PL70451B1 - - Google Patents

Description

Sposób wytwarzania stali Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stali, zawierajacych ponad 0,01% metalicznego alumi¬ nium, nie zawierajacych pasmowych wtracen tlenku glinu.Dla wielkiej ilosci weglowych i stopowych gatunków stali w celu uzyskiwania okreslonych technologicz¬ nych wskazników jakosci, nieodzowna jest zawartosc metalicznego aluminium w ilosci powyzej 0,01%; szczegól¬ nie korzystna jest zawartosc 0,025 do 0,080%,; lecz stosuje sie równiez stale o zawartosci aluminium, dochodza¬ cej do 0,080%. Zawartosci aluminium, podane w pierwszym przypadku pozwalaja przede wszystkim na osiagnie¬ cie zadawalajacej drobnoziarnistosci oraz niewrazliwosci na przegrzew stali budowlanych i narzedziowych. Nato¬ miast stale o wyzszej zawartosci aluminium wykazuja ponadto lepsza podatnosc na azotowanie, badz tez, w przypadku stali wysokostopowych, przy wyzszych zawartosciach aluminium utwardzanie dyspersyjne.W przypadku braku metalicznego aluminium w cieklej stali przed zastygnieciem powstaja przy krzepnieciu wlewków mniejsze lub wieksze ilosci tlenku glinu. Ma to miejsce równiez w przypadku uprzedniego przeprowa¬ dzenia starannego odtlenienia i oddzielenia pierwotnych produktów odtleniania. Zgodnie z doswiadczeniem, tle¬ nek glinu nie daje sie oddzielic przed zakrzepnieciem i pozostaje w stali w postaci niemetalicznych wtracen. Ich cecha charakterystyczna jest to, ze wtracenia te wydzielaja sie w krzepnacej stali w postaci gniazd i zageszczo¬ nych osrodków, co prowadzi w czasie nastepnych czynnosci formowania na goraco do wytwarzania szkodliwych pasm tlenku glinu. Sa one miedzy innymi przyczyna duzych kosztów oczyszczania pólproduktów, gdyz w pierw¬ szym rzedzie wystepuja one tuz pod powierzchnia bloków. Pasma tlenku glinu, pozostajace we wnetrzu ma¬ terialu sa przyczyna niedostatecznej ciagliwosci w kierunku poprzecznym. Obecnosc wtracen tlenku glinu wplywa równiez w duzym stopniu na dalsza obróbke materialu, na przyklad przez polerowanie. Przy obróbce odprezajacej takich stali, osady tlenku glinu powoduja duze zuzycie narzedzi wskutek scierania.Celem wynalazku jest unikniecie tego rodzaju wad, wystepujacych w stali, zawierajacej aluminium, przez nie dopuszczanie do powstawania niepozadanych osadów tlenku glinu. W tym celu, w przypadku stali wysokosto¬ powych, znane jest dodawanie stopu Ca-Si do wytopu przed odlewaniem. Dzieki temu, powstajacymi nieunik¬ nionymi osadami wtórnymi sa zamiast tlenku glinu, tlenki mieszane, zlozone z tlenku glinu i tlenku wapnia.Tlenki te wykazuja mniejsza sklonnosc do wytwarzania wybrzuszen; a tym samym pozwalaja na uzyskiwanie2 70451 lepszych technologicznych wskazników jakosci. W praktyce okazalo sie jednak, ze zastosowanie tej metody w przypadku zwyklych zawartosci stopowych, a w szczególnosci stali niskostopowych i weglowych nie prowadzi do pomyslnych rezultatów, gdyz rozpuszczalnosc wapnia w tych gatunkach stali jest za niska dla zapewnienia wystarczajacej efektywnosci. Nieoczekiwanie stwierdzono natomiast, ze przez równoczesne wprowadzenie baru i/albo strontu do roztopionej stali, mozna tak dalece poprawic efektywnosc oddzialywania wapnia, ze pozadany efekt zapobiegania wytracania osadów tlenku glinu osiaga sie w niezawodny sposób nawet w stalach weglowych.Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania stali o zawartosciach aluminium powyzej 0,01%, nie zawieraja- / cych pasemek tlenku glinu, polega na tym, ze do wytopu dodaje sie równoczesnie, lub po niezbednym dodatku aluminium, co najmniej 0,1% stopu wapnia. Stop ten oprócz krzemu i/albo aluminium zawiera dostosowana do zawartosci aluminium w wytopie ilosc baru i/lub strontu.Optymalne wyniki procesu przeprowadzonego sposobem wedlug wynalazku uzyskuje sie wtedy, gdy ilosc dodanego stopu, zawierajacego Ba i/albo Sr jest taka, ze sumaryczna ilosc wprowadzonego Ba+Sr+Ca przewyzsza