ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 18 LJUBLJANA MAREC 1984 Možnosti sprememb kemične sestave jekla med procesom električnega pretaljevanja pod žlindro Milan Švajger in Janez Rane UDK: 669.046.54:669.187 ASM/SLA: D 8 p, D 11 n, D 11 r, D 11 a Opisani so industrijski poizkusi dolegiranja Si, Cr in V med električnim pretaljevanjem pod žlindro Cr-Mo in Cr-Mo-V jekel. Rezultati kažejo, da je med EPŽ postopkom do določene meje možno vplivati na popravo sestave EPŽ ingota. Kot EPŽ elektrode uporabljamo ingote, lite v koki-le in izrabljene hladne valje. Elementi, ki med EPŽ procesom radi odgorevajo, so v omenjenih elektrodah večkrat na spodnji analizni meji. To tem bolj velja za izrabljene hladne valje, ki so že bili pretaljeni pod žlindro. Statistična analiza odgorov elementov je pokazala, da je EPŽ ingot večkrat analizni izmeček, kljub neoporečni sestavi elektrode. S tehnologijo dolegiranja je ta problem enostavno rešljiv. UVOD Osnovna naloga električnega pretaljevanja pod žlindro je doseči usmerjeno primarno kristalizacijo, ugodno za nadaljnjo plastično predelavo ter boljšo čistost jekla. Ker med pretaljevanjem potekajo oksidacijsko-re-dukcijski procesi, se temu primerno spremeni tudi sestava jekla. Elementi, kot aluminij, silicij in podobni, lahko oksidirajo in prehajajo iz jekla v žlindro. Dezoksidacija žlindre med pretaljevanjem, npr. z aluminijem, bistveno zmanjša odgor omenjenih elementov, vendar je omejena zaradi predpisane vsebnosti aluminija v jeklu. Ker je stopnja dezoksidacije vedno kompromis med prisotnim prostim kisikom, ki ga mora aluminij vezati, in dovoljeno vsebnostjo aluminija v EPŽ ingotu, moramo z določenim odgorom elementov, npr. silicija, računati že pri izdelavi matične šarže za EPŽ elektrode, kjer naj bo temu primerna vsebnost teh elementov. Praksa je pokazala, da imajo EPŽ elektrode in izrabljeni valji za hladno valjanje, ki jih neposredno preta-ljujemo po EPŽ postopku, večkrat neustrezno^ sestavo, ki že vnaprej povzroča analizni izmeček EPŽ ingota. Milan Švajger, dipl. inž. metalurgije, vodja raziskav za jeklar-no v že)fla»Mmi Ravne. 'Janež ^n1'. dir I. inž. metalurgije, železarna Ravne. Da bi takšne elektrode izločili iz proizvodnega programa zaradi minimalnih odstopanj kemične sestave, bi bilo neekonomično. Potrebe so narekovale, da smo najprej raziskali možnosti dolegiranja silicija, kroma in vanadija, kar bo v nadaljevanju tudi opisano. 1. NAČINI IN POGOJI DOLEGIRANJA PRI EPŽ POSTOPKU V glavnem danes poznamo tri načine dodajanja dodatkov v kristalizator med pretaljevanjem1 (slika 1): a) Najpreprostejši in zelo fleksibilen je način dodajanja s kontinuirnim dozatorjem. Če tega nimamo, lahko dodajamo tudi ročno v čim krajših časovnih intervalih. Pri tem je zelo pomembna zrnatost in predhodna obdelava ferolegure, npr. žarjenje. b) Dolegiranje nekega elementa z dodatno elektrodo, ki ta element vsebuje v znatni količini. Istočasno moramo upoštevati, da so v dodatni elektrodi prisotni 1 - osnovni material - elektroda i - žlindrina kopel 2 - dodajni material 3 - kristalizator 5 - jeklena kopel 6 - strjen ingot Slika 1 Načini dolegiranja pri EPŽ postopku Fig.l Ways of additional alloving at the ESR process /i o tudi drugi elementi. Elektroda ni priključena na izvor električnega toka, lahko je ločena ali privarjena na osnovno elektrodo. Takih elektrod je lahko več in so razporejene okoli osnovne elektrode. c) Dolegiranje je možno tudi s stržensko elektrodo. Za to potrebujemo votle elektrode, ki jih v sredi napolnimo