Uprawniony z patentu: USS Engineers and Consultans INC, Pittsburgh (Stany Zjednoczone Ameryki) Stal nieuspokojona oraz sposób przeróbki plastycznej stali nieuspokojonej na wyroby plaskie Przedmiotem wynalazku jest stal nieuspokojo¬ na, zwlaszcza odlana sposobem ciaglym oraz spo¬ sób przeróbki plastycznej tej stali na wyroby plaskie.Znanym jest, ze plaskie walcowane wyroby ze stali, takie jak arkusze, tasmy i blacha biala sa zwykle uzyskiwane ze stali nieuspokojonej. Pre¬ ferowana jest stal nieuspokojona ze wzgledu na dobra jakosc powierzchni i duzy stopien ciagli- wosci. Wedlug znanych spcsobów wlewki stali nieuspokJojonej sa wytwarzane przez odlewanie stali niskoweglowej, nieuspokojonej do wlewnic, gdzie obniza sie ich temperatura i w wyniku tego obniza sie rozpuszczalnosc tlenu powodujac, ze uwolniony tlen reaguje z rozpuszczonym weglem i wydziela sie burzliwie gaz jednotlenku wegla.To burzliwe wydzielanie sie gazu, zwane „goto¬ waniem stali" powoduje, ze zakrzeply wlewek charakteryzuje sie duza czystoscia, scisla powie¬ rzchnia obrzeza i wyjatkowa ciagliwoscia.Stal nieuspokojona ma jednak powazna wade limitujaca jej stosowanie, a mianowicie wyroby walcowane z tej stali maja duzy stopien podat¬ nosci na starzenie sie po obróbce na zimno. To znaczy, ze walcowana stal podlega raptownemu zwiekszeniu twardosci i zmniejszeniu ciagliwosci po przedluzajacym sie magazynowaniu nawet w temperaturach pokojowych. W sytuacjach, gdzie przewiduje sie dlugie magazynowanie lub obrób¬ ke na zimno, mozna wytwarzac niestarzejaca sie 15 20 25 30 2 stal przez odlewanie wlewków ze stali, która zos¬ tala odtleniona aluminium i/lub tytanem.Sklad chemiczny zwykle stosowany przy wyt¬ warzaniu stali nieuspokojonej i odpornej na sta¬ rzenie sie lub niestarzejacej sie, nie nadaje sie do ciaglego procesu odlewania. Gotowanie stali, które jest zasadnicze dla uzyskania dobrej jakosci stali nieuspokojonej w powaznym stopniu pogar¬ sza ciagly proces odlewania. W ciaglym procesie odlewania wydzielanie sie gazu ponad nieznaczne ilosci w krystalizatorze powoduje gniazda i pe¬ cherze w stali, poniewaz gaz nie ma mozliwosci wydostac sie z formujacego sie w sposób ciagly obrzeza, jak w przypadku odlewania konwencjo¬ nalnego wlewka. Z drugiej strony, odlewanie ciagle jakiejkolwiek stali, która zostala odtlenio¬ na za pomoca aluminium powoduje tworzenie sie szumowin tlenku aluminium na powierzchni plynnego metalu we wlewnicy. Czasteczki tych szumowin nie tylko przedostaja sie do stali i za¬ nieczyszczaja produkt, ale takze maja tendencje koncentracja tna ipcwienzchni wllewka, co jest bardzo szkodliwe dla dobrej jakosci powierzchni wyrobu, waznej dla wiekszosci walcowanych na plasko wyrobów. Jest wazne pod wzgledem handlowym, przy odlewaniu ciaglym kesisk, które nastepnie maja byc walcowane na cienkie wyroby, aby sklad stali gwarantowal wydzielanie niewielkiej ilosci gazu z wlewnicy i jednoczesnie nie wyt¬ warzal szumowin tlenku, który by zanieczyszczal 83 38483 384 3 wytop, tak aby mozna bylo wyprodukowac_czysty i ciagliwy wyrób o dobrej jakosci powierzchni.Znany jest proces odlewania ciaglego kesisk wysokiej jakosci w celu dalszego przerobu na produkty w arkuszach. W procesie tym stosuje sie stal nieuspokojona o skladzie: 0,01 do 0,88% wegla; 0,20 do 0,60% manganu; 0,02 do 0,08% krzemu i do 0,015% aluminium w stosunku do wsadu. Przy ciaglym odlewaniu otrzymywane ke¬ siska maja wszystkie cechy charakterystyczne stali nieuspokojonej wysokiej jakosci.Jakkolwiek opisywany wynalazek rozwiazal problem ciaglego