PL194231B1

PL194231B1 - Sposób odlewania ciągłego taśm z austenitycznej stali nierdzewnej oraz taśma z austenitycznej stalinierdzewnej

Info

Publication number: PL194231B1
Application number: PL00351566A
Authority: PL
Inventors: Christian Marchionni; Frédéric Mazurier; Jean-Michel Damasse; Frédéric Descaves
Original assignee: Usinor
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2007-05-31
Also published as: ES2188523T3; JP2002542039A; JP4454868B2; PL351566A1; SI1185387T1; EP1185387A1; DE60000997T2; AU3661800A; FR2792560B1; ATE229391T1; BR0009894A; RU2239518C2; CZ20013776A3; EP1185387B1; FR2792560A1; DE60000997D1; ZA200108666B; CZ296650B6; TW434058B; DK1185387T3

Abstract

1. Sposób odlewania ciaglego tasm z austenitycznej stali nierdzewnej, grubosci mniejszej lub równej 10 mm miedzy dwoma chlodzonymi cylindrami obracajacymi sie dokola osi poziomych, bezposrednio z cieklego metalu zawierajacego, w procentach wago- wych, C = 0,08%, Si = 1%, P = 0,045%, Mn = 2%, S = 0,030%, Cr w zakresie od 17 do 20% oraz Ni w zakresie od 8 do 10,5%, zna- mienny tym, ze: - stosuje sie ciekly metal, który w procentach wagowych zawiera C = 0,08%, Si = 1%, P = 0,04%, Mn = 2%, Cr w zakresie od 17 do 20%, Ni w zakresie od 8 do 10,5%, S w zakresie od 0,007 do 0,040%, przy czym reszte stanowi zelazo i zanieczyszczenia wynikajace z wytapiania, - wybiera sie stosunek Cr równ./Ni równ., którego wielkosc zawarta jest w przedziale od 1,70 do 1,90, przy czym Cr równ. (%) = Cr(%) + 1,37 Mo(%) + 1,5 Si(%) + 2 Nb(%) + 3 Ti(%), a Ni równ. (%) = Ni(%) + 0,31 Mn(%) + 22 C(%) + 14,2 N(%) + Cu(%), - dobiera sie powierzchnie cylindrów zawierajaca polaczone ze soba wglebienia o przekroju poprzecznym w przyblizeniu ko- lowym lub eliptycznym, o srednicy od 100 do 1500 µm i glebokosci od 20 do 150 µm, - stosuje sie gaz obojetny otaczajacy menisk, który jest gazem rozpuszczalnym w stali lub mieszanina takich gazów, albo zlo- zony z co najmniej 50% objetosciowych takiego gazu lub mieszaniny gazowej. 3. Tasma z austenitycznej stali nierdzewnej, o grubosci mniejszej lub równej 10 mm, odlana z cieklego metalu zawierajacego, w procentach wagowych, C = 0,08%, Si = 1%, P = 0,045%, Mn = 2%, S = 0,030%, Cr w zakresie od 17 do 20% oraz Ni w zakresie od 8 do 10,5%, znamienna tym, ze - sklad stali w procentach wagowych zawiera C = 0,08%, Si = 1%, P = 0,04%, Mn = 2%, Cr w zakresie od 17 do 20%, Ni w zakresie od 8 do 10,5%, S w zakresie od 0,007 do 0,040%, przy czym reszte stanowi zelazo i zanieczyszczenia wynikajace z wytapiania, - stosunek Cr równ ./Ni równ. zawarty jest w przedziale od 1,70 do 1,90, przy czym Cr równ. (%) = Cr(%) + 1,37 Mo(%) + 1,5 Si(%) + + 2 Nb(%) + 3 Ti(%), a Ni równ. (%) = Ni(%) + 0,31 Mn(%) + 22 C(%) + 14,2 N(%) + Cu(%) oraz, ze - powierzchnia tasmy jest wolna od mikropekniec. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odlewania ciągłego taśm z austenitycznej stali nierdzewnej oraz taśma z austenitycznej stali nierdzewnej. Wynalazek dotyczy zwłaszcza odlewania ciągłego, bezpośrednio z ciekłego metalu, taśm z austenitycznej stali nierdzewnej, których grubość jest rzędu kilku mm, między dwoma chłodzonymi cylindrami obracającymi się dokoła osi poziomych.