s feroleguro primerne sestave in zrnatosti. Ta način je najzahtevnejši in se v glavnem uporablja v EPŽ jeklarnah, kjer nimajo lastne proizvodnje EPŽ elektrod. V tem primeru izdelajo elektrode tako, da pločevino oblikujejo v obliko cevi, ki jo napolnijo s ferolegurami primerne sestave in zrnatosti, sintrajo in nato preta-ljujejo. Za dolegiranje pri EPŽ procesu morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji: — da je tališče ferolegure čim bližje tališču jekla, — da je gostota ferolegure enaka ali manjša od gostote jekla in večja od tekoče žlindre, — če dodajamo po načinu a ali c, mora biti ferole-gura primerne zrnatosti in — način dodajanja ferolegure naj bo kontinuiren; če je diskontinuiren, moramo dodajati v čim krajših časovnih intervalih. 2. DOLEGIRANJE SILICIJA Poizkuse dolegiranja smo izvajali med pretaljeva-njem Cr-Mo jekla in smo vsebnosti posameznih elementov variirali v mejah: C = 0,22-0,32% Si = 0,30-0,60% Mn = 0,40-0,60% Cr = 2,60-3,50% Mo = 0,40-0,60% Cu = max. 0,25% S = max. 0,020% P = max. 0,025% 2.1 Analiza odgorov elementov pri standardnem pre-taljevanju brez dolegiranja Analiza vezanih serij za odgore elementov med pre-taljevanjem brez dolegiranja zajema 51 parov podatkov o sestavi elektroda — EPŽ ingot. Sestavo ingotov smo določili pri »glavi«. Parametra temperature in vsebnost kisika nista zajeta, saj se pri vpeljani tehnologiji in pri enakih pretaljevalnih pogojih le malo spreminjata ter ju ni potrebno meriti. Predpostavljamo, da je njuno vari-iranje le subjektivne narave. V ingotih je znašala poprečna vsebnost Alc = 0,027% in Al, = 0,019%. Silicij od vseh elementov v sestavi jekla med preta-ljevanjem najbolj odgoreva. Povprečna razlika med vsebnostjo silicija v elektrodi in ingotu je znašala pri naših poizkusih 0,087 %. Ta razlika A % Si = % Sie - % Sii = 0,454 % - 0,367 % = 0,087 % je prikazana s porazdelitvijo v verjetnostni mreži na sliki 2. Za 95 % zanesljivost mora biti izpolnjen pogoj Sv,- 1,96-Ssi.ž* 0,30%, kjer je 0,30 % spodnja predpisana meja za Si. Iz tega sledi, da mora biti povprečna vsebnost silicija v ingotu Sli > 0,30 % + 1,96 • Ssi,» 0,432 %, če znaša standardni odklon Ssi, = 0,0676. Iz povprečne razlike vsebnosti silicija v elektrodi in ingotu dobimo potrebno povprečno vsebnost silicija v elektrodi. % Sie = % Sli + A % Si = 0,517 % oziroma za 95 % zanesljivost naj bo vsebnost % Sie = %Ši; - 1,96 • Ssic = 0,386 %. X*3s x*2,6s x*2s 196 S S,. 196S 0,00 0,0i 0,08 0,12 0,16 0,20 QZ Q28 0,32 Q36 0/0 0,U 0,i8 Q52 Q56 Q60 0,64 Vsebnost silicija v elektrodi, EPŽ ingotu in njuna razlika ('/•) Slika 2 Porazdelitve vsebnosti silicija v elektrodi in EPŽ ingotu ter razlike njunih vsebnosti Fig. 2 Distribution of siJicon in the electrode and the ESR ingot, and the differences of contents Za prakso torej ugotavljamo, da moramo pri vsebnostih silicija v elektrodi 0,20 do 0,60% računati s povprečnim odgorom silicija okrog 19 %. Za toliko moramo glede na zahtevano sestavo EPŽ jekla povečati vsebnost silicija pri izdelavi elektrod. Diagram na sliki 3, s katerim pojasnimo 67 % vseh vsebnosti silicija v ingotu, kaže, da ima na odgor silicija vpliv tudi vsebnost kroma v jeklu. Višja bo vsebnost kroma, večji bo odgor silicija. Fischer in Janke2 sta ugotovila, da silicij pri vsebnosti kroma 1,2% aktivnost kisika v jeklu znižuje, z naraščajočo vsebnostjo kroma pa jo zvišuje. Če smo prej ugotovili, da moramo imeti minimalno vsebnost silicija v elektrodi okrog 0,39 %, moramo sedaj dodati, da to velja za vsebnosti kroma do