odlewania kesisk ze stali nie¬ uspokojonej, to otrzymany wyrób, podobnie jak konwencjonalna stal nieuspokojona, jest w wy¬ sokim stopniu podatny na starzenie sie. Dotych¬ czasowe wysilki opracowania skladu lub sposobu, który pozwalalby na ciagle odlewanie miestarze- jacej sie stali, nie byly zadowalajace. Stosowanie znanych odtleniaczy, jak aluminium, tytan, cyr¬ kon i innych w ilosciach wystarczajacych do otrzymania niestarzejacego sie produktu, stwarza¬ ly zawsze problem szumowin, które powodowaly wieksze zanieczyszczenie produktu i zla jakosc powierzchni. Stad odlewanie ciagle niestarzejacej sie stali odpowiedniej jakosci na produkty cien¬ kie walcowane ra plasko, takie jak arkusze, nie bylo dotychczas stosowane.Celem wynalazku jest opracowanie skladu che¬ micznego stali niestarzejacej sie lub odpornej na starzenie sie, zwlaszcza do cidlewania ciaglego, gwarantujacej dofbra jakosc dla dalszego walco¬ wania na cienkie plaskie wyroby.Celem wynalazku jest równiez opracowanie sposobu przeróbki plastycznej stali na wyroby plaskie.Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze stal zawiera mniej niz okolo 0,01% boru, przy czym stosunek ilosci boru do azotu wynosi od 1,4 do 2,5, korzystnie od 1,4 do 2 gdy zawartosc tlenu jest wyzsza od 0,01%, zas od 1,0 do 1,7, korzyst¬ nie od 1 do 1,4 gdy* zawartosc tlenu jest mniejsza niz 0,015%.Taka stal moze byc odlewana w sposób ciagly i przerabiana dalej w celu otrzymania niestarze- jacych sie lub odpornych na starzenie sie, wyso¬ kiej jakosci produktów cienkich walcowanych na plasko, z jakoscia powierzchni, taka jak w wyt¬ warzanej konwencjonalnie stali nieuspokojonej.Cel wynalazku zostal osiagniety równiez przez to, ze stal zawierajaca do 0,01% boru dla uzys¬ kania stosunku boru do azotu 1,4 do 2,5 przy za¬ wartosci tlenu wiekszej od 0,015% oraz stosunku 1,0 do 1,7 gdy zawartosc tlenu jest mniejsza niz 0,015%, walcuje sie na goraco w temperaturze powyzej 815°C, korzystnie od 848°C do 899°C, a nastepnie zwija sie walcowana blache w tempe¬ raturze ponad 593°C, korzystnie od 621°C do 678°C.Sposób wedlug wynalazku umozliwia rozwia¬ zanie problemu starzenia sie stali.Produkcja optymalnie niestarzejacej sie lub od¬ pornej na starzenie sie stali w arkuszach wyma¬ ga równiez troskliwej kontroli procesów walco- 30 wania na goraco, którym poddawane sa odlewane w sposób ciagly kesiska. Kesiska o powyzszym skladzie odlewane w sposób ciagly musza byc podgrzewane do temperatury w granicach 1148°C 5 do 1260°C do walcowania na goraco, jak to ma miejsce w sposobach konwencjonalnych. W celu otrzymania cech charakterystycznych niestarzenia sie lub odpornosci na starzenie sie, wazne jest, aby temperatura koncowego walcowania na go- 10 raco wynosila powyzej 815°C, a korzystnie w gra¬ nicach 848°C — 899°C. Walcowana stal powinna byc zwijana w temperaturze ponad 593°C, a ko¬ rzystnie od 621°C do 678°C.Zawezajac bardziej sklad chemiczny, zawartosc 15 wegla w plynnej stali nie powinna byc mniej¬ sza od 0,01%, a pozadane, aby byla nie mniej¬ sza niz 0,03%, poniewaz w przeciwnym przy¬ padku zawartosc tlenu w stali bedzie za wysoka do ciaglego odlewania. W dodatku, trwalosc 20 wykladziny pieca stalowniczego bedzie powaznie zmniejszona jezeli zawartosc wegla w stali be¬ dzie ponizej 0,01%, przy czym zawartosc wegla nie powinna przekraczac 0,08%, w celu zapew¬ nienia wystarczajacej ciagliwosci koncowego pro- 25 duktu w arkuszach.Zakresy zawartosci manganu i krzemu w plyn¬ nej stali podane powyzej sa korzystne z powodu efektu synergistycznego w postaci