W ostatnich latach nastąpił znaczny postęp w rozwoju sposobów odlewania cienkich taśm stalowych, węglowych lub nierdzewnych, bezpośrednio z ciekłego metalu. Obecnie, głównie stosowanym sposobem jest odlewanie ciekłego metalu między dwoma cylindrami chłodzonymi wewnętrznie, obracającymi się dokoła swoich osi poziomych w kierunkach przeciwnych, i usytuowanymi na wprost siebie, przy czym odległość minimalna między ich powierzchniami jest w przybliżeniu równa grubości, którą ma mieć odlewana taśma, na przykład, kilka mm. Przestrzeń odlewnicza obejmująca ciekłą stal określona jest przez powierzchnie boczne cylindrów, na których rozpoczyna się krzepnięcie taśmy, i przez ogniotrwałe, boczne płyty zamykające nałożone na końce cylindrów. Ciekły metal zaczyna swoje krzepnięcie po zetknięciu się z powierzchniami zewnętrznymi cylindrów, na których tworzy skrzepnięty „naskórek usytuowany na poziomie „szyjki, to jest w strefie, w której odległość między cylindrami jest minimalna.

Jednym z głównych problemów napotykanych podczas wytwarzania cienkich nierdzewnych taśm stalowych przez odlewanie między cylindrami, jest znaczne ryzyko powstania na taśmie wad powierzchniowych zwanych mikro-pęknięciami. Chodzi tu o pęknięcia o małych wymiarach, które są jednak wystarczające, aby sprawić, że niewłaściwe będzie stosowanie wyrobów przetwarzanych na zimno. Takie pęknięcia tworzą się podczas krzepnięcia stali i mają głębokość rzędu 40 mm i szerokość około 20 mm. Ich pojawianie się związane jest ze skurczami w metalu powstającymi podczas krzepnięcia naskórka przy zetknięciu z cylindrami, na długości łuku ich zetknięcia. Krzepnięcie może obejmować dwa kolejne etapy. Pierwszy etap następuje podczas początkowego zetknięcia ciekłej stali z powierzchnią cylindra, które powoduje tworzenie się skrzepniętego naskórka stalowego na powierzchni cylindrów. Drugi etap dotyczy wzrostu tego naskórka, aż do szyjki, gdzie jak podkreślono, łączy się on z naskórkiem utworzonym na drugim cylindrze tworząc taśmę całkowicie skrzepniętą. Zetknięcie między stalą i powierzchnią cylindra uwarunkowane jest topografią powierzchni cylindrów odlewniczych, w połączeniu z rodzajem gazu obojętnego otaczającego przestrzeń odlewniczą, i składem chemicznym stali. Wszystkie te parametry mają wpływ na ustalenie wymiany ciepła między stalą i cylindrem, i narzucają warunki krzepnięcia naskórka. Podczas krzepnięcia i chłodzenia naskórków są one poddane skurczom. Skurcze zależą zwłaszcza od zakresu przemiany fazy d®g, która dokonuje się przy znacznej zmianie gęstości metalu, na poziomie mikroskopowym. Gęstość taka określona jest przez skład odlewanego metalu. Skurcze jednak również zmieniają warunki krzepnięcia i chłodzenia naskórków.

Stosunek Cr_równ/Ni_równ. jest klasycznie uważany jako reprezentatywny dla drogi krzepnięcia austenitycznych stali nierdzewnych. Obliczono go według zależności Hammar'a i Swensson'a za pomocą wzorów wyrażonych w procentach wagowych:

Crrówn. (%) = Cr(%) + 1,37 Mo(%) + 1,5 Si(%) + 2 Nb(%) + 3 Ti(%)

Nirówn. (%) = Ni(%) + 0,31 Mn(%) + 22 C(%) + 14,2 N(%) + Cu(%).

Dokonano różnych prób, aby ustalić sposób odlewania między cylindrami umożliwiający otrzymanie, w sposób niezawodny, taśm pozbawionych niekorzystnych wad powierzchniowych, takich jak mikropęknięcia.

Jeśli chodzi o austenityczne stale nierdzewne, można zacytować europejski opis patentowy EP-A-0 409 645. Rozwiązanie według tego dokumentu polega na połączeniu określonej geometrii „wgłębień, czyli rowków o powiększonym kształcie kołowym lub eliptycznym występujących na powierzchni cylindrów, z użyciem, jako gazu obojętnego, mieszaniny gazowej zawierającej od 30% do 90% gazu rozpuszczalnego w stali, który wypełnia wgłębienia w czasie pierwszego zetknięcia się cylindrów z ciekłą stalą.

