YU ISSN 0372-8633
VSEBINA
ZELEZARSKI ZBORNI K
Melink Gvido, F. Legat, S2 — Veriga Lesce
RAZVOJ PREDELAVE 2ICE V SLOVENSKIH ŽELEZARNAH
Buha K., D. Pihura — Železarna Zenica
OKSIDACIJA MANGANA V KISIKOVEM KON-VERTORJU PRI PREDELAVI GRODLJA Z VISOKO VSEBNOSTJO MANGANA
Rosina Andrej
MERITVE VISKOZNOSTI METALURŠKIH ŽLINDER Z VIBRACIJSKIM VISKOZIMETROM I. VISKOZNOST RAFINACIJSKIH ŽLINDER ZA EPŽ
Koroušid Blaženko — Metalurški inštitut Ljubljana
RAVNOTEŽNE REAKCIJE PRI ODŽVEPLANJU JEKLA
Stran
19
25
LETO 15 ST. 1 -1981
ŽEZB BQ 15 (1) 1 - 32 (1981)
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, STORE IN METALURŠKI INŠTITUT
T, f* r O rt o f«
»229280
ŽELEZARSKI ZBORNIK
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 15	LJUBLJANA	MAREC 1981
Vsebina
Stran
Gvido Melink, F. Legat
Razvoj predelave žice v slovenskih železarnah
UDK: 621.77;621.7.01 ASM/SLA: G4, G5
Krsto Buha, D. Piruha
Oksidacija mangana v ki-sikovem konvertorju pri predelavi grodlja z visoko vsebnostjo mangana
UDK: 669.245LD;669.046.547 ASM/SLA: D10, Dlln, Mn
Andrej Rosina
Meritve viskoznosti metalurških žlinder z vibracijskim viskozimetrom I. Viskoznost rafinacij-žlinder za EPŽ	19
UDK: 539.57 ASM/SLA: DIOf, X29s
Blaženko Koroušič
Ravnotežne reakcije odžveplanju jekla
UDK: 669.046-546 ASM/SLA: Dlln
pri
25
Inhalt
Seite
Gvido Melink, F. Legat
Die Entvvicklung der Ver-arbeitung von Draht in den slovvenischen Stahl-werken
UDK: 621.77:621.7.01 ASM/SLA: G4, G5
Krsto Buha, D. Piruha
Oxydation von Mangan im Sauerstoffaufblaskon-verter bei der Verarbei-tung von manganreichem Roheisen
UDK: 669.245LD;669.046.547 ASM/SLA: D10, Dlln, Mn
Andrej Rosina
Viskositatsmessungen der Raffinationsschlacken mit dem Vibrationsviskosime-ter
I. Viskositat der ESU Raffinationsschlacken	19
UDK: 539.57 ASM/SLA: DIOf, X29s
Blaženko Koroušič
Gleichgewichtsreaktionen beim Entschvveffeln von StahI	25
UDK: 669.046-546 ASM/SLA: Dlln
Contents
Page
Gvido Melink, F. Legat
Development in Working Wire in Slovene Iron-vvorks
UDK: 621.77;621.7.01 ASM/SLA: G4, G5
Krsto Buha, D. Piruha
Oxidation of Mn in the Oxygen Converter in Trat-ing High-Manganese Pig Iron
UDK: 669.245LD;669.046.547 ASM/SLA: D10, Dlln, Mn
Andrej Rosina
Viscosity Measurements of Metallurgical Slags by a Vibration Viscosimeter. I. Viscosity of Refining Slags for the ESR Process 19
UDK: 539.57 ASM/SLA: DIOf, X29s
Blaženko Koroušič
Equilibrium Reactions in Desulphurisation of Steel
UDK: 669.046-546 ASM/SLA: Dlln
25
CoAepsKaHHe
Gvido Melink, F. Legat
Pa3DHTHe nepepaooTKii npo-BOAKH B CAOBeHCKHX MeTaA-AvprHMCCKHX 3aBOAax	1
UDK: 621.77:621.7.01 ASM/CLA: G4, G5
Krsto Buha, D. Piruha
OKHCAemie Mn b khcaopoa-hom KOHBepTepe npn nepepa-6oxkh <jyryHa c bbicokhu co-Aep>KanneM Mn
UDK: 669.245LD; 669.D46.547 ASM/SLA: D10, Dlln Mn
Andrej Rosina
H:i\u'pemis! bh3kocth MeraA-AyprHMecKHX uiAaKOB c BHopa-UHOHHblM BHCK03HMeTp0M
UDK: 539.57 ASM/SLA: DIOf, X29s
19
Blaženko Koroušič
PaBHOBeCHbie peaKUHH oSeccepHBaHH CTaAH
UDK: 669.046-546 ASM/SLA: Dlln
npn
25

ŽELEZARSKI ZBORNIK
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 15	LJUBLJANA	MAREC 1981
Razvoj predelave žice v slovenskih železarnah
UDK: 621.77;621.7.01 ASM SLA: G4, G5
Gvido Melink, F. Legat
UVOD
1. PREDELAVA ŽICE V SŽ DANES
Ni pretirana ugotovitev, da se tako poglobljeno in strokovno, predvsem pa povezano in vsklajeno kakor danes še nismo ukvarjali z načrtovanjem smeri nadaljnjega razvoja, in sicer v proizvodnji in neproizvodnji.
Temeljite analize stanja in razvojnih možnosti so omogočile oceno dejanskega stanja in pokazale smeri bodočega razvoja. Osnovna ugotovitev se je ob tehtanju doseženih kvalitativnih kazalcev ponujala sama od sebe: v prihodnje bomo morali proizvajati zahtevnejše izdelke, tj. izdelke z večjim deležem vloženega dela, ki bodo dajali ustrezno akumulacijo in tudi omogočili enakovredno nastopanje v mednarodni delitvi dela.
Prav gotovo te naloge niso lahke, močno so tudi povezane z možnostmi preskrbe z osnovnim materialom. Preskrba z ustreznim osnovnim materialom pomeni življenjsko osnovo za načrtovano pre-struktuiranje in nadaljnji razvoj predelave žice v SŽ, zato želimo predelovalci s tem prispevkom predstaviti svoje področje dela in osnovne smernice nadaljnjega razvoja.
Proizvodni program predelovalcev žice v SŽ sestavljajo tri glavne skupine proizvodov:
1.	vijaki
2.	verige
3.	pletiva in gradbene mreže
K tej osnovni delitvi dodajamo še odkovke, ki so sestavni deli verig in verižne opreme.
Že sama delitev nakazuje, da gre za proizvode, ki so namenjeni industriji in široki potrošnji. V večini primerov predstavljajo standardno blago. Za vsako od teh skupin obstaja več proizvajalcev v Jugoslaviji, ki proizvedejo skupno 123 500 ton omenjenih izdelkov. Od tega izdelajo predelovalci žice v SŽ 35 400 ton, kar predstavlja približno četrtino jugoslovanske proizvodnje.
Ob doseženi proizvodnji pa še vedno uvažamo približno 8 000 ton teh izdelkov. Strukturo uvoza predstavljajo predvsem izdelki višjih kvalitet in s posebnimi zahtevami, za katere doma še nimamo ustreznih materialnih pogojev, potrebnega znanja in praktičnih izkušenj. Brez dvoma je postopno osvajanje takih proizvodov, ki jih rabi domači trg in ki jih je možno tudi izvažati, osnovni motiv nadaljnjega razvoja.
Tabela 1: Količinska proizvodnja predelave žice v letu 1979
Skupina proizvodov	SFRJ tone	106 din	SŽ predelovalci tone 106 din		delež SŽ "A tone	SFRJ tone uvoz	tone izvoz	Sž izvoz tone
vijaki	73.000	2.592	14.200	600	19	2.800	18.000	4.500
verige	14.500	526	9.200	370	63	380	5.700	3.320
mreže in pletiva	36.000	789	12.000	235	33	4.800	5.000	235
SKUPAJ	123.500	3.907	35.400	1.265	28	7.980	28.700	8.063
Gvido Melink, dipl. inž., vodja tehničnega sektorja Franc Legat, dipl. inž., vodja razvojnega oddelka
O
h
Prispevek SŽ Veriga za XXVII jesensko posvetovanje strokovnjakov črne in barvaste metalurgije ter livarstva Slovenije
Tabela 1
1. PROIZVODNJA V LETU 1979 — SFRJ
	ton	000 din
vijaki + zakovice	73.000	2.592.000
verige + odkovki (naši)	14.500	526.000
mreže + pletiva	36.000	788.664
SKUPAJ	123.500	3.906.664
2. PROIZVODNJA SŽ (Veriga, Žična, Plamen,		
Tovil)		
	ton	000 din
vijaki + zakovice	14.200	600.000
verige + odkovki	9.200	370.000
mreže + pletiva	12.000	235.000
SKUPAJ	35.400	1.205.000
3. UVOZ 1979 — SFRJ		
	ton	000 din
vijaki + zakovice	2.800 200.000
verige + odkovki	380 41.000
mreže + pletiva	4.800 60.000
neposredno indirektno v izmeri + 1500 ton
SKUPAJ	7.980	301.000
4. IZVOZ 1979 — SFRJ		
	ton	000 din
vijaki + zakovice verige + odkovki mreže + pletiva	18.000 5.700 5.000	320.000 130.000 130.000
SKUPAJ	28.700	580.000
5. IZVOZ SŽ 1979		
	ton	000 din
vijaki + zakovice verige + odkovki mreže 4- pletiva	4.500 3.310 253	80.000 86.500 7.200
SKUPAJ	8.063	173.700
Preden bi ocenili aktualnost sedanjega programa, poglejmo še strukturo uporabljenih osnovnih materialov za posamezno skupino proizvodov, (tabela 2, stran 5)
Podatki o porabljenem materialu kažejo, da še vedno prevladujejo nizkoogljična jekla za manj zahtevne izdelke, ki predstavljajo 65 % vsega porabljenega materiala. To kaže, da obstoječo proizvodnjo lahko razdelimo v 2 skupini izdelkov:
—	v izdelke s slabšo akumulacijo in z velikim vložkom materiala navadnih kvalitet in
—	v zahtevnejše izdelke z boljšim razmerjem material — vloženo delo.
Povedati moramo, da so le-ti v strukturi količinskih planov v manjšini in predstavljajo 35 % proizvedene količine.
Čeprav je potrebno upoštevati več vidikov pri tehtanju uspešnosti neke proizvodnje, se vsiljuje ugotovitev, da bo treba obstoječi program prečesati predvsem z vidika akumulativnosti, hitreje in uspešneje bi bilo potrebno osvajati proizvodnjo zahtevnih izdelkov višjih kvalitet in se bolj smelo in odločno dogovarjati o delitvi programov tudi z ostalimi jugoslovanskimi proizvajalci.
V splošnem lahko rečemo, da predelovalci sami nismo zadovoljni z doseženim, da pa so nam v stremljenju, da bi dosegli več, pogosto poleg subjektivnih težav ponagajale tudi objektivne okoliščine, na katere smo imeli zelo malo vpliva. Da je razvoj tekel počasneje, so bili glavni vzroki predvsem v:
—	počasnem osvajanju tehnologije — kadri
—	v dobavah jekla, ki ni izpolnjevalo potrebnih pogojev — možnosti železarn
—	v potrebni menjavi strojnega parka, ki omogoča prehod v kvaliteto — uvoz opreme
Razlog počasnejšega napredovanja v proizvodnji je tudi splošno pomanjkanje jekla v Jugoslaviji. Podatki za maj 1980 kažejo, da je izpolnjeno pod polovico planiranih dobav v okviru Sž.
4. NAČRTOVANJE SMERI RAZVOJA
PREDELAVE V PRIHODNJEM
SREDNJEROČNEM OBDOBJU 1981—1985
Z ozirom na zapleteno trenutno situacijo v gospodarstvu in ekonomiki naše države je ob sedanjih pogojih na osnovi razpoložljivih informacij in analiz težiko dovolj natančno predvideti prihodnje dogajanje. Kljub temu pa so potrebne usmeritve, ki bodo prinesle boljše rezultate v kovinsko predelovalni industriji, jasno opredeljene:
—	proizvodnja zahtevnih izdelkov
—	uvajanje avtomatizacije v obdelovalne sisteme
—	upoštevanje materialnih in kadrovskih omejitev
—	izvozna usmerjenost proizvodnje
Na osnovi teh izhodišč smo se odločili za dve poti:
—	načrtovali smo prestrukturiranje v tem smislu, da smo večji delež razpoložljivih in načrtovanih zmogljivosti namenili akumulativnim izdelkom
—	nakazujemo smeri pri iskanju novih atraktivnih proizvodnih programov
Še vedno pa ostajamo zvesti osnovni dejavnosti — predelavi žice tudi v prihodnje, saj je petletno obdobje z upoštevanjem dolgoročnih možnosti prekratko, da bi bilo možno realno doseči bistvene spremembe in premike.
Tabela 2 — Struktura uporabljenih osnovnih materialov za posamezno skupino proizvodov
Skupina proizvodov
Osnovni material
namen uporabe
oznaka
vijaki
verige
mreže in pletiva
jekla z garantirano sestavo za preoblikovanje v hladnem za poboljšanje za cementiranje in karbonitriranje nerjaveča jekla
jekla z garantirano sestavo s sposobnostjo gibanja v hladnem z garantirano varivostjo (nepomirjena jekla)
za poboljšanje za cementiranje in karbonitriranje
jekla trgovske kvalitete jekla z garantirano sestavo nerjavna jekla
K V 10, Č 1102 Č 1220
Cr-Ni z nizkim C
C 1102, Č 8330, Č 7435, Č 5420,
15	Mn-Ni, 16 MnNiCr,
16	MnNiCrMO
Pomembno je tudi dejstvo, da v našem proizvodnem programu še nismo dosegli vrha in nismo še izčrpali vseh možnosti pri napredovanju, ki jih nudi. Skladno s temi usmeritvami bodo struktura izdelkov in zahteve pri kvalitetah materialov po posameznih skupinah proizvodov naslednje: (tabela 3)
Projekcije proizvodnih planov kažejo, da bo proizvodnja izdelkov z višjimi trdnostmi pri verigah narasla in zahtevala kot osnovni material mi-
krolegirana jekla s sposobnostjo preoblikovanja v hladnem in za nadaljnjo toplotno obdelavo, pri proizvodnji vijakov in odkovkov pa jekla s sposobnostmi za hladno preoblikovanje in s posebej pripravljeno površino, ki omogoča ustrezno življenjsko dobo orodja in zahtevano površino izdelka brez dodelave. Tako zastavljlen proizvodni program bo izboljšal strukturo porabljenih jekel v prid kvalitetam z novim razmerjem, ki naj bi bilo obrnjeno v primerjavi z dosedanjim. Ob tem orne-
Tabela 3 — Projekcija, materialov v prihodnjem obdobju 1981—85
Izdelek
Oznaka jekla
vijaki
—	lesni vijaki
karbonitrirani, galvansko zaščiteni
—	vijaki za pločevino cena/kvaliteta, galvansko zaščiteni
—	hladno stiskani odkovki —- matični vijaki
—• matice
—	nerjavni vijaki
KV 10, Č 1220
KV 10, Č 1220
KV 10, Č 1220 KV 35, KV 10 KV 35, KV 10 avstenitno jeklo z nizkim ogljikom
vlečena žica
vlečena žica
fosfatna žica fosfatna žica fosfatna žica vlečeno in površinsko kemično obdelano
verige
— verige trgovske kvalitete ■— verige za rud. transporterje
—	verige za elevatorje
—	verige za dvigala in privez, bremen
—	verige za delovne stroje (zaščitne, traktorske, snežne)
C 1102
Č 8330, Č 7435
Č 5420 16 MnNiCr 16 MnNiCrMO
15	MnNi
16	MnNiCr
vlečena žica valjana žica do 0 18 kolob. nad 0 18 palice nad 0 18 palice vlečena žica pobakrena vlečena žica
mreže m pletiva
Materiali se vklapljajo v gornji program jekel, razen mrež
za armaturo stekel in kord žice za pnevmatike, iki pa jih bo potrebno obdelati
posebej, če bo ta proizvodnja zares stekla
njamo, da upoštevamo preskrbo z osnovnim materialom kot osnovni omejitveni faktor in potrošnje materiala v prihodnje ne proučujemo. Mnenja smo tudi, da je povečanje količinske proizvodnje v predelavi, posebno če se materiali ne vklapljajo v programe železarn, ki težijo k večji proizvodnji plemenitih jekel nerealno.
3. POTREBNE SPREMEMBE IN
ZAMENJAVE STROJEV IN NAPRAV
ZARADI NOVE RAZVOJNE USMERITVE
ŽELEZARJEV IN PREDELOVALCEV
Kakor v prvih poglavjih tega sestavka poudarjamo optimalne poti predelave žice v SŽ, se v tem delu dotikamo skupnih interesov na relaciji proiz-vodja žice — predelava.
Želimo opozoriti na nekatere dileme in različna gledanja glede predelave žice v prihodnosti, to je s stališča železarjev in predelovalcev.
3.1.
Najprej odpiramo dilemo različnih gledanj na pojem »kvalitetno jeklo in prehod na plemeniti program«. Železarji pri tej opredelitvi bolj poudarjajo kemično sestavo in vsebnost posameznih legirnih elementov, pri čemer imajo v mislih jekla, kot na primer nerjavna, odporna proti kemičnim vplivom itd. Predelovalci pa s tem pojmom opredeljujemo jekla z garantirano sestavo, z določenimi mehanskimi lastnostmi, s sposobnostjo za posamezne postopke preoblikovanja v hladnem, z zagotovljeno varivostjo ter z ustrezno dimenzijsko in površinsko pripravo.
Verjetno se bo treba posebej, če je to skupen interes, dogovoriti o tem vprašanju in si postaviti interno klasifikacijo, ki lahko postane tudi osnova za pripravo ustreznega standarda.
3.2.
Tehnološke zahteve pri proizvodnji in pripravi žice za doseganje optimalne predelave so za posamezno skupino proizvodov naslednje:
Vijaki in hladni odkovki
—	garantirana sestava kot osnovni pogoj, ki zadovoljuje zahtevam po enakomernosti materiala
—	ustrezne mehanske lastnosti materiala — sposobnost preoblikovanja v hladnem
—	večja/manjša — dogovorjena dimenzijska natančnost, ki jo narekuje vrsta nadaljnje predelave (zaprti stisk)
—	stanje površine — fosfatirano, bakreno, kad-mijzirano, kar omogoča ustrezno življenjsko dobo orodja, doseganje ekstremnih zahtev pri preoblikovanju, doseganje ustreznih površin izdelovanca,
—	še nekatere posebne zahteve pri dobavljenem stanju — velikost enote, antikorozijska zaščita, vrsta embalaže itd.
—	v tej skupini posebej omenjamo materiale za nerjaveče vijake, za kar uporabljamo avstenitno žico s čim nižjo trdnostjo, da je stiskanje mogoče. Podobno velja tudi pri mikrolegiranih jeklih.
Verige
—	ker upogibanje verige, (ki se, če je le mogoče, izvaja v hladnem, predstavlja pomembno operacijo pri izdelavi verig, veljajo tudi v tem primeru zahteve po neenakomernosti materiala in ustreznih mehanskih lastnostih. Predvsem se v tem primeru srečujemo s pojmom minimalnega krivin-skega radija, ki ga material pri pregibu prenese in ki obenem odvisno od načina upogibanja (klasično z lokalnimi deformacijami, sodobno s postopnim upogibom) določa mejo med delom v hladnem ali v toplem. Kvaliteta upogibanja močno vpliva na kvaliteto in trdnost zvarnega spoja.
—	varjenje kot naslednja operacija tudi zahteva izpolnjevanje nekaterih pogojev. Klasični varilni stroj z elektrouporovnim načinom varjenja brez odžiganja zahteva nepomirjeno jeklo, površina žice pa naj omogoča dobre kontakte med varilno elektrodo in osnovnim materialom.
Varjenje pomirjenih jekel znižuje zgornjo dovoljeno mejo za ogljik (0,18 %), površina žice pa naj bo prevlečena z 1—2 mikrona debelo plastjo bakra, ki omogoča boljše kontakte. Tako pripravo žice dosežemo z znanimi kemičnimi postopki in nadaljnjim mokrim prevlekom. Površina žice je čista, nima ostankov vlečnih praškov, ki bistveno poslabšajo kontaktne površine, zato ima dobro prevodnost pod elektrodami. S tako pripravo žice lahko z elektrouporom in načinom varjenja varimo tudi mikrolegirana jekla, vendar z ustrezno manjšimi hitrostmi in ustrezno večjimi pritiski. Te tehnološke zahteve pogojujejo žico z:
—	garantirano sestavo in varilno sposobnostjo
—	ustreznimi mehanskimi lastnostmi za hladno upogibanje
—	dimenzijsko in oblikovno natančnostjo
—	stanjem površine, ki omogoča ustrezno prevodnost električnega toka
Pri izdelavi mrež in pletiv postavljamo podobne zahteve.
Če želimo doseči zahtevano — željeno lastnost žic za nadaljnjo predelavo, je potrebno pri prehodu v kvalitetni program urediti:
1.	Toplotno obdelavo (peči, ki omogočajo nastavljanje režimov ohlajanja)
2.	Površinsko kemično obdelavo žic in palic
Za te toplotne obdelave danes nobena od železarn nima zadosti kapacitet niti pravih peči (razen železarna Štore). Podobno pa je stanje pri kemični dodelavi. To pa pomeni nove investicije v fina-lizaciji pri pripravi žice. Z ozirom na to, da je nadaljnja proizvodnja žice v SŽ vprašljiva, ko se tehtajo smeri nadaljnjega razvoja, odpiramo še
novo dilemo, ki naj pomaga pri iskanju optimalne rešitve s stališča nacionalnega gospodarstva. Gre za vprašanje, ali je smotrnejše
—	da si železarne zagotovijo pogoje in s svojo predelavo usmerijo v njihovo osnovno dejavnost — proizvodnjo surovin ter pripravijo tudi žice do uporabnega stanja z vsemi že omenjenimi zahtevami
—	ali naj se razmeroma neorganizirano in razdrobljeno opravlja priprava žice v predelavi.
Odgovor ni težak, prav gotovo pa je treba poiskati načine, da bo tako reševanje stimulativno in zanimivo tudi za železarje.
4. ZAKLJUČKI
—	Naše projekcije proizvodnih planov in dohodkovne uspešnosti kažejo za prihodnje obdobje, da je predelava žice in izdelki, ki smo jih navajali, še vedno aktualna. S kontinuiranim nadaljnjim razvojem bi veljalo obdržati prednost, ki jo imajo pred ostalimi jugoslovanskimi proizvajalci. Seveda ostaja osnovna poanta prihodnosti prehod na zahtevnejše izdelke in s tem ustrezna preusmeritev pri porabljenih materialih.
—	Resnično si težko zamišljamo preusmeritev naše proizvodnje na predelavo pločevine. Take zamisli obstojajo in smo prav zato življenjsko zainteresirani, da proizvodnja žice v SŽ ostane vsaj v takem obsegu kot doslej.
Čeprav pričakujemo težave pri preskrbi v prihodnjem petletnem obdobju, pa predvidene investicije v železarni Jesenice rešujejo ta problem.
—	Proizvodnja izdelkov višjih kvalitetnih stopenj zahteva v marsičem drugačen pristop že pri pripravi surovin in spremenjen odnos pri zagotavljanju potrebnih pogojev, predvsem pa ustrezne kvalitete in enakomernost dobav v posameznih obdobjih.
Ko govorimo o dobavljenem stanju, k temu lahko dodamo tudi nerešena vprašanja o velikosti enote, zaščiti, embalaži, itd.
—	Predvsem pa iz celotnega sledi, da je treba za prehod na kvalitetni program najprej urediti dva osnovna pogoja:
1.	toplotno obdelavo,
2.	površinsko kemično obdelavo žice.
Ta vprašanja pa zahtevajo ustrezne nove naprave, kar zadeva področje investicij in naših realnih možnosti pri tem.