okrog 3,1 %. Če vsebnost kroma v elektrodi narašča, moramo zvišati tudi vsebnost silicija, da nam vsebnost v ingotu ne bo padla pod spodnjo predpisano mejo 0,30 % Tudi vsebnost žvepla je odvisna od izhodne vsebnosti v elektrodi, obenem pa še od vsebnosti silicija (slika 4). Višja vsebnost silicija v elektrodi pomeni večji odgor silicija in več Si02 v žlindri, s tem pa manjšo bazičnost žlindre in slabše razžveplanje. Aluminij je kot dezoksidacijski element najtesneje povezan z odgorom silicija in mangana. Povprečno imamo v 51 ingotih vsebnost Al, = 0,019 % ob najnižji vsebnosti 0,002 % in najvišji 0,046 %. Višja bo vsebnost aluminija, manjši bo odgor silicija. Bolj za ilustracijo kot za kvantitativno uporabo nam nomogram na sliki 5 prikaže medsebojne soodvisnosti vsebnosti silicija v elektrodi in vsebnosti silicija, mangana ter topnega aluminija v ingotu. Če povežemo linije enakih vsebnosti silicija v elektrodi in ingotu, dobimo točke, ki predstavljajo linijo mejne vsebnosti topnega aluminija med odgorom in prigorom silicija. Tolikšna vsebnost topnega aluminija, ki bi nam zagotovila enako vsebnost silicija v ingotu, kot je v elektrodi, je praktično nesprejemljiva in moramo zato z določenim odgorom silicija pač računati. Nomogram kaže, da pri približno 50 % odgoru silicija nimamo več aluminija v ingotu; dejansko pa ingot, pretaljen pod žlindro CAF 3, še vedno vsebuje neko minimalno količino aluminija. 0,005 0,010 0,015 0,020 OQ25 0,030 Q035 0,040 sro< Slika 4 Odžveplanje pri pretaljevanju Cr-Mo jekla pod žlindro v odvisnosti od vsebnosti S in Si v elektrodi Fig. 4 Desulphurisation in remelting Cr-Mo steel depending on the S and Si contents in the electrode 0,35 0,40 0,45 Q50 0,55 0,60 0,65 0,70 Slika 3 Vsebnost silicija v EPŽ ingotu v odvisnosti od vsebnosti Si in Cr v elektrodi Fig. 3 Silicon contents in the ESR ingot in the relation to the Si and Cr contents in the electrode Q60 0,55 Q50 0,45 0,40 Q35 Q40 0,45 Q50 Q55 0,60 o/ K/U ST07 „ STOi ./ c R2=0fl30 R^dW 'ekk,roda Slika 5 Soodvisnosti med Si v elektrodi ter Si, Mn in Al, v EPŽ ingotu Fig. 5 Correlations between Si in electrode and Si, Mn, and Al, in the ESR ingot N:S1 P-95 Vi R'4,372 60975 l,96Syx=iQ0J686 Kristalizator.iptOO mm Elektroda 0220 mm _ hitrost: 380kg/h 0,70 -0,60" N=51 P>99,9V. R' Vsebnosti ostalih elementov se med pretaljeva-njem praktično ne spremenijo in so njihove razlike A% E = Ee —% Ei manjše od toleranc analitske tehnike. 2.2 Poizkusi Pri manjšem premeru kristalizatorja, in s tem manjši jekleni kopeli, je dolegiranje zahtevnejše. Zato smo se odločili za format kristalizatorja 0310 mm in težo ingota 814 kg, s tem da smo vzeli enaka izhodišča za predpis tehnologije kot pri formatu kristalizatorja kv. 400 mm. Elektrode kv. 160 mm so vsebovale 0,32 % Si in brez do-legiranja silicija ne bi zadržali v ingotu minimalno 0,30 % Si. Dodajali smo FeSi 75 sestave: 73,3 % Si, 0,44% C, 0,006 % S in 6 ppm H2. Gostota znaša 3,7 g/cm3 in interval taljenja 1210 do 1315 "C3. Način dodajanja prikazuje tabela 1. Uporabili smo standardno žlindro CAF 3 smerne sestave: 33 % CaO, 33 % CaF2, 33 % AI2O3 in največ 3 % SiC>2. Gostota žlindre znaša pri temperaturi 1700°C 2,2 g/cm3, tališče pa ima okrog 1300°C. Dodatek aluminija za dezoksidacijo žlindre je znašal 0,07 % talilne hitrosti. Sestavo ingota smo kontrolirali pri »nogi« in »glavi« ingota (glej tabelo 1 in sliko 6). Tabela 1: Dodatek ferosilicija za različne taline in načrtovane oziroma dosežene vsebnosti silicija v EPZ ingotu. Število poizkusov