PL31712B1 - - Google Patents

Description

Plcrw&zenstwo: 10 lutefo 1938 dla zattrz. 1 — 719 -17; 11 kwietnia 1938 dla zastrz. 8 (Francja) Nowsze badania wykazaly, ze zawar¬ tosc stosunkowo nieduzej ilosci aluminium w stali w znacznym stopniu oddzialywa na jej wlasciwosci, przy czym okazalo sie tez, ze nawet nieznaczne zawartosci aluminium wystarczaja do spowodowania dalekoida- cych zmian szeregu wlasciwosci stali, np. zmiane wielkosci ziarn wedlug Mac Ouaid- Ebna, stopnia zahartowania, odpornosci na przegrzewanie oraz zmiane innych wlasci¬ wosci mechanicznych staH.Okazalo sie w szczególnosci, ze doda¬ tek aluminium do stali, który czyni zbed¬ nym stosowanie dodatków bardziej kosz¬ townych, jak np. wanadu, umozliwia wy¬ twarzanie stali drobnoziarnistych, posiada¬ jacych duze zalety, mnozliwlajace zasto¬ sowanie ich w szerszym zakresie. JezeK alummium fest wprowankafie do stali w tyglu lub tez w formie odlewniczej, to w tym przypadku wedlug Hczfaych autorów nalezy aluminium wprowadzac w ilosci 0,025 — 0,05Vt a nawet i wiekszej. Z dru¬ giej strony tutorowie stwierdzaja na ogól; ze taki duzy dodatek aluminium niekoiif- stnie oddzialywa na ndkrograficzna budo¬ we stali i w kazdym razie w celu zapobie¬ zenia temu zachodzi koniecznosc przepro¬ wadzania bardzo silnego odtleniania staS, jakkolwiek dotychczas nie zostal ujawnio¬ ny sposób osiagania tego wyniku.Ponadto dodatek aluminium moze lat-wo ^powodowac powiekszenie liczby oraz rozmiarów wad wewuetiznych stali, ujaw¬ niajacych sie zwykle w postaci wloskowa- tych rys podczas poddawania jej obróbce sprawdzajacej. Dodatek aluminium moze tez spowodowac wydzielanie sie zanieczy¬ szczen, np. w postaci grudek tlenku glinu, których obecnosc jest bardzo niekorzystna ze wzgledu na mikrograHczna budowe staH.Z drugiej strony znane jest stosowanie do odsiarkowywania i odtleniania stali zu¬ zli, zawierajacych tlenek glinu, jako sklad¬ nik glówny, oni wapno, krzemionkei koks.Okazalo sie, ze przy stosowaniu takich zuzli glinkowo-wapnowo-weglanowych moz¬ na osiagnac dobre odsiarkowanie, a nawet i odtlenienie stali, stosujac taki sam spo¬ sób postepowania, jak w przypadku zasto¬ sowania zuzli wylacznie wapiennych w piecu elektrycznym, mianowicie wprowa¬ dzajac do kapieli stalowej zuzle; zawiera¬ jace tlenek glinu, wapno, krzemionke i koks, i tworzac nastepnie zuzle karbido¬ we czyli bogate w weglik wapnia, którymi dziala sie na kapiel w ciagu dosc dlugiego czasu. Postepowanie takie stanowi zastoso¬ wanie znanego spoeobn odtleniania i od¬ siarkowywania stali za pomoca stosowanych zwykle w piecach elektrycznych zuzli wegli¬ kowych (karbidowych) z dodatkiem zuzli glinkowo-weglanowych. Jednajcie spesób ten nie daje zadnych szczególnych korzy¬ sci w porównaniu z innymi sposobami zna¬ nymi. Posiada on przy tym te same wady. a mianowicie: dlugi czas trwania reakcji, stopniowe naweglanie wytwarzanej slali, trudnosci w uzyskaniu potrzebnej zawarto¬ sci w slali wegla, oraz napotyka sie bar¬ dzo duze trudnosci w zastosowaniu tego epoeobu szczególnie do wytwarzania siali maloweglistej. Z drugiej strony w porów¬ naniu ze sposobem, wedlug którego stosuje sie zuzle weglikowe, posiada on bardzo po¬ wazne wady, a mianowicie silniejsze i szkodliwe dzialanie zuzli na wykladzine pieca, powodujace nagryzanie wykladziny.Ponadto powoduje to znaczne podwyzsze- nie kosztów surowych materialów, a prze¬ to tez i kosztów calego zabiegu, przy czym ten wzrost kosztów nie jest wyrównywany ani przez zalety techniczne tego sposobu, ani przez oszczednosci, wynikajace z krót¬ szego czasu trwania procesu.Opisany wyzej sposób daje sie zastoso¬ wac jedynie w atmosferze redukujacej i w bardzo wysokich temperaturach roboczych, które, o ile chodzi o wytwarzanie stali, mozna osiagnac jedynie w piecach elek¬ trycznych. Przeto zastosowanie wspomnia¬ nego sposobu w praktyce jest ograniczone jedynie do stosowania wjriecach elektrycz¬ nych, podobnie jak przy zastosowaniu zu¬ zli bialych, czyli ubogich w zelazo, wzgled¬ nie weglikowych (karbidowych).Zuzle glinkowo-weglanowe, stosowane wedlug opisanego wyzej sposobu, staja sie coraz gestsze w miare zwiekszania sie za¬ wartosci w nich weglików. Wskutek tego plynnosc tych zuzli zmniejsza sie w miare powiekszania sie skutecznosci ich dziala¬ nia chemicznego.Sposób zas wedlug wynalazku niniej¬ szego pozwala na wytwarzanie regularnie i w prosty sposób stali wykazujacej bar¬ dzo równomierna czystosc budowy mikro- graficznej, niezaleznie od rozmiarów aiarn wedlug Mac Quaid-Ehna, przez wprowa¬ dzanie do stali