zapobiegania porowatosci stali, w której zawartosc wegla wy¬ nosi 0,01 do 0,08%. Ponadto zawartosc tlenu w stali mozna latwiej okreslic i kontrolowac, gdy zawartosc manganu przekracza 0,20%.Ilosc aluminium rozpuszczalnego w kwasach jest korzystnie nie wieksza niz 0,015%, poniewaz wiejksze ilosci powoduja nadmierne ilosci domie¬ szek niemetalicznego aluminium. Ponadto obec¬ nosc aluminium w duzych ilosciach jest szcze¬ gólnie niepozadana, poniewaz tlenki metali za¬ wierajace duze ilosci aluminium maja tendencje do tworzenia raczej duzych skupisk niz szklistej warstewki wzdluz scianek krystalizatora gdy konczy sie odlewanie. Duze skupiska bardzo trudno usunac przez natryskiwanie woda chlo¬ dzaca ponizej krystalizatora. Znieksztalcaja one czesc powierzchni, co wymaga dodatkowych za¬ biegów obróbki powierzchniowej kesiska. Moga one poza tym powodowac nierówne chlodzenie w krystalizatorze i zwiekszac mozliwosc powsta¬ wania pekniec w odlewanych kesiskach.Szczególnie troskliwie nalezy ustalac zawartosc boru w celu jak najwiekszej redukcji lub zmniej¬ szenia tendencji starzenia sie stali. Ze znanego stanu techniki wynika juz, ze do stali dodaje sie 55 bor w celu poprawienia odpornosci stali na sta¬ rzenie sie. W tym celu dodaje sie bor w ilosci od 0,02 do 0,05%. Stwierdzono jednakze, ze za¬ wartosc boru wieksza od 0,01 %, zwlaszcza w typowej stali odlewanej w sposób ciagly walcowanej na w zimno na arkusze, powodowac bedzie nadmierna twardosc stali utrudniajaca obróbke na zimno, taka jak np. glebokie wytlaczanie. Dlatego dla unikniecia nadmiernej twardosci zawartosc boru w stali nie powinna przekraczac 0,01%. Niemniej gg jednak dodawanie przepisowiej ilosci boru w gra- 45 GO83 384 5 6 nieach 0,001 do 0,010% nie jest wystarczajace dla zapewnienia zadanych wlasnosci stali, ponie¬ waz zawartosc boru w stali musi byc dalej kon¬ trolowana bardzo starannie w stosunku do za¬ wartosci azotu w stali i w pewnym stopniu w stosunku do zawartosci tlenu.W konwencjonalnej stali nieuspokojonej jak opisano powyzej, w kt6rej zawartosc tlenu prze¬ wyzsza 0,015%, stosunek boru zawartego w stali do azotu powinien wynosic od 1,4 do 2,5. Zawar¬ tosc boru niewystarczajaca do zapewnLenia mini¬ malnego stosunku boru do azotu wynoszacego 1,4 nawet rzedu 1,3, moze spowodowac bardzo nieznaczna poprawe odpornosci stali na starze¬ nie sie. Jesli stosunek zawartosci boru do azotu wynosi 1,4 lub wiecej, nastepuje powazne zwie¬ kszenie odpornosci stali na starzenie sie. Sitad minimalny stosunek zawartosci boru do azotu wynoszacy 1,4 jest wartoscia krytyczna. Górna granice stosunku zawartosci boru do azotu wy¬ noszaca 2,5 przyjeto dlatego, ze nadmierna ilosc boru to znaczy taka, przy której ten stosunek jest wiekszy od 2,5 gdy zawartosc azotu jest w granicach od 0,003 do 0,005 spowoduje niepoza¬ dana twardosc stali, utrudniajaca dalsza jej ob¬ róbke. Gdy natomiast stosunek boru do azotu bedzie wynosil korzystnie od 1,4 do 2,0, stal be¬ dzie miala ciagliwosc taka sama lub lepsza od znanych stali.Stwierdzono, ze gdy stal zostanie odgazowana do zawartosci tlenu mniejsizej niz 0,015%, to minimalny stosunek boru do azotu nie moze wy¬ nosic 1,4, poniewaz stosunek boru do azotu po¬ wyzej 1,4 jest szkodliwy i powoduje proporcjo¬ nalnie wieksza twardosc. Dla stali uspokojonej lub jakiejkolwiek stali majacej zawartosc tlenu mniejsza niz 0,015%, stosunek wagowy boru do azotu powinien wynosic od 1,0 do 1,4. Zawartosc boru, przy której stosunek boru do azotu jest mniejszy niz 1,0 nie wplywa efektywnie na ksztaltowanie odpornosci