PL80285B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób odtleniania wytopu zwyklej i niskostopowej stali przeznaczonej na wyroby o zawartosci ponad 0,0115% Al, odlewane sposobem ciaglym.Przy odlewaniu sposobem ciaglym kesów i wlew¬ ków plaskich zwyklej i niskostopowej stali uspo¬ kojonej z dodatkiem aluminium, wystepuja wciaz trudnosci przy stosowaniu znanych sposobów odle¬ wania. Aby na przyklad zapewnic otrzymanie dro¬ bnoziarnistej stali stosowane i wymagane jest, w zaleznosci od skladu stali, dodanie 0,030—0,080% Al. Tak duze dodatki aluminium przy odlewaniu i krzepnieciu prowadza do powstawania wtracen, skladajacych sie prawie wylacznie z tlenku glinu, które wydzielaja sie czesto w postaci skupisk.Wydzielanie wtracen nastepuje zwlaszcza blisko powierzchni, co jest szczególnie niekorzystne, gdyz jest powodem zazuzlen w procesie obróbka na go¬ raco i wymaga bardzo uciazliwego oczyszczania pólfabrykatów. Poza tym stwierdza sie czesto w ta¬ kiej stali na granicach ziarn wtracenia siarczkowe, które sa przyczyna nieodpowiednich wlasciwosci mechanicznych, zwlaszcza w kierunku poprzecz¬ nym.Wymienione trudnosci powoduja, ze drobnoziar¬ nista stal uspokojona dodatkiem aluminium nadal wytwarza sie prawie wylacznie wedlug konwencjo¬ nalnego sposobu odlewania. We wlewkach otrzy¬ manych ta metoda skupiska wtracen tlenku glinu wystepuja w znacznie mniejszych ilosciach. Wyni- 10 15 20 25 30 ka to stad, ze w wlewkach istnieja zazwyczaj ko¬ rzystniejsze warunki na oddzielanie sie zazulzlen, powstalych podczas odlewania i krzepniecia stali.Przy odlewaniu metoda ciagla jest przeciwnie, bo czastki niemetaliczne, jakie dostaja sie ze strumie¬ niem stali do cieklego rdzenia oraz powstale przy krzepnieciu pozostaja w formie skupisk, zawieszo¬ nych w warstwie szybko krystalizujacej sie od strony powierzchniowej, co jest przyczyna przed¬ stawionych trudnosci.Celem wynalazku jest takie oddzialywanie na nieuniknione wtracenia, aby nie wystapily szcze¬ gólnie szkodliwe skupiska tych wtracen, dzieki cze¬ mu uniknie sie powstawania zazuzlen podczas obróbki cieplnej.Wedlug wynalazku zadanie to zostalo rozwiaza¬ ne przez stosowanie stopów odtleniajacych, o skla¬ dzie: 15—30% baru i/lub strontu, 5-^30% wapnia, 40—60% krzemu i/lub 'aluminium oraz najwyzej 20% zelaza jak równiez manganu i innych zanie¬ czyszczen.Znane jest wprawdzie stosowanie stopów przej¬ sciowych o podobnych skladnikach do odtleniania stali w konwencjonalnym sposobie odlewania. Sto¬ py przejsciowe powoduja wydzielanie sie powsta¬ lych czastek zuzla w glowie wlewka, dzieki czemu daja sie latwo usunac. Tego rodzaju dzialanie sto¬ pów przejsciowych jest nieprzydatne w metodzie ciaglego odlewania, z uwagi na wspomniany juz wyzej proces szybkiego krzepniecia, wskutek któ- 8028580285 rego wtracenia tlenku glinu wydzielaja sie pod po¬ wierzchnia w niedopuszczalnej ilosci.Nadspodziewanie dobry wynik uzyskano stosujac zgodny z wynalazkiem dodatek stopu przejsciowe¬ go. Uniknieto mianowicie niepozadanych skupisk 5 czastek zuzla i ponadto uzyskano szczególnie rów¬ nomierne rozmieszczenie zanieczyszczen. Postepujac wedlug wynalazku otrzymuje sie w prosty sposób stale o takiej jakosci, jak otrzymane skomplikowa¬ nymi sposobami. 10 W celu uzyskania zadanej wartosci Al, dodanie aluminium maze nastapic przed lub razem z do¬ datkiem stopu odtleniajacego wedlug wynalazku.Przy stalach o duzej zawartosci tlenu poddanych sposobowi odtleniania wedlug wynalazku, korzyst- 15 ne jest dodanie aluminium przed dodatkiem stopu odtleniajacego. Przy niskiej zawartosci tlenu w cie¬ klej stali dodatek aluminium i stopu odtleniajace¬ go moze nastapic jednoczesnie. Jesli stop odtlenia- jacy zawiera w sobie aluminium, dodatek alu- 20 minium moze byc calkowicie wstrzymany lub od¬ powiednio zmniejszony, W sposobie odtleniania zgodnym z wynalazkiem szczególnie korzystne okazalo sie stosowanie stopów