stosunkowo znacznych do¬ datków aluminium (do 0,02—0,03*/t lub nawet wiekszych), i to nawet wówczas, gdy wprowadza sie je do tygli lub do form odlewniczych. Wyniki te mozna osiagnac zarówno w przypadku wytwarzania stali banko miekkich, jak tez w przypadku stali sredfeo miekkich i twardych, jakkolwiek wiadomo, ze uzyskiwanie czystych etaH bardzo miekkich jest znacznie trudniejsze, zwlaszcza stali o budowie drobnoziarnistej.Wynalazek niniejszy polega na tym, ze na kapiel stalowa, zawierajaca silnie reagu¬ jacy czynnik redukcyjny, którego tlenek - 2 —posiada charakter kwasowy, dziala sie zu¬ zlami, zawierajacymi glównie tlenek glinu oraz zasady potasowcowe lub wapniowco- we, przy czym dziala sie zuzlami na wy¬ twarzany metal tak dlugo, az zuzle wyka¬ za bardzo mala zawartosc tlenku zelaza i tlenku manganu.Czynnika redukcyjnego, którym moze byc np. krzem albo tez ewentualnie tytan lub cyrkon, dodaje sie do stali w takiej ilosci, aby wystarczal on do od tlenienia tlenku zelaza zawartego w zuzlach, az do bardzo malej jego pozostalosci, a w razie potrzeby równiez i do odtlenienia tlenku manganu, oraz do niezawodnego odtlenie- nia i odsiarkowania kapieli stalowej wsku¬ tek polaczonego dzialania z zuzlami.Sposób wedlug wynalazku niniejszego nie wymaga stosowania szczególnie wyso¬ kich temperatur, przy czym daje sie on przeprowadzic zarówno w piecu o topni- sku otwartym, jak i w piecu elektrycznym, oraz w kazdym w ogóle urzadzeniu, slu¬ zacym do wytwarzania stali. Wzbogacanie zuzli w wegiel za pomoca koksu nie zachodzi w sposobie wedlug wynalazku, poniewaz jest to zupelnie zbedne, albowiem wynik procesu nie zalezy wcale od tworzenia sie wegli¬ ków. Jak juz wyzej zaznaczono, wystar¬ cza, aby dodany czynnik redukcyjny dzia¬ lal na zuzle w ciagu czara, wystarczajace¬ go do osiagniecia w zuzlach niezmiernie malych zawartosci tlenków metali, np. tlen¬ ku zelaza oraz tlenku manganu. Nastepuje to po uplywie stosunkowo krótkiego cza¬ su lub nawet w czasie bardzo krótkim, je¬ zeli proces przeprowadza sie przy zasto¬ sowaniu gwaltownego mieszania, jak to bedzie jeszcze opisane nizej. Jakkolwiek zuzle podczas procesu staja sie coraz uboz¬ sze w zawartosc dajacych sie redukowac tlenków metali pod dzialaniem silnie rea¬ gujacego czynnika redukcyjnego, to pozo¬ staja one w stanie cieklym podczas cale¬ go procesu, dzieki czemu nadaja sie one szczególnie dobrze do szybkiej reakcji z dodawanym czynnikiem redukcyjnym. Te¬ go silnie reagujacego czynnika redukcyj¬ nego, a mianowicie krzemu, dodaje sie do kapieli przed dzialaniem na kapiel zuzlami lub tez podczas dzialania nimi. Czynnik re¬ dukcyjny moze byc dodany do stali silnie utlenionej, zawierajacej np. 0,08% tlenu, przy czym godna uwagi jest okolicznosc, ze nawet wówczas mozna otrzymac stal o bardzo duzym stopniu ostatecznej czysto¬ sci budowy mikrograficznej.Silnie reagujacy czynnik redukcyjny stosuje sie w polaczeniu z zuzlami glinko¬ wymi wedlug wynalazku glównie w tym celu, aby tlenek glinu zawarty w zuzlach zredukowac do aluminium metalicznego i jednoczesnie wprowadzic go do metalu.W praktyce udaje sie to jedynie wówczas, jezeli stosowany czynnik redukcyjny dzia¬ la tak, iz obniza on zawartosc tlenku zela¬ za w zuzlach do wartosci nadzwyczaj ma¬ lych, jak np. podano w przytoczonych ni¬ zej przykladach, wzglednie jezeli osiagnie sie scisle zetkniecie zuzli z dodanym czyn¬ nikiem redukcyjnym w ciagu wystarczaja¬ co dlugiego czasu, az uzyska sie zuzle o bardzo malej zawartosci tlenku zelaza. Ze wspomniane dzialanie czynnika redukcyj¬ nego jest wlasnie takie, to wynika z faktu, ze jesli np. roztopiona stal, zawierajaca krzem \mb kmy rfrwnowainy czynnik ra- dukcyjny, podda sie energicznemu miesza¬ niu z zuzlami o skladzie chemicznym we¬ dlug wynalazku, zawierajacymi poczatko¬ wo bardzo nieduza ilosc tlenku zelaza, np. 0,4°/o, to nie uzyskuje sie zmniejszenia wielkosci ziarn wedlug Mac Quaid-Ehna, które uzyskaloby sie przez wprowadzenie do stali aluminium, jak to podano wyzej, i to nawet wówczas, gdy przerabiana sial zawiera duza ilosc wegla.Zostalo stwierdzone, ze nieliczne, bar¬ dzo male tlenkowe wtracenia niemetalicz¬ ne, wystepujace jeszcze po skrzepnieciu stali poddanej wyzej opisanej obróbce we¬ dlug wynalazku, posiadaja charakter Icry- — 3tUliczny, przy czym z reguly znajduja sie one w pewnych odleglosciach wzajemnych i nie wykazuja wydluzania sie podczas wal¬ cowania lub kucia. Stal nie posiada wów¬ czas wcale lub niemal wcale rys wlosko- watych, jezeli zas rysy takie istnieja, to sa one zwykle