Europejski opis patentowy EP-A-0 481 481 łączy natomiast skład chemiczny, w którym wskaźnik d-Fe_cai określony wzorem d-Fe_cai = 3 [Cr(%) +1,5 Si(%) + Mo(%)] - 2,8 [Ni(%) + 0,5 Mn(%) + 0,5 Cu(%)] - 84 [C(%) + N(%)] - 19,8 wynosi od 5 do 9%, z geometrią wgłębień na cylindrach tak, aby ułatwiać krzepnięcie w ferrycie pierwotnym d®d + g. Wgłębienia mogą być klasycznie wykonane przez

PL 194 231 B1 śrutowanie lub przez obróbkę laserem. W rozwiązaniach znanych z obu tych opisów wymagane jest, aby wgłębienia takie były oddalone od siebie.

Europejski opis patentowy EP-A-0 679 114 proponuje zastosowanie rowków obwodowych wykonanych na powierzchni cylindrów, które nadają tej powierzchni chropowatość R_a od 2,5 do 15 mm. Chropowatość taka powiązana jest ze składem chemicznym stali umożliwiającym krzepnięcie w austenicie pierwotnym, scharakteryzowanym przez stosunek Cr_równ/Ni_równ. niższy od 1,60. Jednak, krzepnięcie w austenicie pierwotnym zwiększa podatność na pęknięcia na gorąco stali nierdzewnych i ryzyko tworzenia się pęknięć wzdłużnych na taśmie.

Europejski opis patentowy EP-A-0 796 685 proponuje odlewanie stali, której stosunek Cr_równ/Ni_równ. jest wyższy od 1,55, a korzystnie w zakresie od 1,55 do 1,70 tak, aby zminimalizować zmiany faz w wysokiej temperaturze, i aby wykonywać to odlewanie stosując cylindry, których powierzchnia zawiera połączone ze sobą wgłębienia o średnicy od 100 do 1500 mm i głębokości od 20 do 150 mm, i neutralizując otoczenie menisku (czyli przecięcie między powierzchnią ciekłej stali i powierzchnią cylindrów) gazem rozpuszczalnym w stali, lub mieszaniną gazu złożonego głównie z takiego gazu rozpuszczalnego. Wierzchołki chropowatości służą jako miejsca zapoczątkowania krzepnięcia, podczas gdy wgłębienia chropowatości tworzą połączenia skurczowe metalu podczas krzepnięcia, i umożliwiają lepszy rozkład naprężeń. Jednak wówczas, gdy stosunek Cr_równ/Ni_równ. jest wyższy od 1,70, nie zawsze można uniknąć występowania pewnej ilości mikropęknięć.

Celem wynalazku jest zaproponowanie sposobu odlewania ciągłego taśm z austenitycznej stali nierdzewnej, których powierzchnia byłaby pozbawiona mikropęknięć i innych znacznych wad, a który nie wymagałby warunków szczególnie ograniczających przy jego stosowaniu, i umożliwiałby odlewanie stali mającej stosunek Cr_równ/Ni_równ. większy niż w obecnie stosowanych sposobach.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób odlewania ciągłego taśm z austenitycznej stali nierdzewnej, o grubości mniejszej lub równej 10 mm między dwoma chłodzonymi cylindrami obracającymi się dokoła osi poziomych, bezpośrednio z ciekłego metalu zawierającego, w procentach wagowych, C <

< 0,08%, Si < 1%, P < 0,045%, Mn < 2%, S < 0,030%, Cr w zakresie od 17 do 20% oraz Ni w zakresie od 8 do 10,5%, charakteryzuje się tym, że:

- stosuje się ciekły metal, który w procentach wagowych zawiera C < 0,08%, Si < 1%, P <

< 0,04%, Mn < 2%, Cr w zakresie od 17 do 20%, Ni w zakresie od 8 do 10,5%, S w zakresie od 0,007 do 0,040%, przy czym resztę stanowi żelazo i zanieczyszczenia wynikające z wytapiania,

- wybiera się stosunek Cr_równ/Ni_równ., którego wielkość zawarta jest w przedziale od 1,70 do 1,90, przy czym