stali na starzenie sie.Zawartosc boru, przy której stosunek boru do azotu wynosi powyzej 1,4 spowoduje zmniejsze¬ nie ciagliwosci produktu.Stal wedlug wynalazku mozna otrzymac w kazdym piecu stalowniczym, takim jak konwer¬ tor zasadowo^-tlenowy, piec martenowski lub elektryczny. Wsad w konwertorze zasadowo-^tle- nowym sluzacy do wytwarzania stali wedlug wy¬ nalazku zawiera: C w ilosci 0,03—0,06% Si w ilosci <0,02% Mn w ilosci 0,1 —0,25 % O w ilosci 0,06—0,09 % S w ilosci <0,02% P w ilosci <0,015 Standardowy konwertor zasadowo-tlenowy i sposób uzyskiwania w nim stali niskoweglowej moze byc stosowany bez modyfikacji. Jednakze czesto jest korzystne zmodyfikowanie sposobów wytapiania stosowanych w zasadowym konwer¬ torze przez dodanie odpowiedniej ilosci manganu.Zawartosc manganu we wsadzie powinna wyno¬ sic co najmniej 0,10% przy zawartosci siarki we wsadzie wynoszacej od okolo 0,025% do 0,050%, w celu obnizenia zawartosci siarki w gotowej stali do ilosci nie wiekszej niz 0,02%. Zawartosc manganu ponad 0,1 % mozna uzyskac dodajac rude manganu do wsadu lub dodajac plynna su¬ rówke wielkopiecowa o zawartosci manganu wys¬ tarczajacej do otrzymania we wsadzie zawartosci wynoszacej co najmniej 0,10%. Najkorzystniejsze jest stosowanie rudy manganu, poniewaz umoz¬ liwia otrzymanie pozadanej zawartosci koncowej manganu w gotowej stali bez nadmiernej zawar¬ tosci fosforu. Mozna stosowac albo wysokoprocen¬ towa albo niskoprocentowa rude manganu. Ilosc dodawanej rudy powinna byc "co najmniej taka, aby zawartosc manganu wynosila 0,1 % w stosunku do wsadu. Ogólnie rzecz biorac potrzebne sa wiejksze ilosci, ze wzgledu na straty manganu w zuzlu.Temperatura w piecu jest zwykle utrzymywa¬ na w granicach od 1565°C do 1648°C. Tempera¬ tur powyzej 1648°C nalezy unikac, poniewaz takie wysokie temperatury^ powoduja szybkie zu¬ zycie wykladziny piecowej.Nie jest mozliwe uzyskanie stali o pozadanym skladzie do odlewania ciaglego zgodnie ze spo¬ sobami konwencjonalnymi. Równowaga istnieja¬ ca pomiedzy weglem i krzemem w piecu w nor¬ malnej temperaturze wymaga, aby albo zawar¬ tosc wegla byla powyzej przyjetego maximium wynoszacego 0,08 %, albo aby zawartosc krzemu byla ponizej minimum wynoszacego 0,03%. Ko¬ nieczne jest wytworzenie stali o zawartosci we¬ gla, która nie moze zostac zredukowana w plyn¬ nej stali po spuszczeniu jej z pieca bez odgazo¬ wywania prózniowego, oraz dodanie krzemu w wymaganej ilosci. Konieczne jest równiez doda¬ nie manganu w ilosci warunkujacej osiagniecie celu zalozonego niniejszym wynalazkiem. Czesc manganu dodawana jest do plynnej stali po jej spuszczeniu z pieca, do kadzi. Dodawanie calko¬ witej ilosci manganu do konwertora w celu o- trzymania wymaganej zawartosci manganu w stali jest niekorzystne ze wzgledu na Utlenianie sie manganu do zuzla.Mangan mozna dodawac do kadzi odlewniczej w postaci krzemomanganu, twardego lub srednio¬ weglowego zelazomanganu lub manganu elektro¬ litycznego. Ponadto domieszka krzemomanganu dostarcza cala ilosc krzemu, który musi byc do¬ dany w celu uzyskania w gotowej stali zawar¬ tosci krzemu 0,03—0,08 %. Zwykle dodaje sie okolo 2 do 4 kg krzemomanganu na tone stali i okolo 0,9 do 1,8 kg srednioweglowego zelazo¬ manganu na tone stali w celu uzyskania zalozo¬ nej ilosci manganu i krzemu w gotowej stali.Zamiast srednioweglowego zelazomanganu mozna dodawac albo twardy zelazomangan albo man¬ gan elektrolityczny. Czesto potrzebne Mosci twar¬ dego zelazomanganu sa nieco niniejsze niz ilosci srednioweglowego zelazomanganu i wynosza w wiekszosci przypadków okolo 0,4 do 0,9 kg na tone stali. ? 