Oksidacija Mn u kiseoničkom konvertoru kod prerode visokomanganskog gvoždja
ASM SLA: D10, Dlln, Mn UDK: 669.245 LD; 669.046.547
K. Buha, D. Pihura
Problematika izrade čelika sa povišenim sadrža-jem Mn u kiseoničkom konvertoru. Teoretske osnove oksidacije i redukcije mangana u uslovima proizvodnje čelika u kiseoničkom konvertoru.
Uporedba teoretskih i praktičkih rezultata 5« posebnim osvrtom na raspodjelu Mn izmedju metala i troske. Krači pregled uticaja povišenog sadr-žaja Mn na tehnološke i ekonomske pokazatelje proizvodnje niskougljeničkog čelika. Proizvodnja čelika u 130 tonskom konvertoru u Željezari Zenica.
Zaključci za praksu koji su proizašli iz analize pračenja večeg broja talina.
UVOD
Sa razvojem konvertorskog postupka pedesetih godina započela je nova epoha u tehnologiji proizvodnje čelika. Mnogobrojna laboratorijska i industrijska istraživanja su omogučila da se savla-daju kompleksni tehnološki i metalurški problemi. Kontroli procesa odugljičavanja, odfosforavanja, odsumporavanja je posvečena največa pažnja. Tek u posljednjih deset godina počinje da se posvečuje sve veča pažnja procesima i reakcijama, koje kontroliraju ponašanje ostalih elemenata, kao što su Mn, Si, iN i O itd, čiji uticaji imaju sekundarni značaj, ali nisu zanemarljivi.
Od svih spomenutih elemenata mangan ima posebno veliki značaj za našu čeličansku praksu zbog njegovog veoma visokog sadržaja u sirovom gvoždju.
Pregled stručne literature iz ovog područja ukazuje da mangan u sirovom gvoždju ima znača-jan uticaj na niz tehnoloških parametara u procesu konvertorske proizvodnje čelika, kao što su: brzina oksidacije ugljika, oksidacijski potencijal troske, sposobnost nastanka i količina prve troske, odsumporavanje, potrošnja vatrostalne opeke idr.
Osnovni cilj ovog zadatka je da na osnovu teoretskih saznanja i nekih praktičnih iskustava pri radu sa visokomanganskim sirovim gvoždjem pre-
K. Buha, dipl. ing. metal., glavni tehnolog u Železari Zenica D. Pihura, dipl. ing. metal., samostalni istraživač, Institut Hasan Brkid, Zenica
zentira sve potrebne informacije, koje su neophod-ne pri razradi tehnologije i optimizacije konvertorskog postupka i da da krači osvrt na proble-matiku proizvodnje čelika u konvertoru u Željezari Zenica sa tehnološkom problematikom i odgo-varajučim zaključcima.
1. TEORETSKE OSNOVE OKSIDACIJE I
REDUKCIJE MANGANA U USLOVIMA
PROIZVODNJE ČELIKA U KONVERTORU
Osnovna karakteristika konvertorskog postupka je kompleksnost fizikalnih i kemijskih reakcija i procesa, koji se odvijaju simultano ili u nekom koherentnom redosljedu. Uprkos toj činjenici, postoji niz veoma značajnih parametara, koji sli-jedi termodinamičke i kinetičke zakone.
Kod sadašnjih istraživanja mnogi autori su pokušali izgraditi kompleksne modele, koji uzima-ju u obzir medjusobne reakcije izmedju toplotaog prenosa i prenosa masa ena svim reakcijskim površinama: troska — tekuči metal — plin. Početkom sedamdesetih godina postalo je jasno da je za bolje poznavanje i razumijevanje fundamentalnih aspekata konvertorskog postupka potrebno pristu-piti študiji parcijalnih procesa i reakcija. Utvrdje-no je da kod toga igra veoma značajnu ulogu ter-modinamioka analiza reakcija koje se odvijaju izmedju tečnog metala, troske i plinske faze.
1.1. Oksidacija i redukcija mangana
U jednom od dosadašnjih radova autora [1] dati su osnovni podaci o termodinamičkoj reakciji mangana sa kisikom u uslovima konvertorskog postupka, zato bi se na ovom mjestu zadržali samo na nekim osnonvim aspektima.
Osnovnu reakciju izmedju mangana i kisika u tečnom čeliku možemo zapisati u obliku:
[Mn] + [O] = (MnO)s	(1)
(MnO)s = (MnO)L	(2)
gdje Mn i O označavaju sadržaj mangana i kisika u rastapljenom gvoždju, a (MnO)s i (MnO)L manganov oksid u čvrstom i tečnom stanju.
Tabela 1
Promjene slobodne energije za reakciju
Slobodna energija reakcije (1), AG,
Km
—	68400 + 30,56 T
—	69550 + 31,02 T
—	64360 + 26,02 T
aMn •
aMnO aMn • ao
aMnO aMn • ao
Za reakciju (1) pošto je u literaturi mnogobroj-ni podati, koje navodimo u tabeli 1. Iz tih poda-taka zaključujemo da se vrijednosti za konstantu KMn isto tako medjusobno razlikuj u i da se za temperaturu 1600° C kreču od 20,1 do 66,7.
Na osnovu literaturnih podataka dobijena je za reakciju po jednadžbi (2) vrijednost slobodne
107
energije: AG2° = 10 700 —5,2 T — (J/mol). Kombinacija reakcija po jednadžbama (1) i (2) omogu-čava -izvodjenje termodinamičkih podataka za su-marnu vrijednost slobodne energije cjelokupne reakcije:
AG3° = AGi° + AG2°	(3)
Izračunata sumarna vrijednost slobodne energije iznosi: AG3° = — 58 400 + 25,58 T po Chipmanu [2], dok vrijednost konstante te ukupne reakcije:
[Mn] + [O] = (MnO)L	(4)
na 1600° C iznosi:
Km„ —
aMnO aMn • aO
= 13,70
(5)
U početnoj fazi duvanja sa kisikom odgorijeva mangan skupa isa silicijem. Tako nastaje prva t roška ko j a sadrži, pored (MnO) i (Si02), još (CaO) i (FeO). Zbog intenzivne reakcije miješanja reakcijskih komponenata i dovoljnog dotoka kisika reakcija mangana teče u veoma povoljnim kinetič-kim uslovima. Kod povečanih sadržaja [Mn] u si-rovom gvoždju brzina odgora mangana praktično nije ovisna od sadržaja mangana, što možemo definirati jednačinom prvoga reda:
(6)
(7)
vrij ednost
20,08 21,69 66,67 22,62
Literatura Chipman [2] Kulikov [3] Vladimirov [4] Janke	[5]
gova brzina oksidacije — Vc (% C/min). Kad vrijednost — Vc dostigne svoj maksimum, naglo se mijenjaju uslovi za oksidaciju mangana. Ponuda kisika je tada naj manj a, pošto sa porastom temperature vodeču ulogu preuzima ugljik, dok je kod nižih temperatura glavni konkurent manganu bio silicij. Rezultat toga je da se smjer reakcije praktično okrene: mangan iz troske se počinje reducirati, što vodi povečanju mangana u tečnom metalu.
Za teoretska istraživanja je zanimljiv period oksidacije mangana kao rezultat njegove reakcije sa (FeO) u trosci:
(8)
K
[Mn] + (FeO) = (MnO) + [Fe] (MnO) rMnO
■Mn-Fe
a MnO _
aMn • aFeO
Mn . (FeO) yFeO
<9)
Pošto je poznavanje aktivnih koeficijenata uglavnom ograničeno na jednostavnije sisteme, u večini slučajeva koristi se empirijski izraz za konstantu Kyn_pc [6]:
T.	,	NmtiO _
log KMn.Fe = log
= log
(MnO)
[Mn] . NFe0 6440
[Mn] (% FeO)
2,95 (10)
Uticaj Si02 na konstantu KMn_Fe u sistemu MnO-FeO možemo uzeti u obzir sa korelacij sikom jednačinom Fujita i Maruhashi [6]:
log
N
MnO _
6400
[Mn] . NF
-2,30 + 1,056 Ns
;i0,
(11)
\r — ^Mn _ _i
VMn----K
dt
odnosno u integralnom obliku:
Mn = Mn° — k . t
Vrijednost konstante —k pada sa porastom temperature, što direktno znači da sa vremenom duvanja pada njena vrijednost. Na taj mehanizam u največoj mjeri utiče sadržaj ugljika, kao i nje-
Po podacima koje daje Fischer i ^uradnici [7,8], A1203 nema praktično nikakvog uticaja na konstantu ravnoteže čak do 20 % A1203, dok P20, povečava njenu vrijednost do sadržaja 8 %, a onda sa daljnjim porastom sadržaja P205 njena vrijednost pada.
Kod analize reakcija koje se vrše izmed ju troske i metala moramo uzeti u obzir i reakciju:
(MnO) + [C] = [Mn] + {CO}	(12)
Schenck i suradnici [9] su izabrali odnos NMn0/[Mn] kao parametar za opis reakcije redukcije (MnO) ugljikom:
log
N„
Mn
= 1,37 —
(Ncao)
(NS;O2)
(13)
U praksi se često upotrebljava odnos (Mn)/ /[Mn], koji je moguče dovesti u vezu sa jednači-nama tipa (11) i (13) kroz upotrebu stehiometrij-skih odnosa:
(MnO) = ^^ . (Mn) = --- (Mn) = 1,29 (Mn) MMn	54,94	(14)
Tako na primjer, jednačina (11) izražena u no-vom odnosu glasi:
(Mn) 6440
log = — — 2,41 + 1,056 . NSi0, + log (FeO) Mn T	"	(15)
Zaključci koji proizlaze iz ove analize su sli-jedeči:
Na prelaz mangana iz sirovog gvoždja u trosku povoljno utiče:
—	visok sadržaj FeO i Si02 u trosci
—	niska temperatura
Praktična iskustva, medjutim, pokazuju da je prelaz mangana u trosku dinamična funkcija, koja se mijenja tokom vremena, kao što to jasno ilustrira slika 1, odnosno slika 2. Zato je potrebno u sljedečem poglavliu pažnju usmjeriti na analizu eksperimentalnih uticajnih parametara na meha-nizam transporta mangana u trosku, i obratno, u savremenom konvertorskom procesu.
2. PRAKTIČNA ISKUSTVA OKSIDACIJE MANGANA U KONVERTORU
Kao što je rečeno u prvom poglavlju, kod ponašanja mangana u konvertoru opažamo tri karakteristične faze:
—• oksidacija mangana u početnom periodu duvanja
— redukcija mangana u fazi maksimalne brzine odugljičavanja
—■ sekundarna oksidacija na kraju duvanja, kada brzina odugljičavanja postepeno pada
U početnom periodu duvanja kisika ponuda je veoma visoka. U toj fazi silicij ima veči afinitet prema kisiku nego mangan. Medjutim, to važi samo za uslove kada je i sadržaj dovolj no visok. Sa porastom temperature sve više i više raste aktivnost ugljika, iako njegov sadržaj postepeno pada. Paralelno sa time počinje i stvaranje CO, a sa tim i intenzivno kuhanje taline. Količina kisika, koja je na raspolaganju za reakciju, zavisi od pritiska kisika u mlaznici i udaljenosti kopija od površine kupke.
Oksidacija mangana, silicija i željeza ima za posljedicu, pored poboljšanja toplotne bilance, procesa, nastanka troske u prvoj fazi.
(CaOMFeOMSi02)-8Q0 7.
(MnO) - 10,07. IP205) - 18 7. (MgOl - 10 7, (Al203)- 2,0 7. (Cr2C>3) - 1,0 7. IS! - 0,2 7,
Slika 1
Put koncentracije Mn kod različitog vodjenja kopija u konvertoru i temperature 1620° C (Bardenheur et al.)
Fig. 1
Mn content variations with various ways of the lance ope-ration in the converter at 1620" C (Bardenheu et al)
1700
1550
o £ o\
1250 45
30
				//
		k	a)	
	/			
15 12
0,8
I
^ 0,4
				