Crrówn. (%) = Cr(%) + 1,37 Mo(%) + 1,5 Si(%) + 2 Nb(%) + 3 Ti(%), a

Nirówn. (%) = Ni(%) + 0,31 Mn(%) + 22 C(%) + 14,2 N(%) + Cu(%),

- dobiera się powierzchnię cylindrów zawierającą połączone ze sobą wgłębienia o przekroju poprzecznym w przybliżeniu kołowym lub eliptycznym, o średnicy od 100 do 1500 mm i głębokości od 20 do 150 mm,

- stosuje się gaz obojętny otaczający menisk, który jest gazem rozpuszczalnym w stali lub mieszaniną takich gazów, albo złożony co najmniej z 50% objętościowych takiego gazu lub mieszaniny gazowej.

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

Przedmiotem wynalazku jest też taśma z austenitycznej stali nierdzewnej, o grubości mniejszej lub równej 10 mm, odlana z ciekłego metalu zawierającego, w procentach wagowych, C < 0,08%, Si < 1%, P < 0,045%, Mn < 2%, S < 0,030%, Cr w zakresie od 17 do 20% oraz Ni w zakresie od 8 do 10,5%, która charakteryzuje się tym, że

- skład stali w procentach wagowych zawiera C < 0,08%, Si < 1%, P < 0,04%, Mn < 2%, Cr w zakresie od 17 do 20%, Ni w zakresie od 8 do 10,5%, S w zakresie od 0,007 do 0,040%, przy czym resztę stanowi żelazo i zanieczyszczenia wynikające z wytapiania,

- stosunek Cr_równ/Ni_równ. zawarty jest w przedziale od 1,70 do 1,90, przy czym Cr_równ. (%) = = Cr(%) + 1,37 Mo(%) + 1,5 Si(%) + 2 Nb(%) + 3 Ti(%), a Ni_równ. (%) = Ni(%) + 0,31 Mn(%) + 22 C(%) + + 14,2 N(%) + Cu(%) oraz, że

- powierzchnia taśmy jest wolna od mikropęknięć.

Wynalazek polega na połączeniu warunków zależnych od składu odlewanego metalu, stanu powierzchni cylindrów i składu gazu obojętnego w otoczeniu menisku tak, aby otrzymać powierzchnię taśmy pozbawioną mikropęknięć. Wymaganą zasadą jest to, aby skład metalu zawierał siarkę w ilości

PL 194 231 B1 większej od ilości zwykle najczęściej spotykanej (jednak bez znacznego nadmiaru z punktu widzenia odporności na korozję), i aby ta zawartość siarki była połączona z dokładnym zakresem stosunków ^Crrówn.^/Nirówn.

Przedmiot wynalazku zostanie wyjaśniony w nawiązaniu do załączonych rysunków, na których fig. 1 przedstawia krzywą pokazującą wpływ zawartości siarki w metalu na występowanie mikropęknięć na powierzchni odlewanej taśmy, według wynalazku, a pos. 1 przedstawia, w przekroju poprzecznym, taśmę z austenitycznej stali nierdzewnej odlaną między cylindrami, według stanu techniki, która przedstawia morfologię mikropęknięć, których chce się uniknąć.

Warunki pierwszego zetknięcia między ciekłą stalą i cylindrami stanowią bardzo ważny czynnik w procesie krzepnięcia taśmy, który znacznie wpływa na jakość jej powierzchni. Kontrola tych warunków jest więc bardzo ważna dla uniknięcia mikropęknięć na odlewanej taśmie. Jednak, nieuniknione wahania poziomu powierzchni ciekłego metalu występującego między cylindrami komplikują tę kontrolę zwłaszcza, że są źródłem nieregularności przy wymianie ciepła, która ma miejsce w tej strefie pierwszego zetknięcia. Inne takie nieregularności występują, podczas następnych etapów krzepnięcia naskórków, z uwagi na skurcze metalu podczas krzepnięcia, które w szczególności skutkują przemianą fazy z wysoko-temperaturowymi własnościami austenitycznej stali nierdzewnej. Skurcze takie mogą być przyczyną mikropęknięć. Na fig. 2 pokazano mikrografię wykonaną na próbce cienkiej taśmy 1 z austenitycznej stali nierdzewnej, w przekroju wzdłużnym. Taśma 1 ma na powierzchni 2 mikropęknięcie 3 dokładnie takie, którego chce się uniknąć. Trawienie metalograficzne wykonane na próbce pokazało jasne pole 4 usytuowane dokoła mikropęknięcia 3 i na jego przedłużeniu. Odpowiada ono strefie segregacji wzbogaconej w niektóre pierwiastki, takie jak nikiel i mangan.