odtleniajacych zawierajacych praktycznie równe 25 czesci wapnia oraz baru i/lub strontu.Stop odtleniajacy stosowany zgodnie z wynalaz¬ kiem, zawierac moze krzem i aluminium oddzielnie lub razem, w podanych granicach. Celowe jest (jesli zawartosc zelaza jest duza w podanych gra- 30 nicach), aby stop zawieral przynajmniej minimalna ilosc krzemu, gdyz polepsza to jednorodnosc stopu.Krzem moze byc calkowicie zastapiony przez alu¬ minium, zwlaszcza, jesli zawartosc zelaza jest ni¬ ska. 35 Mangan, jako skladnik stopu wedlug wynalazku nie jest pozadany. Wystepuje on jednak w ramach nieuniknionych zanieczyszczen w ilosciach na ogól nieszkodliwych.Szczególnie dobre wyniki uzyskano, stosujac stop 40 odtleniajacy o nastepujacym skladzie: a) 15% Ba, 15% Ca, 55% Si, reszta Fe i zanie¬ czyszczenia; b) 20l0/o Ba, 20% Ca, 30% Al, 15% Si, reszta Fe 45 i zanieczyszczenia; c) 5% Sr, 10% Ba, 15% Ca, 50% Si, reszta Fe i za¬ nieczyszczenia; d) 10% Sr, 10% Ba, 15% Ca, 50% Si, reszta Fe i zanieczyszczenia. 50 Sklad stopu odtleniajacego dostosowany jest do skladu omawianej stali, zwlaszcza do zawartosci tlenu i pozadanej ilosci aluminium. Wraz ze stopem odtleniajacym celowe jest dodanie wapnia, baru 55 i/lub strontu w podwójnej ilosci do pozadanej za¬ wartosci aluminium w stali. Korzystna wartosc do¬ datku winna wynosic 1, 6—2,7 zawartosci alumi¬ nium. Gdy aluminium do wytopu dodane zostanie oddzielnie, ilosr jego w skladzie stopu odtleniaja- 60 cego wynika z ilosci wapnia, baru i strontu, za¬ wartego kazdorazowo w zastosowanym stopie od¬ tleniajacym. Winna zachowana byc jednak podana minimalna wartosc 0,1%. Zawartosc ^koncowa alu¬ minium w stali zalezna jest od aktualnych wyma- 65 gan. Najnizsza wartosc dla najbardziej drobnoziar¬ nistej stali wynosi okolo 0,015%.Wynalazek umozliwia usuniecie nieuniknionych dotychczas skupisk wtracen tlenku glinu; stwierdza sie jedynie obecnosc pojedynczych, malych kuli¬ stych wtracen, rozmieszczonych statystycznie. Skla¬ daja sie one nie jak dotychczas w wiekszosci z tlenków glinu lecz obok A1203 zawieraja znaczne ilosci CaO, jak równiez slady BaO i/lub SrO. Po¬ nadto wtracenia te niaga rozpuszczac znaczne ilosci siarki, dzieki czemu znacznie zmniejsza sie ilosc niepozadanych wtracen siarczkowych na granicach ziarn. Nie daje sie. to uzyskac przy uzyciu stoso¬ wanych obecnie powszechnie do odtleniania stali, stopów odtleniajacych, takich jak CaSi, CaAl, CaMn, Si, CaSiAl. Dopiero zastosowanie stopów od¬ tleniajacych wedlug wynalazku zawierajacych Ba i/lub Sr prowadzi nadspodziewanie do osiagniecia pozadanych rezultatów. Zalecane sa stopy odtlenia- jace zawierajace Ba i/lub Sr w tych samych prak¬ tycznie czesciach co Ca, gdyz doswiadczenie wyka¬ zalo, iz prowadzi to do powstania wtracen o duzej zawartosci CaO, które nie wykazuja sklonnosci do tworzenia skupisk i sa równomiernie rozmieszczone.Wynalazek wyjasniony jest na ponizszych przy¬ kladach.Przyklad I. W piecu lukowym o zasadowym wylozeniu wytopiono metoda dwuzuzlowa stop 10 t stali 15 Cr 3. Piec minut przed spustem do wytopu w piecu dodano 0,06% metalicznego aluminium, aby koncowa zawartosc aluminium osiagnela 0,035%.Podczas spustu dodano do wytopu w kadzi 0,23% stopu odtleniajacego, skladajacego sie z 15% Ba, 15% Ca, 55% Si, reszta Fe, Mn i inne nieuniknio¬ ne zanieczyszczenia. Wytopu dokonano sposobem ciaglym, odlewajac kesy kwadratowe o wymiarze 140 mm, z których otrzymano kwadratowe kesy walcowane o wymiarze 65 mm o zawartosci 0,034% Al. Powierzchnia kesów walcowanych nie wykazy¬ wala praktycznie zadnych zazuzlen, tak, ze przed dalsza obróbka — w celu usuniecia malych ble¬ dów — nalezalo oczyscic jedynie 17% powierzchni kesu.Jak wykazalo badanie metalograficzne, istniejace niemetaliczne wtracenia w kesie walcowanyim o ksztalcie malych, kulistych czastek rozmieszczone byly równomiernie w stali. Przy uzyciu mikroson- dy elektronowej wyznaczono ich skladniki