	•s	b)		
	Y			
				
		>	a)^	
i				
				
4,0 3,0 2,0 1,0 % C-
Slika 2
0
Parametri duvanja sirovog gvoždja u konvertoru, kao funkcija sadržaja C u ulošku (temp. (FeO), [Mn])) a) visokomangansko gvoždje sa > 0,8 °/o Mn b) niskomangansko gvoždje sa < 0,4 °/o Mn
Fig. 2
Parameters of blovving through the pig iron in the converter as a function of C content in charge /temp. (FeO), [Mn]/
a)	high-manganese iron vvith > 0.8 % Mn
b)	lovv-manganese iron vvith < 0.4 % Mn
2.1. Mehanizam nastanka troske u prvoj fazi
Za ovu analizu je od posebnog značaja uloga mangana kod ovoga procesa. Eksperimentalna istraživanja mineraloškog sastava prvih troski su pokazala [10, 11] da je njen sastav tipa: CaO-MnO--Mg0-Fe0-Si02. Kristalizirani oblik troske se pri-
1700 1800
1300 1400 1500 1600
Temperatura (°C) -—
Slika 3
Približa vati je raspodjele Mn kod 3-tonskog LD konvertora po Plockingerovim 1 WahIsterovim13 podacima. Brojevi označavaju vrijednost)
Fig. 3
Closing of the manganese distribution data by Plockinger and VVahlster" for a 3 t LD eonverter (Figures represent the values)
bližava po svome sastavu mineralu montičelit: CaO . (Mn, Mg, Fe) O . Si02. Prisutnost manganovog oksida u trosci povoljno utiče na proces preobrazbe mineralnih faza i pregrupacije iona. Tako se znatno mijenjaju fizikalne osobine troske:
—	smanjuje se viskozitet troske
—	troska bolje prodire u komade nerastoplje-nog kreča, odnosno mineralnih grupacija tipa orto-silikata (2CaO . Si02)
Promjena viskoziteta troske ima primarno zna-čenje, posebno za početni period duvanja, pošto je u toni periodu njen viskozitet visok zbog niskih temperatura.
Zanimljivo je da je uloga mangana na kinetiku nastanka troske značajna, pri je svega, u prvom periodu duvanja. U kasnijim fazama se razlike u sastavu troske sve više smanjuju.
Prema istraživanjima Baptizmanskog i surad-nika [11], moguče je dovesti u direktnu korelaciju količinu nastale troske sa stepenom oksidacije mangana prema jednačini:
TJ =
M (SG) . Mn + M (S) . Mn — M (Č) . Mn
— (MnO) 71
(16)
gdje:
M (SG), M (S), M (C) — označavaju masu sirovog gvoždja, starog željeza i čelika u konvertoru sa odgovarajučim sadržajima mangana; (MnO) —■ sadržaj oksida mangana u trosci (%) Mn — sadržaj mangana u komponentama metal-nog uloška i čelika (%)
2.2. Uticaj nekih tehnoloških parametara na raspodjelu mangana u konvertoru
Sistematična istraživanja brojnih autora su pokazala da na koeficijent raspodjele mangana — (Mn)/[Mn] ili (MnO)/[Mn] utiče veliki broj para-
metara.Plockingerova i Wahlsterova istraživanja u trotonskom konvertoru su pakazala da se u poslednjo j fazi duvanja raspodjela mangana približava ravnotežnim uslovima [13]. Njihovi rezultati su pokazani na slici 3.
(FeO) . [Mn] . ......	. .
KMt, =- (u razlicitim vremenskim peri-
(MnO)
odima duvanja od 2 do 12)
(KMn)b : (% CaO/% Si02) > 2
(KMn)s: aSi02 = 1 (troska zasičena sa Si02)
(KMll)g : teoretska ravnoteža za dati bazicitet i tem-
peraturu.
Te rezultate su potvrdila kasnija istraživanja [11,14,15], čiji su rezultati dobiveni u različitim uslovima, zato nije moguče izvuči kvantitativne zaključke. Evo nekih od njihovih rezultata.
2.3. Uticaj temperature na raspodjelu (Mn) [Mn]
Iz slike 3 je moguče zaključiti da temperatura ima odred j en uticaj na raspodjelu mangana izme-dju troske i metala. Isto tako, vidimo da je gra-dijent dKMn/dt približno isti u kiselini i bazičnim troskama. To su potvrdila i praktična iskustva kod SM-čeličana, a isti takav odnos je utvrdjen i kod konvertorskog postupka.
/550 1570
1590 1610 t (°cj-
1630 /650 /670
Slika 4
Uticaj temperature na koeficijent raspodjele Mn u konvertoru (H. von Ende et al)
Fig. 4
Temperature influence on the distribution coefficient of manganese in the eonverter (H. von Ende et al)
Na slici 4 su dati rezultati H. von Ende i sarad-nika [11], koji jasno pokazuju da porastom temperature tečnog metala slabi tendencija (termodi-namički afinitet) prelaska mangana iz tečnog metala u trosku, odnosno pada vrijednost koeficije-nata raspodjele:
log
(MnO) _ 6500 [Mn] _ T
+ b
2.4. Uticaj količine uduvanog kisika na oksida-ciju mangana
Praktični rezultati na 40-tonskom konvertoru sa prosječnim uloškom: 4,05 do 4,30 % C, 0,50 do 0,72 % Si, 0,94—1,16% Mn i visokim sadržajem fosfora (0,175—0,266 % P) su pokazali [11] da po-
stoji direktna korelacija izmedju količine uduvanog kisika (Nm3/t) i koeficijenata raspodjele mangana (slika 5)
Očigledno da su odnosi izmedju kemijskog sa-stava troske, količine uduvanog kisika (Nm3/t), oksidacije mangana i njegovog prelaska u trosku još nedovoljno istraženi. Kompleksnost procesa (npr. rastapanje kreča u trosci) i kemijskih reakcija koje se odvijaju simultano je tako velika, tako da danas nije moguče u potpunosti objasniti proces redukcije mangana iz troske.
2.5. Ponašanje sumpora i fosfora kod visokog mangana u ulošku
Prenos fosfora i sumpora iz tečnog metala u trošku i plinsku fazu moramo posmatrati s aspekta okidacijskog potencijala metala i kemijskog sastava troske.
Neka praktična iskustva su pokazala [10,11] da je brzina odgora fosfora u početnoj i konačnoj fazi duvanja nešto veča od brzine odgora ugljika. Termodinamična analiza tih reakcija ukazuje na slijedeče odnose:
[C] + [O] = {CO}	(18)
~ (PA) = | [P] + [O]	(19)
[C] + -V2O5) ={CO}+| [P] (20)
U uslovima kada je ap2o5 = 1 i Pco = 1 bar odnos izmedju ugljika i fosfora je:
log [C] = 2/5 log [P]—log k
Gradijent izmedju ugljika i fosfora 2:5 je po-tvrdjen u praksi i veoma dobro se slaže sa teoretskim 'Zaključcima [11].
Koeficijent raspodjele fosfora: (P205)/% [P2] kao funkcija (MnO) u trosci nije konkretno odre-djivan, ali po nekim zaključcima možemo pretpo-staviti da visok sadržaj [Mn] u gvoždju nepovolj-no utiče na ostvarenje fosfora iz metala. Medju-tim, kao što je rečeno, čvrstih eksperimentalnih dokaza za tu tvrdnju nema.
Dosta slična situacija je i sa mehanizmom od-sumporenja. U početnoj fazi procesa duvanja temperatura i bazičnosti troske su niski. Medjutim, sa porastom bazičnosti raste i sadržaj (FeO) i (MnO) u trosci, što opet vodi do pogoršanja uslova za prenos sumpora iz metala u trosku.
Povečani sadržaj mangana u trosci povoljno utiče na viskoznost troske i brzinu rastajpanja kreča, tako da poboljšava ikinetičke uslove procesa. Gpče-nito možemo zaključiti da mangan u gvoždju nema bitnijeg uticaja na mehanizam odsumporenja u konvertorskom postuipku.
(Si02<-Mn0)
W 20 30 KO '50 60 70 80 90 100
(CaO)
10 20 30 KO 50 60 70 02
(Nm3/t)
0 10 20 30 KO 50 60 70 80 90 700 (CaO)'	Vo(FeO)'-- (FeO)'
Slika 5
Promjena kemijskog sastava troske i koeficijenta raspodjele Mn za vrijeme duvanja u 40 tonskom LD konvertoru (H. von Ende i saradnici") A — Uticaj količine uduvanog kisika B — Put sastava troske i temperature tekučeg metala Fig. 5
Variation of the ehemical composition of slag and the manganese distribution coefficient during the blovving period in a 40 t LD converter (H. von Ende et al") A — Influence of the amount of blovvn oxygen B — Variation of the slag composition and the tempera-rature of molten metal
2.6. Korelacija izmedju mangana i kisika kod konvertorskog postupka
Iz teoretske analize (jednačina 1) zaključujemo da u ravnotežnim uslovima i konstantnoj temperaturi postoji relacija:
[Mn] . aD = konstanta
U literaturi je moguče nači mnogobrojne rezultate istraživanja odnosa izmedju sadržaja mangana i kisika. Ako zaobidjemo istraživanja u labora-
torijsikim uslovima i neke starije študije, kod ko-jih nije bilo moguče mjeriti aktivnost kisika (a0), onda je vrijedno da spomenemo samo neka od za-paženijih istraživanja:
Javojski i suradnici [16]
[O] = 0,0461 — 0,0425 . [Mn] (rk = 0,343, u = 3,2)
za područje koncentracije mangana: 0,09 do 0,29 % Mn. Ovi autori navode nešto kompleksniju korelaciju:
[O] = 0,143 . C + 0,00056 (FeO) — 0,023 [Mn] + 0,0427
za područje koncentracije ugljika 0,05—0,10 % C sa veoma visokim koeficijentom determinacije (rk = 0,92). Kod nešto viših sadržaja ugljika (0,05 do 0,18 % C) su dobili slijedeču korelaciju:
[O] = —0,154 [C] + 0,0006 (FeO) —0,0181 [Mn] + + 12 .10-7 + 0,0392
Ph. Catoul, J. Hancart [17]
Autori su mjerili aktivnost kisika u ikonverto-rima različite veličine sa automatskim sistemom, direktno u konvertoru (pred izlivom). Vrijeme mjerenja je iznosilo 20 sekundi i cijela operacija je trajala oko 1 -minut. Njihova mjerenja su pokazala da je moguče pomoču kisikove sonde dobiti
oi
o x <
0,03 0,02 0,01
						
	0°				•	
c.;		i $	K	0		
	• •		k		2	
			^ I .			
003 005 007 009 a O
003
005
007
009
Slika 6
Korelacija izmedju gubitka ugljika i mangana kod legira-nja i aktivnosti kisika u tekučem metalu
Fig. 6
Correlation betvveen the carbon and manganese loss du-ring alloying and the oxygen activity in molten metal

100 90 80 70
i
P-1 60
50 40
r --- 0,881

400 500 6 00 700 800 900
[O] (ppm)-»
Slika 7
Relacija izmedju iskorištenja mangana (legiranje sa Fe-Mn) i sadržaja kisika (aktivnost) kod proizvodnje neumirenog čelika)
Fig. 7
Relationship betvveen the manganese yield (alloying vvith FeMn) and oxygen content (activity) in manufacturing the rimming steel
reproduktivne rezultate i dosta visoku korelaciju izmedju sadržaja mangana i aktivnosti kisika ako je sadržaj ugljika ispod neke kritične granice.
A. Jacquemont i saradnici [18]
Njihova mjerenja su pokazala da ipostoji korelacija izmedju sadržaja mangana i aktivnosti kisika. Zanimljiva je, medjutim, činjenica da postoje korelacije izmedju stepena oksidacije elemenata (% C, % Mn, % Si, % ) kod legiranja i aktivnosti kisika (slika 6 — primjer za ugljik i mangan).
T. Saeki i saradnici [19] te Nagtev i saradnici [20]
Ovi autori su našli analogne ovisnosti izmedju aktivnosti kisika, odredjenog kisikovom sondom, i stepena oksidacija mangana:
[Mn] = 14,2 + 432 . ao (rk = 0,88, u = 7,96)
Na slici 7 su pokazani rezultati j španskih istra-živača [19] ikoji su dobiveni kod pračenja odgora mangana u neumirenim čelicama.
Najnovija Boomova i Halbergova istraživanja na 300-tonskom kisikovom konvertoru su pokazala da je aktivnost kisika korelirana sa sadržajem mangana (kod sadržaja mangana u gvoždju: Mn = = 0,7 %). Njihovi rezultati su predstavljeni na slici 8. To je ponovni dokaz jedne ranije študije Bardenheurera i saradnika, da je koeficijent ras-podjele mangana (Mn) [Mn] moguče povezati sa sadržanjem kisika u tečnom metalu:
8755
i n 2 i (Mn) la O = — lg-
8 3 [Mn]
+ 2,39
®
X
o
(B
0,10 0,08 0,06 0,04 0,02
0'
						1
		O o		/550 -1600 °		C
	\o					
		„ 0				
				n =224		
		M o <y Oooj	tž. 0(f	■		
				"a Jf. »		
		o <»>	oo g 00	C O o C Q \p <B O		
				0 "		o
			o "o u o? o			
1			o ^ OO			
c £
20 o/O
I 6
10 4
| 2 Je /
					
0 O 0 O 0	m<	|8 «			
	o		S		
	o o'		o	o	
		• °	o		
		o%^	OO o J O o4		o
			0 C	1	
5,25 5,30 5,35 5,40 5,4 5 5,50]Q4
i	i	J	i	T
/625
/600 /575 --; -
/550
Slika 8
Eksperimentalni rezultati odnosa mangana i aktivnog kisika u 300-tonskom konvertoru (po Boomovim i Halber-govim podacima (21))
Fig. 8
Experimental data for the ratio betvveen manganese and active oxygen in a 300, t converter (by Boom and Halberg1)
Na osnovu sabranog i kritički ocijenjenog eks-perimentalnog materijala pokušali smo kvalitativno ilustrirati intenzitet uticaj a povečanog sadržaja mangana u gvoždju na pojedine tehnološke parametre. Rezultati su prikazani na slici 9.
3. PROIZVODNJA KONVERTORSKOG ČELIKA U 1978. GODINI
3.1. Ostvarenje proizvodnje
Dinamika porasta proizvodnje konvertorskog čelika u 1978. godini je bila znatna, mada ne u onoj mjeri ikoja se očekivala. Ostvarena proizvodnja sirovog čelika od 603.931 t veča je za 73,7 %, a očekivano je znatno više. Nedostatak tekučeg gvož-dja osječao se tokom cijele 1978. godine, što je imalo znatnog uticaja kako na ostvarenje planirane proizvodnje tako i na proces izrade čelika u konvertoru.
Ostvarenje proizvodnje sirovog čelika na kon-vertorima i ostvarenje plana konti odlivaka po mjesecima 1978. godine navedeno je na slici 10. Ostvarena proizvodnja je za 13 % manja od planirane, što nije slučaj sa izvacima koji se približuju pred vid j enim.
3.2. Sastav tečnog gvoždja
Neujednačenost hemijskog sastava sirovog gvoždja i dalje je aktuelan problem, kome se u dosadašnjem radu malo posvečivala pažnja. Radi ilustracije navodimo ikretanje sastava gvoždja u
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 Mn ____
TEHNOLOŠKI PARAMETRI
FAZA OKSIDACIJE
Brzina oksidacije ugljika
Oksidacij potencijal troske
Sadržaj MnO u trosa___
Sadržaj FeOutrosci_
Sposobnost nastanka troske Količina tnoske
Bazičnost troske
Odsurnonenje
Odfosfonenje
Temperatura tečnog _če'.ika Talište i viskoznost troske Vnijeme duvanja
Potrošnja kisika za duvanie Eroziia ognjestal opeke__
FAZA RAFINACIJE
Sadržaj kisika u čeli ku
Konačm sadržaj mangana
Sadržaj konačnog ugljika Odgor elemenata Mn.Si.Al
a)	Kod visokog % C (iznad 0.15%)
b)	Kod niskog 7.C(ispod 0,07%)
Kod povečanog [Mn] u gvoždu
smanji
nepromi -jenjeno
poveča
Slika 9
Pregled uticaja povečanog sadržaja mangana u gvoždju na tehnološke parametre kod konvertorskog načina proizvodnje čelika
Fig. 9
Review of the influence of increased manganese content in iron on the technological parameters for manufacturing steel in converter
												
	\						\			S		©
	\ \		/ /						/			
												
												
												
												®
												
	__											(U
	v		-—	-X			h					(2)
				__-		\\	//					
						T						
		l-p	ro!	zveden(		na		0n\				
		2-0	0li	/fn	0 n/	k0nt		li^u				
		3-1	:va	dak	na na	kc ko	nve nti	rtc liv	)ru			
		4-1	IVa	dak					1			
												
