ścianek, których zespół powierzchni zawiera połączone ze sobą wgłębienia o średnicy zawartej między 100 i 1500 pm i o głębokości wynoszącej od 20 do 150 pm, a następnie stosuje się gaz obojętny składający się co najmniej częściowo z gazu rozpuszczalnego w stali.

Korzystnie, ciekłemu metalowi nadaje się stosunek Crnywnoważny/Nirownoważny w zakresie od 1,55 do 1,70.

Korzystnie, stosuje się wgłębienia, które mają średnicę w zakresie od 700 do 1500 pm i głębokość wynoszącą od 80 do 120 pm.

Korzystnie, stosuje się gaz obojętny, który jest mieszaniną od 50 do 100% azotu i od 0 do 50% argonu.

Korzystnie, taśmę bezpośrednio po odlewaniu poddaje się walcowaniu na gorąco w temperaturze od 800 do 1200°C przy stopniu redukcji wyższym lub równym 5%.

Korzystnie, jako ruchome ścianki stosuje się zewnętrzne powierzchnie dwóch chłodzonych cylindrów, o osiach poziomych, obracające się w kierunkach przeciwnych względem siebie.

Sposób według niniejszego wynalazku wyjaśniony zostanie przykładowo w oparciu o ukształtowanie powierzchni cylindrów przedstawione na rysunku, na którym pokazany jest fragment tej powierzchni, w widoku perspektywicznym od góry.

Jak widać na rysunku, wgłębienia wykonane na powierzchni cylindrów mają zasadniczo kształt kołowy. Ich przykładowo podana średnia, mierzona od krawędzi do krawędzi wgłębień, mieści się w zakresie od 500 do 1000 pm, przy głębokości wynoszącej od 40 do 70 pm. Wgłębienia są zasadniczo połączone ze sobą, ponieważ krawędź każdego wgłębienia jest jednocześnie krawędzią wgłębienia z nim sąsiadującego, i w rezultacie czego wszystkie wgłębienia ram obejmują praktycznie pole całej tej powierzchni.

Jak podkreślono, cienka taśma metalowa wrażliwa na pęknięciach na gorąco, ma silne skłonności do poszerzania pęknięć wzdłużnych podczas krzepnięcia.

Aby zapobiec tej niedogodności proponuje się, zgodnie z wynalazkiem, przeprowadzenie krzepnięcia taśmy nie całkowicie w zakresie austenitu pierwotnego, ale w zakresie zawierającym ferryt pierwotny. Proporcja ferrytu pierwotnego nie musi być jednak zbyt znaczna, aby zminimalizować naprężenia, którym poddany jest metal podczas krzepnięcia, i które są związane z przejściem ferrytu w austenit.

W tych warunkach, aby otrzymać taki rezultat, austenityczna stal nierdzewna, na przykład typu SUS 304 według normy AISI, której skład wyrażony w procentach wagowych zawiera: C < 0,08%, Si < 1%, Mn < 2%, P < 0,045%, S <0,030%, Cr w zakresie od 17,0 do 20,0%, Ni w zakresie od 8,0 do 10,5%, musi ponadto odpowiadać warunkowi: Cr_rώWn_OWj_żn/Ni_róWno_Wj₂ny > 1,55, a korzy^{stnie war}unkow^{i 1},⁵5 < ^Crrównowjżn^y/Nirównowjżn^y < ¹,^{70. Przy stosu}nku Ctrównoważny^^rówiioważiy ^zawartym między 1,55 i 1,70 zmiany objętości związane z przemianą ferrytyczno-austenityczną, która rozpoczyna się przed końcem krzepnięcia są minimalne i łatwo kompensowane przez dopływ ciekłego metalu.

Wówczas, gdy stosunek Crrywnoważn/Nirównoważny jest wyższy od 1,70, naprężenia związane z przemianą ferrytyczno-austenityczną zaczynają się zwiększać i zmniejszenie mikropęknięć staje się mniej znaczące.

Stosunek Crrywnoważny/Nirównoważny obliczany jest na podstawie wzorów Hammafa i Swensson'a, to jest:

Crrównoważny = % Cr + 1,37 x % Mo + 1,5 x % Si + 2 x % Nb + 3 x % Ti oraz

Nirównoważny = % Ni + 0,31 x % Mn + 22 x % C + 14,2 x % N + % Cu.