bardzo male* Ponadto spo¬ sób wedlug wynalazku niniejszego, w prze¬ ciwienstwie do znanych sposobów, zapew¬ nia dobre odsiarkowywanie stali nawet wówczas, gdy poczatkowa zawartosc w niej siarki jest juz niska, np. jesli wynosi ona okolo 0,0^/t. Wobec tego uzyskuje sie w ten sposób stale bardzo czyste z punktu widzenia obecnosci w nich wtracen nieme¬ talicznych w postaci siarczków.Doswiadczenia wykazaly, ze stal wy¬ tworzona sposobem wedlug wynalazku ni¬ niejszego zawiera pewna ilosc aluminium.Stwierdzono w istocie, ze nawet w przy¬ padku niestosowania dodatku aluminium do metalu podczas reakcji lub tez pózniej oraz przy niewprowadzaniu do zuzli czyn¬ ników odtleniajacych, zawierajacych alu¬ minium, otrzymana stal, która osiada gle¬ boko w formie odlewniczej i posiada nie- nadajace sie do uzytku nadlewy oraz war¬ stwe wegla drzewnego na wierzchu blo¬ ków, wykazuje bardzo nieliczne wtracenia niemetaliczne w postaci zwiazków glinu, co dowodzi, ze do metalu zostalo wprowa¬ dzone aluminium. Z drugiej zas strony wprowadzenie aluminium do stali oraz obecnosc aluminium rozpuszczonego w me¬ talu wykazuje, ze nawet nadzwyczaj ma¬ ly dodatek aluminium do stali w tyglach lub formach odlewniczych, np. w ilosci 0,005°/t, wystarcza do otrzymania stali o malej wielkosci ziarn wedlug Mac Quaid- Ehna, co w zwyklych warunkach mozna osiagnac jedynie przez wprowadzenie do stali 3—10-krotnie wiekszego dodatku aluminium i to nawet przy zastosowaniu stali uprzednio odtlenionych. Okolicznosc ta stanowi jedna z zalet sposobu wedlug wynalazku niniejszego.Inna zaleta sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze sposób ten pozwala na otrzymywanie bloków o bardzo czystej po¬ wierzchni, co znacznie obniza dodatków* koszty obróbki, polegajacej na scinaniu i zdzieraniu wszelkich nierównosci tej po¬ wierzchni.Ponizej podano, tytulem przykladu, kil¬ ka danych, uzyskanych dzieki zastosowa¬ niu sposobu wedlug wynalazku niniej¬ szego.Przyklad I. W piecu elektrycznym roz¬ topiono 15 tonn stali w celu otrzymania da¬ jacej sie utwardzac stali chromo-niklowej.Po roztopieniu stali usunieto zuzle i do ka¬ pieli utlenionej dodano w nadmiarze chro¬ mu, manganu i krzemu, przy czym krze¬ mu dodano w ilosci 0,4*/t w stosunku wa¬ gowym. Nastepnie stal poddano energicz¬ nemu mieszaniu z uprzednio roztopionymi i umieszczonymi na dnie tygla odlewnicze¬ go zuzlami glinkowo-wapniowcowymi, wzie¬ tymi w ilosci 4f/t wagowych.Uzyto zuzli o nastepujacym skladzie chemicznym: A/tOs — 43»/e, CM — 47*/t, FeO — l,5"/t, SiOt — T/%. TiO — 1,4**.Po energicznym mieszaniu roztopione} stali z zuzlami zuzle, plywajace na po¬ wierzchni roztopionego metalu, mialy na¬ stepujacy sklad chemiczny: AMh —35V#, FeO — 0,6»/», CaO — 46Vo, JfnO—0,5*/#, SiOt — 14Vt, Ti(h— 1&/: MgQ — 2,5Vt, Otrzymana stal zawierala: C — 0,135»/t, Cr — 0,73Vs, Si — Mn—0,&/% P — 0,00^/s.Ni — 2&W* - 4 —DOBDOSSOnfllO OO VSttflBSGMS OOCZatkO* wogo ZMik lawnrtosc tlenu w stall wyno¬ sil* 0072*/*. Po dodania kramu, manfa- imidram wynosil* ono 0,021V#, po ener¬ gicznym zmieszaniu zas s lullami wyno¬ sila 0.0025*/* Zawartosc siarki w metalu zostala zmniejszona do 0,006*/* czyli do nadzwyczaj maltj wartosci jak dla ttaH maloweghstych.Dodatek 0,005*/t aluminium podczas od¬ lewania bloków wystarcza do uzyskania stali o równomiernej budowie i o wielko¬ sci ziarn wedlug Mac Quaid-Ehna wyno¬ szacej 6 — 7. Badania, przeprowadzone z pretem cylindrycznym o dlugosci jedne¬ go metra i srednicy 85 mm, wykonanym z wytworzonej stali, po obtoczeniu go na tokarce do srednic wynoszacych kolejno 75, 65 i 55 mm, wykazaly, ze we wszyst¬ kich tych trzech przypadkach nie mozna bylo znalezc wiecej niz jednej rysy o dlu¬ gosci 1,5 mm oraz 9 braków punktowych o rozmiarach mniejszych niz 1 mm.Badano tez tlenkowe wtracenia nieme¬ taliczne, wystepujace na powierzchni po¬ dluznego przekroju prostokatnego klocka o dlugosci 80 mm, wycietego ze srodkowej czesci bloku ze stali, wytworzonej bez do¬ datku aluminium. Badano wtracenia na szerokosci 1,76 mm; mierzono przy tym dlugosc stwierdzonych wtracen, w przy¬ padku zas grupowych wtracen mierzono calkowita dlugosc takiej grupy. Mozna by¬ lo stwierdzic przy tym jedynie cztery wtracenia o dlugosci 0,07 — 0,17 mm i je¬ dno wtracenie o dlugosci 0,2 mm. Takie same badania przeprowadzono z blokiem z tej samej stali, ale zawierajacej 0,02*/t aluminium, przy czym znaleziono 5 wtra¬ cen o wielkosci 0,07 — 0,17 mm, me zna¬ leziono natomiast ani jednego wtracenia o wiekszych rozmiarach.Wszystkie te wtracenia niemetaliczne skladaly sie z tlenku glinu.Przyklad II. Takiej samej przeróbce poddano ladunek 15 totm twardej staH chromowej. 