												
												
i ii in iv v vi vn vm ix x xi xn
-Mjeseci 1978 godine
Slika 10
Proizvodnja konvertorskog čelika u Željezari »Zenica« u 1978. godini
Fig. 10
Steel production data in the converters of Zenica Steel-vvorks for 1978
Tabela 2
Kretanje hemijskog sastava tekučeg gvoždja u mikseru u 1977. i 1978. godini
Mjere varijacije
Element	Godina	N	Aritmet. sred. Mx	Standard. dev. <7X	Područje varijacije Mx ± 2<rx	Faktor V	Interval
C	1977	4102	3,67	0,10	3,47 — 3,87	2,72	0,20
	1978	1974	3,63	0,10	3,43 — 3,83	2,75	0,20
Si	1977	4078	0,55	0,07	0,41 — 0,69	12,73	0,10
	1978	1974	0,53	0,06	0,41 — 0,65	11,32	0,10
Mn	1977	4078	3,02	0,18	2,66 — 3,38	5,96	0,20
	1978	1974	3,05	0,10	3,08 — 3,48	3,28	0,20
P	1977	4078	0,102	0,010	0,082 — 0,122	9,80	0,020
	1978	1974	0,105	0,009	0,087 — 0,123	8,57	0,020
S	1977	4102	0,040	0,005	0,030 — 0,050	12,50	0,010
	1978	1974	0,043	0,004	0,035 — 0,051	9,30	0,010
mikseru za 1977. i 1978. godinu u tabeli 2. Naro-čito nepoželjne varijacije u hemijskom sastavu su kod silicija i mangana, čije promjene znatno remete tehnološki ciklus proizvodnje konvertorskog čelika. Ne mali problem kod proizvodnje konvertorskog čelika predstavljaju veča količina viso-kopečne troske koja prati tekuče gvoždje i velike oscilacije u kretanju količine gvoždja u mikseru.
Povečane količine visokopečne troske štetno djeluju na izdržljivost obloge miksera, otežavaju
Tabela 3		
Interna	Oznaka	Količina
oznaka	po JUS	ut
OOT	_	324
OOD	—	113
Ž8N	—	83.076
ž IONA	—	16.394
Ž10N	—	27.610
Ž13N	—	160.716
Ž22N	—	119.249
Ž22NG	—	28.797
35LU	—	20.612
37ND	Č 0361	3.191
37NT	Č 0361	29.769
VZN	—	460
34N	Č 0261	966
52D	—	5.088
42D	Č 0461	496
42T	Č 0460	649
St3Sp	—	2.607
C15	—	1.815
21Mn4	—	301
15Mn3	—	2.052
ČBR40	ČBR 40	68.631
52BT	—	1.754
52BD	—	912
Ukupno		603.931
formiranje troske na početku procesa proizvodnje, povečavaju količine dodatog kreča i remete režim duvanja kod izrade taline. Nedostatak siro-vog gvoždja umanjuje zadatak miksera da izjed-načuje hemijski sastav gvoždja prije ulivanja u konvertor.
3.3. Izrada čelika u konvertoru
U toku 1978. godine izradjene su i na konti livu odlivene slijedeče vrste čelika, navedene u tabeli 3. Navedena proizvodnja ostvarena je sa prosječnom težinom taline od 119 tona i vremenom izrade jedne taline od 59 minuta. Ovi rezultati su znatno bolji od rezultata iz 1977. godine.
Isto tako, povečan je udio sirovog željeza u ulošku, tako da je u prosjeku odnos sirovo željezo — staro željezo u 1978. godini iznosio 81,6:18,4. Potrošnja osnovnih i pomočnih materijala za pro-izvodnju 1 tone sirovog čelika navedena je u tabeli 4. Prema podacima iz tabele 4 proizlazi da je struktura i potrošnja uloška po toni sirovog čelika znatno povoljnija u 1978. nego u 1977. godini.
Tabela 4
Vrsta uloška	1977 kg/t	kg/t 1978
Tekuče gvoždje	989,93	913,28
Staro željezo	163,82	205,66
Ukupno sirovo + staro	1153,75	1118,94
Bazicitet troske	3,5	3,5
Fe iz rude	1,75	0,48
Ukupno Fe-legura	5,56	5,78
Metalurški kreč	61,56	77,23
Boksit	10,57	4,63
Fluorit	0,99	0,65
Sitni koks	1,02	0,41
Kvarcni pijesak	4,52	2,65
Tabela 5
% C	°/o Si	% Mn	% P	% S	Primjedba
1.	3,55	0,46	2,2 — 2,8	0,075	0,043
2.	4,14	0,41	2,8 — 3,5	0,109	0,049	prosječna
3.	4,37	0,68	> 3,5	0,105	0 043	vrijednost
rabela 7
Vrsta uloška, temperatura, vrijeme, odnosi i izvaci
Broj talina
Težina taline [t]
Temp. sirovog željeza [°C]
Sirovo gvoždje [kg/t čelika]
Odnos sirovo/staro željezo
Staro željezo [kg t čelika]
Ukupno sirovo + staro [ikg, t čelika]
Čisto trajanje izrade taline [min]
I	doduvavanje [min]
II	doduvavanje [min] Bazicitet troske
FeO u konačnoj trosci [%]
MnO u konačnoj trosci [%]
Temp. čelika pred izljev iz konvertora [°C]
Temp. čelika u livnom kazanu [°C]
Metalurški kreč [kg/t čelika]
Boksit [kg/t čelika]
Potrošnja kisika [Nm3 t čelika]
Vučenje troske: da, ne
, , /metalni uložak\ Izvadak |-------
l težina taline )

°/o Mn u gvoždju
2,2—2,8
10 122 1288 876 80 20 222 1092 51 1
3,8
24.1 20,6
1657 1617
56.2
50
ne
2,8—3,5
10 122,6 1300 882 77/23 265 1147 64 1
4,5 20,3 19,8 1640 1616
58.7 4,1
55.8 da
3,5
10 124 1300 861 76/24 269 1120 74 1,3 1
5,5 21,6 20 1653 1620 68,6 4,7 58,2 da
90,0