183 032

Ten szczególny skład stali, aby mógł spełniać swoją rolę ograniczania wad powierzchniowych, musi iść w parze w z kształtem powierzchni cylindrów odlewniczych zapewniających odpowiednią równomierność przeniesienia ciepła na zespół tych powierzchni.

W tych warunkach, nacisk połączonych wgłębień na powierzchnię cylindrów pozostawia tylko trochę miejsca na bezpośrednie zetknięcie się metalu z cylindrem umożliwiając przejście gazu obojętnego z jednego wgłębienia do drugiego oraz powodując wymaganą równomierność chłodzenia. Wierzchołki chropowatości służą jako miejsca zapoczątkowania krzepnięcia, podczas gdy wgłębienia stanowią „połączenia skurczowe” metalu podczas krzepnięcia i umożliwiają rozdzielenie naprężeń, które powstawałyby na powierzchni cylindrów między wgłębieniami gładkich płyt lub płyt o niewielkiej chropowatości. Oczywiście, równomierność chłodzenia byłaby również wyrównana jeśli stosowano by cylindry, których powierzchnie byłyby bardzo gładkie. Ale wtedy chłodzenie byłoby zbyt gwałtowane i nie wykorzystana byłaby obecność połączeń skurczowych, które umożliwiają zapoczątkowanie przemiany ferrytyczno-austenitycznej, a co powodowałoby powstawanie pęknięć w dużej ilości. Ponadto, nie byłoby możliwości regulacji intensywności przeniesienia ciepła poprzez oddziaływanie na skład i wydatek gazu obojętnego.

Ponadto, zastosowanie wgłębień zamiast rowków powoduje bardziej równomierne krzepnięcie na całej szerokości wyrobu z powodu przemiennego charakteru powierzchniowej struktury cylindra.

Aby uzyskać zamierzony rezultat, połączone wgłębienia tej powierzchni muszą mieć średnicę do 100 do 1500 pm jeśli mająbyć w kształcie co najmniej w przybliżeniu kołowym, chociaż jest oczywiste, że wgłębienia mogą mieć również kształt zbliżony do eliptycznego. Ich wymiary powinny zapewniać im powierzchnię zasadniczo równoważną powierzchni, którą miałyby wgłębienia kołowe typu opisanego powyżej. Głębokość wgłębień wynosi od 20 do l50 pm.

Wgłębienia mogą być wykonane na cylindrach za pomocą znanych sposobów, takich jak obróbka laserowa, chemigrafia lub śrutowanie. W tym ostatnim przypadku zwłaszcza chodzi o to, aby sposób postępowania w celu otrzymania wgłębień o żądanych wymiarach uwzględniał własności mechaniczne warstwy niklu, który zwykle pokrywa powierzchnię miedzianego dzwona cylindra.

Wymiary wgłębień musząbyć dostosowane do składu gazu obojętnego co najmniej w strefie menisku, w której gaz otaczający uwiązany jest we wgłębieniach między powierzchnią cylindra i menisku. Nie można, na przykład, stosować argonu czystego, nierozpuszczalnego w stali, gdyż tworzy on zbyt grubą „poduszkę”, która powoduje zbyt różnorodny styk między stalą i cylindrem. W takim przypadku występuje bowiem zbyt znaczna i zbyt gwałtowna różnica temperatur pomiędzy punktami styku i braku styku naskórka metalu z cylindrem, co zwalnia zbytnio krzepnięcie a więc zmniejsza zagęszczenie naskórka metalu i powoduje powstawanie pęknięć. I odwrotnie, stosowanie czystego gazu rozpuszczalnego takiego, jak azot, może wywołać powstanie niezgodności w przypadku, w którym wgłębienia mają średnicę o wymiarach znajdujących się w górnych zakresach poprzednio określonych i niewielką głębokość, gdyż nie mogą przeszkadzać stali przenikać głęboko we wgłębienia i tworzyć zbyt znacznąpowierzchnię styku z cylindrem. Wraca się zatem do problemu, który powinien zostać wyeliminowany, a więc możliwości wystąpienia większego ryzyka tworzenia się rzeźby na taśmie, która byłaby odbiciem „negatywowym” chropowatości cylindrów. Należy więc przez modelowanie i próby określić, jaki powinien być skład gazu obojętnego występującego na poziomie menisku, dla lepszego przystosowania go do danych wgłębień i do danych składów metalu.