Številka taline Načrtova- Povprečno na Dodatek dosežena vsebnost (g FeSi/5 vsebnost Si v Si v minut) ingotu (%) ingotu (%) »noga« »glava« 8 07176/13-20 0,37 16 0,32 0,34 13 07202/0-20 0,41 30 0,34 0,37 9 07176/0-8 0,46 45 0,36 0,42 4 07176/9-12 0,53 70 0,42 0,45 2.3 Vpliv dolegiranja na potek pretaljevanja in kakovost ingota Zaobnašanje silicija moramo vedeti, daje v normalni EPŽ praksi največji odgor silicija pri »nogi« ingota, ko je vsebnost SiCh v žlindri še nizka, in znatno manjši odgor pri »glavi«, ko je vsebnost SiC>2 v žlindri bistveno večja in je tendenca prehajanja silicija iz jekla v žlindro manjša. Če bi pretaljevali brez dolegiranja silicija, bi na osnovi že omenjenih podatkov dobili povprečen odgor silicija pri »glavi« ingota 19 % ali vsebnost silicija bi znašala 0,23 %; pri »nogi« bi bila še nižja. Zaradi dodajanja ferosilicija smo dosegli povprečne vsebnosti silicija pri »nogi« in »glavi« ingota, kot prikazuje tabela 1 in slika 6. Vidimo, da smo pri »nogi« ingota z dodatkom ferosilicija 16 g/5 minut ravno kompenzirali odgor silicija, pri »glavi« pa smo že dolegirali 0,02 % Si. V diagramu na sliki 6 nam zgornja linija predstavlja vsebnost silicija v odvisnosti od dodatka ferosilicija za »glavo« ingota, spodnja pa za »nogo« ingota. Šrafirano področje predstavlja vmesne vsebnosti silicija po višini ingota. Z dolžino ingota in dodatkom ferosilicija bo razlika vsebnosti silicija med »glavo« in »nogo« naraščala. Povprečen izkoristek ferosilicija je znašal pri »nogi« 77 % in pri »glavi«, kjer je vsebnost SiC>2 v žlindri večja in tendenca prehajanja silicija v žlindro manjša, 85 %. Torej preide v žlindrino kopel 15—23% dodanega ferosilicija 0,50 -S I1 0,40 (n 0,30 K 8 Q20. -Q O) -i? ^ 0,10- EPŽ ingot: 310 mm , 814 kg Elektrodo & 160mm Žlindra :CAF 3 Talilna hitrost a - (256 tl1)kg/h Vsebnost Sie=0,32°/o Dodatek granul Al za dezoksidajo žlindre =0,07'/. a V£ig =0,2851 + 0,003-tdodatek FeS\r - 0,82 % SiN =0,2586 +0,002-(dodatekFeSi),r2=0,67 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Dodatek FeSi (g/5mm ) Slika 6 Vpliv dodatka FeSi med pretaljevanjem Cr-IMo jekla na vsebnost Si v »glavi« in »nogi« EPZ ingota Fig. 6 Influence of the FeSi addition in remelting Cr-Mo steel on the Si content in the top and the bottom of the ESR ingot oziroma 11 — 17% silicija, kar le neznatno poveča vsebnost Si02 v žlindri v primerjavi s pretaljevanjem brez dolegiranja. Bazičnost žlindre CAF 3 (Ca0/Si02) znaša na začetku pretaljevanja okrog 18 in med pretaljevanjem zaradi odgora Si hitro pada. Na koncu pretaljevanja je bazičnost žlindre različna, odvisna od dolžine ingota oziroma količine pretaljenega jekla na enoto teže žlindre. Pri daljših ingotih lahko doseže bazičnost vrednost 1, v našem primeru se je gibala v mejah 3 — 5. Ne glede na dodano količino ferosilicija, je znašala stopnja razžveplanja pri »nogi« ingota nad 70 % in pri »glavi« nad 40 % (slika 7). Temu primerno se je tudi spreminjala vsebnost žvepla po višini ingota od 0,004 % do 0,007 %, kar je identično pretaljevanju brez dolegiranja. Izkoristek dodanega aluminija za dezoksidacijo žlindre je dokaj majhen in po vpeljani tehnologiji v Železarni Ravne smo ga dodajali pri vseh poizkusnih talinah v količini 0,07 % talilne hitrosti, kar znaša pri hitrosti pretaljevanja 256 kg/h 180 g Al-granul/h. Tako smo dosegli povprečne vsebnosti topnega aluminija 0,031 % pri »nogi« in 0,014% pri »glavi« ingota. Več kot dvakrat višjo vsebnost topnega aluminija pri »nogi« ingota si razlagamo z reakcijo 3[Si] + 2( AI2O3) = 4[ Al] + 3(Si02), ker je prehod aluminija iz žlindrine v kovinsko kopel povezan z odgorom silicija4. Za ilustracijo imamo na sliki 8 prikazane soodvisnosti med razmerjem (Si02)/ [Si] proti bazičnosti (Ca0)/(Si02), topnemu aluminiju in vsebnosti (FeO + MnO). Na začetku pretaljevanja je vsebnost (Si02) v žlindri majhna, kar pogojuje večji od- £ 0,01; QOIO 0,009-0,008 0,007' i/f Q006 i qc»5 T Q 004 I qoo3 a ŠT 80 8- 70 ■g 50 g 50 e, • > • J • Afc >ga • 1 C/. CaO/V. 5)0j) \ • Cl • ava • • • Nogo 0,010 Q020 01 -—/.