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6083 384 8 Krzeimomangan i zelazomangan najkorzystniej jest dodawac do plynnej stali podczas napelnia¬ nia kadzi odlewniczej z pieca stalowniczego. Naj¬ lepsze wyniki otrzymuje sie, gdy krzemomangan i zelazomangan, dodawane sa podczas napelnia¬ nia kadzi do 1/3 wysokosci.Oprócz manganu i krzemu trzeba tez czesto dodawac male ilosci aluminium do kadzi odlew¬ niczej w celu wyenminowania niemetalicznych wtracen i zmniejszenia tym samym wad w ke¬ siskach odlewanych sposobem ciaglym. Stwier¬ dzono, ze dodanie okolo 0,7 kg aluminium na to¬ ne stali do kadzi odlewniczej poprawia w zasad¬ niczy sposób jakosc odlanych kesisk.Bor dodaje sie korzystnie na koncu po uzupel¬ nieniu innych skladników, a najkorzystniej po do¬ daniu aluminium i rozpuszczeniu sie aluminium, aby zapobiec przejsciu boru do zuzla. W praktyce bor moze ibyc stosowany pod postacia zelazoboru, bor¬ ku wapniowego, borku krzemomanganowego itp.Jezeli stal nie bedzie odgazowywana lub obrabiana prózniowo, talk ze zawartosc tlenu w gotowej stali bedzie wynosic powyzej 0,015 %, to jak juz wyjasnio¬ no dodatek boru powinien byc wystarczajacy do za¬ pewnienia stosunku wagowego boru do azotu wyno¬ szacego 1,4 do 2,5, a najkorzystniej 1,4 do 2,0.Z drugiej strony, jezeli stal bedzie odgazowywana lub ob¬ rabiana w inny spcsób prózniowo, tak ze zawar¬ tosc tlenu bedzie wynosic ponizej 0,015%, to do¬ danie boru powinno nastapic po odgazowaniu i powinno byc wystarczajace do zapewnienia sto¬ sunku boru do azotu w gotowej stali okolo 1,0 do 1,4.Po uzyskaniu zamierzonego skladu stali jak opisano powyzej, stal wlewana jest do górnej czesci zakonczonej otworem rurowym chlodzone¬ go woda krystalizatora. Stal o zakrzepnietej war¬ stwie zewnetrznej otaczajacej plynny rdzen jest odbierana z krystalizatora dolem i natryskiwana woda dla calkowitego skrzepniecia.Nastepnie kesisko jest podgrzewane do tempe¬ ratury walcowania na goraco w granicach od 1148°C do 1260°C zgodnie z konwencjonalna prak¬ tyka i walcowane na goraco w sposób konwen- cjomainy, przy czym temperatura walcowania wy¬ kanczajacego pozwala na uzyskanie struktury aus-tenitycznej i wynosi ponad 815°C, a najko¬ rzystniej od 843°C do 896°C. Aby zapewnic odpor¬ nosc stali na starzenie sie, walcowana na goraco stal powinna byc zwijana w temperaturze ponad 593°C, a najkorzystniej od 621°C do 673°C. Pro¬ dukt koncowy wykazuje duze zmniejszenie od¬ pornosci na starzenie sie jezeli zwijanie naste¬ puje w temperaturze nizszej niz 593°C.Stal wedlug wynalazku moze byc nastepnie tra¬ wiona i walcowana na zimno zgodnie ze sposoba¬ mi konwencjonalnymi. Na przyklad stal moze byc trawiona w roztworze kwasu solnego lub siarkowego i nastepnie walcowana na zimno do zredukowania poczatkowej grubosci od 50 do 75%. Konwencjonalne zwijanie i wyzarzanie ko¬ morowe w ciagu 20 godzin w temperaturze 673°C do 688°C, tyipowej temperaturze odpuszczania dla arkuszy walcowanych na zimno, jest najbardziej 15 20 25 35 45 50 55 60 korzystne dda tej stali. Jednakze stwierdzilismy ze wyzarzanie walcowanych na zimno arkuszy w temperaturze powyzej 704°C przez dluzszy okres czasu spowoduje, ze stal wchlonie troche azotu z atmosfery pieca do wyzarzania. Bedzie to mialo oczywiscie ujemny wplyw na odpornosc stali na starzenie sie, jezeli zaabsorbowana zostanie wys¬ tarczajaca ilosc azotu do zmiany stosunku bor— azot. Dlatego tez walcowane na zimno arkusze powinny byc wyzarzane najkorzystniej w tempe¬ raturze