Odkryto, że dodatek ciekłego metalu z pierwiastkami powierzchniowo czynnymi takimi jak siarka, które działają na napięcie powierzchniowe ciekłej stali na powierzchni cylindrów, ma znaczny wpływ na warunki pierwszego zetknięcia metalu z cylindrami odlewniczymi. W szczególności, taki dodatek umożliwia znaczną stabilizację kształtu menisku ciekłego metalu dzięki lepszemu zwilżaniu powierzchni cylindra. Wynika stąd znaczne polepszenie równomierności i regularności w czasie wymiany ciepła pomiędzy ciekłym metalem i powierzchnią cylindrów podczas ich pierwszego zetknięcia. Te wyniki potwierdzili wynalazcy przez pomiary regularności grubości naskórków słupkowych wykonane na przekrojach metalograficznych w kierunku poprzecznym cienkich taśm surowych odlewanych z austenitycznych stali nierdzewnych typu 304. Wszelkie nieregularności tych grubości tłumaczy się podwyższoną skłonnością odlewanej taśmy do posiadania mikropęknięć na swojej powierzchni. Natomiast, regularna grubość części słupkowej skrzepniętego naskórka, która jest wskaźnikiem mówiącym, że poziom menisku zmienia się tylko niewiele podczas odlewania, idzie w parze z brakiem mikropęknięć na powierzchni taśmy.

Krzywa na fig. 1 przedstawia wyniki tych badań, które przeprowadzone zostały na taśmach o grubości 3 mm odlewanych z prędkością 50 m/min. Powierzchniom cylindrów odlewniczych nadano chropowatości przez połączone wgłębienia o średniej głębokości 80 mm i średniej średnicy 1000 mm. Skład stali zawarto w granicach: C od 0,02 do 0,06%, Mn od 1,3 do 1,6%, P od 0,019 do 0,024%, Si od 0,34 do 0,45%, Cr od 18,0 do 18,7%, Ni od 8,6 do 9,8%, S od 0,0005 do 0,0446%. Stosunki Cr_ró_wn/Niró_wn. tych stali zmieniały się w zakresie od 1,79 do 1,85. Gaz obojętny otaczający menisk zawierał 60% objętościowych azotu i 40% objętościowych argonu. Odcięte na wykresie przedstawiają zawartość siarki w metalu, zaś rzędne pokazują wskaźnik reprezentujący wzmocnienie wahań poziomu menisku podczas odlewania, co obrazuje odchylenie standardowe na grubości stref słupkowych obserwowanych w strukturze krzepnięcia taśmy. Jak widać, dla jednakowych warunków odlewania, im wyższa jest zawartość siarki w metalu, przy podobnej zawartości pozostałych pierwiastków, tym zmiany poziomu menisku są mniejsze. Począwszy od zawartości siarki 0,007%, ten wpływ zmniejsza się bardzo znacznie, podczas gdy jest on wyraźny dla zawartości niższych.

Należy również zauważyć, że występowanie mikropęknięć na powierzchni taśmy jest bezpośrednio związane z tymi wahaniami, i że granica dolna 0,007% zawartości siarki odpowiada również minimum koniecznemu do uniknięcia tworzenia się mikropęknięć.

Ogólnie, wynalazcy określili zespół warunków, których należy przestrzegać, aby odlewanie austenitycznej stali nierdzewnej w cienkie taśmy odbywało się bez tworzenia się mikropęknięć na powierzchni taśmy, które to warunki zostały wymienione powyżej. Są one uzasadnione w rezultacie poniższych rozważań.

Wówczas, gdy zawartość siarki jest niższa od 0,007%, wahania poziomu menisku stają się zbyt duże, i nieregularności wymiany ciepła, które stąd wynikają, powodują tworzenia się mikropęknięć,

PL 194 231 B1 w szczególności wówczas, gdy stosunek Cr_równ/Ni_równ. jest wyższy od 1,70. Ustalono granicę górną zawartości siarki jako 0,04%, ponieważ powyżej tej wartości wpływ zawartości siarki na stałość menisku zwiększa się tylko nieznacznie, jednak obserwuje się przy tym zwiększenie ryzyka zmniejszenia odporności na korozję z powodu porów na wyrobie gotowym wytworzonym z tych taśm.