Najczęściej stosuje się gaz obojętny utworzony z azotu w ilości od 50 do 100% i argonu w ilości od 0 do 50%. Dobre wyniki uzyskuje się dla gazu obojętnego stosowanego łącznie z połączonymi wgłębieniami o średnicy od 700 do 1500 pm i głębokości w zakresie od 80 do 120 pm, do odlewania ciągłego nierdzewnej stali typu SUS 304 mającej stosunek Cr_równo_Ważny/Ni_równoważny zawarty między 1,55 i 1,70.

Należy również przewidzieć wyposażenie maszyny do odlewania ciągłego, w zespół zobojętniający, uniemożliwiające regulację składu atmosfery w strefie menisku. W tym względzie,

183 032 opisane urządzenie (FR 2 727 338) spełnia takie zadanie, chociaż do tego celu może być stosowane również inne urządzenie równoważne. Aby otrzymać jeszcze wyższą jakość powierzchni wyrobu gotowego można również w tym samym ciągu technologicznym zastosować, tuż po odlewaniu, walcowanie na gorąco w temperaturze od 800 do 1200°C, przy stopniu redukcji wyższym lub równym 5%. Można również zmniejszyć chropowatość odlewanej taśmy surowej nadając jej powierzchni ładny wygląd gotowego wyrobu walcowanego na zimno.

Jako przykład, tabela 1 przedstawia wpływ stosunku Cr_równoważnyNi_rów,oważny stali na ilość mikropęknięć na 1 dm³ powstających na taśmie odlewanej między dwoma cylindrami. Wyniki zostały podane dla dwóch średnic wgłębień, tj. dla 600 i 1000 pm, i dla gazu obojętnego utworzonego w 90% z azotu i w 10% z argonu.

Składy stali stosowanych w różnych próbach podane są w tabeli 2, dla austenitycznych stali nierdzewnych typu SUS 304, w którym zawartości składników resztkowych nie sązbyt niskie.

Tabela 1

Wpływ stosunku Crrównowwann/Nirównowatny na ilość mikropęknięć na 1 dm

Ctrówoważny/Nirównoważny	Ilość mikropęknięć ry na 1 dm średniej średnicy wgłębień 600 pm	Ilość mikropęknięć na 1 dm² średniej średnicy wgłębień 1000 pm
1,40 (odniesienie)	20	0
1,56	40	0
1,61	80	0
1,63	120	0
1,66	200	0
1,69	300	20
1,72	420	60
1,75	580	130
1,78	760	250
1,80	960	320
1,84		570

183 032

Tabela 2

Skład stali stosowanych podczas prób z tabeli 1

c%	0,056	0,021	0,018	0,054	0,054	0,014	0,016	0,041	0,037	0,041	0,040
Mn %	1,57	1,52	1,58	1,42	1,49	1,63	155	1,30	1,22	114	1,20
P%	0,020	0,020	0,022	0,023	0,021	0,021	0,020	0,023	0,022	0,017	0,024
S%	0,003	0,002	0,002	0,002	0,005	0,001	0,001	0,004	0,003	0,004	0,004
Si %	0,238	0,453	0,524	0,255	0,260	0,470	0,502	0,371	0,337	0,347	0,354
Ni %	10,47	10,40	10,18	9,04	9,07	10,01	10,02	8,81	8,63	8,56	8,53
Cr %	18,04	18,13	18,07	18,03	18,30	18,65	18,78	18,27	18,05	18,39	18,57
Cu %	0,244	0,035	0,035	0,161	0,079	0,178	0,027	0,107	0,148	0,019	0,156
Mo %	0,058	0,062,	0,027	0,188	0,233	0,162	0,108	0,162	0,173	0,019	0,186
Nb %	0,003	0,003	0,004	0,001	0,004	0,002	0,002	0,008	0,003	0,002	0,002
Ti %	0,003	0,003	0,003	0,003	0,001	0,003	0,003	0,002	0,002	0,002	0,002
N %	0,0523	0,0530	0,0441	0,0451	0,0452	0,0421	0,0441	0,0469	0,0413	0,0496	0,0407
Cr_rown %	18,49	18,91	18,91	18,68	19,02	19,59	19,69	19,07	18,80	18,94	19,37
Ni_rown %	13,18	12,12	11,73	11,46	11,45	11,59	11,50	10,89	10,56	10,52	10,52
^{C r} ro wn^{/N i}rown	1,40	1,56	1,61	1,63	1,66	1,69	1,71	1,76	1,78	1,80	1,84