ponizej 704°C, jezeli wyzarzanie odbywa sie w atmosferze zawierajacej azot. Po wyzarze¬ niu, arkusz walcowany na zimno jest walcowa¬ ny odprezajaco zgadnie z konwencjonalnymi spo¬ sobami.Otrzymany zgodnie z wynalazkiem walcowany na zimno arkusz blachy bedzie mial wlasnosci mechaniczne równe lub przewyzszajace wlasnosci arkuszy stali znanych. Najwiejksze znaczenie ma fakt, ze polepszone wyniki sa znacznie bardziej odtwarzalne niz doswiadczenia ze sposobami zna¬ nymi. Starzenie sie stali, okreslane wielkoscia wydluzenia, moze byc. opóznione co najmniej o 120 dni. Wartosci indeksowe starzenia sie po obróbce na zimno moga byc latwo odtwarzalne w zakresie 0—10%. Nastepnie odpornosc na sta¬ rzenie sie moze byc maksymalizowana do war¬ tosci indeksowych starzenia sie po obróbce na zimno od 0 do okolo 2,0% jezeli beda zachowane temperatury walcowania wykanczajacego na go¬ raco wynoszace od 843°C do 899°C i temperatura zwijania wynoszaca od 621°C do 673°C.Jakkolwiek podstawowym celem wynalazku by¬ lo opracowanie skladu chemicznego1 stali odpornej na starzenie sie, która mozna w sposób ciagly odlewac, stwierdzono, ze wynalazek mozna tak samo stosowac do stali odlewanej w inny sposób Tak wiec wynalazek nhrejszy dotyczy stali od¬ pornej na starzenie sie, która mozna odlewac róz¬ nymi sposobami.Sposób wedlug wynalazku ilustruja ponizsze przyklady.Trzy wsady po 35 ton w konwertorze zasado- wo-tlenowym doprowadzono do skladu przed¬ stawionego w tabeli I. Bor dodano jako zelazo- bor dla osiagniecia w pierwszym wsadzie zawar¬ tosci boru wynoszacej 0,004% (stosunek boru do azotu B/N=2), w drugim wsadzie 0,008% (stosu¬ nek B/N=2,5) i w trzecim wsadzie 0,006% (sto¬ sunek B/N=l,5).Te trzy wsady byly nastepnie odlewane w spo¬ sób ciagly na kesiska o grubosci 19,05 cm i sze¬ rokosci 69,85 cm. Kesiska nastepnie walcowano na zimno a arkusze wyzarzano dla celów han¬ dlowych z zastosowaniem konwencjonalnych spo¬ sobów. Temperatura walcowania wykanczajacego na goraco wynosila od 890°G do 897°C, a tempe¬ ratura zwijania od 627°C do 649°C. Czolo, srodek i zakonczenie arkuszy zostaly nastepnie zbadane na starzenie sie i plastycznosc. Próbki poddane badaniu na starzenie sie po obróbce na zimno zostaly poddane naciagowi 5% i pozostawione na 4 godziny w temperaturze 100°C, nastepnie zwol¬ nione z naciagu.83 384 10 Obliczano procentowe zwiekszenie naprezenia aa granicy plastycznosci i naprezenia powodowa¬ nego plastyczna deformacja jako wynik starzenia sie po obróbce na zimno (indeks starzenia sie).W celu sprawdizenia stopnia naprezenia plas¬ tycznego Rj zostaly dokladnie zmierzone próbki arkuszy przed i po naprezeniu naciagowym do maksymalnego obciazenia. Wspólczynnik napre¬ zenia plastycznego w kierunku wzdluznym Rx zostal obliczony jako stosunek rzeczywistego na¬ prezenia szerokosciowego*do rzeczywistego napre¬ zenia grubosciowego w sposób znany w tej dzie¬ dzinie.Tabela I podaje wyniki prób jak równiez sklad chemiczny stali. 18 wytopów nie zawiera¬ jacych boru przygotowano w sposób identyczny, przerobiono i sprawdzono z typowymi wynikami przedstawionymi u dolu tabeli I. Lepszy indeks sitarzenia sie przy zastosowaniu niniejszego wy¬ nalazku jest oczywisty.Z tabeli I wynika, ze wytopy zawierajace bor maja powaznie zwiekszona odpornosc na starzenie sie, przy czym niektóre z nich maja te odpornosc tak duza, ze faktycznie mozna je uwazac za nie- starzejace sie. Ponadto jak mozna stwierdzic na podstawie tabeli I, sposób wedlug niniejszego wy¬ nalazku nie ma powazniejszego ujemnego skutku na lejnosc stali, jak