Zawartość fosforu musi być utrzymana co najmniej w wysokości 0,04%, aby uniknąć ryzyka pęknięć na gorąco taśmy wtedy, gdy stosunek Cr_równ/Ni_równ. jest bliski zakresu dolnego, to jest wówczas, gdy krzepnięcie następuje częściowo w austenicie pierwotnym, i bez zwiększenia się ferrytu pierwotnego.

Stosunek Cr_równ/Ni_równ. musi wynosić co najmniej 1,70, gdyż poniżej tej wartości stal krzepnie co najmniej częściowo w austenicie pierwotnym, co zwiększa podatność na pęknięcia taśmy i powoduje powstawanie pęknięć wzdłużnych, których należy całkowicie unikać. Dla stosunku Cr_równ./Ni_równ. wyższego od 1,90, skurcz związany z przemianą ferryt-austenit staje się zbyt znaczny, i powstawanie mikropęknięć staje się wówczas nieuniknione. Ponadto, zawartość procentowa ferrytu w taśmie staje się zbyt wysoka, co może spowodować pęknięcia po ukształtowaniu wyrobu finalnego wykonanego z tak odlewanych taśm.

Inne warunki analityczne dla odlewanej stali są klasyczne, przez wzgląd na najpowszechniejsze austenityczne stale nierdzewne, zwłaszcza typu 304 i podobne. Jest oczywiste, że i inne pierwiastki, poza podanymi, mogą występować w stali jako zanieczyszczenia lub pierwiastki stopowe w nieznacznej ilości, o ile nie modyfikują one znacznie warunków krzepnięcia i napięcia powierzchniowego ciekłej stali na powierzchni cylindrów, co byłoby potwierdzone brakiem mikropęknięć na wytwarzanych taśmach.

Jak podkreślono, rodzaj gazu obojętnego otaczającego menisk, ma znaczny wpływ na warunki zetknięcia stali z powierzchnią cylindrów, a zwłaszcza na sposób, w jaki dokonuje się wymiana ciepła jako „negatyw” chropowatości cylindrów na powierzchnię taśmy, i na ryzyko tworzenia się mikropęknięć. Przy zastosowaniu gazu całkowicie lub częściowo nierozpuszczalnego w stali, takiego jak argon lub hel, stal podczas krzepnięcia nie przenika lub przenika bardzo mało we wgłębienia powierzchni cylindra. Wydzielanie ciepła dokonuje się więc praktycznie tylko na wprost wierzchołków chropowatości. Ta nierównomierność jest korzystna po pojawieniu się wielu mikropęknięć. Natomiast, przy zastosowaniu gazu obojętnego zawierającego znaczną ilość gazu rozpuszczalnego w stali, takiego jak azot, wodór, amoniak, CO₂, który utworzony jest w całości przez gaz lub mieszaninę takich gazów, stal odpowiednio wnika we wgłębienia powierzchni cylindrów, i wydzielanie się ciepła przy pierwszym zetknięciu jest znaczne. Ponadto, zmniejsza to nierównomierność wydzielania się ciepła na wprost wierzchołków i wgłębień. W praktyce, uwzględniając inne warunki odlewania wymagane dla składu metalu i chropowatość powierzchni cylindrów, granicę dolnej zawartości gazu obojętnego w gazie lub mieszaninie gazów rozpuszczalnych w stali ustala się na 50% objętościowych.

Warunki, które zostaną opisane poniżej prowadzą do żądanych wyników w przypadku, w którym cylindry mają na swojej powierzchni połączone wgłębienia o średnicy w zakresie od 100 do 1500 mm i głębokości w zakresie od 20 do 150 mm.

Poniżej podane zostaną przykłady zastosowania, które zilustrują wynalazek i przedstawią uzasadnienie co do jego wymogów.

P r z y k ł a d 1

Odlano między cylindrami taśmy z austenitycznych stali nierdzewnych, o grubości 3 mm. Powierzchnie cylindrów zawierały połączone wgłębienia o średniej średnicy 1000 mm i średniej głębokości 100 mm. Gaz obojętny otaczający menisk zawierał 40% argonu i 60% azotu. Skład stali zmieniał się w następujących granicach: C od 0,02 do 0,06%; Mn od 1,3 do 1,6%; P od 0,019 do 0,024%; Si od 0,34 do 0,45%; Cr od 18,0 do 18,7%; Ni od 8,6 do 9,8%; S od 0,0005 do 0,0446%. Stosunek Cr_ró_wn/Niró_wn. odlewanych stali zmieniał się od 1,79 do 1,85. Zmierzono gęstość powierzchniową mikropęknięć na taśmach tak odlewanych i porównano wyniki tych pomiarów z zawartością siarki w stalach odlewanych. Tabela 1 przedstawia wnioski z tych prób.