Jak widać, dla wgłębień o średniej średnicy 1000 pm otrzymuje się powierzchnię taśmy pozbawioną lub praktycznie pozbawioną mikropęknięć, aż do stosunku Cr_równoważny/Ni_równoważnywynoszącego 1,69 włącznie. Zwykle uważa się, że gęstość mikropęknięć na 1 dm² niższa lub równa 40 jest wynikiem bardzo dobrym. Z tego punktu widzenia, stosowanie wgłębień o mniejszej średnicy, na przykład, 600 pm daje wyniki mniej zadowalające. Ale należy podkreślić, że tak otrzymane taśmy, dla obydwu typów wgłębień, pozbawione sąpęknięć wzdłużnych, z wyjątkiem tych taśm, które miały stosunek Cr_rown>ważny/Ni_rownoważny wynoszący 1,40. Występowanie takich wzdłużnych pęknięć, widocznych gołym okiem, jest wadą całkowicie nie do przyjęcia dla wyrobu walcowanego i czyni go całkowicie nieodpowiednim do zastosowania. Jak zauważono poprzednio, aby nie było takich pęknięć wzdłużnych na stali mającej stosunek CrrównoważnyNii równoważny niższy od 1,55, należy obniżyć w stali zawartość składników powodujących kruchość, zwłaszcza takich jak siarka i fosfor, co jednak zwiększa znacznie koszt wytwarzania. Połączenie warunków odlewania, zgodnie z wynalazkiem umożliwia rozwiązanie tego problemu.

Zbadano również bardziej szczegółowo wpływ średnicy wgłębień na tworzenie się mikropęknięć. Wyniki podano w tabeli 3.

Rozważono dwa różne przypadku stali odpowiadające odpowiednio stosunkom Cr_równowaażny/Nównoważny ° wartości 1,63 i 1,80 (dla składu stali podanego szczegółowo w tabeli 2). Gaz obojętny był utworzony w 90% z azotu i w 10% z argonu.

183 032

Tabela 3

Wpływ średnicy wgłębień na ilość mikropęknięć na 1 dm²

Średnia średnica wgłębień (pm)	Ilość mikropęknięć na 1 dm² ^Crrówowaażv^yNrówwwan^{y 1,63}	Ilość mikropęknięć na 1 dm2 Crrównoważny/Nirównoważży 1₅80
100	400	2000
400	240	1350
600	120	960
800	30	580
1000	0	320
1200	20	300
1500	50	360

Z tych przykładów widać, że to głównie dla średnic wgłębień rzędu 700 do 1500 pm i sto^{sunku Cr}równoważi^y/Nirównow^ażn^{y wynoszącym 1,63 otrzym}U^{je się} najl^epS^ze W^ym^ki W ^zakr*^esie gęstości mikropęknięć. Na wszystkich badanych próbkach nie stwierdzono pęknięć wzdłużnych.

Jeżeli chodzi natomiast o wpływ składu gazu obojętnego, w danym przypadku mniej lub bardziej rozpuszczalnego w stali, to wyniki są podsumowane w tabeli 4.

Próby były prowadzone stosując cylindry, których wgłębienia miały średnią średnicę wynoszącą 1000 pm.

Tabela 4

Wpływ składu gazu obojętnego na ilość mikropęknięć na 1 dm2

% argonu/azotu	Ilość mikropęknięć na 1 dm2 Cr^wowany/Nirówoważiy “ 1,63	Ilość mikropęknięć na 1 dm2 ^Cr'ró^vno'waż^^y^ⁱr^wwnoważny ¹j80
0/100	5	300
10/90	0	320
20/80	0	360
30/70	10	400
40/60	20	440
50/50	50	490
60/40	90
80/20	200
100	300

Stwierdzono, że wyniki są bardzo dobre głównie dla zawartości argonu niższej lub równej 50% przy stosunku Cr_równoważny/Nirównoważny wynoszącym 1,63, przy czym wartość optymalną osiągnięto dla stosunku argon/azot od 10/90 do 20/80%. Powyżej 50% argonu stwierdzono jed10

183 032 nak, że chropowatość cylindra odciska się jak „negatyw” na taśmie w sposób nadmierny, i nie zaleca się stosować tego zakresu wielkości.