[Al,] TX Q liO • • S' Glavt M > 1 Nc yu • • / k-' • gor [Si] in višjo bazičnost žlindre. Na koncu pretaljeva-nja je razmerje (Si02)/[Si] visoko in bazičnost nizka, kar povzroči manjši odgor [Si] in ob konstantnem dotoku kisika večji odgor [Al]. Z večanjem razmerja (Si02)/[Si) raste v žlindrini kopeli tudi vsebnost (FeO) in (MnO). Vsebnosti ostalih elementov so med pretaljevanjem z dolegiranjem silicija praktično ne spremenijo. Makro-in mikropreiskave jekla so pokazale, da se v določenem primeru lahko pojavijo napake kot posledica nepravilnega in neenakomernega dodajanja, ki ima pri manjših formatih kristalizatorja večji vpliv kot pri večjih, kjer je jeklena kopel večja. Napake se pojavijo v obliki oksidnih makrovključ-kov železa, silicija in kroma. 0,20 0,30 Q<0 0,50 0,60 Q70 0,80 0,90 -— •/. (FeO.MnO J Ingot: 0 310 mm, 814 kg Elektroda: 0 160 mm Žlindra: CAF 3 a = (256± 11) kg/h Dodatek Al za dezoksidacijo žlindre: 0,07% talilne hitrosti Slika 8 Soodvisnosti med bazičnostjo žlindre, Alt, (FeO + MnO) in (Si02)/|Si| Fig. 8 Correlations between the slab basicity, Alt, (FeO + MnO), and (Sio2)/ISil 3. DOLEGIRANJE KROMA IN VANADIJA Poizkuse dolegiranja kroma in vanadija smo izvajali istočasno med pretaljevanjem Cr-Mo-V jekla, kjer so vsebnosti posameznih elementov variirale v mejah: C = 0,60-0,65% Si = 0,22—1,20% Cr = 4,00-6,00% V = 0,50-0,80% Mn = 0,40-0,70% Mo= 1,20-1,50% S = max. 0,010% P = max. 0,025 % Jeklo pretaljujemo prvenstveno pod žlindro tipa CAF 3, vendar zaradi kemične sestave in drugih lastnosti jekla z bistveno nižjo talilno hitrostjo in stopnjo de-zoksidacije kot Cr-Mo jeklo, opisano v poglavju 2. 3.1 Analiza odgorov elementov pri standardnem pre-taljevanju brez dolegiranja Analiza vezanih serij za odgore elementov med pretaljevanjem brez dolegiranja zajema 52 parov podatkov o sestavi elektroda — EPZ ingot. Sestavo ingotov smo določili pri »glavi«. Tudi tu parametra temperatura in vsebnost kisika nista zajeta, saj se pri vpeljani tehnologiji in pri enakih pretaljevalnih pogojih le malo spreminjata ter ju ni potrebno meriti. Silicij od vseh elementov v sestavi jekla med pretaljevanjem najbolj odgoreva. Povprečna razlika med vsebnostjo silicija v elektrodi in ingotu je znašala pri naših poizkusih 0,08 %. Ob povprečni vsebnosti silicija v elektrodi 0,60% je znašal odgor 14%. Nižji odgor silicija proti Cr-Mo jeklu pripisujemo višjim vsebnostim Cr, V in C. Z višjo vsebnostjo silicija v elektrodi odgor narašča, kar kaže na sliki 9 odklon premice od linije enakih vsebnosti silicija v elektrodi in EPŽ ingotu. Povprečna razlika med vsebnostjo žvepla v elektrodi in ingotu znaša 0,005 %, čemur usteza stopnja razžveplanja 54 %. Pri tem moramo vedeti, da veljajo 15 1.0 6 t <7) Q5 N=52 P>99, R=Qi 1,96S) 9'/. 93 )64 /x=±0. 