2uzle poczatkowe posiadaly taki sam sklad chemiczny, jak w przykla¬ dzie I. Do stali dodano 0,35V« krzemu. Po przeprowadzeniu procesu wedlug wyna¬ lazku zuzle posiadaly nastepujacy sklad chemiczny: AltCh — yP/*, CaO —47Vt, FeO — 0,6^/s, SiOt — 10,5°/a, MnO — 0,4*/t, MgO — l,5Vo, TiO — l,lVt.Po poddaniu metalu obróbce za pomo¬ ca zuzli otrzymano stal zawierajaca: C — l,0y/t, Cr — l,37*/s, Si — (U65*/*, S — 0,009V* Jfn_0,3Vi, P — O,00P/».W wyniku obróbki calkowita zawartosc tlenu w stali, która po dodaniu krzemu, manganu i chromu wynosila 0,00759/* zo¬ stala zmniejszona do 0,0015#/t, zawartosc zas siarki zmniejszyla sie do 0,0059/«.Po obtoczeniu na tokarce preta z tej stali o wymiarach jak w przykladzie I i po przeprowadzeniu takich samych ba¬ dan stwierdzono cztery wady punktowe o rozmiarach mniejszych niz 1 mm, przy czym blok wykazywal mala wielkosc ziarn wedlug Mac Ouaid-Ehna.Zbadano równiez w takich samych wa¬ runkach, jak wyzej, wtracenia tlenkowe, utworzone z tlenku glinu, przy czym stwier¬ dzono obecnosc jedynie czterech wtracen o dlugosci wynoszacej 0,07 — 0,17 mm i ani jednego wtracenia o rozmiarach wiek¬ szych. Blok ze stali zawierajacej dodatek 0,02°/t aluminium, wprowadzonego do stali w formie odlewniczej, wykazywal trzy wtracenia niemetaliczne o dlugosci 0,07 — 0,17 mm i jedno wtracenie o dlugosci 0,22 mm; otrzymuje sie stal austenitowa o je¬ dnostajnej drobnej ziarnistosci badanej we¬ dlug Mac Ouaid-Ehna, jezeli dodatek alu¬ minium wynosi nie mniej niz 0,007*/t wa¬ gowych. — 5Oczywiscie mozna, nie wykraczajac po¬ za zakres wynalazku niniejszego, dodawac do stali oprócz krzemu aluminium albo, w razie potrzeby, tytanu lub cyrkonu przed jej reakcja z zuzlami glinowymi, zawiera¬ jacymi zasady potasowcowe lub wapmow- cowe, lub tez podczas tej reakcji. Jednak¬ ze sposób taki nie posiada szczególnych za¬ let, poniewaz w tym przypadku najwaz¬ niejsza rzecza jest dzialanie krzemu lub, w razie potrzeby, tytanu albo cyrkonu na wspomniane zuzle, przy czym to dziala¬ nie trwa tak dlugo, az zuzle beda zawie¬ raly juz bardzo malo tlenku zelaza i sto¬ sunkowo malo tlenku manganu.Z drugiej strony zuzle moga zawierac poczatkowo pewna ilosc tlenków zelaza i manganu, pod warunkiem, ze zuzle kon¬ cowe sa bardzo ubogie w te skladniki; taki sposób posiadalby jednak te niedogodnosc, ze powodowalby on bezuzyteczne zuzycie czynnika redukcyjnego o tlenku kwasowym, np. krzemu zawartego w stali, poniewaz czesc czynnika redukcyjnego musialaby wówczas dzialac odtleniajaco na tlenki ze¬ laza i manganu, to zas wymagaloby stoso¬ wania go w wiekszej ilosci. Wprawdzie re¬ dukcje tych tlenków mozna by przeprowa¬ dzic za pomoca aluminium, jednakze pierw¬ szy z tych sposobów spowodowalby rów¬ niez koszty dodatkowe. Przeto najlepiej jest rozpoczynac proces z zastosowaniem zuzli nie zawierajacych wyzej wspomnia¬ nych tlenków w nadmiarze.Waznym jednak jest, jak to juz wyzej podkreslono, ostateczny sklad chemiczny zuzli po reakcji z krzemem w chwili, gdy metal, zawierajacy krzem, jest juz gotów do odlewania go do formy odlewniczej.Poza nieznaczna zawartoscia tlenku zela¬ za i tlenku manganu w zuzlach musza one tez posiadac sklad chemiczny, odpowiada¬ jacy skladowi zuzli, zawierajacych glów¬ nie tlenek glinu oraz zasady potasowcowe lub wapniowcowe albo jedne i drugie. Zu¬ zle koncowe moga jednak zawierac pewna ilosc krzemionki, przy czym powiekszani* jej zawartosci w zuzlach nie powoduje rap¬ townej zmiany otrzymanych wyników, jak¬ kolwiek otrzymuje sie stopniowo coraz mniej korzystne wyniki. Ponizej podano przyklad w celu porównania z wynikami przytoczonymi powyzej, który swiadczy o niekorzystnym oddzialywaniu zuzli bo¬ gatych w tlenek glinu oraz w zasady wa¬ pniowcowe, ale zawierajacych ponadto sto¬ sunkowo znaczna ilosc krzemionki.Przyklad III. Ladunek dajacej sie utwardzac stali chromo-niklowej zmiesza¬ no energicznie z zuzlami o opisanym wyzej skladzie chemicznym, ale bogatszymi w krzemionke. Po obróbce zuzle wykazywaly nastepujacy sklad chemiczny: SiOi — 40,8Vi, MnO — 3,3V#, AltCh — 21*/t, MgP — 3,5Vt, CaO — 27,5V#, TiO — l,2Vt, FeO — 0,7«/#.Po przeróbce stali za pomoca zuzli, za¬ wierajacych tlenek glinu, gotowa stal za¬ wierala: C — 0,OWV«, Cr — 0,74Vo, Si — 0,415Vt, S — 0,015*/t, Mn— 0,375Vt, P — 0,012Vo, NI — 2,68°/e.Po dodaniu 0,012% aluminium do for¬ my odlewniczej stal wykazywala jeszcze mieszana ziarnistosc wedlug Mac Ouaid- Ehna o znacznie