wykazuja pomiary wspól¬ czynnika naprezenia plastycznego R.Dalszy dowód niestarzenia sie prawidlowo wal¬ cowanej i zawierajacej bor stali odlewanej w spo¬ sób ciagly, przy wartosciach indeksu starzenia sie od 0 do 8% w tabeli I, jest podany w tabali II, która wykazuje, ze nie ma zmian w ciagli- wosci stali wkrótce po walcowaniu i po 2V2 rocz¬ nym magazynowaniu w temperaturze pokojowej.Wyniki te wyraznie wskazuja, ze nie nastapilo pogorszenie jakichkolwiek wlasnosci i ze nie nas¬ tapilo cofniecie sie granicy plastycznosci, które byloby zwiazane ze starzeniem sie po obróbce na zimno.W innej próbie przygotowano dodatkowo 8 wy¬ topów nie obrobionych prózniowo, z rózniaca sie obróbka odtleniajaca. Bor dodano do tych wsadów w formie zelazoboru lub borku wapnia, w ilos¬ ciach znajdujacych sie w zakresie i poza zakre¬ sem niniejszego wynalazku. Wszystkie 8 wytopów 10 15 20 25 30 40 45 odlano w sposób ciagly, przewalcowano i prze¬ prowadzono próby Jak w-przypadku pierwszych trzech wytopów. Wyniki badan przedstawiono w tabeli III.Tabela IV przedstawia wyniki badania wytopu nr 7 w warunkach temperatury pokojowej, ma¬ jacego indeks starzenia sie 9,8, wskazujacy ze stal poddana zostala przedluzonemu starzeniu sie.Po 120 dniach nie bylo znamion oznaczajacych cofniecia sie granicy plastycznosci, a po 180 dniach nastapilo obnizenie granicy plastycznosci o 0,35% w porównaniu z wartoscia okolo 2,0% w kmwencjonalnsj stali nieuspokojonej, które nastapilo po 180 dniach.Tabela V przedstawia wynik zmiennego stosun¬ ku boru do azotu w stall odgazowanej. Przygoto¬ wano siedem zwojów o wymiarach handlowych z dwóch 300-tonowych wytopów, które zostaly od- gazowane tak, ze zawartosc tlenu wynosila mniej niz 0,015%, a stal w kazdym zwoju miala inny stosunek boru do azotu. Jak wskazuje tabela sto¬ sunek boru do azotu ponizej 1,4 do okolo 1,0 nie pogarszal odpornosci na starzenie sie gdy stal byla odgazowana do zawartosci tlenu mniejszej niz 0,015%. Jakkolwiek optymalna odpornosc na starzenie sie zostala osiagnieta przy stosunku boru do azotu od okolo 1,0 do 1,70, to optymalna ciagliwosc, nie przedstawiona w tabeli, uzyskana zostala przy stosunku boru do azotu w granicach od okolo 1,0 do okolo 1,4.Wynik zwijania przy temperaturze powyzej 593°C przedstawiony jest w tabeli VI. Wybrano i przebadano trzy rózne pary zwojów. Oba zwoje w kazdej parze byly o identycznym skladzie, w granicach preferowanych i byly w identyczny sposób- przewalcowane z tym, ze temperatura walcowania wykanczajacego i zwijania zmieniala sie, jak to przedstawiono w tabeli VI. Zwoje zwi¬ jane w temperaturze ponizej 593°C mialy o wiele gorsze wlasnosci niz zwijane w temperaturze po¬ wyzej 593°C.Dalsize dokladne badania 200 ton stali o wy¬ miarach handlowych, obrabianej zarówno w spo¬ sób konwencjonalny jak i prózniowo, potwier- # dzily znaczenie stosunku boru do azotu i tempe¬ ratury zwijania, jak powyzej przedstawiono w opisie.83 384 Tabela I Sklad, charakterystyka starzenia sie, wartosci R dla trzech wytopów walcowanych zgodnie z wynalazkiem* w porównaniu z typowymi wynikami 18 wsadów przerobionych znanymi sposobami Wsad 1A IB 2A 2B 3A 3B 18 Miejsce badania Ozoio Srodek Zakonczenie Ctzolo Srodek Zakonczenie Czolo Srodek Zakonczenie Ozolo Srodek Zakonczenie Ozolo Srodek Zakonczenie Czolo Srodek Zakonczenie rózne Sklad procentowo C 0,046 0,042 0,046 0,049 0,046 0,046 0,030 0,046 Mn 0,34 0,35 0,36 0,36 0,45 0,45 Ws 0,36 0,47 Sis 0,048 0,054 0,044 0,045 A040 Ct040 Als wsady 0,005 0,007 0,007 0,006 0,007 0,006 Alt z borem 0,011 0,009 0,016 0,010 0,008 0,007 ady bez boru (typoi 0,026 0,052 ++ 0,003 0^009 B III 0,0042 0,0041 0,0039 Ul III 0,0060 0,062 0,0064 0,0060 are wartos N.A N ill !!! III III 0,004 III ci) ++ Indeks + starzenia sie % 0.8 1,2 1,2 0,0 1,8 8,0 0,5 2,8 0,5 4,0 0,0 1,8 0,6 1,9 17 Wspólczynnik naprezenia l plastycznego I + 1,09 1,09 1,14 1,14 1,11 1,22 1,04 0,98 1.03 1,00 1,08 1,06 1,13 1,12 1,10 Alt — ogólem Al.AIs — rozpuszczalny Al.