205 J v, P i y\ // / 0 Q 2 4 Q6 Q 8 10 12 1,4 STO, x23=^—— V. Sielektroda Slika 9 Vsebnost silicija v EPŽ ingotu v odvisnosti od vsebnosti silicija v elektrodi Fig. 9 Silicon content in the ESR ingot depending on the silicon content in the electrode podatki za »glavo« ingota, kjer jemljemo vzorce za kemično analizo. Višja bo vsebnost žvepla v elektrodi ter silicija in aluminija v ingotu, večja bo razlika A%S = %Se-%Si oziroma stopnja razžveplanja (slika 10). Višja vsebnost aluminija v ingotu pogojuje nižjo vsebnost kisika, zaradi česar silicij manj odgo-reva in bo bazičnost žlindre večja. Ob povprečni vsebnosti Al, = 0,020% v EPŽ ingotu so spremembe vsebnosti ostalih elementov v elektrodi nepomembne. 3.2 Poizkusi Za poizkuse dolegiranja kroma in vanadija smo izbrali format kristalizatorja 0500 mm in težo ingotov 3000 kg. Za dolegiranje kroma smo uporabljali FeCr af-fine sestave 67,2% Cr in 0,21 % C. Gostota je znašala 7,0 g/cm3 in interval taljenja 1520 do 1600"C*. Za dolegiranje vanadija smo uporabili FeV 80 sestave 78,6 % V in 0,08 % C. Gostota je znašala 6,2 g/cm3 in interval taljenja 1685 do 1710°C3. FeCr affine in FeV 80 smo dodajali istočasno v količinah, ki so prikazane v tabeli 2. 3.3 Vpliv dolegiranja na potek pretaljevanja in kakovost ingota Vpliv različnih dodatkov FeCr affine na povišanje vsebnosti kroma v ingotu je prikazan na sliki 11, kjer predstavlja zgornja linija vsebnosti kroma v »glavi«, spodnja pa v »nogi« ingota. Šrafirano področje predstavlja vmesne vsebnosti kroma po višini ingota. Razlika vsebnosti kroma med »glavo« in »nogo« ingota je posledica različnega izkoristka dodanega FeCr-affine oziroma prehoda kroma v žlindrino kopel. Na začetku pretaljevanja je izkoristek FeCr affine 98 % in razmerje (Cr203)/[Cr] je 1,5-10~2, proti koncu pretaljevanja pa je izkoristek 99 % in razmerje (Cr20j)/[Cr] okoli 3,2-10"2 (slika 12). x13 A% S -'/»S^^ % S!ngot N=S2 P: 99V. R2=QS48i R :Q7t06 l96Syx= 10,00296 10 0,8 0,6 0A Q2 0,0 5T03 °/o Si„ ,ngot R2=0.150 3 0,006 0,010 0,014 0,018 0,008 0,012 0,016 y ST09 _ »z c =; ____ '0 -'elektroda 22 R2=0,324 Slika 10 Vpliv vsebnosti nekaterih elementov na odžveplanje Cr-Mo-V jekla pri EPŽ postopku Fig. 10 Influence of the content of some elements on the desulphurisation of Cr-Mo-V steel in the ESR process Tabela 2: Dodatek FeCraffin FeV80 pri posameznih poizkusih dolegiranja med EPŽ — pretaljevanjem Št. poizkusa Talina Vsebnost v elektrodi % Cr % V Ciljna vsebnost v ingotu »A Cr % V Dodatek v g/ /5 minut Fe-Craff. FeV80 1 07314/2 5,66 0,67 5,72 0,74 40 30 2 07314/0 5,66 0,67 5,76 0,80 55 60 3 07314/1 5,66 0,67 5,86 0,80 110 60 4 07314/3 5,66 0,67 5,90 0,80 160 60 5 07318/0 5,40 0,63 5,50 0,70 55 32 6 07318/1 5,40 0,63 5,61 0,75 110 55 7 07318/2 5,40 0,63 5,79 0,80 220 80 8 07318/3 5,40 0,63 5,98 0,80 320 80 ^ 0,60 R t 0,50' > 0,40- 6 0,30- 1 Q20- £ Q10- AV.t 4V.C :p-c 1 1 i 02 '0,013 OodcteUFeCr 78 \ I I Oi '0001 fodatekFeCri 83 P il w 0 (P 30 6C 90 120 15 0 180 2 10 240 2 TO X » 33 --— Dodatek Fe Cr (g/Smrt j Ingot: 0 500 mm, 3000 kg Elektroda: 0 350 mm Žlindra: CAF-3 a -438 kg/h Dodatek Al za dezoksidacijo žlindre: 0,01 % talilne hitrosti Slika 11 Vpliv dodatka FeCr med pretaljevanjem na povečanje vsebnosti Cr pri »glavi« in »nogi« EPŽ ingota Fig. 11 Influence of the FeCr addition during remelting on the increased Cr content in the top and the bottom of the ESR ingot Diagram a na sliki 12 prikazuje porazdelitev kroma med žlindrino in kovinsko kopeljo v odvisnosti od bazičnosti žlindre, diagram b pa porazdelitev v odvisnosti od vsebnosti FeO v žlindrini kopeli. Odgor kroma je povezan z odgorom silicija; višje bodo vsebnosti SiOj in FeO v žlindrini kopeli, večje bo razmerje (Cr203/ [Cr]. Popolnoma analogne rezultate