co najmniej dwukrotnie przewidywana koncowa zawartosc metalicznego aluminium w wytopie stali. W tych warunkach powstajacymi nieuniknionymi osadami wtórnymi sa tlenki mieszane, zawierajace oprócz Ai2 03 co najmniej 20% Ca.Tego rodzaju wtracenia nie wykazuja sklonnosci do gromadzenia sie i wytwarzania wybrzuszen w czasie krystalizacji stali i po formowaniu na goraco nie powoduja wytwarzania sie szkodliwych pasemkowatych wtra¬ cen. Wtracenia maja postac malych, kulistych czastek, rozmieszczonych równomiernie w metalicznej osnowie.Dzieki obecnosci co najmniej 20% CaO unika sie równiez szkodliwych wplywów na podatnosc na wygladzanie metoda kolejnego gniotu. Ponadto zawartosc CaO sprawia, ze te szczatkowe wtracenia, zaleznie od zawartosci siarki w stali, rozpuszczaja siarke w postaci CaS. Dzieki temu ulega znacznemu zmniejszeniu zuzycie narzedzi wskutek scierania przy formowaniu odprezajacym.Sposobem wedlug wynalazku wprowadzania stopów wapnia zawierajacych Ba i/albo Sr dokonywac mozna równoczesnie, albo po dodaniu aluminium do wytopu. Pierwsza alternatywe zaleca sie stosowac w przypadku niskiej, ostatnia zas - w przypadku wysokiej zawartosci tlenku w wytopie przed dodatkiem Al. Jezeli równiez stosuje sie stop wapnia, zawierajacy Al z dodatkiem Ba i/albo Sr wedlug wynalazku, to mozna calkowicie pominac, badz tez odpowiednio zmniejszyc dodatek Al do stali.Przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku korzystnymi okazaly sie stopy Ba i/albo Sr, zawierajace 5-30% Ba i/albo Sr, 5-30% Ca, 40-60% Si i/albo Al, przy czym reszte stanowia Fe, Mn i nieuniknione zanieczyszczenia; przy czym suma zawartosci Ba i/albo Sr plus Ca wynosi co najwyzej 50%.Przedmiot wynalazku tytulem przykladu jest objasniony na ponizszych przykladach.Przyklad I. W zasadowym 30-tonowym piecu lukowym wytwarzano stop stali do naweglania 16 Mn Cr 5, stosujac przed spustem z pieca dodatek 0,04% metalicznego aluminium. Podczas spustu do kadzi dodano 0,4% stopu, skladajacego sie z 14% Ba, 13% Ca, 58% Si, reszte stanowilo Fe i nieuniknione zanieczyszczenia.Nastepnie stal odlano do 7 form, z których kazda zawierala 4 sztuki 1-tonowych bloków, przy czym laczny czas odlewania wynosil 27 minut. Otrzymane bloki nastepnie przerabiano na kesy walcownicze o kwadratowym przekroju, o boku 80 mm. Powierzchnia tych kesów byla wolna od pekniec zuzlowych, tak ze dla usuniecia malych skaz koniecznym bylo przed dalsza obróbka wypolerowanie tylko 12% powierzchni. Równiez wewnatrz kesów przy zawartosci 0,027% metalicznego aluminium nie zauwazono zadnych pasemek tlenku glinu. Wystepu¬ jace szczatkowe wtracenia byly malymi, kulistymi czastkami nieregularnie rozdzielonymi w osnowie metalu.Przecietny sklad chemiczny tych wtracen byl nastepujacy: 40% CaO, 50% A1203, 3% S w postaci CaS, reszte stanowily Si02, MnO, FeO oraz BaO. Udzial CaO we wtraceniach w blokach pierwszego urzadzenia rozlewnicze- go oznaczony za pomoca mikrosondy elektrycznej wynosil 44%, zas w ostatnim zmniejszyl sie do 37%. Do wytopu porównawczego wytworzonego w analogiczny sposób w charakterze dodatku kadziowego zamiast stopu BaCaSi dodano 0,4% zwyklego stopu CaSi, zawierajacego 32% Ca, 61% Si, a ponadto Fe i nieuniknione zanie¬ czyszczenia. Zawartosc metalicznego aluminium w stali wynosila 0,025%. Z powodu wystepowania pekniec zuzlowych, które byly powodowane obecnoscia pasemek tlenku glinu, znajdujacych sie tuz pod powierzchnia wlewków, powierzchnie kesów do walcowania musialy byc oczyszczane praktycznie calkowicie. W kesach, pochodzacych z pierwszej formy odlewniczej oprócz wtracen pasmowych z praktycznie czystego A1203 stwier¬ dzono obecnosc wtracen, zawierajacych okolo 18% Ca, 78% A1203 oraz Si02, MnO i FeO. W kesach, pochodza- ^ cych z pozostalych form odlewniczych zauwazono jedynie wtracenia tlenku glinu o bardziej pasmowym roz- * kladzie.Przyklad II. Do obróbki wytopu takiej samej stali, jak w