Pierwszenstwo: 26.11.1966 dla zastrz. 1-4 29.IV.1966 dla zastrz. 5 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 25.X1I.1973 69 543 KI.MKP C21c 5/*4- l/W Twórcawynalazku: KarlRuttiger Wlasciciel patentu: Dortmund-Horder Huttenunion Aktiengesellschaft, Dortmund (Niemiecka Republika Federalna) Sposób wytwarzania odpornej na starzenie stali ciagliwej i glebokotlocznej 1 Znane sa sposoby wytwarzania cienkiej blachy stali glebokotlocznej, odlewanej z uspokajaniem i odpornej na starzenie, a takze stali glebokotlocznej, odlewanej bez uspo¬ kajania i nieodpornej na starzenie.Jednakze stale glebokotloczne uspokajane glinem, maja niekorzystna wlasciwosc polegajaca na tym, ze glin laczy sie przede wszystkim z tlenem, a dopiero w drugiej kolejnosci z azotem, totez powstajace czastki tlenu glinowego po odla¬ niu wlewka gromadza sie na jego powierzchni. Pogarsza to oczywiscie w znacznym stopniu jakosc powierzchni goto* wych wyrobów walcowanych i zazwyczaj powoduje koniecz¬ nosc usuwania zanieczyszczonej warstwy powierzchniowej za pomoca obróbki plomieniem gazowym. Niezaleznie od dosc wysokich kosztów oczyszczania plomieniowego powstaja przy tym straty materialu wynoszace do 5%, a równoczesnie nie uzyskuje sie powierzchni o takiej jakosci, jaka ma stal odlewana bez uspakajania.Stale odlewane bez uspakajania maja w przeciwienstwie do poprzednich stosunkowo czysta strefe brzegowa tak, ze plomieniowe oczyszczanie wlewków na ogól nie jest po¬ trzebne, jednak obarczone sa one wada polegajaca na braku odpornosci na starzenie. W przypadku tych gatunków stali wlasciwosci technologiczne decydujace dla glebokiego tlo¬ czenia zmieniaja sie z czasem tak dalece, ze czesto dalsza obróbka w zakladach zajmujacych sie ciagnieniem 1 tlocze¬ niem jest nieekonomiczna ze wzgledu na zbyt wysoki odpad lub staje sie calkowicie niemozliwa.Aby uniknac wspomnianych trudnosci i uzyskac stal od* porna na starzenie postepuje sie w ten sposób, ze stal odlewa sie bez uspakajania i dopiero uspokaja sie ja w kokili to zna¬ czy, ze wszystkie pierwiastki tworzace azotki wazne dla od¬ pornosci na starzenie, takie jak glin, tytan, cyrkon i bor do¬ daje sie dopiero w kokili. Pomimo, ze metoda ta jest sto¬ sunkowo latwa, jakosc blachy nie odpowiada jednak wyso¬ kim wymaganiom, gdyz przewalcowana blacha cienka czesto wykazuje smugi pochodzace od procesu krzepniecia stali od¬ lewanej bez uspakajania i odtlenianej w kokili, których dotad nie udaje sie usunac.Pierwiastki odznaczajace sie powinowactwem do tlenu i tworzace azotki lacza sie oczywiscie nie tylko z azotem lecz w pierwszym rzedzie reaguja z tlenem stali nieuspokojonej tak, ze przy krzepnieciu stali w kokili wystepuje zmniejsze¬ nie reakcji wrzenia. Brak wystarczajacej reakcji wrzenia pro¬ wadzi jednak do tworzenia sie tak zwanych pecherzy brzego¬ wych, które sa takze niepozadanymi wadami powierzchni Gdy jednak zmniejsza sie dla unikniecia tworzenia sie peche¬ rzy brzegowych lub dla polepszenia wrzenia dodatek pier¬ wiastków majacych powinowactwo do Uenu i tworzacych azotki, wtedy ilosc odpowiedniego pierwiastka tworzacego azotki, szczególnie boru pozostajaca po ódtlenieniu stali, nie wystarcza do spowodowania, aby stal byla odporna na sta¬ rzenie.W celu unikniecia powstawania pecherzy brzegowych ro¬ biono próby obnizenia na tyle zawartosci Uenu w stali, aby zostala praktycznie zahamowana reakcja pomiedzy weglem i tlenem w stali, powodujaca pecherze brzegowe. Poniewaz zmniejszenie zawartosci tlenu przez odtLnienie za