dobimo pri dolegira-nju vanadija, kjer je izkoristek dodanega FeV 80 pri »nogi« 96 % in pri »glavi« ingota 99 %. Povprečno dobimo pri »glavi« ingota 0,02 % višje vsebnosti vanadija. Dolegiranje kroma in vanadija praktično ne vpliva na stopnjo razžveplanja, ki je znašala pri »nogi« 70 % in pri »glavi« ingota 48 %. Makro- in mikroskopski pregled jekla ni pokazal notranjih napak, ki bi bile posledici dolegiranja (slika 13). ZAKLJUČKI V poročilu smo prikazali rezultate dolegiranja silicija, kroma in vanadija pri električnem pretaljevanju je- 40 3,0 ZO g 10 vG/avc ingo 1 o a ^tl Noga ingota M 1 2 i 6 B 10 12 H 16 M 20 -- (V.CaO)/(% SiOj) Q2 0,3 •/. FeO v žlindri Ingot: 0 500 mm, 3000 kg Elektroda: 0 350 mm Talilna hitrost: 438 kg/h Žlindra: CAF-3 Dodatek Al za dezoksidacijo žlindre: 0,01 % talilne hitrosti Slika 12 Vpliv bazičnosti žlindre in vsebnosti (FeO) na porazdelitev kroma med kovinsko in žlindrino kopeljo Fig. 12 Influence of the slag basicity and (FeO) content on the distribu-tion of chromium betvveen the metal and slag bath kel pod žlindro. Silicij smo dolegirali pri pretaljevanju Cr-Mo jekla iz elektrode kv. 160 mm v ingot 0310 mm in teže 814 kg. Krom in vanadij smo hkrati dolegirali pri pretaljevanju Cr-Mo-V jekla iz elektrode 0350 mm v ingot 0500 mm in teže 3000 kg. Zanimalo nas je, kakšne posledice ima dolegiranje posameznega elementa na kakovost EPŽ ingota in na potek spremljajočih procesov pri EPŽ postopku, npr. razžveplanje. Na osnovi rezultatov lahko zaključimo: — Dolegiranje silicija, kroma in vanadija pri EPŽ postopku je možno z določenimi omejitvami. — Potrebna je skrbna priprava ferolegure. Granu-lacija naj znaša 1 do 3 mm, temperatura predhodnega žarjenja naj bo 900"C. — Dodajanje ferolegure naj bo kontinuirno preko avtomatske dozirne naprave ali ročno vsaj vsakih 5 minut. — Stopnja dolegiranja je odvisna od premera kri-stalizatorja oziroma velikosti jeklene kopeli. Večja je kopel, večja je lahko stopnja dolegiranja. Cr-Mo jeklo smo pretaljevali v kristalizatorju 0310 mm in dolegirali silicij za 0,18%. Cr-Mo-V jeklo smo pretaljevali v kristalizatorju 0500 mm in dolegirali krom za 0,50% ter 07318 UtopMoS — Dolegiranje silicija le neznatno poveča vsebnost Si02 v žlindri in praktično ne vpliva na stopnjo razžve-planja. — Dolegiranje kroma in vanadija na spremembo ostalih elementov med pretaljevanjem ne vpliva. Izkoristek pri dolegiranju je tolikšen, da le neznatni delež fe-rolegure preide v žlindro. — Vsebnosti posameznih elementov so po dolžini ingota različne, kar je pogojeno z majhno količino žlindre in dolžino ingota. Razlike so pri pretaljevanju ingotov dolžine 6 m temu primerno večje. Raziskave so nakazale različne možnosti za odpravo teh razlik, vendar je v industrijski praksi skoraj nemogoče upoštevati vse vplivne parametre. Naš cilj je z nadaljnjimi raziskavami razviti dinamičen model računalniškega vodenje EPŽ procesa, ki bo poleg že razvitega modela vodenja električnih parametrov v toku celotnega časa pretaljevanja dajal navodila za popravo sestave jekla in žlindre, tako da bodo razlike po dolžini ingota minimalne. Literatura : Slika 13 Izgled jedkalne plošče Cr-Mo-V jekla, pretaljenega po EPŽ postopku z dolegiranjem Cr in V Fig. 13 Appearance of etched macrospecimen of Cr-Mo-V steel remelted by the ESR process and additionally alloyed with Cr and V vanadij za 0,17%. Pri dolegiranju silicija so se v dveh primerih pojavili oksidni makrovključki kot posledica nepravilnega dodajanja (granulacija, termična obdelava in količina dodanega ferosilicija). 