o prze¬ cietnej wartosci 54% A1203, 41% CaO, reszta BaO, S, Si02, MnO, FeO i MgO.Wytop porównawczy, wykonany w ten sam spo¬ sób, co wytop opisany w przykladzie wykonanym, do którego jednak nie dodano zadnego stopu typu BaCaSi, zostal równiez odlany w sposób ciagly na kwadratowe kesy 140 mm, a nastepnie przerobiony na kwadratowe kesy walcowane o wymiarze 63 mm.W powyzszych walcowanych kesach stwierdzono tak znaczne zazuzlenie, ze cala powierzchnia kesu wy¬ magala oczyszczenia przed dalsza obróbka. Badanie metalograficzne kesów wykazalo istnienie grubych czastek zuzla w duzej ilosci, zwlaszcza w poblizu powierzchni. W sklad tych czastek wchodzilo prze¬ cietnie 92% A1203, reszta Si02, MnO, FeO, CaO oraz MgO.80285 Przyklad II. Podobnie jak w przykladzie I do wytopu dodano stop, skladajacy sie z okolo 15% Sr, 15% Ca, 55% Si, reszte stanowilo zelazo i nie¬ uniknione zanieczyszczenia. Otrzymano praktycznie równie dobre wyniki, jak w przykladzie I. Za po¬ moca mikrosondy elektronowej wyznaczono podob¬ ny sklad niemetalicznych wtracen; jednak z SrO zamiast SaO.Przyklad III. Podobnie jak w przykladzie I zastosowano dodatek stopu skladajacego sie z okolo 10% Sr, 10% Ba, 15% Ca, 50% Si, reszte stanowilo zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia. Metoda mi¬ krosondy elektronowej wyznaczono podobne sklad¬ niki niemetalicznych wtracen oraz dodatkowo jesz¬ czeSrO. ^ Przyklad IV. Do stopu stali CrNi 6 o zada¬ nej koncowej zawartosci 0,030% Al dodano 0,15% stopu odtleniajacego o zawartosci 20% Ca, 20% Ba, 30% Al, 15% Si, reszta Fe i nieuniknione zanie¬ czyszczenia. Ze wzgledu na duza zawartosc Al w stopie odtleniajacym, nie jest potrzebne oddziel¬ ne dodanie aluminium. Wytop zostal odlany i pod¬ dany obróbce jak w przykladzie I. Zawartosc Al w kesach walcowanych wynosila 0,031%. Kesy mo¬ gly byc uznane za dobre do dalszej obróbki bez potrzeby zasadniczego oczyszczania. Praktycznie nie stwierdzono istnienie skupisk zuzlowych i czastek tlenku glinu pod powierzchnia. Stwierdzono te same skladniki wtracen, co wymienione w przykladzie I. PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe li. Sposób odtleniania stali zwyklej i niskostopo- wej, (przeznaczonej na wyroby o zawartosci powy¬ zej 0,015% Al, odlewanej w sposób ciagly, zna¬ lo 15 20 25 30 35 mienny tym, ze do wytopów dodaje sie co najmniej 0,1% stopu odtleniajacego, skladajacego sie z 5—30% 1. Ba lub/i Sr, 5—30% Ca, 40—60% Si lub/i Al oraz najwyzej 20% Fe, jak równiez Mn i innych nie¬ uniknionych zanieczyszczen przy czym laczna za¬ wartosc Ba lub/i Sr oraz Ca wynosi najwyzej 50%.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dodaje sie aluminium do wytopu jednoczesnie z wprowadzeniem stopu odtleniajacego lub wczes¬ niej.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze stosuje sie stop odtleniajacy zawierajacy Ba lub/i Sr w praktycznie równych czesciach jak Ca.

4. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—3, zna¬ mienny tym, ze stosuje sie stop odtleniajacy za¬ wierajacy 15% Ba, 15% Ca, 55% Si, reszte stanowi Fe i nieuniknione zanieczyszczenia.

5. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—3, znamien¬ ny tym, ze stosuje sie stop odtleniajacy zawiera¬ jacy 20% Ba, 20% Ca, 30% Al, 15% Si, reszte sta¬ nowi Fe i nieuniknione zanieczyszczenia.

6. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—3, znamien¬ ny tym, ze stosuje sie stop odtleniajacy zawiera¬ jacy 5% Sr, 10% Ba, 15% Ca, 50% Si, reszte sta¬ nowi Fe i zanieczyszczenia.

7. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1^3, znamien¬ ny tym, ze stosuje sie stop odtleniajacy, zawiera¬ jacy 10% Sr, 10% Ba, 15% Ca, 50% Si, reszte sta¬ nowi Fe i zanieczyszczenia.

8. Sposób wedlug jednego z zastrz. (1—7, znamien¬ ny tym, ze dodaje sie stop odtleniajacy w takiej ilosci, aby zawartosc Ca, Ba i/lub Sr wynosila 1,6— —2,7 zawartosci aluminium w wytopie stali. .^w PL PL