PL 194 231 B1

T a b e l a 1

Wpływ zawartości siarki w stali na gęstość powierzchniową mikropęknięć

S%	Liczba mikropęknięć na dm²
0,0005	110
0,0028	75
0,0066	10
0,0075	0
0,0080	0
0,0150	0
0,0388	0
0,0446	0

W tych przykładach, gdzie stosunek Cr_równ/Ni_równ. odlewanych stali wynosił od 1,79 do 1,85 i zmieniał się tylko w bardzo wąskich granicach, wynika jasno, że zaobserwowana gęstość mikropęknięć zależy w znacznym stopniu od zawartości siarki w stali. Dla zawartości siarki wyższych od 0,007%, nie zaobserwowano mikropęknięć, podczas gdy dla zawartości siarki niskich i bardzo niskich, mikropęknięcia występują w znacznych ilościach. Na podstawie tych wyników ustalono krzywą z fig. 1.

P r z y k ł a d 2

Odlano między cylindrami taśmy o grubości 3,8 mm z austenitycznej stali nierdzewnej, której skład podano w tabeli 2. Cylindry miały chropowatość powierzchni scharakteryzowaną występowaniem połączonych wgłębień o średniej średnicy 1000 mm i o średniej głębokości 120 mm.

T a b e l a 2

Skład chemiczny stali z przykładu 2

Stal	C%	Mn%	P%	S%	Si%	Ni%	Cr%	Cu%	Mo%	N%	^Crrówn.^/Nirówn.
A	0,038	0,87	0,019	0,004	0,451	8,61	18,28	0,128	0,071	0,0456	1,82
B	0,035	0,82	0,021	0,019	0,562	8,58	18,23	0,114	0,218	0,0535	1,85
C	0,015	1,57	0,020	0,005	0,510	10,16	18,25	0,108	0,082	0,0423	1,64
D	0,053	1,50	0,023	0,039	0,266	9,07	18,11	0,264	0,299	0,0509	1,62

Podczas odlewania tych stali, zmieniono skład gazu obojętnego występującego w pobliżu menisku, zmieniając odpowiednio proporcje argonu i azotu, i zmierzono na odlewanych taśmach gęstość powierzchniową zaobserwowanych mikropęknięć dla różnych składów użytego gazu obojętnego. Wyniki podano w tabeli 3.

PL 194 231 B1

T a b e l a 3

Wpływ składu gazu obojętnego na gęstość powierzchniową mikropęknięć taśmy, zależnie od zawartości siarki i stosunku Crrówn./Nirówn. odlewanej stali

Argon %/Azot %	Stal A mikropęknięcia/dm²	Stal B mikropęknięcia/dm²	Stal C mikropęknięcia/dm²	Stal D mikropęknięcia/dm²
0/100	200	0	0	0
10/90	290	0	0	0
20/80	280	0	0	0
30/70	320	0	5	0
40/60	330	0	20	0
50/50	370	0	40	0
60/40	350	5	70	15
70/30		40	110	30
80/20		110	130	120

Te próby pokazały, że stal A, która ma zadowalający stosunek Cr_równ/Ni_równ. ale małą zawartość siarki, regularnie posiadała mikropęknięcia w znacznej ilości, niezależnie od składu gazu obojętnego. Stal C ma nieco wyższą zawartość siarki, co wystarcza, aby znacznie polepszyć jakość powierzchni taśmy, i nie zaobserwowano mikropęknięć wówczas, gdy zawartość azotu w gazie obojętnym wynosiła co najmniej 80%. Jednak, ten wynik nie może być uważany za całkowicie zadawalający, ponieważ konieczność utrzymania zawartości azotu w gazie obojętnym na wysokim poziomie redukuje możliwości operatora w zakresie sterowania instalacją odlewniczą w sposób dokładny. W rezultacie, skład gazu obojętnego jest parametrem, który trzeba regulować, aby kontrolować intensywność wymiany ciepła między cylindrami i metalem, na przykład, zmieniając wypukłość cylindrów, która wpływa na kształt taśmy, tak jak w rozwiązaniu według europejskiego opisu patentowego EP-A-0 736 350. Wyniki otrzymane w przypadku stali C prowadzą do wniosku, że zawartość siarki o wartości 0,005% nie może wchodzić w zakres wynalazku.