1. V. Prosenc: Beeinflussung der Gefugeausbildung beim Elektro-Schlacke — Umschmelzen von Stahl, Dr. — Ing. — Dissertation, Technische Universitat Hannover, 1975. 2. W. Fischer und D. Janke: Einfluss von Kohlenstoff, Silici-um, Aluminium oder Titan auf die Sauerstoffaktivitat in le-gierten Stahlschmelzen, Archiv fiir das Eisenhuttenwesen, 47(1976) 10, str. 589-594. 3. E. Plochinger und O. Etterich: Elektrostahlerzeugung, 3. izdaja, Verlag Stahleisen M. B. H./Diisseldorf, 1979. 4. B. Koroušič: Prispevek k termodinamiki reakcij, ki nastopajo pri EPŽ procesu, ŽZB, 14(1980) 1,2, str. 65-72. 5. J. Rane: Diplomska naloga, VTO Montanistika Univerza E. Kardelja v Ljubljani, 1982. Industrieversuche fiir das Zulegieren von Si, Cr und V vvahrend der Elektroschlackeumschmelzung der Cr-Mo und Cr-Mo-V Stahle werden besehrieben. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass es vvahrend des ESU Verfahrens bis zu einer ge-wissen Grenze moglich ist die chemische Zuscmmensetzung des ESU Blockes zu korrigieren. Als ESU Elektroden vverden in Kokillen gegossene Blocke und abgenutzte Kaltvvalzen ver-wendet. Die Elemente, welche wahrend des ESU Verfahrens abbrennen, sind in den Elektroden an der unteren Analysen-grenze. Dieses gilt besonders fiir die abgenutzten Kaltwalzen die schon einmal unter der Schlacke umgeschmolzen vvorden sind. Die statisehe Ausvvertung der Abbrande von Elementen zeigte, dass ein ESU Block der chemischen Analyse nach ein Ausvvurf sein kann, trotz der einwandfreien chemischen Zusammensetzung der Elektrode. Durch die Technologie der Zulegierung ist dieses Problem einfach gelosst vvorden. Industrial trial with alloying Si, Cr, and V to Cr-Mo, and Cr-Mo-V steel in the electroslag remelting is deseribed. The given results show that composition of the ESR ingots can be changed to a certain degree during the ESR process. As ESR electrodes, the ingots čast into moulds or serap cold-rolling rolls are used. The elements in which losses occur during the ESR process are in the mentioned electrodes often on the low- er analytical limit. This is stili more valid for the serap rolls vvhich were already once remelted in the ESR process. Statisti-cal analysis of the element losses showed that an ESR ingot is frequently rejeeted due to the composition though the elec-trode had faultless composition. By alloying this problem can be simply solved. 3AKJIK5MEHHE /laHO onHcaHne npoMbiuiJieHHbix onbiTOB npucauKM jiern-pyioinHX 3JieMeHTOB Si, Cr h V bo BpeMH sjieKTpHiecKoro npenjraBa noa uiJiaKo.vi Cr-Mo h Cr-Mt>-V crajreH. Pacc.vio-TpeHbi KOHeHHbie hto™ onbiTOB, KOTopbie noKa3biBaK)T, hto bo BpeMH 3LUn cnoco6a mojkho ao 0npeaeneHH0r0 npenejia BJiHHTb Ha KoppeKTypy cocTaBa cjiHTKa 3LLiri-a. KaK 3Jie-KTpOHbl ynOTpe6jieHbI CJIHTKH OTJlHTbl B H3JI0>KHUbI H JIM »e H3pacxoaoBaHHbie xojioflHbie BajiKH. Bo BpeMa npouecca 3ILiri-a 3aMeMeHO, hto 06biKH0BeHH0 BbiropaHHe sneMeHTOB b 3jieKTpoaax npoHCXonHT Koraa hx cojep>KaHHe b ynoM»Hy- Tbix 3JieKTpoflax Haxo;iHTbCH b hh>khhx aHa.TOTiiHecKHX npe-aejiax. 3to b 0C06eHH0CTH HMeeT 3HaneHne npii H3pacxoao-BEiHHbix BajiKOB, KOTopbie y»ce 6wjih ynoTpe6jieHbi npii ne-penjiaBe non uuiaKOM. CTaTHCTHMecKHH aHajno BbiropaHna OTaejlbHbIX XHMHHeCKHX COCTaBHbIX SJieMeHTOB 3JieKTpofl no- Ka3aji, hto cjihtok SllUl-a MO>KeT nacTO OKa3aTbc» 6paKOM HeCMOTpa Ha npaBHJTbHbIH XHMHMeCKHH aHajlH3 SJieKTpOfla. C npHMeHeHHeM TexH0Ji0rnn npHcaaKH JienipyioujHX 3-ieMeH-tob 3tot Borrpoc mojkho peiuHTb BecbMa npocTbiM cnoco6oM.