pomoca nadmiaru glinu jest wykluczone z góry ze wzgledu na wystepujace gromadzenie sie czastek tlenku glinu na po¬ wierzchni wlewka z wyzej podanych powodów, próbowano 69 54369 543 wreszcie wytwarzac stal na pól uspokojona przez dodanie aluminium w niedomiarze. Takna pól uspokojona stal zawie¬ ra tak malo wolnego tlenku, ze strukturawlewka odpowiada w przyblizeniu strukturze stali uspokojonej. Na duza skale techniczna metoda ta nie jest calkowicie pewna, gdyz zawar¬ tosc tlenu trzeba ustalic bardzo dokladnie, niezaleznie od tego, ze takze niewielkie dodatki glinu prowadza do powsta¬ nia niepozadanych czasteczek tlenku glinu.Celem wynalazku jest usuniecie tych niedogodnosci i opracowanie sposobu, który przy duzej wydajnosci umozli¬ wia wytworzenie stali o dobrej jakosci powierzchni i odpor¬ nej na starzenie.Stale, z wykraczajaca ponad najwyzsza obecnie granice zawartoscia wolnego tlenu mozna uczynic odpornymi na sta¬ rzenie przez odpowiedni dodatek boru i ze krzepna one w stanie calkowicie uspokojonym, gdy zmniejszy sie zawar¬ tosc wegla do niskiej wartosci, zapobiegajacej tworzeniu sie pecherzy brzegowych.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze zawartosc wegla w stali, spuszczanej z agregatu swiezacego przy tempe¬ raturze 1620 do 1670°C, o zawartosci wegla do 0,10%, man¬ ganu do 0,45%, najwyzej 0,03% fosforu, najwyzej 0,035% siarki i od 0,02 do 0,05% tlenu obniza sie przez obróbke prózniowa w prózni rzedu 2 torów do wartosci ponizej 0,03% najkorzystniej do 0,01% po czym zawartosc manganu doprowadza sie do 0,45% przez dodanie ferromanganu, a ponadto do stopu dodaje sie bor w ilosci 0,2 kg/t, Odweglanie stali przez obróbke prózniowa przy sto¬ sunkowo wysokiej zawartosci tlenu jest decydujace dla przer¬ wania reakcji wrzenia kokili. Odweglanie prózniowe mozna wzmocnic przez dodatek rudy lub innych zwiazków tleno¬ wych. Zamiast rudy zelaza mozna dodawac do stopu inne stale lub gazowe substancje odweglajace. Z wyjatkiem bar¬ dzo niskiej zawartosci wegla, sklad stali, wytworzonej sposo¬ bem wedlug wynalazku odpowiada zwyklym gatunkom stali glebokotlocznej, odlanej bez uspokojenia, przy czym bardzo niska zawartosc wegla, ponizej 0,03, nie wplywa zasadniczo na wlasnosci technologiczne stali lub cienkiej blachy.Stal obrabiana sposobem wedlug wynalazku wykazuje po¬ za tym zachowanie sie przy krzepnieciu takie, jak stal uspo¬ kojona i nie ma pecherzy brzegowych, gdyz zawartosc wegla powodujaca tworzenie pecherzy brzegowych praktycznie zo¬ staje usunieta przez obróbke w prózni. Stal jest odporna na starzenie sie ze wzgledu na obecnosc niewielkiej ilosci wolne¬ go boru, pozostalej po zwiazaniu wiekszej czesci azotu.Próby wykazaly przy tym, ze zawartosc tlenu moze sie wa¬ hac we wzglednie szerokim zakresie bez szkodliwego wplywu na strukture krzepniecia wlewka i odpornosc na sta¬ rzenie stali. Przy drugim wytopie próbnym stal wytopiona metoda przedmuchiwania tlenem i zawierajaca 0,04% wegla, 0,12% manganu, 0,02% fosforu, 0,02% siarki i 0,04% azotu, zostala poddana obróbce prózniowej wedlug znanej metody • lewara prózniowego. Dla obnizeniazawartosci wegla w wyto¬ pie do wymaganej ilosci, dodano razem wpieciu porcjach 1 kg/t hematytu. Odgazowanie wytopu 1501 ukonczone zo¬ stalo w znacznym stopniu po 15 minutowej obróbce próz¬ niowej, przy czym koncowa zawartosc wegla wynosila 0,0112 i zawartosc tlenu 0,019%. Po obróbce prózniowej do stali w zbiorniku prózniowym dodano 270 kg manganu w postaci zelazomanganu i 22,5 kg boru w postaci