+ Wyniki badan próbek polozonych w kierunku walcowania + + Nlefolcreslone Tabela II Oddzialywanie starzenia sie w temperaturze pokojowej na wlasnosci mechaniczne arkuszy blachy walcowanej ze stali odlewanej w sposób ciagly i zawierajacej domieszke boru Wsad Zachowanie granicy Jpiastycz- 'nosci ksl Rozciagli¬ wosc ksi Wydluzenie na 5,08 cm % Wyniki badan przeprowadzonych wkrótce po vi 1A IB 3A 3B 24,4 24,0 27,6 25,4 44,6 44,4 47,8 46,0 41,0 40,0 38,5 40,0 Wydluzenie granicy plastycz¬ nosci % ralcowaniu 0 0 0 0 Wyniki badan przeprowadzonych po uplywie 2V2 lat po przeprowadzeniu powyzszych badan 1A IB 3A 3B 23,3 22,8 27,4 25,8 43,6 43,3 47,2 46,4 42,5 42,0 40,2 40,0 0 0 0 0 |83 384 Tabela III Stal zawierajaca bor odlewana w spo sób ciagly w wymiarach handlowych 1 Wsad nr 1 2 3 1 4 5 6 7 8 9 10 11 I Sposób odtleniania B Wytopy poczatkowe 2,58 SiMm, 0,57 Al, 4,35, FeB 2,41 SiMn, 1,72 FeMn, 0,58 Al, 0,89 FeB 2,60 SiMn, 1,73 FeMn, 0,57 Al, 0,67 FeB 0,0039/0,0041 0,0070/0,0075 0,0060/0,0064 Wytopy dodatkowe 2,91 SiMn, 0,62 FeMn, 0,68 Al, 0,17 CaB 3,77 SiMn, 0,92 FeMn, 0,70 Al, + + 3,77 SiMn, 0,71 FeMn, 0,72 Al, 0,21 CaB 3,84 SiMn, 0,71 Al, 0,72 FeB (13% R) 3,20 SiMn, 0,35 FeMn, 0,75 Al, 0,73 FeB 3,65 SiMn, 0,24 FeMm, 0,74 Al, 0,24 FeB {18% B), 0,11 CaB C.0,5 FeMn, 0,29 SiMn, 0,08 Al, 0,06 FeB Mn, 0,05 FeSi, 0,08 Al, 0,07 FeB 0,0015/0,0014 0,0042 0,0027 0,0053 0,0050/0,0065 0,0031 0,0051 0,0056 Sklad +% N 0,002/0,003 0,002/0,003 0,004 0,003 0,006 0,004 0,005 0,002/0,003 0,004 0,002 0„002 Stosunek 1 B/N 1,4/1,9 2,4/3,8 1,5/1,6 0,5 0,7 0,7 1,0 1,6/2,7 0,8 2,5 2,8 Indeks * starzenia sie % i 0,0/8,0 0,5/2,8 0,5/1,9 16,2 15,0 14,1 9,8 0,4/8,8 20,4 10,2 2,2 Dodatki podano w kilogramach na tone + + Bósc dodaftku boru nie rejestrowana + Analfizy badan artkuszy Tabela IV Oddzialywanie starzenia sie w temperaturze pokojowej na wlasnosci mechaniczne stali o „opóznionym starzeniu sie" z domieszka boru Uplyw czasu od walco¬ wania dni 0 120 180 Zacho¬ wanie granicy plastycz¬ nosci ksi 27,0 26,5 27,1 Rozcia¬ gliwosc ksi 45,0 44,7 44,7 Wydlu¬ zenie granicy plastycz¬ nosci % 0,0 0,0 0,35 Równo¬ miernosc wydlu¬ zenia % 25,1 25,5 25,4 Twar¬ dosc R-30-T 44,7 45,2 44,8 Tabela V Sklad i charakterystyka starzenia sie arkuszy walcowanych ,na zimno wytworzonych ze stali zawierajacej bor odgazowanej do zawartosci tlenu <0,015% Wytop 12 13 Zwój A B C D A B C Sklad % B 0,0056 0,0060 0,0058 0,0060 0,0052 0,0045 0,0050 N 0,006 0,008 0,006 0,005 Srednio wytop 0,003 0,003 0,005 Srednio wyltop Stosunek B/N 0,94 0,75 0,97 1,20 0,97 1,70 1,50 1,00 1,4 Indeks starzenia sie % 5,1 5,2 1,3 2,8 3,6 0,0 0,3 0,2 0,2583 384 15 Tabela VI Oddzialywanie warunków walcowania na goraco na charakterystyke starzenia sie Wytop 1 2 3 3 14 14 Temperatura walcowania koncowego °C 890/897 X 847/871 + 890/897 X 847/871 + 871 + ! ' 847 + Temperatura zwijania °C 627/669 565/593 627/549 565/593 649 510 Indeks starzenia sie % 2,1 18,4 1,4 15,5 0,0 13,2 X Przekraczajaca podana liczbe + Zblizajaca sie do podanej liczby, rzeczywista tem¬ peratura walcowania koncowego okreslana jest jako nizsza o 28°C od temperatury podanej PL