86,8
3.4. Problematika izrade konvertorskog čelika
zbog visokog sadržaja mangana u gvoždju
Visok sadržaj Mn u sirovom gvoždju u uslovi-ma proizvodnje konvertorskog čelika u Željezari Zenica zahtjeva izradu čelika sa vučenjem troske u toku procesa. Na osnovu literaturnih podataka [1], prerada takvog tečnog gvoždja u kiseoničkom konvertoru smanjuje produktivnost konvertora za 15 %.
Za ocjenu uticaja sadržaja Mn na proces izrade čelika u kiseoničkom konvertoru u našim uslovi-ma analizirali smo po 10 talina sa nižim, srednjim i visokim sadržajem Mn u sirovom gvoždju. Dosa-dašnja praksa izrade čelika pokazala je da se sa sadržajem Mn do 2,8 % u sirovom gvoždju može raditi bez vučenja troske u toku izrade. Zbog toga gvoždje sa sadržajem Mn do 2,8 % možemo smatrati optimalnim po hemijskom sastavu u uslovi-ma Željezare Zenica (tabela 5)
Uticaj povišenog sadržaja Mn u gvoždju (iznad 2,8 %) direktno se odražava na dužinu vremena izrade čelika u kiseoničkom konvertoru. Na osnovu analize vremena izrade čelika talina sa različi-
Tabela 6
Sadržaj Mn u gvoždju O/o		Vreme	izrade
	čistog duvanja		čistog trajanja taline
	min	%	min %
2,2 — 2,8	18	100	51 100
2,8 — 3,5	27	133,3	64 125,5
3,5	27	133,3	74 145,1
tim početnim sadržaj ima mangana su različita i navedena u tabeli 6.
Sadržaj Mn iznad 2,8 % zahtijeva za 33 % duže vrijeme čistog duvanja, odnosno čistog trajanja taline za 25—45 %. Uticaj sadržaja Mn u gvoždju na potrošnju metalnog i nemetalnog uloška, tem-teraturu metala i izrada prikazan je u tabeli 5. U tabeli su navedene prosječno ostvarene vrijed-nosti od po 10 talina za tri vrste sirovog gvoždja.
Ako se uzme za bazu gvoždje sa sadržajem Mn do 2,8 % i uporede ostvarene vrijednosti (tabela 7) sa gvoždjem sa povišenim sadržajem Mn zapa-žamo slijedeče:
—	da je čisto trajanje taline sa povišenim sa-držajem Mn znatno duže
—	da su izvaci čelika, kod povišenog sadržaja Mn u gvoždju, za 2—3 % niži,
—	da je povečan utrošak nemetalnih dodataka po toni čelika
—	veči je utrošak kisika po toni čelika.
Prikaz potrošnje metalnog i nemetalnog uloška u kiseoničkom konvertoru, temperatura tekučeg čelika i izvatka u zavisnosti od sadržaja Mn u gvoždju dat je u tabeli 7.
ZAKLJUČCI
Na osnovu analize savremene literature (oko 65 originalnih članaka i študija) u posljednjih 10 go-dina je kritički pregled o ponašanju mangana u kisikovom konvertoru.
U prvom dijelu su opisani osnovni termodina-mički zakoni oksidacije mangana u tečnom čeliku i njegove redukcije iz troske u uslovima konver-torskog procesa.
U drugom poglavlju su analizirani uticaji razli-čitih tehnoloških parametara na mehanizam oksidacije i redukcije mangana.
—	Pokazano je da sa porastom temperature tečnog metala pada vrijednost koeficienta raspo-djele mangana (MnO/[Mn];
—	Praktična iskustva su pokazala da se vrijed-
(FeO) . [Mn]
nost odnosa, defmiranog kao - u toku
(MnO)
proces duvanja sve više i više približava ravnotež-noj vrijednosti KMn. Njena vrijednost ovisi od bazičnosti troske.
—	Na oksidaciju mangana u tečnom metalu utiče količina uduvanog kisika (Nm3/t sirovog gvoždja). Odnos MnO/[Mn] kao funkcija količine uduvanog kisika (Q02) pokazuje maksimum kod nižih vrijednosti Q02-
—	Sa porastom sadržaja (FeO) u trosci raste raspodjele mangana: MnO/[Mn].
—	Na kinetiku svih procesa koji se odvijaj u u konvertoru utiče povečani sadržaj mangana u gvoždju neposredno preko ubrzanog procesa nastanka troske. S druge strane, veči sadržaj mangana ima znatan uticaj na sadržaj kisika, posebno kod niskih koncentracija ugljika.
Treba naglasiti da mehanizam reakcija i procesa na koje utiče povečani sadržaj mangana u gvoždju i tečnom čeliku nije j oš dovolj no izučen. Zato smatramo da ova dokumentalističko-progresivna študija predstavlja solidnu osnovu za daljnja istraživanja konvertorskog procesa.
—	Trend porasta proizvodnje konvertorskog čelika u Željezari Zenica može biti usporen ukoli-ko se ne pridje efikasnijem rješavanju.
—	da sadržaj Mn u sirovom željezu ne prelazi više od 3 %. U uslovima izrade sirovog željeza u
Željezari Zenica postoje svi uslovi da se ovo ostva-ri,
—	da se napravi študija sadržaja Mn u sirovom gvoždju na tehničko-ekonomske pokazatelje izrade čelika u Konvertorskoj čeličani Željezare »Zenica«,
—	da se empirijsko vodjenje procesa izrade talina sve više zasniva na vlastitim istraživanjima, kao što je to navedeno u študiji,
—	da organizacija održavanja postrojenja i ure-djaja zadovolji tražene potrebe uvod j en jem nuž-nih rješenja i iznalaženem drugih prilaza,
—	da uvodenje novih vatrostalnih materijala za livne sisteme i kazane mora biti što hitnije izvršeno,
— da se niska izdržljivost vatrostalnog ozida konvertora ozbiljno preštudira zbog velikih tro-škova nabavke vatrostalnog materijala,
—	da se problematika konti liva rješava, od-nosno uzima kao sastavni dio problematike proizvodnje čelika u konvertoru.
Literatura
1.	K. Buha, D. Pihura: Metalurški procesi i kemizam reakcija kod konvertorskog načina izrade čelika (I), Dokumentalističko-progresivna študija, Metalurški institut »Hasan Brkič« — Zenica, Br. 0,35/1, Šifra: DPS/36
2.	J. Chipman, J. B. Gero u. T. B. VVinkler: J. Metals, Trans., 188 (1959) S. 341/45.
3.	I. S. Kulikov: Raskislenje metallov, Izd. »Metallurgija«
(1975),	Moskva
4.	L.I.Vladimirov, et. al.: Zur. Fiz. — Him. 3 (1973) S. 548 do 551
5.	O. Janke, W. A. Fischer: Arch. Eisenhiittenwes., Nr. 3
(1976)	S. 147—151
6.	Y. Kawai, K. Mori: Equilibrium and Kinetics of Slag-Metal Reactions, Transactions ISIJ, Vol. 13 (1973)
S. 303—317
7.	W. A. Fischer, H. J. Fleischer: Archiv f. Eisenhiitten-wes., 36 (1965) S. 791.
8.	W. A. Fischer, P. W. Bardenheuer: Archiv F. Eisen-hiittenvves., 39 (1968) S. 637
9.	H. Schenck, M. G. Froberg, T. El. Gammal: Archiv f. Eisenhiittenvves., 31 (1960) S. 567
10.	A. N. Glazov, et al.: Stal 9 (1978) S. 796—800
11.	H. von Ende et al.: Arch. f. Eisenhuttemves., H. 3 (1968) S. 177—185
12.	S. V. Kominov et al.: Izv. VUZ Černaja metallurg. 7 (1976) S. 45—50
13.	E. Plockinger, M. Wahlster: Stahl. u Eisen 80 (1960) S. 407-416 ibid. Tech. Mitt. Krupp. 17 (1959) S. 259—305
14.	G. W. Perbix: Journal of Metals 7 (1966) S. 824—831
15.	A. F. Miscimov: Stal 10 (1965) S. 897—906
16.	V. I. Javojski it al.: Izvestija Akad. Nauk SSSR, Metally, No. 3 (1967) S. 15—22
17.	Ph. Catoul, J. Hancart: C. R. M. No. 41, Decemb. (1974) S. 11—18
18.	A. Jacquemont et al.: Revue de Metallurgie 7—8 (1976) S. 537—548
19.	T. Saeki .et al.: Trans. ISIJ. Vol 18 (1978) S. 501—509
20.	V. P. Nogtev et al.: Stal 7 (1978) S. 597—599
21.	R. Boom, N. Halberg: Stahl u Eisen, No. 22, 2. Nov. (1978) S. 1133—1138
ZUSAMMENFASSUNG
Auf Grund der Ana.lyse der zeitgenossischen Fachlite-ratur (rund 65 Artikel und Studien) der letzten zehn Jahre wird eine kritische Ubersicht iiber das Betragen von Mangan im Sauerstoffblaskonverter gegeben.
Im ersten Teil werden die thermodynamischen Gesetze der Oxydation von Mangan im fliissigen Stahl und desen Reduktion aus der Schlacke unter den Bedingungen des Konverterverfahrens beschrieben.
Im zweiten Teil werden die Einfliisse verschiedener technologischer Parameter auf den Mechanismus der Oxy-dation und Reduktion von Mangan analvsiert.
Es wird gezeigt, dass mit dem Anstieg der Badtem-peratur der Wert des Verteilungskoeffizienten fiir Mangan (MnO)/[Mn]fallt.
Praktische Erfahrungen zeigten, dass sich der Wert des J r. . , (FeO) . [Mn].
Verhaltmses, defimert als-im Laute des Sauer-
(MnO)
stoffblasens mehr und mehr dem Gleichgewichtswert KMn nahert. Dieser Vfert ist von der Schlackenbasizitat abhangig.
—	Die Oxydation von Mangan im Bad ist von der Menge des eingeblasenen Sauerstoffes NmVt Roheisen) abhangig. Das Verhaltnis (MnO)/Mn als Funktion der eingeblasenen Sauerstoffmenge (Qoj) zeigt sein Maximum bei kleineren Qoj Werten.
—	Mit dem Zuwachs von FeO in der Schlacke vvachst der Verhaltnis der Manganverteilung (MnO)/[Mn].
—	Der hohere Mangangehalt im Roheisen beeinflusst alle im Konverter verlaufenden Prozesse unmittelbar iiber die schnelle Schlackenbildung. Anderseits hat ein hoherer
Mangangehalt einen starken Einfluss auf den Sauerstoff-gehalt besonders bei kohlenstoffarmen Stahlsorten.
Es ist zu betonen, dass der Mechanismus der Reakti-onen und Prozesse die von hoherem Mangangehalt im Roheisen und Stahlbad beeinflusst werden, noch nicht geniigend erforscht ist. Unserer Meinung nach stellt diese Studie eine solide Grundlage fiir weitere Forschungen des Konverterprozesses dar.
Trend des Produktionszuwachses an Konverterstahl im Stahlwerk Zenica kann verlangsamt werden invvieviel die Probleme nicht wirkungsvoller gelost werden:
—	dass der Mangangehalt im Roheisen die Grenze von 2,8 % nicht iibersteigt. Im Hiittenwerk Zenica sind alle Bedingungen fiir die Erzielung dieses Zieles gegeben,
—	eine Studie iiber den Einfluss von Mangan im Stahl-roheisen auf die technisch-oekonomischen Parameter der Stahlerzeugung im KonverterstaMwerk des Huttemverkes Zenica ist auszuarbeiten,
—	dass die Instandehaltung den Bediirfnissen des Stahlvverkes durch Einfiihrung notiger Losungen und an-derer Eingriffe genugtut,
—	die Einfiihrung neuer feuerfesten Stoffe fiir die Pfannen und Giess-systeme ist so schnell wie moglich zu vollfiihren,
—	die schlechte Halbarkeit der feuerfesten Zustellung von Konverter ist wegen der hohen Kosten fiir das feuer-feste Material griindlich zu erforschen,
—	die Problematik der Stranggiessanlage ist als ein Bestandteil der Problematik der Stahlerzeugung im Konverter zu betrachten und soli mit der zusammen gelosst werden.
SUMMARY
Based on the analysis of the up-to-date references 'about 65 original papers and studies) in the last 10 years a critical review of behaviour of manganese in the oxygen converter is presented. The first part treats the basic ther-modynamic laws of the oxidation of manganese in molten steel and its reduction from the slag under the conditions of the converter process.
In the second chapter the analysis of the influences of various technological paraimeters on the mechanism of oxidation and reduction of manganese is given.
—	It is shown that the value of the distribution coeffi-cient of manganese (MnO/[Mn] is reduced with the increa-sed temperature of molten metal,
—	Practical experiences showed that the value of the
. (FeO) . [Mn] .	, .	,	, ,,
ratio--is approaching more and more to the
(MnO)
equilibrium value K Mn during the blowing process. Its value depends on the slag basicity.
—	The oxidation of manganese in molten metal is in-fluenced by the amount of blown oxygen (in3) t raw steel at N. T. P./ . (MnO)/[Mn] ratio as the function of blown oxygen (Oož) shows maximum value at low Qc>2 values.
—	Increased (FeO) content in slag increases the manganese distribution coefficient (MnO)/[Mn].
—	The kinetics of ali these processes in the converter is influenced by the increased amount of manganese in iron directly by the accelerated process of the slag for-mation. On the other hand, the increased manganese content has an essential influence on the oxygen content, especially at low carbon concentrations.
It is necessary to stress that the mechanism of reacti-ons and processes influenced by the increased manganese content in iron and molten steel is not yet enough expla-ined. Thus we are of the opinion that the presented revi-ew gives a solid basis for the further investigations of the converter process.
Tendency of the increased prod-uction of converter steel in Zenica Steelvvonks will start to decline if the following problems will not be efficiently solved:
—	Mn content in pig iron should not exceed 2.8 %. In the production cycle of pig iron production in the Zenica Steelworks ali the conditions exist to achieve this,
—	analysis of the influence of manganese content in pig iron must be made in order to clarify the technical and economical parameters for manufacturing steel in the Converter Steel Plant of the Zenica Steelworks,
—	the organization of the equipment maintenance must enable the introduction of necessary solutions and other measures,
—	the introduction of new refractory materials for the casting systems and laddles must be achieved at the fastest,
—	influences on the low life of converter lining must be analyzed in order to reduce the maintenance cost of the refractory material,
—	the problematics of continuous casting must be solved or it must be taken as a part of the converter steel-making problematics.
3AKAIOTEHHE
Ha 0CH0BaHHH paccMOTpeHHH coBpeMeHHon HayMHoii AHTepaTy-pbi (npnSA. 65 opHTHHaAbHbix CTaieft h HayMHbix TpaKTOTOB) nocAeA-hhx 10-th AeT noAaH KpuTHMecKHH 0630P o noBeAeHHH MapraHua B KHCAOPOAHOM KOHBepTepe.
B nepBOH MaCTH paSoTbi onncaiibi 0CH0BHbte TepMOAHHaMHMecKiie 3aKOHbi OKitcAeHHH MapraHua b jkhakoh CTaAH h ero BoccTaHOBAeHite 113 uiAaKa npu yCAOBHax npouecca b KOHBepTepy. B APVrofl Macra paGoTbi paCCMOTpeHbl BAHflHHa pa3AHMHbix TexH0A0rHHecKHX napa-MeTpoB na MexaHH3M okhcachhh h BoccTaHOBAeHiia MapraHua. VcTa-HOBAeHO, MTO C nOBblUieHHeM t-pbt JKHAKOTO MeTaAAa VMCRLUiaCTCH 3HaqeHue Koe<j><j>HUHeHTa pacnpeAeAeHHH Mapranua (MnO)/Mn, IIpaK-
(FeO) . [Mn]
TiiMecKiie onuTbi noKa3aAH, mto 3HaMeHHe OTHoineHHsi —,.. „ —
(MnO)
bo Bpe.via npouecca BAVBatma BCe 6oAbme npnoAHvKaeTCH 3HaqeiiHio paBHOBeCHa K Mn.
3to 3HaMeHHe 3aBHCHT ot ochobhocth IHAaKa.
Ha OKHCAeHHe Mapranura b jkhakom MeTaAAe BAHfleT KOAime-ctbo BAVTOro KHCAopoAa (Nm3/T wyryHa). OTHOtueHHe (MnO)/Mn KaK <j>yHKUHa KOAHMeCTBa BAYTOrO k h c AOpO Aa (O02) M3KCHMaAbHOe npn HH3KHX 3Ha<ieHH9X l(Qo2)
C YBeAHqeHHe.\t coAepjKamia (FeO) B niAaKe OTHOiueHHe pacnpe-Ae.\eHHe MapuaHua (MnO)/Mn VBeAHMHBaeTCH.
Ha KHHeTHMKy Bcex npoueccoB, KOTOpbie nponcxoAaT B KOHBepTepe BAHfleT yBeAHMeHoe coAepacaHHe MapraHua b MeTaAAe Heno-cpeACTBeHHO npH ycKopeHHOM npouecce 06pa30BatiHa uiAaKa. C APyr0H CTopoHbi, 0OAce BbicoKoe coAepjKaitne MapraHua HMeeT 3Ha-MHTeAbnoe BAHflHue Ha coAepjKamte KHCAopoAa b occofieHHOCTH npn hh3khx KOHueHTpamtax yrAepoAa. HaAO noAMepKHHTb, mto MexaHH3M peaKUHH h npouecca Ha KOTOpbie BAHaeT yseAtmeHHe coAepjKaHHe
Mapranua b jkhakom MyryHe h b jkhakoh CTaAH noKa eme HeAocTa-tomho HCCAeAOBaH. Il03T0My mojkho npHHaTb, mto 3tot AOKyMeH-TaAbHO-nporpeccHBHbifi HayMHbiii rpaKTaT npeACTaBAaeT coSoft coaha-Hoe ocHOBaHHe AAa AaAbHeitmero HCCAeAOBaHiia npouecca pacnAaB-Aemia b KOHBepTepe.
Mohcct CAymiTbca, mto HanpaBAeHiie pa3BHTHa yBeAHHeHiia npo-H3BoACTBa CTaAH b MeTaAAyprHMecKOM aanoAe 3eHHua OKa>KCTl,Ctt B 3aMeAAeHHH, ecAH He 6yAeT BbinoAueH nepexoA k GoAee 'k|)(|)cktub-hum peiueHiiaM, a HMeHHo:
—	coAepjKanne MapraHua b Myryne ne aoajkho npeBbimaTb 2,8 %. Aab ocyiuecTBAeHiia 3Toro b MeTaA.\ypriiMecKo.M 3aBOAe 3eHH-ua, mto KacaeTca np0H3B0ACTBa MyryHa, HMeioTca Bce ycAOBHa;
—	HaAO npuroTOBHTb HayMHoe HCCAeAOBaHHe o baiihhhh coAep-ji:aHHa MapraHua b Myryne Ha TexHHMecKHe h 3KOHOMHMecKue noKa-3aTeAH H3rOTOBAeHHa CTaAH B KOHBCpTepHOM CTaAeitAaBHABHOM uexe MeTaAAyprHMecKoro 3aBOAa 3eHiiua;
—	He06x0AHM0, MToGbi opraHH3auua noAAepjKHBaHHa coopy5Ke-HHa h o6opyAoBaHiia yAOBAeTBop«Aa TpeSoBaHHflM aab BBeAeHHa Heo6xoAHMbIX petUeHHH 11 nOOIUpflAa K HaXOAMHBOCTH HOBbIX MeTO-AOB;
—	AAfl 3aAHBOMHOil CHCTeMbl H KOBUlOB HaAO HeMeAAeHHO BBeCTH iioBbie copTa orHeynopHoro MaTepnaAa;
—	H3-3a bmcokhx pacx0A0B Ha nocTaBKy orHeynopHoro MaTepnaAa HaAO OCHOBaTeAbHO H3yMHTb HH3KyiO VCTOHMHBOCTB 3TOTO OTHe-ynopHoro MaTepnaAa AAa <J>yTepoBKH KOHBepTepa;
—	HaAO npoAOAJKaTb c paccMOTpeHiieM npo6.\eMaTHKH Henpe-pblBHOrO AHTbH, T. e. 3Ta npOČAeMaTHKa AOAJKHa CMHTaTbCa KaK cocTaBHaa MacTb npoSAeMaTHKH np0H3B0ACTBa craAH b KOHBepTepe.
Meritve viskoznosti metalurških žlinder z vibracijskim viskozimetrom
I. Viskoznost rafinacijskih žlinder za EPZ
UDK: 539.57 ASM/SLA: DIOf, x29s
A. Rosina
S pomočjo novo razvitega elektronskega vibracijskega viskozimetra smo merili viskoznost rafinacijskih žlinder za postopek EPŽ pri različnih temperaturah. Ta viskozimeter omogoča meritve tudi do 10~2 Pas.
Preiskane žlindre so vsebovale 15 do 90 % CaF2, ki odločilno vpliva na viskoznost. Viskoznost žlinder se z naraščajočim deležem CaF2 praviloma manjša, izjema je žlindra s približno 60 % CaF^ ki odstopa od ugotovljene odvisnosti. Ta pojav lahko tolmačimo s faznim diagramom sistema CaO-CaF2.
1. UVOD
Pri prvih raziskavah strukture staljenih metalurških žlinder1'2 smo obdelali obsežno področje plavžnih in rafinacijskih žlinder elektroobločnih peči. Te raziskave so obsegale predvsem določitev viskoznosti, električne prevodnosti ter površinske napetosti, torej fizikalnih lastnosti, iz katerih lahko sklepamo o strukturi teh žlinder.
Razvoj posebnih metalurških rafinacijskih postopkov, ki so jih uvedli v našo tehnološko prakso — tu mislimo predvsem na postopke elek-tro-pretaljevanja pod žlindro (EPŽ) in ponovčne metalurgije — je med drugim narekoval tudi obsežnejše znanje o lastnostih teh žlinder. Zato smo usmerili naše delo na določitev fizikalnih lastnosti — predvsem viskoznosti — žlinder, ki jih uporabljajo pri pretaljevanju pod žlindro, ter sintetičnih rafinacijskih žlinder, ki so jih razvili v oddelku za ekstraktivno metalurgijo metalurškega inštituta v Ljubljani.3
Problem, ki ga je bilo potrebno rešiti pred raziskavo in ki ni omogočal uporabe enake raziskovalne tehnike, kot smo jo uporabljali pri dosedanjih raziskavah, je bila zelo majhna viskoznost raziskovanih žlinder, saj te vsebujejo velik delež CaF2. Doslej uporabljani viskozimeter ni omogočal meritev dinamične viskoznosti pod 2.10—1 Pas, kar je bilo premalo za načrtovane meritve. Viskoznost teh žlinder je dokaj majhna in v SI sistemu reda velikosti 10—1 do 10—2 Pas. Zato smo s pomočjo strokovnjakov Inštituta za elektroniko in vakuumsko tehniko v Ljubljani in skopih literaturnih po-
datkov razvili elektronski vibracijski viskozimeter, s katerim smo lahko načrtane raziskave uresničili. Rezultati izvedenih meritev, ki še niso dovolj natančni in imajo nekatere pomanjkljivosti, so vendarle omogočili, da smo dobili prve podatke o lastnostih raziskanih žlinder, pri nadaljnih raziskavah pa bomo lahko s pomočjo pridobljenih izkušenj odpravili nekatere napake ter pomanjkljivosti in izpopolnili uporabljeno merilno metodo.
Iz tega vidika moramo tudi obravnavati in ocenjevati rezultate, ki jih navajamo v nadaljevanju tega članka.
2. VISKOZNOST METALURŠKIH ŽLINDER
Podatki o viskoznosti povedo, kako bo žlindra pri določeni temperaturi tekla. Ti podatki omogočajo, da določimo najprimernejšo sestavo žlindre in delovno temperaturo za optimalen potek reakcij med kovinsko talino in staljeno žlindro. Viskoznost raste z velikostjo molekul, oziroma z velikostjo ionskih delcev, vendar oboje ni nujno in velja le splošno. Na viskoznost dokaj vpliva temperatura, pri kateri prične žlindra kristalizirati ter je viskoznost v temperaturnem območju kristalizacije funkcija temperature in časa. Viskoznost žlinder je odvisna tudi od načina njihovega nastanka. Posebno pomembno je pri tem nihanje temperature, ki lahko povzroči, da postane žlindra tako gosta (npr. če se v sistemu Ca0-Si02 izloča 2 CaO . Si02), da se strdi.
Bazične žlindre so podvržene kristalizaciji. Z rastočo bazičnostjo se hitro zvečuje kristalizacij-ska sposobnost žlindre v območju med likvidusom in solidusom. Pri ohlajevanju bazičnih žlinder posamezne komponente kristalizirajo in viskoznost se poveča.
Staljene kisle žlindre lahko močno podhladimo in zanje velja ravno obratno kot za bazične žlindre. Pri ohlajevanju so te žlindre tekoče v širšem območju kot pri ogrevanju zmesi kristaliziranih komponent, ki še niso med seboj reagirale. Čim bolj dobiva žlindra značaj elektrolita, toliko manj bo viskozna in toliko bolj bo reaktivna.
Izhodišče vrednotenja izmerjene viskoznosti je domneva, da je v ionskih tekočinah viskoznost odvisna od anionskega polmera, ker so kationi (razen pri nekaterih fluoridih) premajhni, da bi vplivali na tekočinske lastnosti.
membe s temperaturo sorazmerno majhne, jih moramo vendarle upoštevati pri ocenjevanju vrednosti viskoznosti, ki smo jih izračunali iz ugotovljenega števila vibracij in privzetih vrednosti gostote žlinder.
3. PODATKI O RAZISKANIH RAFINACIJSKIH ŽLINDRAH ZA EPZ
Raziskave fizikalnih lastnosti rafinacijskih žlinder za EPŽ smo omejili na skupno 6 različnih sestav, ki so jih razvili v oddelku za ekstraktivno metalurgijo Metalurškega inštituta. Uporabljajo jih pri pretaljevanju pod žlindro pri laboratorijskih ter polindustrijskih poskusih na metalurškem inštitutu in tudi pri industrijskem obratovanju v Železarni Ravne. Kemično sestavo teh žlinder navajamo v tabeli I.
Tabela I — Kemična sestava preiskanih žlinder Table I — Chemical Composition of the Investiga-ted Slags
Oznaka	CaO	K MgO	Si02	AIA	CaF2
M-l	25,24	14,36	1,06	43,90	15,10
M-2	36,30	—	1,53	29,02	32,21
M-3	20,74	0,10	0,78	27,30	49,80
M-4	0,39	0,40	1,30	34,91	60,94
M-5	18,12	—	1,05	—	74,13
M-6	6,72	—	0,94	—	89,76
Iz podatkov raznih avtorjev5'6, predvsem pa Winterhagerja in sodelavcev,4 smo ugotovili, da se vrednost gostote žlindre podobne sestave, kot so bile raziskane, v temperaturnem intervalu med 1730 in 1920 K spremeni od 1,5 do 2,1 %, odvisno od sestave žlindre. To smo tudi upoštevali pri uporabljenih podatkih o gostotah in dobili vrednosti, ki so navedene za posamezne vrste žlinder v tabeli III. Čeprav so razlike gostote in njene spre-
V
TU-3 A	M
Slika 1
Shema elektronskega vibracijskega viskozimetra
Fig. 1
Scheme ot the electron vibration viscosimeter
4. MERITVE
4.1.	Elektronski vibracijski viskozimeter