przykladzie I, zamiast BaCaSi dodano w kadzi 0,35% stopu, zawierajacego 15% Sr, 15% Ca, 60% Si a ponadto Fe,Mn i nieuniknione zanieczyszczenia.Uzyskano przy tym praktycznie równie dobry wynik, jak w przypadku wytopu, opisanego w przykladzie I.3 70451 W stali, zawierajacej 0,030% Al nie mozna bylo zauwazyc zadnych pasemek tlenku glinu, zas wtracenia szczatko¬ we zwieraly srednio 35% CaO, 37% A1203, reszte stanowilo CaS, Si02 MnO, FeO i drobne ilosci SrO zamiast BaO.Przyklad III. W zasadowym 40-tonowym piecu martenowskim wytopiono stal zawierajaca 0,08% C i 0,40% Mn i przy zastosowaniu Al uzyskano stal uspokojona. Zamiast stosowanego zwykle 0,25%-wego dodatku Al do kadzi, zastosowano 0,6% stopu zawierajacego 10% Ba, 5% Sr, 16% Ca, 42% Al, 7% Si, reszte stanowily Fe i nieuniknione zanieczyszczenia. Stal, odlana w postaci plaskich wlewków zawierala 0,036% Al, rozpuszczonego w metalicznej osnowie. Przy dalszej przeróbce plaskich wlewków na blache, dzieki uniknieciu szkodliwych osadów tlenku glinu, mozna bylo zmniejszyc koszty oczyszczania odlewów do mniej niz 50% wielkosci, osiaganej w przypadku odtleniania samym aluminium. Równiez powierzchnia otrzymanej blachy byla wolna od rys zuzlo¬ wych. W czasie metalograficznych badan biachy stwierdzono jedynie obecnosc malych kulistych wtracen, równo¬ miernie rozmieszczonych w masie materialu, zawierajacych srednio 38% CaO, 55% A1203,2%S, glównie w po¬ staci CaS, reszte stanowily Si02, MnO, FeO i slady BaO oraz SrO. Wtracen tlenku glinu, które dotychczas byly cecha charakterystyczna tych gatunków stali, obecnie nie stwierdzono.Przyklad IV. Wysokostopowa stal, nie zawierajaca pasmowych wtracen tlenku glinu mozna równiez wytwarzac sposobem wedlug wynalazku w obecnosci przeszlo 0,01% Al w osnowie. Do wytopu z austenitycznej stali 18-8-Cr-Ni zamiast zwyklego dodatku 1% CaMnSi (20% Ca, 53% Mn, 16% Si), po wprowadzeniu 0,3% Al dodano 0,4%-wy dodatek kadziowy, skladajacy sie ze stopu, zawierajacy 14% Ba,'18% Ca, 45% Si, reszte stanowily Mn, Fe i nieunikinione zanieczyszczenia. Otrzymana stal byla wolna od szkodliwych pasemek tlenku glinu i nadawala sie do latwego polerowania. Kuliste równomiernie rozdzielone wtracenia szczatkowe skladaly sie srednio z 50% CaO, 40% A1203 i 10% Si02. Gdy zamiast CaMnSi stosowano stop, zawierajacy bar, przy takich samych osiagach uzyskano przeszlo 60%-wa oszczednosc wapnia. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania stali zawierajacych przeszlo 0,01% metalicznego aluminium, nie wykazujacych pasmowych wtracen tlenku glinu, znamienny tym, ze równoczesnie z dodatkiem aluminium, badz pózniej, do wytopu dodaje sie co najmniej 0,1% stopu wapniowego, który oprócz krzemu i/albo aluminium zawiera bar i/albo stront.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie stop o nastepujacym skladzie: 5—30% Ba i/albo Sr, 5-30% Ca, 40-60% Si i/albo Al, reszte stanowi Fe, jak równiez Mn i nieuniknione zanieczyszczenia, przy czym suma zawartosci Ba i/albo Sr i Ca wynosi co najwyzej 50%.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze stosuje sie stop, skladajacy z okolo 15% Ba i/albo Sr, 15% Ca, 50% Si, reszte stanowi Fe i nieuniknione zanieczyszczenia.

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze stosuje sie taka ilosc stopu wapniowego, zawierajacego Ba i/albo Sr, aby wprowadzona ilosc Ca+Ba i Sr byla w zasadzie co najmniej dwukrotnie wieksza od przewidy¬ wanej koncowej zawartosci aluminium w wytopie stali.

5. Sposób wedlug zastrz. 1-4, znamienny tym, ze do roztopionej stali dodaje sie 0,3 do 0,6% stopu wapniowego, zawierajacego Ba i/albo Sr.

6. Sposób wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze przez dodatek stopu wapniowego, zawierajacego Ba i/albo Sr wytwarza sie w zakrzeplej stali wtracenia, w których sklad wchodzi 20—60% CaO, zas reszte stanowi Al2 03 i co najwyzej 15% innych tlenków metali, na przyklad Si02, MnO, FeO. PL PL