zelazobo- ru. Nastepnie stal o zawartosci 0,011% wegla, 0,28% manga¬ nu, 0,02% fosforu, 0,02% siarki, 0,004% azotu i 0,009% boru zostala odlana w postaci wlewków plaskich.Wlewki plaskie zostaly przewalcowane na goraco na tasme o grubosci 2 mm i wreszcie na zimno na tasme o gru¬ bosci 0,8 mm. Nastepnie w celu rekrystalizacji wyzarzono tasme w temperaturze 680°C i przewalcowano na walcarce wygladzajacej przy zmniejszeniu grubosci o 1%. Granica plastycznosci próbek pobranych z tasmy po wygladzeniu wynosila 17,9 do 19,2 kG/mm, przy czym poszczególne war¬ tosci byly jeszcze nizsze. Krzywe naprezen i wydluzenia' przy próbie na rozrywanie nie wykazaly uwydatnionej gra¬ nicy plastycznosci. Próbki byly odporne na starzenie, gdyz po osmiotygodniowym starzeniu w temperaturze pokojowej nie mozna bylo stwierdzic wzrostu granicy plastycznosci Próby rozrywania próbek starzonych sztucznie nie wykazaly takze uwydatnionej granicy plastycznosci.W ramach wytopu próbnego stal wytworzona zwykla metoda z zastosowaniem przedmuchiwania tlenem, poddana zostala obróbce prózniowej, po której miala nastepujacy sklad: 0,016% wegla, 0,33% manganu, 0,011% fosforu, 0,032% siarki, 0,004% azotu.Stal ta nie Zawierala krzemu ani glinu. Zostala ona wlana do kokil 10 t o przekroju podstawy 1400x640 mm wyso¬ kosci 1900 mm i stozkowatosci 2,1%, przy czym do stali na 30 sek przed osiagnieciem znaku oznaczajacego 101 dodano 800 g/t granulatu glinowego. Okazalo sie, ze material wstepny, wykonany z tej stali, nie wymagal oczyszczania plomieniowego i powierzchnia cienkiej blachy, wykonanej z niego, byla calkowicie wolna od wad. Wlasciwosci techno¬ logiczne stali wytworzonej sposobem wedlug wynalazku okreslone zostaly dla tasmy o grubosci 2 mm walcowanej na zimno w 42,8% w polaczeniu zgladzeniem przy stopniu wygladzania 1,4% lub po wyzarzeniu w temperaturze 680 do 690°C. Próby wykonano dla materialu starzonego oraz nie- starzonego.Okreslone przy tym dane zestawiono w podanej nizej tabeli I.Polozenie próbki Góra wlewka 25% od góry srodek 25% od dolu dól S (kG/mma) 20,8 20,3 20,1 19,9 20,0 B 32,1 31,5 31,4 30,9 31,6 T Wydluzenie (%) 42,5 42,5 42,5 44,3 41,3 ab e1 al Próba tlocznosci metoda Erichzena wym. 11,44 11,60 11,57 11,60 11,60 istn. 12,76 12,93 13,03 12,96 12,96 Starzona (2 godz.S (kG/mm1) 20,8 20,5 20,1 19,8 19,0 B 31,8 31,4 31,3 31,2 31,4 przy 70°G) Wydluzenie (%) 41,3 40,0 42,5 42,5 40,0 Al met 0,052 45 23 18 175 69 543 6 Przy trzeciej próbie wytworzono w piecu Siemens-Martina stal zwykla glebokotloczna. Zawartosc wegla wynosila 0,04% i przez obróbke prózniowa obnizona zostala do 0,010%.Po obróbce prózniowej stal w kadzi I natychmiast odlewa¬ no, podczas gdy do kadzi II pod koniec obróbki prózniowej dodano jeszcze boru. Stale I i II zawieraly 0,011% wegla, 0,01% krzemu, 0,32% manganu, 0,018% fosforu, 0,022% siar¬ ki, zas stal II równiez 0,01% boru.Obydwie stale odlane zostaly w postaci wlewków plas¬ kich i w zwykly sposób przewalcowane na tasme na goraco i nastepnie na zimna Po wyzarzeniu rekrystalizacyjnym i wygladzeniu przeprowadzono dla tasmy walcowanej na zimno o grubosci 0,4 mm próby emaliowania, których wyni¬ ki podane sa w tabeli II.Tabela II Kadz Przyczepnosc Jakosc powierzchni I zla zla II bardzo dobra i dobra bardzo dobra Z wyników badan podanych w tabeli I i II widac, ze stal obrabiana zgodnie z wynalazkiem jest odporna na starzenie ma doskonala jakosc powierzchni i ze wzgledu na dodatek boru nadaje sie szczególnie dobrze do emaliowania jedno¬ warstwowego. PL