niejednorodnej wielkosci ziarn. Obliczenie wtracen memetaliczych, przeprowadzone na gasce, do której wpro¬ wadzono dodatek aluminium, wykazalo 25 wtracen niemetalicznych o dlugosci 0,07 — 0,17 mm, 5 wtracen o dlugosci 0,17 — 0,35 mm, trzy wtracenia o dlugosci 0,35 — 0,7 mm i dwa wtracenia o dlugosci wiekszej niz 0,7 mm. Czystosc tej stali byla wiec wyraznie mniejsza, niz czystosc stali, otrzy¬ manej w dwóch opisanych poprzednio przy¬ kladach. — 6 —Jezeli zuzle, stosowane jako material wyjsciowy, okladaja sie np. wylacznie lub glównie z tlenku glinu i wapna z do¬ datkiem krzemionki, to lepiej jest, aby sto¬ sunek zawartosci tych skladników byl do¬ brany tak, aby koncowa zawartosc krze¬ mionki w zuzlach po przeprowadzeniu pro¬ cesu wedlug wynalazku nie przekraczala 30° o, a zawartosc tlenku glinu wynosila co najmniej 20°/o. Mozna przytoczyc, tytulem przykladu, ze doskonale wyniki mozna osiagnac za pomoca zuzli, których konco¬ wy sklad chemiczny jest nastepujacy: AkO* — 30°, o CaO — 40% SiO 20% lub ^Oi 40%, CaO 44%, SiO -15%, MgO — 8,%, FeO — 0,8%, MnO — 1,2%, FeO —0,5%, MnO — 0,5%, lub tez A/,»Os — 35%, CaO -47%, SiO - 10%, MgO — 4%, FeO —0,5%, MnO — 0,5%.Oczywiscie dodatek srodków uplynnia¬ jacych, np. szpatu fluorowego, tlenku ty¬ tanu lub tlenku cyrkonu, nawet w ilosciach wiekszych, niz to podano w przykladach poprzednich, nie stanowilby tez przekro¬ czenia zakresu wynalazku niniejszego.Sposób wedlug wynalazku niniejszego moze byc przeprowadzany w praktyce do¬ wolnie, pod warunkiem, aby zuzle posiada¬ jace okreslone wyzej wlasciwosci zmuszo¬ ne byly do dzialania na metal zawieraja¬ cy silnie reagujacy czynnik redukcyjny o tlenku kwasowym, np. krzem, i pod wa¬ runkiem, aby zuzle koncowe posiadaly sklad chemiczny, podany wyzej ogólniko¬ wo lub szczególowo. Ponizej podano dwa przyklady przeprowadzania sposobu we¬ dlug wynalazku niniejszego.Obróbce poddawano stal, wytworzona w piecu elektrycznym lub tez w piecu o trzonie otwartym; zuzle, plywajace na powierzchni roztopionego metalu w piecu, np. po roztopieniu ladunku i ogrzaniu go do potrzebnej temperatury, usuwa sie, po czym skladniki zuzli glinowych wprowadza sie do metalu. Przebieg topienia jest szyb¬ szy, jezeli sporzadza sie uprzednio przez roztopienie zuzle syntetyczne o potrzeb¬ nym skladzie chemicznym i zuzle te wpro¬ wadza sie do kapieli metalowej w stanie stalym w malych kawalkach. Zuzle moz¬ na tez wprowadzac w stanie cieklym, co daje jeszcze lepsze wyniki. Dodatki, za¬ wierajace krzem, wprowadza sie do me¬ talu jednoczesnie z zuzlami lub tez przed wprowadzeniem zuzli do metalu albo po wprowadzeniu ich, przy czym pozwala sie metalowi, zawierajacemu krzem, wywierac swe dzialanie, az zuzle osiagna potrzebny sklad chemiczny, w szczególnosci zas az beda one, praktycznie biorac, wolne juz od tlenku zelaza. Podczas procesu mozna w dowolnej chwili wprowadzac do kapieli metalowej równiez dodatek manganu oraz ewentualne skladniki stopowe.Dalekoidace dzialanie redukcyjne za¬ wartego w metalu krzemu na zuzle glinko¬ we wymaga niekiedy stosunkowo dlugiego czasu, jezeli nie zastosuje sie zadnych srodków pomocniczych. Przeto, w przeci¬ wienstwie do powszechnie przyjetego i za¬ lecanego przez specjalistów sposobu poste¬ powania polegajacego na mozliwie najdo¬ kladniejszym oddzielaniu zuzli od metalu po roztopieniu go w celu zapobiezenia mie¬ szaniu sie zuzli ze stala, wprowadzanie zuzli do tygla równoczesnie z metalem lub przed wprowadzaniem metalu i to w sposób taki, aby zuzle te ulegly energicznemu i doklad¬ nemu przemieszaniu sie z metalem, stano¬ wi bardzo korzystny srodek techniczny, który we wszystkich przypadkach skraca 7nmmm ¦*-- - -• ¦¦¦¦¦¦¦ ¦ /WjAj .i ntinir-1" 6KBB v^«WD*a VWOTW« \/pivCS OeSSHeM? sd czasu ma to ftraest 1te bardzo wielka aelete, tt szkodliwa dUalaaie zuzli na wy- kllttae P***a lub tygla wstaje oslabione, a zaraasm tai zapobiega sie zmianie skla¬ da chemicznego zuzli, zwlaszcza zas aa- pobiafa tle wzbogacaniu iuili w tlenki me¬ tali oraz w krzemionke, pochodzace badz z wykladziny, badz z cegiel przykrywy, badz tez z Jakichkolwiek innych zródel.Podane wyzej przyklady ilustruja duze ko¬ rzysci takiego sposobu postepowania.Przyklad IV. Ladunek 15-u torni daja¬ cej sie utwardzac stali niklowo-chromowo- krzemowej o skladzie chemicznym, zblizo¬ nym do skladu stali stosowanej w przy¬ kladzie I, poddano po zebraniu zuzli, po¬ wstajacych przy topieniu ladunku i po do¬ daniu manganu, chromu oraz 0,359/t krze¬ mu, obróbce za pomoca 4*/» wagowych syn¬ tetycznych, uprzednio sporzadzonych zu¬ zli glinowo-wkpiennych, które wprowadzo¬ no do pieca elektrycznego w stanie stalym i które zostaly roztopione nad ciekla ka¬ piela stalowa. Topienie zuzli trwalo 10 mi¬ nut Nastepnie zuzle i metal przelano ra¬ zem grubym strumieniem z pewnej wyso¬ kosci do tygla w oelu spowodowania do¬ kladnego i mozliwie najenergiczniejszego przemieszania sie zuzli i metalu. 