Natomiast, taśmy odlewane ze stali B i D nie mają mikropęknięć, o ile zawartość azotu w gazie obojętnym wynosi co najmniej 50%. Zawartości siarki w tych stalach wynoszą, odpowiednio, 0,019% i 0,039%, a ich stosunki Cr_równ/Ni_równ. wynoszą, odpowiednio, 1,82 i 1,64. Te przykłady wykonania wchodzą więc w zakres wynalazku. Wynalazek stosuje się dla przypadku stali mającej stosunek Cr_ró_wn/Niró_wn. zawarty między 1,70 i 1,90, gdyż zakres ten odpowiada stalom, w których dodaje się mniejszą ilość pierwiastka austenitotwórczego (takiego jak nikiel) niż w przypadku stali mających niższy stosunek Cr_ró_wn/Ni_równ., które są przez to bardziej ekonomiczne przy wytwarzaniu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób odlewania ciągłego taśm z austenitycznej stali nierdzewnej, grubości mniejszej lub równej 10 mm między dwoma chłodzonymi cylindrami obracającymi się dokoła osi poziomych, bezpośrednio z ciekłego metalu zawierającego, w procentach wagowych, C < 0,08%, Si < 1%, P < 0,045%, Mn < 2%, S < 0,030%, Cr w zakresie od 17 do 20% oraz Ni w zakresie od 8 do 10,5%, znamienny tym, że:

- stosuje się ciekły metal, który w procentach wagowych zawiera C < 0,08%, Si < 1%, P < < 0,04%, Mn < 2%, Cr w zakresie od 17 do 20%, Ni w zakresie od 8 do 10,5%, S w zakresie od 0,007 do 0,040%, przy czym resztę stanowi żelazo i zanieczyszczenia wynikające z wytapiania,

PL 194 231 B1

- wybiera się stosunek Cr_równ./Ni_równ., którego wielkość zawarta jest w przedziale od 1,70 do 1,90, przy czym

Crrówn. (%) = Cr(%) + 1,37 Mo(%) + 1,5 Si(%) + 2 Nb(%) + 3 Ti(%), a

Nirówn. (%) = Ni(%) + 0,31 Mn(%) + 22 C(%) + 14,2 N(%) + Cu(%),

- dobiera się powierzchnię cylindrów zawierającą połączone ze sobą wgłębienia o przekroju poprzecznym w przybliżeniu kołowym lub eliptycznym, o średnicy od 100 do 1500 mm i głębokości od 20 do 150 mm,

- stosuje się gaz obojętny otaczający menisk, który jest gazem rozpuszczalnym w stali lub mieszaniną takich gazów, albo złożony z co najmniej 50% objętościowych takiego gazu lub mieszaniny gazowej.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się gaz obojętny, który jest mieszaniną zawierającą objętościowo od 50 do 100% azotu i od 50 do 0% argonu.
3. Taśma z austenitycznej stali nierdzewnej, o grubości mniejszej lub równej 10 mm, odlana z ciekłego metalu zawierającego, w procentach wagowych, C < 0,08%, Si < 1%, P < 0,045%, Mn < 2%, S < 0,030%, Cr w zakresie od 17 do 20% oraz Ni w zakresie od 8 do 10,5%, znamienna tym, że

- skład stali w procentach wagowych zawiera C < 0,08%, Si < 1%, P < 0,04%, Mn < 2%, Cr w zakresie od 17 do 20%, Ni w zakresie od 8 do 10,5%, S w zakresie od 0,007 do 0,040%, przy czym resztę stanowi żelazo i zanieczyszczenia wynikające z wytapiania,

- stosunek Cr_równ/Ni_równ zawarty jest w przedziale od 1,70 do 1,90, przy czym Cr_równ (%) = = Cr(%) + 1,37 Mo(%) + 1,5 Si(%) + 2 Nb(%) + 3 Ti(%), a Nirówn. (%) = Ni(%) + 0,31 Mn(%) + 22 C(%) + + 14,2 N(%) + Cu(%) oraz, że

- powierzchnia taśmy jest wolna od mikropęknięć.