Čeprav zasledimo prve navedbe o možnosti uporabe elektromagnetnega vibracijskega viskozimetra v sovjetskih literaturnih virih že v šestdesetih letih,7 smo morali počakati še nadaljnih 10 let, da bi dobili podrobnejše podatke o možnosti uporabe takega viskozimetra za merjenje viskoznosti metalurških žlinder. Leta 1974 so namreč Parabin, Peščihin in Ljamcev8 ter Arsentev, Vinogradov in Lisiokij9 objavili poleg opisa tudi prve podatke o izmerjenih vrednostih viskoznosti metalurških žlinder. S pomočjo strokovnjakov Inštituta za elektroniko in vakuumsko tehniko v Ljubljani smo tako lahko razvili merilnik viskoznosti, ki omogoča meritve tudi v območju ipod 10—' Pas in ki je primeren za najnižja merilna območja.
Shemo tega elektronskega vibracijskega viskozimetra vidimo na sliki 1.
Elektronski vibracijski viskozimeter sestavljajo naslednje glavne enote:
—	generator (G) za napajanje pogonskih tuljav vibratorja,
— vibrator (V) s pogonskima (TU-1, TU-2) in odvzemno tuljavo (TU-3),
—	ojačevalnik napetosti (A) odvzemne tuljave,
—	merilnik napetosti (M) odvzemne tuljave.
Generator, s katerim lahko spreminjamo frekvenco in amplitudo vibracij, napaja pogonski tuljavi. Zaradi gibanja letvice vibratorja, ki je opremljena s permanentnimi feritnimi magneti, se v odvzemni tuljavi inducira napetost. Ta napetost je šibka ter jo zaradi tega ojačujemo z linearnim ojačevalnikom. Izhodno napetost tega ojačevalnika meri kot linearno funkcijo amplitude gibanja vibratorjeve letvice poseben merilnik. Frekvenco generatorja moramo uravnavati tako, da je usklajena z lastno rezonanco vibratorja. Letvica vibratorja je togo vezana z molibdensko palico, premera 1 mm, ki je služila kot čutilo v mediju, kateremu smo želeli določiti viskoznost.
4.2.	Umerjanje vibracijskega viskozimetra
Vibracijski viskozimeter smo morali najprej umeriti, da smo ugotovili medsebojno odvisnost med številom vibracij (n), ki jih merimo kot oja-čeno inducirano napetost odvzemne tuljave in med viskoznostjo medija. Za umerjanje smo izbrali dvakrat destilirani 87 % glicerol, ker so zanj znani podatki o njegovi gostoti in njeni odvisnosti od
e-
TU-J
TU-2
Tabela II — Podatki za umerjanje elektronskega vibracijskega viskozimetra10'11 Table II — Data for the Calibration of the Electron Vibration Viscosimeter
87 % glicerol					
temip. (K)	293	303	313	323	333
št. vibracij n	88	91	94	95	96
103. n-1	11,36	10,99	10,64	10,53	10,42
■n (Pas)	0,153	0,078	0,044	0,027	0,018
p (kgm—3)	1226	1220	1214	1209	1202
V "n ■ p	13,696	9,755	7,309	5,713	4,651
80 % glicerol					
temp. (K)	293	303	313	323	333
št. vibracij n	93,5	95	96	97	98
103. n-1	10,70	10,53	10,42	10,31	10,20
i) (Pas)	0,060	0,034	0,021	0,014	0,009
p (kgm—3)	1208	1202	1197	1191	1184
V t) -P	8,514	6,393	5,014	4,083	3,264
70 % glicerol					
temp. (K)	293	303	313	323	333
št. vibracij n	96	96	96	97	98
103. n-i	10,42	10,42	10,42	10,31	10,20
tj (Pas)	0,023	0,014	0,009	0,007	0,005
p (kgm-3)	1181	1176	1171	1166	1159
Vti.p	5,212	4,058	3,246	2,782	2,407
60 % glicerol					
temp. (K)	293	303	313	323	333
št. vibracij n	97	97	97	98	98
103. n-i	10,31	10,31	10,31	10,20	10,20
iti (Pas)	0,011	0,007	0,005	0,004	0,003
p (kgm—3)	1155	1150	1146	1140	1134
Vri • P	3,564	2,837	2,387	2,135	1,844
50 % glicerol					
temp. (K)	293	303	313	323	333
št. vibracij n	97	97	99	99	99
103. n-i	10,31	10, ii	10,10	10,10	10,10
ti (Pas)	0,006	0,004	0,003	0,002	0,002
p (kgm-3)	1129	1125	1120	1115	1109
Vri.p	2,03	2,121	1,833	1,493	1,489
temperature10 ter ustrezni podatki o viskoznosti.11 Globina potapljanja molibdenske palice v glicerol, kasneje pa v žlindro, je znašala vselej 10 mm.
Določanje viskoznosti s pomočjo meritev števila vibracij letvice vibratorja v tekočem mediju omogoča upoštevanje medsebojne povezanosti gostote in viskoznosti medija. Iz podatkov, navedenih v tabeli 2, in to iz vrednosti V t) . p ter tisoč-kratne obratne vrednosti števila vibracij, smo določili umeritveno premico, katere enačba glasi y = — 100,56 + 10,08 x pri vrednosti r2 = 0,95.
Iz podatkov tabele II konstruirani umeritveni diagram kaže slika 2.
4.3. Rezultati meritev
Po enačbi umeritvene premice je vrednost tan-gensa naklonskega kota 10,08. Poznavanje te vrednosti omogoča pri privzetih vrednostih gostote žlindre3—6, da lahko iz izmerjenega števila vibracij izračunamo preko vrednosti V "n . p viskoznost žlindre. Pri upoštevanju vrednosti naklona umeri tvene premice (tg a = 10,08) in pri znanih vrednostih 103.n_• ter gostote žlindre, kar je navedeno v tabeli III, je vrednost Vri. p enaka:
VtTp = 10,08 . (103. n-i) — 100,56 in iz tega
[10,08.(103.n-i) — 100,56]2
•n =-
p
7
6
5
£
i
3
2
7;0	11 ,	12	13
10 ■ n'1 Slika 2
Umeritveni diagram za določevanje viskoznosti
Fig. 2
Calibration plot for the viscosity measurements
S pomočjo tega izraza izračunane vrednosti viskoznosti žlinder so zbrane v zadnji koloni tabele III, grafični potek temperaturne odvisnosti viskoznosti preiskanih žlinder pa vidimo na sliki 3.
4.4. Diskusija rezultatov
Potek krivulj viskoznosti na sliki 3 ter ustrezni podatki, zbrani v tabeli III kažejo, da je najvi-skoznejša žlindra M-4, po vrstnem redu pa ji sledijo: M-l, M-2, M-3, M-5 in M-6. Temperaturna območja, v katerih smo merili viskoznost teh žlinder, so bila:
Pri žlindri M-l: 1793—1911 K Pri žlindri M-2: 1779—1876 K Pri žlindri M-3: 1746—1833 K Pri žlindri M-4: 1848—1872 K Pri žlindri M-5: 1725—1801 K Pri žlindri M-6: 1687—1760 K
Temperaturna območja izmerjenih viskoznosti so zelo ozka, kar je za sorazmerno nizke vrednosti, ki smo jih merili, tudi razumljivo. To je tudi razlog, da imajo krivulje velik naklonski kot. Pre-
hod krivulj v nekoliko položnejši del pod 0,1 Pas je dovolj izrazit le pri nekaterih žlindrah, kar je najverjetneje posledica spodnje meje občutljivosti merilnega inštrumenta. To mejo bomo morali pri nadaljnjih raziskavah podrobneje raziskati in ugotoviti vpliv posameznih dejavnikov merilne aparature na izmerjene količine.
Vzporeditev rezultatov izmerjenih viskoznosti s kemično analizo preiskanih žlinder kaže na nedvomno prevladujoč vpliv dodatka CaF2 na viskoznost. Žlindre z velikim deležem CaF2 imajo majhno viskoznost, kar velja za pretežni del žlinder. Najbolj tekoča je žlindra M-6, ki vsebuje največji delež CaF2, namreč 89,76 %. Njej sledi M-5 z 74,13 % CaF2, nato pa z izjemo M-4 z 60,94 % CaF2 žlindra M-3, ki vsebuje 49,80 % CaF2. S padajočim deležem CaF2 istočasno narašča vpliv ostalih žlindrnih komponent, od katerih prevladujeta v preiskanih žlindrah A120, in CaO. Izrazito odstopanje od te ugotovitve je žlindra M-4, ki ima v preiskanem temperaturnem območju izmed vseh žlinder največjo viskoznost, četudi je delež prisotnega CaF2 v njej velik, saj znaša 60,94 %. Pojasnilo za ta pojav daje fazni diagram sistema CaF2-Al20312'13 . Čeprav se vrednosti tališč ter ev-tektske sestave obeh navedenih avtorjev med seboj nekoliko razlikujeta, je tališče žlindre M-4 dane sestave izmed raziskanih žlinder največje in
T v K
Slika 3
Temperaturna odvisnost viskoznosti preiskanih žlinder
Fig. 3
Temperature influence on the viscosities of the investi. gated slags
Tabela III — Izmerjene vrednosti viskoznosti pre'skanih žlinder pri različnih temperaturah Table III — Viscosity Values of the Investigated Slags
Žlindra	Temp. (K)	n	10?. n_i	P (kgm—3)	Vii. P	•n (Pas)
M-l	1785	72	13,89	2769	39,451	0,562
	1820	80	12,50	2749	25,440	0,235
	1843	89	11,24	2735	12,739	0,059
	1861	90	11,11	2725	11,429	0,048
	1911	93	10,73	2685	7,598	0,021
M-2 1779	74	13,51	2896	35,621	0,438
1801	80	12,50	2881	25,440	0,225
1833	82	12,20	2860	22,416	0 176
1850	88	11,36	2849	13,949	0^068
1876	96	10,42	2832	4,474	0,007
M-3 1746	74	13,51	2868	35,621	0,442
1779	80	12,50	2848	25,440	0 227
1801	85	11,77	2835	18,082	0,115
1833	94	10,64	2817	6,691	0,016
M-4	1848	70	14,29	2794	43,483	0,677
1860	81	12,35	2789	23,928	0,205
1872	85	11,77	2784	18,082	0,117
M-5 1725	72	13,89	2664	39,451	0 593
1780	86	11,63	2636	16,670	0'l05
1791	90	11,11	2630	11,429	0^050
1801	93	10,73	2625	7,598	0 022
M-6 1687	70	14,29	2626	43,483	0,720
1701	75	13,33	2620	33,806	0^436
1731	86	11,63	2608	16,670	0 107
1760	88	11,36	2596	13,949	o|o75
sicer med 1800 in 1900 K. Rezultati doslej opravljenih raziskav na metalurškem inštitutu v Ljubljani14 potrjujejo take ugotovitve. Pri tem lahko domnevamo, da je raziskana žlindra M-6 praktično dvokomponentna ter prisotne nečistoče, ki jih je dokaj malo, skoraj ne vplivajo na spremembo tališča.
5. ZAKLJUČKI
Rezultate izvedene raziskave lahko strnemo v
naslednje zaključke:
1. Za merjenje viskoznosti raziskanih sintetičnih žlinder, katerih najpomembnejša značilnost je njihov fluoridni značaj, smo uporabili nov tip vi-skozimetra. Razvili smo ga skupno s strokovnjaki
Inštituta za elektroniko in vakuumsko tehniko v Ljubljani s pomočjo zelo skopih literaturnih podatkov7—9 . Uporabljeni viskozimeter meri število amplitud, s katerimi vibrira letvica vibratorja ter nanjo vezana molibdenska palica, ki je segala v staljeno žlindro. Z umerjanjem z glicerolom različne koncentracije ter pri različnih temperaturah smo določili umerjevalno premico medsebojnega
odnosa med kvadratnim korenom produkta viskoznosti in gostote ter številom vibracij. Z njeno pomočjo smo nato določili viskoznost posameznih žlinder v temperaturnih območjih nad njihovim tališčem, upoštevaje njihovo gostoto. Uporabljeni vibracijski viskozimeter omogoča meritve viskoznosti tudi pri majhnih vrednostih viskoznosti, tj. v območju pod 0,1 Pas.
2.	Za vse raziskane žlindre smo ugotovili temperaturno odvisnost viskoznosti. Najbolj viskozna je žlindra M-4, sledijo pa ji M-l, M-2, M-3, M-5 in M-6. Praviloma — z izjemo žlindre M-4 — pada viskoznost raziskanih žlinder s povečanjem deleža CaF2. Temperaturna območja izmerjenih viskoznosti so zelo ozka ter imajo krivulje velik naiklon-ski kot. Izmerjene vrednosti so v skladu z rezultati meritev pri podobnih žlindrah4-6'15-17 , ki pa so sorazmerno skromni.
3.	Opravljene meritve viskoznosti, ki smo jih izvedli s pomočjo merjenja števila amplitud vibracijske letvice ter ugotovljeni rezultati so dovolj natančni in tudi njihova odvisnost od temperature je takšna, da opravičujejo nadaljevanje raziskave. To nameravamo opraviti tudi za druge vrste žlinder, ki so močno tekočne.
Literatura
1.	Dobovišek B., A. Rosina: »Nadaljevanje študije strukture staljenih metalurških žlinder in talin«, (I. del), Poročila Metalurškega inštituta v Ljubljani, (Ljubljana), avgust 1971, SBK 206/41-69, nal. MI 815
2.	Rosina A., F. Seme, B. Hofbauer: »Nadaljevanje študije strukture staljenih metalurških žlinder in talin«, (II. del). Poročila Metalurškega inštituta v Ljubljani, (Ljubljana), september 1973, SBK 206/154-72, nal. MI 141
3.	Koroušič B., V. Prešern: »Osvajanje proizvodnje EPŽ žlinder in eksotermičnih praškov za potrebe EPŽ-peči R-915Y-TO v Železarni Ravne«, (I. del — Laboratorijske preiskave žlinder). Poročila Metalurškega inštituta v Ljubljani, (Ljubljana), november 1971, nal. MI 73
4.	Winterhager H., R. Kammel, A. Gad: »Elektrische Leit-fahigkeit, Dichte und Oberflachenspannung fluoridhal-tiger Schlacken fiir das Elektro-Schlacke-Umschmelz-verfahren«, Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westphalen Westdeutscher Verlag, (Koln und Opla-den), 1970, Nr. 2115
5.	Jakobašvili S. B., I. I. Frumin: »Isledovanije mežfaz-novo najteženija na granice šlak metal i povernostnovo natjaženija svaročnih šlakov«, Avtomatičeskaja svarka (Kijev) 14 (1961), No. 6, str. 14—19
6.	Gerlach J., U. Hennig, H,—D. Potsch: »Dichte, Viskozi-tat und Al,Oj-Sattigungskonzentration kryolithaltiger Schmelzen«, Erzmetal (Stuttgart) 31 (1978), Hf. 7—8, str. 333—338
7.	Štengelmejer S. V.: »Elektromagnitnih vibracionij viskozimetr«, Zavodskaja laboratorija, (Moskva), XXX '1964), No. 2, str. 238—239
8.	Parabin V. V., L. A. Pesčihin, K. K. Ljamcev: »K vo-prosu o viskozimetrii metalurgičeskih rasplavov vibra-
cionim metodom«, Zavodskaja laboratorija, (Moskva), XL, (1974), No. 4, str. 415—417 9. Arsentev P. P., B. G. Vinogradov, B. S. Lisickij: »Izme-renije vjazkosti rasplavov na osnove železa na elektro-vibracionom viskozimetre«, Izvestija visših učebnih za-vedenij — Cernaja metalurgija, (Moskva), (1974), No. 7, str. 181—183
10.	VDI VVarmeatlas 1974, Verlag VDI (Dusseldorf), Blatt D c 7, Blatt D c 9
11.	Hodgmen C. H.: »Handbook of Chemistry and Physics«, Fortienth Ed., Chemical Rubber Publishing Co., (Cle-veland, Ohio), 1958, str. 2169
12.	Žmodin G. I., A. K. Čatterdži: »Osobenosti kristaliza-ciji šljakov sistemi AI203-CaF2«, Izv. AN SSSR, Metali, (Moskva), 6 (1971), str. 46—52
13.	Mitchell A., B. Burel: »The phase diagram of CaF2-Al20, electroslag fluxes«, Journal of Iron and Steel Institute, (London), 4 (1970), str. 407
14.	Koroušič B., V. Prešern: »Osvajanje proizvodnje EPŽ žlinder in eksotermičnih praškov za potrebe EPŽ^peči R-915Y-TO v Železarni Ravne«, (II. del — industrijski poskusi). Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, (Ljubljana), januar 1972, nal. MI 73
15.	Hoyle G., P. Devvisnap, D. J. Salt, E. M. Barrs: The British Iron and Stoel Research Association (BISRA) MG/A/416-66, London, 1966
16.	Kato M., S. Minowa: »Viscosity Measurements of Mol-ten Slag, Properties of Slag et Elevated Temperature, Part. I.«. Transactions ISIJ (Tokyo), Vol. 9 (1969), Nr. 1, str. 31—38
17.	Povolockij D. Ja„ V. Ja. Miščenko, G. P. Vjatkin, A. V. Puzirev: »Fiziko-hemičeskie svojstva rasplavov sistemi Ca0-Al,0,-CaF2«, Izv. visših učebnih zavedenij, Cernaja metalurgija (Moskva), (1970), No. 12, str. 8—12
ZUSAMMENFASSUNG
Die Entvvicklung der Elektroschlackeumschmelzver-fahren und der Pfannenmetalurgie hat die Notvvendigkeit der Viskositatsmessung dieser Schlacken herforgerfen. Fiir die Messung der Schlackenviskositat, di«- dar Grossen-ordnung 10—1 bis 10—2 Pas ist, haben wir einen neuen Typ des Viskosimeters entvvickelt. Dieser Viskosimeter misst die Amplitudenzahl mit vvelcher die Vibratorleiste vibriert und auf welcher ein Molibdenstab befestigt ist der in die Sclhacke reicht.
Die Messungen ergaben die grosste Viskositat bei der Schlacke M-4, dieser folgen die Schlacken M-l, M-2, M-3, M-5 und M-6. Nach der Regel, mit Ausnahme der Schlacke M-4, fallt die Viskositat der untersuchten Schlacken mit dem steigenden CaF2 Gehalt. Die Temperaturbereiche der ausgemessenen Viskositat sind sehr eng, die entspre-chenden Kurven haben einen grossen Neigungswinkel. Die gemessenen Werte stimmen mit den Literaturangaben iiber die Viskositat anlicher Schlacken iiberein.
SUMMARY
Development of the electro-slag remelting processes and of the laddle metallurgy demands the necessity for determining the viscosity of those slags. A nevv type visco-simeter was developed for measuring the viscosities of order 10~1 to 10~2 Pas. It measures the number of am-plitudes of the vibrator lamina being connected to a mo-lybdenum wire which is immersed into the slag.
The measured viscosities of slags M4, M-l, M-2, M-3, and M-6 are decreasing. Regularly — slag M4 is an excep-tion — the viscosity of the investigated slags decreases with the increased CaF2 content. Temperature intervals of measured viscosities are very narrovv thus the correspon-ding curves have a great angle of inclination. The measured values agree vvith the data in references on the viscosities of similar slags.
3akakd4ehhe
Pa3BHTHe cnocoSoB 3,\eKTpmecKoro nepenAaBa ctbah noA liua-kom h MeTaAAyprHH KOBiua 6liah npnMHHoft hco6xoahmocth onpe-
AeAeHHH B83KOCTH 3THX 1UABKOB. AA« H3MepeHHH HX BH3KOCTH, KO-
Topaa AejKHT b npeAeAax ot 10 1 ao 10 ^ Pas pa3pa6oTaH hobuh THn BHCK03HMeTpa. 3tot BHCK03HMeTp H3Mep»eT HHCAO aMnAHTYAOB, C KOTOpbIMH npOHCXOAHT BtlSpaUHH peHKH BtlSpaTopa h b COeAHHe-iihn c Heft MOAnSAeHoro uniHHAeAH norpyaceHHoro b uiAaK.
YCTaHOBHAH, MTO CaM\TO BbICOKyiO B»3KOCTb IKIKa3bIBaeT lllASK
c o6o3HaneHHeM M-4, 3a hhm >kc uiAaKH M-l, M-2. M-3, M-5 h M-6. no npaBHAy — 3a HCKAK)MeHHeM uiAaKa M-4 — bh3koctb HccAeAOBaH-Hbix ujaakob V-Mcllhiiiacrcsi c jrobbiinehhem C()A(-'p>KaHHM CaF2.
TeMn-Hbm Auana30H H3MepeHHbix bh3kocteu aokht B omchl Y3khx npeAeAax, HMeeT cooTBeTCTByioiuHe KpHBbie c 6oaiuhm yrAOM OTKAOHeHH«. H3MepeHHbie 3HaqeHH« corAacyioTC!i c AannhiMH o bhs-KOCTH, KOTOpbie H3BeCTHbI b CneUHaAbHOH AHTepaType O nOAC)6HbIX uiAaKax.
Prispevek k teoriji odžveplanja jekla v elektro obtočni peči
UDK: 669.046-546 ASM/SLA: Dlln
B. Koroušič
Ravnotežne reakcije pri odžveplanju jekla. Kriterij: dejanska kapaciteta žvepla in njegova ocena za jeklarske žlindre v rafinacijski periodi. Vpliv bazičnosti žlindre in vsebnosti Al203 in MgO na kapaciteto žvepla. Praktičen primer ocene stopnje odžveplanja v elektroobločni peči. Napotki za prakso glede kontrole procesa odžveplanja.
RAVNOTEŽNE REAKCIJE PRI
ODŽVEPLANJU JEKLA
Porazdelitev žvepla med kovino in žlindro je pri jeklarskih temperaturah odvisna od termodinamičnih (kemična reakcija na medfazni površini)
in kinetičnih parametrov (procesov prenosa mase).
Na reakcijo žvepla, raztopljenega v tekočem jeklu z žlindro, ponavadi gledamo z vidika ionske teorije žlindre:
/S/ + (02-) = /O/ + (S2-)	(1)
za katero velja konstanta ravnotežja:
KqS = a^ao	(2)
a02~ • as
V	tem primeru morata kisik in žveplo ustrezati kriteriju naslednjih dveh ravnotežnih reakcij:
/Me/ + /O/ = (Me2+) 4- (02-)
/Me/ + /S/ = (Me2+) + (S*-)
Enačba (2) kaže, da na odstranjevanje žvepla iz tekočega jekla ugodno vpliva nizka aktivnost kisika v talini in visoka aktivnost O2— ionov v žlindri.
V	nadaljnji diskusiji se bomo izognili analizi vpliva kinetičnih parametrov na doseg ravnotežja in sploh mehanizma prenosa žvepla iz taline v žlindro. Zato bomo osnovno pozornost posvetili vplivu kisika na porazdelitev žvepla v pogojih elektroobločne jeklarske peči.
Kapaciteta žvepla
Richardson in sodelavci1 so vpeljali kriterij: kapaciteta žvepla — Cs, ki so ga definirali takole:
Cs = (o/o S)	(3)
Ta kriterij upošteva dva pomembna dejavnika: topnost žvepla v žlindri (% S) in
vpliv vsebnosti kisika, oziroma žvepla v kovinski fazi,
ker veljajo ravnotežne reakcije:
02 = 2/0/AG° =—56000— 1,38 T (4) S2 = 2 /S/ AG° = — 63040 + 10,54 T (5)
Kombinacija enačbe (3) z enačbami (4) in (5) omogoča, da izpeljemo dejansko kapaciteto žvepla: Cs/O/ = (% S) . a0/as), ki je bolj primerna za praktično uporabo.
Zveza med temi izrazi je naslednja:
770	770
Cs = (O/o S) — . 10 T _ • - Cs/°/ . 10"T " '
as	(6)
Uporabnost Cs/°/ izhaja iz dejstva, da je danes mogoče aktivnost kisika direktno meriti v tekočem jeklu s kisiikovo sondo, medtem ko pri formulaciji izraza Cs te možnosti še ni bilo. Aktivnosti kisika in žvepla je bilo namreč mogoče le indi-rektno meriti (kot je to razvidno iz enačbe (4), preko uravnavanja parcialnega tlaka kisika in žvepla v plinski fazi.
V literaturi zasledimo nekaj podatkov o kapaciteti žvepla binarnih in večkomponentnih sistemov.1 V praksi elektroobločne peči pa imamo opravka s 5-komponentnim sistemom tipa: CaO--Si02-Al203-Mg0-CaF2, za katerega podatki o Cs niso znani.
Da bi razširili uporabnost Cs tudi na te sisteme, smo opravili obsežna merjenja vsebnosti kisika in žvepla v jeklu tipa EC.80 (16 MnCr 5), z istočasno analizo sestave žlindre ob koncu rafinacijske periode, oziroma tik pred prehodom šarže iz 25-ton-ske peči.
Na osnovi znanih koeficientov interakcije za kisik in žveplo in znane vsebnosti žvepla v žlindri smo lahko izračunali vrednost Cs/°/, oziroma Cs (glej enačbo (6)). Te podatke smo primerjali z omenjenimi podatki za Cs nekaterih znanih žlin-drinih sistemov. Na sliki 1 so prikazani rezultati teh preiskav.
0,100
oziroma
—6320
+ 2.734
0,00001
7606
(8)
a0 — aFeO T
Če vrednost a0 v enačbi (6) nadomestimo z enačbo (8), dobimo izraz:
-5550 , „,	—5550
+ 1 = Cs( > . 10"^"
Cs = (% S) — . 10 T as
+ 1.43
(9)
Slika 1
Odvisnost kapacitete žvepla — Cs od bazičnosti žlindre — NCa0/NSi02 pri temperaturi okoli 1600° C
Fig. 1
Relationship between the sulphur capacity Cs and the slag basicity NCaG/Nsi02 at about 1600" C
Oglejmo si na kratko uporabnost dobljenih rezultatov:
V pogojih termodinamičnega ravnotežja med žlindro in tekočim jeklom je mogoče izraz za kapaciteto žvepla povezati z oksidacijskim potencialom žlindre:
Fei + /O/ = (FeO) AG° = — 28900 + 12.51 T (7)
To pomeni, da je mogoče vrednost Cs oceniti tudi preko sestave žlindre, to je znane aktivnosti (FeO) v žlindri.
Na sliki 2 je prikazana primerjava vrednosti
Cs/°/ = (°/o S) . — in Cs< > = (% S) . NFc0/as, as
oziroma Cs( > = (% S). aFe0/as.
Iz dobljenih rezultatov izhaja pomemben zaključek, da obstaja določeno pseudoravnotežje v rafinacijski periodi elektroobločne peči med žlindro in jeklom.2
	!600°C
45	-55 %CaO
13	- 23 % S1O2
4	- 18% MgO
6	- 13% AI2O3
0	- !5%CaF2
40
50x10'
r' > MSI M cs
Slika 2
Ocena pogojev ravnotežja v 25 tonski elektro obločni peči s primerjavo vrednosti kapacitete žvepla
Fig. 2
Estimation of conditions for obtaining equilibrium in a 25 t electric are furnace compared vvith the values of the sulphur capacity
Slika 3
Vpliv bazičnosti žlindre in vsebnosti kisika na koeficient porazdelitve žvepla v rafinacijski periodi elektro-obločne peči
Fig. 3
Influence of the slag basicity and oxygen content on the sulphur distribution coefficient in the refining period of the electric are furnace
Za jeklarsko prakso so zanimiva predvsem naslednja vprašanja:
1.	V kakšni zvezi sta stopnja odžveplanja jekla in vsebnost kisika v rafinacijski periodi elektroobločne peči?
2.	Kako vpliva oksidacijski potencial žlindre (predvsem % FeO v žlindri) na koeficient porazdelitve žvepla med žlindro in jeklom (Ls)?
1600° C
40-55%Co0 13-28%Si02 10%Al203 JOVoMgO 5%CaF2
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 (%CaO/% S/02) —- 7909
- -40ppm
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 B=(V.Ca0/'/.Si02)
o
C3
Dl
					K			
			#		\\ \	k		
			vNN V \\	p		\V\\N		
		i		to (%Al203)\		' No	i	3
v								
77 , »73