2uzle po¬ siadaly przed .pobraniem ich z pieca na¬ stepujacy sklad chemiczny: A/tO» —32*/tf CM —43*/*, FeO —1,6*/*, SiOt — 14,y/«, MnO — 0,4*/*, MgO — 5,4*/#, TiOt — 2,2*/t.Po procesie mieszania w tyglu zuzle, plywajace na powierzchni roztopionego metalu, zawieraly: AMh — 30,5*/* FeO — O.Wi, CoO — 42*/s, MnO — 0,7*/#, SlOi — 17^/t, 7TOi— y/t.MgO — 5,5*/*.Otrzymano stal zawierajaca: C — aiy/s, Cr — OT/% St — 0,195*/%, S — 0,00*/* Mn — 0,445*/*, P — 0,01*/*.Ni — 2,*/*, Metal wykazywal nastepujace zawarto¬ sci siarki i tlenu.Po dodaniu krzemu i przed roztopie¬ niem zuzli stal zawierala siarki — 0,02*/* i tlenu — 0,015*/*. Po roztopieniu zuzU za¬ wierala siarki — 0,015*/*i tlenu — 0,007*/*.Po energicznym mieszaniu stal zawierala siarki — 0,008*/* i tlenu — 0,003*/*. liczby te ilustruja znaczne korzysci, osiagniete dzieki stosowaniu koncowego energiczne¬ go mieszania kapieli metalowej.Badanie stali w postaci obtoczonego na tokarce preta w celu obliczenia liczby wtracen niemetalicznych w tych samych warunkach, jak to opisano wyzej, dalo wy¬ niki nastepujace: dwie wady o rozmiarach 1 mm oraz 6 punktowych wad o rozmiarach mniejszych niz 1 mm, z drugiej zas strony piec wtracen o dlugosci 0,07—0,17 mm i dwa wtracenia o dlugosci 0,25 mm. Wiel¬ kosc ziarn wedlug Mac Ouaid-Ehna byla nieznaczna, przy czym osiagnieto ja za po¬ moca dodatku 0,005*/* aluminium.Przyklad V. Ladunek 15-u tonn twar¬ dej stali chromowej, do której dodano 0,45*/* krzemu, poddano obróbce w takich samych warunkach, jak to opisano w przy¬ kladzie poprzednim.Sklad chemiczny roztopionych zuzli, plywajacych na powierzchni kapieli w pie¬ cu, na chwile przed wypuszczeniem ich z pieca byl nastepujacy: AMh — 29*/*, FaO-0,9*/* CdO —47*/*, MnO —0^/s, SKh — 153*/*, TiOt— 1,2*/*.JfgO—5*/*, - s -Sklad chemiczny zuili w tyglu po za¬ konczeniu procesu byl nastepujacy: AlfCh — 2P/», FeO — 0,4*/#, CaO — 46*/t, MnO — QeVU, SiOt — 18«/#, TiOt — lf2*/t.MgO — 4f5f/tf Otrzymano zas stal zawierajaca: C — l,02°/o, Cr — l,42°/«if Si — 0,245°,o, S — 0,006 Mn — 0,32°/o, P — 0,01%.Zawarto* w stali siarki spadla z 0,019% tuz przed spustem stali z pieca do 0,006*/* po energicznym zmieszaniu. Zawartosc tle¬ nu w stali, zbadana w tych samych warun¬ kach, spadla z 0,009Vs do 0402%.Badanie budowy stali po obtoczeniu na tokarce wykazalo jedna tylko wad* o dlu¬ gosci wiekszej niz 1 mm i szesc wad punk towych. Przy obliczeniu liczby wtracen tlenkowych znaleziono zaledwie 5 wtracen o dlugosci mniejszej niz 0,17 mm i jedno o dlugosci 0,17 — 0,34 mm.Sposób wedlug wynalazku niniejszego moze byc przeprowadzany zarówno w pie¬ cach elektrycznych o wielkiej czesto¬ tliwosci i o wykladzinie obojetnej lub zasadowej, jak tez i w piecu o topnisku otwartym wzglednie w dowolnym od¬ powiednim piecu hutniczym lub zbior¬ niku. Jednakze szczególnie korzystny sposób postepowania, dajacy sie zasto¬ sowac niezaleznie od sposobu wytwarza¬ nia stali, zwlaszcza zas do znanych kla¬ sycznych procesów z zastosowaniem pie¬ ców o topnisku otwartym lub konwertora, polega na zastosowaniu do mieszania zu¬ ili glinkowych ze stala, zawierajaca silnie reagujacy czynnik redukcyjny, sposobu opisanego np. w patencie amerykanskim nr 2015691 oraz w patentach francuskich nr 4369 i 747074. Przy stosowaniu tych sposobów, wedlug których metal wlewa sie w postaci grubego strumienia z pewnej wy¬ sokosci do roztopionych zuzli, umieszczo¬ nych na dnie tygla, wytwarza sie sklebio¬ na, podobna do emulsji mieszanine silnie rozdrobnionych zuzli z metalem.Przy dzialaniu na metal, zawierajacy silnie reagujacy czynnik redukcyjny, zu¬ zlami glinkowymi w sposób wedlug wyna¬ lazku niniejszego w przypadku stosowa¬ nia pieców o otwartych trzonach lub kon¬ wertorów mozna wytwarzac stal wysoko- wartosciowa pod kazdym wzgledem, a wiec pod wzgledem czystosci budowy mikrogra- ftcznej lub makrograficznej, skladu che¬ micznego, mechanicznych wlasciwosci w kierunku podluznym i poprzecznym itd.Dzieki stosowaniu nieduzej ilosci zuzli, po¬ trzebnych do przeprowadzania procesu, mozna stosujac metal dostatecznie silnie przegrzany wprowadzac zuzle w postaci stalej, najlepiej, jako uprzednio roztopio¬ ne zuzle syntetyczne, które po skrzepnie¬ ciu poddano rozdrobnieniu i które mozna stosowac na zimno lub na goraco. 