Wreszcće, jeśli chodzi o wpływ walcowania na gorąco w tym samym ciągu technologicznym tuż po odlewaniu, na chropowatość R taśmy, to tabela 5 pokazuje ten wpływ na taśmy zawierające stosunek wynoszący 1,63, odlewane na cylindrach z wgłębieniami o średniej średnicy 1000 pm z zastosowaniem gazu obojętnego złożonego w 90% z azotu i w 10% z argonu.

Tabela 5

Wpływ walcowania na gorąco, w jednym ciągu technologicznym, na chropowatość taśmy

Stopień redukcji przy walcowaniu na gorąco	Ra (μιη)
(bez walcownia) 0%	10,6
5%	4,2
10%	3,2
20%	2,2
30%	1,6
40%	1,4
50%	1,2

Chropowatość taśmy zmniejsza się okresowo, gdy stopień redukcji grubości podczas walcowania na gorąco ulega zwiększaniu. Chropowatości Ra spotykane zwykle bez walcowania na gorąco, na taśmach znanych ze stanu techniki, są rzędu minimum 4,5 pm. Zatem stopień redukcji 5% wystarczy, aby otrzymać chropowatość mniejsząniż w optymalnych warunkach według wynalazku.

Jak stwierdzono, wynalazek może być stosowany w maszynach do odlewania najednej lub dwóch ściankach ruchomych, cienkich wyrobów metalowych, to jest w takich maszynach do odlewania na pojedynczym cylindrze, lub w maszynach do odlewania między taśmami. Istotne jest dlatego urządzenia, aby skład stali i jedna lub wiele powierzchni odlewniczych stykających się z ciekłym metalem, miały cechy chropowatości, które zostały opisane powyżej, i aby środowisko gazowe w strefie menisku było również zgodne z podanymi założeniami.

183 032

130

183 032

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób odlewania ciągłego nierdzewnej austenitycznej taśmy stalowej najednej lub pomiędzy dwiema ruchomymi ściankami o powierzchniach mających wgłębienia, bezpośrednio z ciekłego metalu o składnie w procentach wagowych: C < 0,08%, Si < 1%, Mn < 2%, P < 0,045%, S < 0,030%, Cr od 17,0 do 20,0%, Ni od 8,0 do 10,5%, w którym zobojętnia się strefę otaczającą menisk gazami obojętnymi, częściowo rozpuszczalnymi w stali, o regulowanym składzie, znamienny tym, że ciekłemu metalowi, z którego odlewanajest taśma nadaje się stosunek Cr_róWnowatn/Ni_róWnoważny wyższy od 1,55, w którym Cr^owaj-ny = % Cr + 1,37 x % Mo + 1,5 x % Si + 2 x % Nb + 3 x % Ti aNir_ównowaann=%Ni+0,31 x % Mn+22 x % C +14,2 x % N+% Cu, przy czym stosuje się jedną lub wiele ruchomych ścianek, których zespół powierzchni zawiera połączone ze sobą wgłębienia o średnicy zawartej między 100 i 1500 pm i o głębokości wynoszącej od 20 do 150 pm, a następnie stosuje się gaz obojętny składający się co najmniej częściowo z gazu rozpuszczalnego w stali.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciekłemu metalowi nadaje się stosunek ^Crró^wnoważnj^y'^Nir^ównoważi^{y W} Zakr^{esie od 1},^{55 do 1},⁷⁰.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wgłębienia, które mają średnicę w zakresie od 700 do 1500 pm i głębokość wynoszącą od 80 do 120 pm.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się gaz obojętny, który jest mieszaniną od 50 do 100% azotu i od 0 do 50% argonu.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że taśmę bezpośrednio po odlewaniu poddaje się walcowaniu na gorąco w temperaturze od 800 do 1200°C przy stopniu redukcji wyższym lub równym 5%.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ruchome ścianki stosuje się zewnętrzne powierzchnie dwóch chłodzonych cylindrów, o osiach poziomych, obracające się w kierunkach przeciwnych względem siebie.