Slika 4
Vpliv bazičnosti žlindre ter vsebnosti A1,0, in MgO na kapaciteto žvepla — (°/'o S)/as. a0 v pogojih elektro-jeklarske peči Fg. 4
Influence of the slag basicity and A1,0, and MgO contents on the sulphur capacity (°'o S)/as. a0 in the conditions of the electric are furnace
Na prvo vprašanje lahko odgovorimo z uporabo enačbe (6) in z uvajanjem koeficienta porazdelitve žvepla — Ls = (% S)/as
770 , ,„	770 ,
cs = (O/o S) . 10T -U0 = Ls . a0 .10"T"~ ' °
as	<10)
Z uporabo omenjene odvisnosti Cs = f (% CaO/ /% Si02) s slike 1 za konkretne jeklarske pogoje lahko na osnovi enačbe (20) poiščemo funkcionalno odvisnost Ls = (% S)/as, ki jo v grafični obliki ponazarja slika 3.
Izpeljane odvisnosti veljajo za pogoje elektro-obločne peči, in sicer za rafinacijsko periodo.
Uporaba diagrama na sliki 3 je demonstrirana s praktičnim primerom (glej prilogo 1).
Na osnovi velikega števila poskusnih šarž, ki smo jih posneli na 25-tonski elaktroobločni peči pri izdelavi konstrukcijskega jekla E C 80 (16 MnCr
5) smo z regresijsko analizo ovrednotili rezultate glede porazdelitve žvepla med žlindro in kovino v pogojih elektroobločne peči.
Na sliki 4 so prikazani rezultati statistične analize v grafični obliki, iz katerih je razvidno, da imata bazičnost žlindre (% Ca0/%Si02) in vsebnost (A1203) v žlindri največji vpliv na parameter:
Cc/o/
(°/o S) as
. a0
(11)
RAVNOTEŽNE REAKCIJE PRI
ODŽVEPLANJU JEKLA —
NAPOTKI ZA PRAKSO
Na primeru sistema Fe-Mn-Si-Al-O je demonstrirana uporaba modela, ki sloni na predpostavki, da v tekočem jeklu po izvršeni dezoksidaciji z Mn in Si vsebnost kisika kontrolirajo prisotni oksidni vključki.
Pri istočasni dezoksidaciji jekla z Al, Mn in Si potekajo kompleksne reakcije, v katerih Al sodeluje kot reakcijski partner enkrat z aktivnim kisikom, raztopljenim v talini, drugič z nastalimi oksidnimi vključki Si02-Mn0-Fe0. Iz tega izhaja pomemben zaključek za prakso, da pri dezoksidaciji z Al ni mogoče zanemariti naravo in vsebnost oksidnih vključkov. To je pomembno zlasti pri izdelavi konstrukcijskih jekel, pri katerih je potrebno doseči predpisano vsebnost Al, ki je pomemben za kontrolo velikosti avstenitnega zrna.
Teoretično izpeljane enačbe za oceno vsebnosti kisika v dezoksidiranem jelklu so pomembne zlasti pri oceni odgora legirnih elementov in dez-oksidantov, ki se danes vse bolj kontrolirajo s procesnimi računalniki.
Obnašanje žvepla v rafinacijki periodi elektroobločne peči ima velik praktičen pomen, ker je odstranjevanje žvepla iz tekočega jekla z delovanjem reakcije žlindra-kovina vezano na precejšnjo porabo surovin in energije, pa tudi dosti časa traja.
Tendence, da se rafinacijska perioda v elektro-peči skrajša na minimum, zahtevajo natančno vodenje procesa in intenzifikacijo reakcij med žlindro in kovino.
Raziskave zadnjih let na področju odžveplanja zunaj peči so pokazale, da je pri teh procesih zelo pomemben kisik, kar je teoretično znano že dalj časa.
Z uporabo kriterija kapacitete žvepla: (% S) . .a0/as smo demonstrirali teoretične možnosti pri ocenjevanju vpliva kisika na stopnjo odžveplanja. Očigledno je, da bo treba te odnose še bolj poglobiti, ker bo na ta način obvladanje kontrole procesa na znatno večjem nivoju, kot je danes. Pri tem so pomembni ukrepi, ki vodijo do homogeni-zacije tekočega jekla (npr. elektromagnetno pre-mešavanje) in intenzifikacija reakcij na fazni meji žlindra-kovina (npr. vpihovanje žlindre z nosilnim plinom direktno v talino).
Na osnovi dobljenih rezultatov smo lahko ugotovili, da obstaja določeno ravnotežje glede obnašanja žvepla in kisika med žlindro in tekočim jeklom v rafinacijski periodi elektroobločne peči.
Na osnovi znane odvisnosti parametra (% S). . a0/as od kemične sestave žlindre smo lahko izpeljali diagram, ki omogoča oceno vsebnosti žvepla, oziroma stopnjo odžveplanja kot funkcijo bazičnosti žlindre in vsebnosti kisika (priloga 2).
Z uporabo regresijske analize številnih eksperimentalnih rezultatov, dobljenih v 25-tonski elek-troobločni peči je izdelan praktičen diagram, ki kaže, da imata na vrednost kriterija (% S). a0/as največji vpliv bazičnost žlindre (% CaO/% Si02) in vsebnost (A1203).
Optimalne pogoje za doseganje visoke stopnje odžveplanja v elektroobločni peči je mogoče torej doseči z natančno kontrolo kemične sestave žlindre in zanesljivo dezoksidacijo jekla, pri čemer je najpomembnejša kontrola aktivnega kisika v talini.
PRILOGA 1
Praktični primer:
Zanima nas, koliko vsebnost žvepla lahko pričakujemo v talini po končani rafinaciji v elektroobločni peči pri izdelavi konstrukcijskega jekla EC-80 (16 MnCr 5) pri naslednjih tehnoloških pogojih:
1.	Kemična sestava jekla takoj po legiranju z FeMn, FeCr in SiMn.
C = 0,19%, Si = 0,21%, Cr = 1,08 %, Mn = = 1,38 %, S = 0,024 %, Ni = 0,04 %, V = 0,01 %,
Cu = 0,15 %, Mo = 0,09 %, P = 0,021 %, A1K = = 0,012 %, O = 0,0085 %.
2.	Kemična sestava rafinacijske žlindre (po raz-talitvi):
53,33 % CaO, 16,67 % Si02, 10 % A1203, 10 % MgO, 5 % CaF2, 0,1 % S.
3.	T = 1630° C.
4.	Teža tekočega jekla = 29000 kg.
5.	Teža rafinacijske žlindre = 350 kg.
Izhajamo iz znane bilance žvepla:
(/% S/A — /% S/GL) Gm = ((% SGL) — (% S)A) Gs
Če predpostavimo, da je vsebnost (% SA) = 0 velja relacija*:
/%S/A-/%S/GL /%S/A 1
-- =---= m
(% S)GL	(% S)GL Ls
/o/o S/gl = -J^*-1 + m . Ls
Vrednost Ls ocenimo iz diagrama na sliki 3 za bazičnost: % CaO
----= 3,2 in aktivnost kisika: a0 = 0,0085 . f0 =
% SiO,
= 0,0085 . 0,733 = 0,0062
LS=^S)=35 % S
Sedaj lahko iz izpeljane enačbe ocenimo ravnotežno vsebnost žvepla v jeklu:
% S/A	0,024
/% S/GL =
= 0,0170
1 + m . L, 1 + 0,012 . 35
To pomeni, da je mogoče z uporabljano rafina-cijsko žlindro doseči skoraj 30 % stopnjo odžveplanja:
0,0240 — 0,0170
AS =
. 100 = 30 %,
0,0170
kar se lepo ujema s praktičnimi ugotovitvami.
Ali bo teoretična vrednost stopnje odžveplanja dosežena ali ne, je odvisno od kinetike procesov in seveda pogojno od vsebnosti kisika v tekočem jeklu v rafinacijki periodi.
* Pri tem smo zanemarili vpliv kemične sestave jekla na koeficient aktivnosti žvepla:
log fs = 0,21 . % C 4- 0,065 %; Si — 0,022 . % Cr — 0,025 % Mi — 0,18 % O = — 0,0062, fs = 0,786
Literatura
1.	Richardson, F. D.: Physical Chemistry of Melts in Me-tallurgy, Vol. 2, Academic Press London (1974)
2.	Koroušič, B.: VVirkung der Stahldesoksidation auf die
Entschvvefelung und die Art der Nichtmetallischen Ein-
schliissen bei der Stahlerschmelzung Radex-Rundschau
H. 3 (1980) S. 249—259
ZUSAMMENFASSUNG
Das Betragen von Schvveffel in der Raffinationsperiode im Lichtbogenofen hat eine grosse praktische Bedeutung, da die Entfernung von Schvveffel aus dem flussigen StahI durch die Wirkung der Reaktion zvvischen Schlacke und Stahlbad mit einem grossen Aufwand von Zeit, Rohstoffen und Engie verbunden is.
Die Tendenz, die Raffinationsperiode im Lichtbogenofen auf eine minimum zu verkiirzen, fordert eine exakte Prozessfuhrung und die Intensivierung der Reaktionen zvvi-schen Schlacke und Stahlbad.
Die Forschungen auf dem Gebiet der Entschweffelung haben in den letzten Jahren gezeigt, dass bei diesen Pro-zessen Sauerstoff eine wichtige Rolle spielt, was theore-tisch schon lange bekannt ist.
Mit der Anwendung des Kriteriums der Schvveffelka-pazitat (% S) . a0/as haben wir die theoretischen Moglich-keiten bei der Bewertung des Sauerstoffeinflusses auf den Entschvveffelungsgrad demonstriert. Es ist offenbar notig diese Verhaltnisse naher zu erlautern, da auf diese Weise die Beherschung der Prozesskontrolle auf einem hoheren Niveau als heute sein wird. Dabei spielen eine grosse Rolle diejenigen Eingriffe, welche zur Homogenisierung des Stahlbades fiihren, wie zum Beispiel elektromagnetisches
Riihren und die Intensivierung der Reaktionen auf der Phasengrenze Metall-Schlacke (zum Beispiel Einblasen sin-tetischer Schlacken mit dem Tragergas direkt in die Schmelze).
Auf Grund der bekannten Abhangigkeit des Einfluss-parameteer (% S) . ao/as von der chemische Zusammensetzung der Schlacke konnte ein Diagramm ausgefiihrt vverden, nach welchem die Schatzung des Schvveffelgehal-tes bzw. des Entschvveffelungsgrades als Funktion der Schlackenbasizitat und des Sauerstoffgehaltes moglich ist. (Beilage 1).
Mit Hilfe der Regressionsanalyse der zahlreichen experimentellen Ergebnisse aus einem 25 Tonnen Lichtbogenofen ist ein praktisches Diagramm ausgearbeitet worden aus welchem zu ersehen ist dass auf den Wert des Kriteriums (% S) . a0/as die Schlackenbasizitat (% Cao/% SiO,) und der Tonerdegehalt (A120,) den grossten Einfluss haben.
Die optimalen Bedingungen zur Erzielung eines hohen Entschvveffelungsgrades im Lichtbogenofen konnen durch eine exakte Kontrolle der chemischen Zusammensetzung der Schlacke und durch eine zuverlassige Stahldesoxyda-tion erreicht werden, vvobei die Kontrolle der Sauerstoff-aktivitat im Bad eine dominante Rolle spielt.
SUMMARY
Behavior of sulphur in the refining period in the elec-tric are furnace has an important practical meaning since the desulphurisation of molten steel by tle slag-metal reactions is connected vvith the long duration and consum-ption of ravv materials and energy.
Tendencies to reduce the refining period in the electric are furnace to a minimum demand accurate regulation of the process and the intensification of the slag-metal reactions.
Investigations in the recent years in the field of desulphurisation outside the furnace shovved the important ro-le of oxygen vvhich vvas theoretically knovvn already for some time.
Applying the eriterion of the sulphur capacity: ('% S) . .a0/as enabled to demonstrate the theoretical possibilities in estimating the influence of oxygen on the degree of desulphurisation. It is evident that theise relations must be thoroughly analyzed since only thus the process control can reach higher level than it is today. Besides, the
measures for better homogenization of molten steel 'e. g. electromagnetic stirring) and the intensification of reactions on the slag-metal boundary (e. g. submerged intro-Uuction of slag by a carrier gas directly into the melt) are of a great importance. Based on the knovvn relationship betvveen the (% S) . a0/as and the chemical composition of slag a diagram can be ploted vvhich enables the estimati-ons sulphur content or degree of desulphurisation as a function of the slag basicity and oxygen content (Appen-dix 1). Application of the regression analysis of numerous experimental results obtained in a 25 t electric are furnace enabled to construct a practical plot vvhich shovvs that eriterion '% S) . a0/as depends mainly on the slag basicity (% CaO/% SiOj) and (Al 03) content.
Optimal conditions to obtain a high degree of desulphurisation in the electric are furnace can be achieved by the accurate control of the chemical composition of slag and reliable deoxidation of steel vvhere the control of aetive oxygen in the melt has o dominant role.
3akakmehhe
iiobeaehhe cepbi b Te^eHHH pa^muhpobahha b AyroBoS 3AeKTpn-MecKOH neqn HMeeT SoAbiuoe npaKTHnecKoe 3HaHeHHe, TaK KaK VAaAeHHe 3TOTO 3A6MeHTa H3 JKHAKoft CTaAH npH AeHCTBHH peaKUHH HIAaK-MeTaAA HaXOAHTbCB b CBH3H C 3!iaqHTCALHOH yrpaTOH BpeMeHH, CbipbH h SHeprHH.
IteAb, MTOSbI AAHTeABHOCTb pacj)HHHpOBaHHSI B AyrOBOH 3AeKTpH-■JecKoi! neHH coKpaTHAH Ha MHHHMyM VKa3HBaeT Ha Heo6xoAHMC>CTb TOMHoro co6A!OAeHHH npouecca h HHTeHCH(})HKauHH peaKUHH MeatAV HiAaKOM H MeTaAAOM.
CoBpeMeHHbie HCCAeAOBaHHSi b og.iacTH uoeccepHBaHHH BHe neqH HOKa3aAH, hto npn 3thx npoueccax 3HawreAbHyio poAb HMeeT KHCAOPOA 1TO TeopeTHieCKH y)Ke AaBHO H3BeCTHO.
IIpH npHMeHeHHH KpHTepna chocoshocth norAomeHHa cepbi (.% S) . aQ/as aBTop ctatbh noaaa TeopeTiraecKiie bo3mo5khocth OUeHKH BAHHHHH KHCAOpOAa Ha CTCnCIlb oSeCCepHBaHHSI. HeCOMHeH-HO, qTO 3th OTHOUieHHSl eme Tpe6yiOT 3HaHHTeAbHOrO yCOBepmeH-CTBOBaHHH, HTO AaTe B03M0>KH0CTb BAaAeTb HaA KDHTpoAbio npouecca b SoAee IHHPOKOM, B cpaBHeHHH c TenepeiHHHM, ypoBHe. IIpH stom SoAbmoe 3HaieHHe hmoot Mepbi, npeAnpHHTbie aa« roMoreHH3auHH
5KHAKOH CTaAH (Hnp. 3AeKTpOMaTHHTHOe CMeiHHBaHIie) H HHTeHCH<J)H-Kamia peaKUHH Ha rpaHHuax 4>a3 (nnp. BAyBaHHe iiiAaKa c pa3-H0-CHTeAeM HenocpeACTBeHHO b pacirnaB).
Ha OcHOBaHHH H3BecTH0H 3aBHCHMOCTH napaMeTpa (% S) . a0/as ot XHMHHecKoro COCTaBa iiiAaKa BbinoAHeiia AHarpaMMa, KOTOpaji n03B0A2eT npoH3BecTH oueHKy coAcp>Kar(hh cepbi oth. CTeneHH o6ec-CepHBaHHH KaK <j>yHKUHK> OCHOBHOCTH IUA3K3 h COAep>KaHHH khcao-poAa (nptiAOJKeHHe 1).
ITpn npHMeHeHHH perpeccHBHoro aHaAH3a MHOTOiHCAeHHbx pe-3yAbTaTOB, noAy<ieHHbx b nOMbiuiAeHHoii 25-th t. AVroBott SAeKTpH-MecKoH neqn BbiBeAeHa npaKTH^ecKaH AHarpaMMa, KOTopaa noKa-3biBaeT, qro Ha 3HaneHHe KpHTepH« (% S) . a0/as caMoe SoAbinoe BAHHHHe OKa3bIBaiOT OCHOBHOCTb IiiAaKa	(% CaO/H SiO?)
acaHHe (AI2O3).
OnTHMaAbHbie yCAOBHH AAH AOCTH>KeHHH BblCOKOH CTeneHH o6ec-CepHBaHHfl B AVrOBOH 3AeKTpH<ieCKOH neHH B03MOaKHO nOAyMHTb npn TOMHOM CO0AIOAeHHH XHMHHeCKC>ro COCTaBa IHAaKa h HaAeatHOM pac-KHCAeHHH CTaAH, npH^ieM AOMHHHpyK>myiO poAb npeACTaBASeT KOH-TpOAb aKTHBHOrO KHCAOpOAa b paCIIAaBe CTaAH.

Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani dr. Jože Rodič, dipl. inž., Franc Mlakar, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., Darko Bradaškja, tehnični urednik
Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS
— sekretariat za informacije št. 421-1/172 od 23.1.1974 Naslov uredništva: ZPSŽ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-341 int. 880 — Tisk: TK »Gorenjski tisk, Kranj

VSEBINA
UDK: 669.245LD;669.046.547 ASM/SLA: D10, Dlln, Mn Metalurgija — proizvodnja jekla — LD konvertor — oksidacija K. Buha, D. Pihura Oksidacija Mn u klseoničkom konvertoru kod prerade visokoman-ganskog gvoždja Železarski zbornik 15 (1981) 1 s 7—17 Proizvodnja niskougljičnih čelika iz gvoždja sa povišenim sadr-žajem Mn u kiseoničkom konvertoru zahtijeva posebnu tehnologiju i teoeretska objašnjenja. Iz toga razloga obradili smo krači pregled teoretskih osnova oksidacija i redukcije Mn u kiseoničkom konvertoru, pregled uticaja sadržaja Mn na niz tehnoloških parametara. Analizom ostvarenih rezultata pračenja proizvodnje u 130-tonskom konvertoru prikazani su ostvareni tehnološki i ekonomski pokazatelji proizvodnje čelika u konvertoru sa gvoždjem koje je imalo 2,8 do 4,5 % Mn. Iz zaključaka za praksu jasno proizlazi da kod sadržaja Mn u gvoždju do 2,8 % ne treba primjenjivati posebnu tehnologiju, odnosno nakazana je problematika koju treba rješavati u uslovima proizvodnje niskougljičnih čelika u kiseoničkom konvertoru sa povišenim sadržajem Mn u gvoždju u Zeljezari »Zenica« Zenica. Avtorski izvleček	UDK: 539.57 ASM/SLA:D10f, X29s Metalurgija — postopek EPŽ — rafinacijske žlindre — viskoznost — — meritve z elektronskim vibracijskim viskozimetrom A. Rosina Meritve viskoznosti metalurških žlinder z vibracijskim viskozimetrom I, Viskoznost raflnacijskih žlinder za EPŽ Železarski zbornik 15 (1981) 1 s 19—24 S pomočjo novo razvitega elektronskega vibracijskega viskozi-metra smo merili viskoznost rafinacijskih žlinder za postopek EPŽ pri različnih temperaturah. Ta viskozimeter omogoča meritve tudi do 10—2 Pas. Preiskane žlindre so vsebovale 15 do 90 Yo CaF!, ki odločilno vpliva na viskoznost. Viskoznost žlinder se z naraščajočim deležem CaF2 praviloma manjša, izjema je žlindra s približno 60 % CaFž, ki odstopa od ugotovljene odvisnosti. Ta pojav lahko tolmačimo s faznim diagramom sistema CaO-CaF2. Avtorski izvleček
UDK: 669.046-546 ASM/SLA: Dlln Metalurgija — jeklarstvo — elektroobločna peč — odžveplanje B. Koroušic Ravnotežne reakcije pri odžveplanju jekla Železarski zbornik 15 (1981) 1 s 25—29 Opisane so ravnotežne reakcije, ki potekajo pri odžveplanju jekla v redukcijskih pogojih EO-peči. Vpeljan je kriterij »dejanska« kapaciteta žvepla in njegova ocena za jeklarske žlindre v rafi-nacijski periodi. Podan je praktičen primer uporabe izpeljanih odnosov pri oceni stopnje odžveplanja v EO-peči. Avtorski izvleček	
	
INHALT
UDK: 539.57 ASM/SLA:D10f, X29s
Metallurgie — ESU Verfahren — Raffinationschlacken — Viskositat — Messungen mit dem elektronischen Vibrationsviskosimeter
A. Rosina
Viskositatsmessungen der Raffinationsschlacken mit dem Vibrationsviskosimeter
I. Viskositat der ESO Raffinationsschlacken
Železarski zbornik 15 (1981) 1 S 19—24
Mit der Hilfe des neu entvvickelten Elektronnenvibrationsvi-skosimeter ist die Viskositat der Raffinationsschlacken beim ESU Verfahren und verschiedenen Temperaturen gemessen vvorden. Die-ser Viskosimeter ermoglicht die Messungen bis zu 10 2 Pas.
Die untersuchten Schlacken enthielten 15 bis 90 % CaFj wel-cher entscheidend die Viskositat beeinflusst. Die Schlackenvisko-sitat vvird beim Wachsen des CaF2 Anteils regelrecht kleiner, eine Ausnahme bildet die Schlacke mit 60 % CaF2 vvelche von der fest-gestellten Abhangigkeit abweicht. Dieses Phenomen kann an dem Phasendiagramm des Systemes CaO-CaF2 erklart werden.
Auszug des Autors
UDK: 669.245LD;669.046.547 ASM/SLA: 10D, Dlln, Mn
Metallurgie — Stahlerzeugung — LD Konverter — Oxydation K. Buha, D. Pihura
Oxydation von Mangan Im Sauerstoffaufblaskonverter bel der Ver-arbeitung von manganreichem Roheisen
Železarski zbornik 15 (1981) 1 S 7—17
Die Erzieugung von Kohlenstoffarmen Stahlen aus Roheisen mit hoherem Mangangehalt irn Sauerstoffaufblaskonverter verlangt eine besondere Technologie und theoretische Erklarungen. Aus diesem Grunde \vird eine kurze Ubersicht der theoretischen Grundlan der Oxydation und Reduktion von Mn im Sauerstoffaufblaskonverter, sovvie eine Ubersicht von Einfliissen des Mn-Gehaltes auf eine Reihe technologischer Kennwerte gegeben. Die erzielten technolo-gischen und oekonomischen Parameter der Produktion von Stahl im 1301 Sauerstoffaufblaskonverter aus Stahlroheisen mit einem Mn Gehalt von 2,8 bis 4,5 %, werden mittels der Analyse der Pro-duktionsergebnisse gezeigt.
Aus der Zusammenfassung fiir die Praxis geht klar heraus, dass beim Mn-Gehalt im Roheisen bis zu 2.8 % keine besondere Technologie angevvendet werden soli, bzw. die Problematik die bei den Bedingungen der Erzeugung von Kohlenstoffarmen Stahlen im Sauerstoffaufblaskonverter mit hoherem Mn Gehalt im Roheisen des Hiittemverkes Zenica zu losen ist, wird angegeben.
Auszug des Autors
UDK: 669.046-546 ASM/SLA: Dlln
Metallurgie — Stahlerzeugung — Lichtbogenofen — Entschvveffelung B. Koroušič
GIelchgewichtsreaktionen beim Entschvveffeln von Stahl
Železarski zbornik 15 (1981) 1 S 25—29
Die beschriebenen Gleichgewichtreaktionen verlaufen bei der Entschweffelung von Stahl im Lichtbogenofen unter reduzierenden Bedingungen.
Das Kriterium der »tatsachlichen« Schweffelkapazitat wird eingefiihrt und dessen Beurteilung an Raffinationsschlacken in der Raffinationsperiode.
Ein praktischer Beispiel der Anwendung der ausgefiihrten Verhaltnisse bei der Beurteilung des Entschvveffelungsgrades im EO-Ofen wird angegeben.
Auszug des Autors
CONTENTS
UDK: 669.245LD;669.046.547 ASM/SLA: JOD, Dlln, Mn
Mctallurgy — Steelmaking — LD converter — Oxidation K. Buha, D. Pihura
Oxidation of Mn in the Oxygen Converter ln Treatlng IIlgh-Man-ganese Pig Iron
Železarski zbornik 15 (1981) 1 P 7-17
Manufacturing Iow-carbon steel out of high-manganese pig iron in the oxygen converter demands a special technologv and tneore-tical explanations. Thus a review of theoretical fundamentals on the oxidation and reduction of manganese in the converter, and the influence of manganese content on numerous technological pa-rameters are presented. Analvsis of the obtained results in sludving the production cycle in a 130" t converter gives the achieved technological and economical parameters of steel manufacturing in the converter \vhen pig iron contained 2.8 to 4.5 % Mn.
The conclusions clearly show that Mn content up to 2.8 % does not demand any special technology, and they present the problematics which must be solved if low-carbon steel is to be manufactured from high manganese pig iron in the oxygen converter of the Zenica Steehvorks.
Author's Abstract
UDK: 539.57 ASM/SLA:D10f, X29s
Metallurgy — ESR process — Refining slags — Viscosity — Measu-rements \vith electron vibration viscosimeter
A. Rosina
Viscoslty Measurements of Metailurgicai Slags by a Vibration Viscosimeter
I. Vlscosity of Refining Slags for the ESR Process
Železarski zbornik 15 (1981) 1 P 19—24
By a ne\v developed electron vibration viscosimeter the viscosities of refining slags for the ESR process were measured at various temperatures. This viscosimeter enables measurements down to 10—2 Pas.
The investigated slags contained 15 to 90 96 CaFi vvhich essen-tially infiuences the viscosity. The slag viscosity is regularly reduced by the increased CaF2 content, an exception occured with the slag containing about 60 % CaFi vvhich deviates from the determined relationship. This phenomenon can be explained by the CaO-CaF2 phase diagram.
Author's Abstract
UDK: 669.046-546 ASM/SLA: Dlln
Metal!urgy — Steelmaking — Electric are furnace — Desulphuri-sation
B. Koroušič
Equillbrium Reactions in Desulphurisation of Stee!
železarski zbornik 15 (1981) 1 P 25—29
The equilibrium reactions occuring in the desulphurisation of steel under the reducing contions of the electric are furnace are deseribed. The eriterion of »aetual« sulphur capacitv and its esti-mation for steelmaking slags in the refining period is introduced. A practical example for the application of deduced relationships in estimating the degree of desuphurisation in the electric are furnace is given.
Author's Abstract
CO^EP>KAHHE
YAK: 539.57 ACM/CAA: DIOf, X29s MeTaAAypraa — cnocoS 3IHII — pa<J>HHHpoBO^Htie uiAaKH — — BH3KOCTb — HSMepeHH« C SAeKTpOHHbIM Bti6paUHOHHbIM BHCK03HMeTp0M A. Rosina H3MepeHHH bhckocth MeTaAAyprHqecKHX iha3kob C BH6pajJHOHHiIM BHCK03HMeTp0M. i. Bh3koctb pa<J>HiiHpoBanHbix niAaKOB aa" 3iuit Železarski zbornik 15 (1981) 1 C 19—24 IlpH nOMOmH BHGpaUHOHHOrO BHCK03HMeTpa HOBOrO BLinOA-HeHHH BeAHCb H3MepeHH3 BH3KOCTH pacJ)HHHpOBOtIHLIX HIAaKOB AA H ynOTpe6AeHHa npn cnoco6e 3IIIII npn pa3AHHHbix TeMnepaTypax. 3TOT BHCK03HMeTp AaeT B03M05KHOCTL BbinOAHaTb H3MepeHHH AO 10—2 pas HccAeAOBaHHbie HiAaKH coAepacaAH 15 ao 90 % CaF2, ito HMeeT pemaromee 3Ha<jeHHe Ha BH3KOCKTb. C vBeAHHeimeM coAepjKaHH« CaF2 BH3KOCTb no npaBHAy yMeHbmaecTa. McKAioieHHe npeACTaBAaeT inAaK c coAepataHHeM 60 % CaFi, KOTopun oTCTynaeT ot vcTaHOB-AeHHOH 33BHCHMOCTH. 3tO OTCTynAeHHe M03KH0 06*bflCHHTb C $a30B0H AnarpaMMoft cucTeMbi CaO-CaFa. ABtope4>.	YAK: 669.245LD; 669.046.547 ACM/CAA: D10, Dlln, Mn MeTaAAyprHa — npoii3BOACTBO craAH — KiicAopoAHHii KOHBepTep — OKHCAeHHe K. Buha, D. Pihura OKiicAeHHe Mn b khcaopoahom KOHBepTepe np« nepepaSoTKH qyryHa c BbicOKii.M coAepiKaHHeiu Mn Železarski zbornik 15 (1981) 1 C 7—17 I1poh3boactbo MaA0yrAep0AHCT0H c xaah ii3 wryna c noBbiineH-hwm coAepacaHHeM Mn. b khcaopoahom KOHBepTepe Tpe6yeT cne-UHHAbHyio TexHOAorrao h TeopeAmecKoe pa3i>acHeHHe. Ha ocho-BaHHH stoto aBTOpbl paCCMOTpeAH H nOAaAH KpaTKHfi o63op Teope-TH*ieCKHX OCHOBBHHH OKHCAeHHa H BOCCTaHOBAeHHa Mn B KHCAOpOA" hom KOHBepTepe h o63op bahshhh coAepatanna Mn Ha ueAbifl p»a TexH0A0nraeCKHX napaMeTpoB. AHaAH30M noAVMfHHLi.A pe3yAbTaTOB npoCAe>KHBaHHa np0H3B0ACTBa b 130 T. KOHBepTepe npHBeAeHbi noAy-<jeHHbie TexHOAOrnqecKHe h 3KOHOMHMecKHe noKa3aTeAH np0H3B0A-cTBa cTaAH H3 *iyryHa c coAepacaHHeM 2,8 ao 4,5 % Mn b khcaopoahom KOHBepTepe. B HTore pe3yAbTaTOB hccaeaobahha mo*ho BbiBecra 3aKAioHe-HHe, mto npH coAepjKaHHH Mn b iyryHe ao 2,8 % haao npHMeiiaTb cneuHaAbHyio Texno Aonco. HaMeieHa TaK»e npodAeMaTHKa, c koto-poii HaAO CTOTaTbCH npn H3r0T0BAeHHH MaAoyrAepoAHCToft ctbah b KHCAOPOAHOM KOHBepTepe h3 MVTVHa c nOBblUleHHbIM coAepacaHHeM Mn b3hb bo BHHMamie yrAOBHa b MeTaAAyprH*4ecKOM 3aBOAe »3eHH-ua« b r. 3eHHua. ABTopetJ).
	YAK: 669.046-546 ACM/CAA: Dlln MeTaAAyprasi — np0H3B0ACTB0 CTaAH — 3AeKTpiiMecKa» AyroBaa nenb — vAaAeHHe cepbi B. Koroušič PaBHOBeCHbie peaKiiHH npH o6eccepHB8HHB CTaAH Železarski zbornik 15 (1981) 1 C 25—29 AaHO OnHCaHHe paBHOBCCHbIX peaKUHH, KOTOpbie npOHCXOAJITb npH obeCCepHBaHHH craAH npH BOCCTaHOBHTeAbHbIX yCAOBHHX b AY-roBoii 3AeKTpo ncqn. BHeceH KpHTepHH »AeflcTBHTeAbHaa MomHocrb« cepbi h ee oueH-Ka AAa uiAaKa CTaAH B nepHOA pa<J>HHHpoBaHHa. Ha npaKTHMecKOM npiiMepe paccMOTpeHO npHMeneHHe BbinoA-HeHbix cooTHomeHHH npn oueHKH creneHH oSeccepHBaHHa b avtoboh neqH. ABTope<f>.