2uzle wówczas zostaja natychmiast roztopiona z chwila rozpoczecia wylewania na nie sia¬ li, przy czym mieszaja sie one z zuzlami juz roztopionymi. W ciagu bardzo krót¬ kiego czasu uzyskuje sie reakcje zawarte¬ go w metalu krzemu na zuzle, które po zakonczeniu procesu sa bardzo ubogie w tlenek zelaza, Podczas opisanego wyzej procesu zuzle moga zawierac poczatkowo pewna ilosc tlenku zelaza i tlenku manga¬ nu, co wymaga jedynie wprowadzenia wiekszego nadmiaru krzemu w stosunku do zamierzonej zawartosci go w gotowym metalu, przy czym tlenki te ulegaja silne¬ mu odtlenieniu przez krzem podczas ener¬ gicznego mieszania, wskutek czego zuzle koncowe zawieraja bardzo malo tlenków zelaza i manganu.Odtlemanie zwiazków tlenkowych, za¬ wartych w znflarh, oprócz tlenku glinu, moze znalezc w praktyce wazne zastoeo- wanie przy wytwarzaniu staH zawieraja- — 9 —ct{ skladniki topów. Zastopowanie to po¬ lega na wprowadzaniu do taili tlenków tych ^Udników stopowych, któro daja sie redukowac a pomoca faun lat iwych dodatków wprowadzanych do stali. Jezeli te dodatki wprowadza sie do etaU w do¬ statecznych ilosciach, to tlenki aktadników •topowych ulegaja redukcji podczas pro¬ cesu, aame zas skladniki jako metale prze¬ chodza do stali.Ponizej podany jest przyklad zastoso¬ wania tego procesu z energicznym miesza¬ niem w odniesieniu do 40-tonowego pieca hutniczego o otwartym topnisku.Przyklad VI. 40 tonn stali wytworzono w piecu o otwartym topnisku. Stal na chwile przed dodawaniem krzemu za¬ wierala: C — 0^/t, P — Mn — 0,45Vs, S — 0,Q24Vs.Do tej stali wprowadzono krzemu 0,49/t wagowych czyli 160 kg. Stal, otrzymana w ten sposób, spuszczono z pieca natych¬ miast, zatrzymujac w piecu zuzle plywa¬ jace na powierzchni kapieli metalowej, przy czym spust stali uskuteczniano przez wylewanie jej w postaci grubego strumie¬ nia ze znacznej wysokosci do tygla zawie¬ rajacego 1 400 kg rzadkoplynnych, uprzed¬ nio roztopionych zuzli o nastepujacym skladzie chemicznym: Al&i — U2*/t, CoO —47ty/#, 7Wi — 2,l*/#, SiOt — 5,y/s, FeO— 03*/s.Po energicznym wlaniu stali na zuzle glinkowe, co trwalo okolo póltorej minuty, i po naturalnym oddzieleniu sie zuzli otrzy¬ mano stal zawierajaca: C — 0^/i, P — Mn — 0i45/., S — 0,007Vs.SI — 0,27Vs, Zuzle skladaly sie z: AMh —402Vs, TKh—lWi, CaO -47^/e. UO—9J*h, SKt -MV* JfnO-(WV* Po odlaniu stali do form odlewriaaycb bez dodatku aluminium byla ona z^eMe spokojna, przy czym wielkosc ziarn wedlug Mac Ouaid-Ehna wynosila 7. co dowodzi¬ lo o stosunkowo znacznej zawartosci w stali aluminium.Zbadanie Wtracen nismetaHcsnych we¬ dlug opisanego wyzej sposobu wykazalo. jedynie trzy wtracenia o dlugosd 0,07 — 0,17 mm.Naetepnk stal poddano badaniu na wy¬ trzymalosc na udarnosc wedlug Meanejc- ra, po uprzednim zahartowaniu jej I na¬ stepnym odpuszczeniu w tempera tw w 650* C. Stwierdiooo wytrzymalosc na udarnosc wynoszaca 5,7 kg cm/cm9, co stanowi bardzo korzystny wynik w odnie¬ sieniu do stali tak twardej.Przy przeksztalcaniu mechanicznym odUnego bloku na bardzo cienkie druty stwierdzono, ze taka stal bardzo dobrze nadaie sie do takiego przckaztalcanfe, przy czym straty metalu przy przeksztal¬ caniu bloku na drut byly o 30*/t mniejsze* niz w przypadku przeksztalcania bloków ze stali o takim samym skladnie ibsmfcz- nym, otrzymanej w piecach o otwartym topnisku, ale nie poddanej obróbce apoeo- bem wedlug wynalazku mniejszego, W opisie powyzszym nie zostaly poda¬ ne dokleAo wartosci Ikabowe, dotycza¬ ce ilosci stosowanego czyunfca redukcyj¬ nego, wprowadzanego do staH w cela wspóldzialania z zuzlami gKnkowyai we¬ dlug wynalazku ninisjaisgo, poniewaz ilosc tego ozynnfca zalezy od wamaków sci krzemu podano jodyne tytulem przy¬ kladu; jezeli atal przeznaczona do obrób- - to -ki nieiiwkri poczatkowo krzemu, to jo¬ to zawartosc wymaca 0,15—CT^/t udaje sie w wfrLaiu*! przypadków do przeprowadzania sposobu wedlug wyna- Procentowa ilosc krzemu, która nale¬ zy dodac do stali, zalezy oczywiscie od zamieizonej koncowej zawartosci krzemu w gotowej stali oraz od zawartosci w niej tlenku zelaza, tlfenku manganu lub innych tlenków, które nalezy poddac redukcji Zuzle glinkowe po uzyciu ich do oczyszczenia stali sposobem wedlug wy¬ nalazku niniejszego moga byc zastosowa¬ ne do fabrykacji cementu, co stanowi do¬ datkowa korzysc, jaka daje sposób we¬ dlug wynalazku niniejszego. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania stali o wyso¬ kim stopniu czystosci budowy mikrogra- * ficznej, znamienny tym, ze do kapieli sta¬ lowej wprowadza sie silnie reagujacy czynnik redukcyjny, którego tlenek posia¬ da charakter kwasowy, i na stal dziala sie zuzlami zawierajacymi jako glówny sklad¬ nik tlenek glinu oraz zawierajacymi po¬ nadto co najmniej jedna z zasad potasow- cowych lub wapniowcowych, przy czym dziala sie zuzlami na roztopiona stal w ciagu takiego czasu, az zuzle beda zawie¬ raly juz tylko nieznaczna ilosc tlenku ze¬ laza.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na kapiel stalowa dziala sie zuzla¬ mi tak dlugo, az zawartosc w nich tlenku zelaza obnizy sie do okolo 1V#.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na kapiel stalowa dziala sie zuzla¬ mi tak dlugo, az zawartosc w niej tlenku zelaza obnizy sie ponizej l'/o.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako czynnik redukcyjny stoeuje sie krzem. 9* SfpOMo WedMgttStn* 1, mmmlMMf tym, ze jako czynnik redakcylay Mofe4*< dftytan. 6. Sposób wedfcig zastrz. 1, insml—¦) tym, ze iako czynnik mMtcyfny stoenfe sie cyrkon* 7. Sposób wedlug zantrz. I, intwUnny tym, ze na kapiel metalowa dziala sie zuzlami zawierajacymi glównie krzemion¬ ke, tlenek glinu i wapno, przy czym stosu¬ nek skladników tworzacych zuzle orei ilosc tych zuzli dobiera sie tak, aby przy koncu procesu zuzle zawieraly co najwy¬ zej 3Q*/t krzemionki, co najmniej 2P/s tlenku glinu i byly ubogie w tlenek zelaza. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do zuzli dodaje sie tlenków tych skladników, które zamierza sie wprowa¬ dzic z powrotem do kapieli metalowej i które moga byc zredukowane silnie rea¬ gujacym czynnikiem redukcyjnym, zawar¬ tym w metalu, przy czym ilosc tego czyn¬ nika redukcyjnego dobiera sic poza tym dostateczna do przeprowadzenia tej re¬ dukcji. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na kapiel metalowa po roztopie¬ niu ladunku dziala sie zuzlami syntetycz¬ nymi, przygotowanymi zewnatrz pieca, przy czym wprowadza sie do pieca przy¬ gotowane w ten sposób zuzle w stanie sta¬ lym. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze zuzle wprowadza sie na kapiel metalowa w stanie roztopionym. U. Sposób wedlug zastrz. 10, znamien¬ ny tym, ze uprzednio przygotowane zuzle syntetyczne wlewa sie do tygla, do które* go nastepnie doprowadza sie wytwarzana roztopiona stal, zawierajaca czynnik re¬ dukcyjny, przy czym przelewanie metalu wykonywa sie tak, aby spowodowac mozli¬ wie jak najenergiczniejsze mieszanie sie zuzli z metalem, 12. Sposób wedlug zastrz. 10, zna¬ mienny tym, ze zuzle syntetyczne wlewa — u —sie do tygla jednoczesnie z roztopiona sta- la w ten spotob, aby spowodowac jak naj- energiczniejsze mieszanie sie zuzli z me¬ talem. 13. Sposób wedlug zastrz. 9, znamien¬ ny tym, ze roztopiony mets! wlewa sie gwaltownie do tygla na zusle w stanie sta¬ lym, umieszczone na dnie tygla, i ener¬ gicznie miesza sie stal z zuzlami 14. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze do wytworzonych zuzli dodaje sie materialów, zawierajacych tlenek gli¬ nu i co najmniej jedna z zasad potasowco- wych i wapniowcowych, nastepnie zuzle wprowadza sie ponownie w stanie rozto¬ pionym do pieca, wlewajac je na kapiel stalowa, po uprzednim wprowadzeniu do stali silnie reagujacego czynnika redukcyj¬ nego o tlenku, posiadajacym charakter kwasowy. 15. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze czynnika redukcyjnego dodaje sie do kapieli metalowej w ilosci wystar¬ czajacej do zredukowania w ciagu trwa¬ nia procesu skladników stopowych wy¬ twarzanej stali. 16. Sposób wedlug zastrz. 1 —15, znamienny tym, ze do kapieli stalowej do¬ daje sie silnie reagujacego czynnika re¬ dukcyjnego w ilosci najmniej 0,15%, a naj¬ wyzej 0,75$. 17. Sposób wedlug zastrz. 4, znamien¬ ny tym, ze do kapieli stalowej dodaje sie krzemu, jako czynnika redukcyjnego, w flotd okolo 0,15 — 0,75JB i na stal dziala sie zuzlami zawierajacymi znaczne ilosci tlenku glinu i tlenku wapnia oraz krze¬ mionki, przy czym poooaiale skladniki zuzli stanowia glównie skladniki Pala¬ jace na zawarte w zuzlach tlenek glmu i wapno jalfO czynniki uplynniajace, przy czym zawartosc tlenku glinu oraz krze¬ mionki w zuzlach, a takze ilosc zuzli, uzy¬ tych do traktowania stali, dobiera sie tak, aby zuzle po zakonczeniu procesu zawie¬ raly wiecej niz 30$ tlenku glinu i mnie) niz 209/* krzemionki. Socictc dv£lectro-Chimie, d'£lectro-Mctallurgie et des Acicries* £lectriques d'Ug:ne Zastepca: M. Skrzypkowski rzecznik patentowy ,Siftt»*ttektrtl Warschaa — Nr. 12*22/43. PL