EL B YU ISSN 0372-8633 EZARSKI O R N I K VSEBINA Stran Arh Jože, J. Biček, M. Demšar, A. Ko-selj, I. Polak, A. Mlakar — Železarna Jesenice POSTAVITEV IN OBRATOVANJE JEKLARNE 2 NA JESENICAH 65 Todorovič Gojko, B. Dobovišek, J. Lamut — Metalurški inštitut Ljubljana, L. š k e -ta, M. Tolar — Železarna Jesenice VPLIV ALKALNIH KARBONATOV NA REDUKCIJO ŽELEZOVIH OKSIDOV 79 Ploštajner Hinko — Železarna Štore VPLIV DUŠIKA V JEKLU Č. 4830 NA KRIVLJENJE PRI VALJANJU 87 Čurčija Dušan — Metalurška fakulteta Sisak VPLIV VZDOLŽNE HRAPAVOSTI TRAKOV NA PROCES HLADNEGA VALJANJA Z MAZIVI 95 Osebne vesti 100 LETO 22 ŠT. 3 — 1988 ŽEZB BQ 22 (3) 65-100 (1988) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE. RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT ŽELEZARSKI ZBORNIK Izdajajo skupno Železarne Jesenice, Ravne, Štore in Metalurški inštitut Ljubljana UREDNIŠTVO Glavni in odgovorni urednik: J. Arh Uredniški odbor: A. Kveder, J. Rodič, A. Paulin, F. Grešovnik, F. Mlakar, K. Kuzman, J. Jamar Tehnični urednik: J. Jamar Lektor: R. Razinger Prevodi: A. Paulin, N. Smajič (angleški jezik), J. Arh (nemški jezik), P. Berger (ruski jezik) NASLOV UREDNIŠTVA: Železarski zbornik, SŽ-Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, Yugoslavia TISK: TK Gorenjski tisk, Kranj IZDAJATELJSKI SVET: prof. dr. M. Gabrovšek (predsednik), Železarna Jesenice dr. B. Brudar, Iskra, Kranj prof. dr. V. Čižman, Univerza v Ljubljani prof. dr. D. Drobnjak, Univerza v Beogradu prof. dr. B. Koroušič, Metalurški inštitut Ljubljana prof. dr. L. Kosec, Univerza v Ljubljani prof. dr. J. Krajcar, Metalurški inštitut Sisak prof. dr. A. Križman, Univerza v Mariboru dr. K. Kuzman, Univerza v Ljubljani dr. A. Kveder, Metalurški inštitut v Ljubljani prof. dr. A. Paulin, Univerza v Ljubljani prof. dr. Z. Pašalič, Železarna Zenica prof. dr. C. Pelhan, Univerza v Ljubljani prof. dr. V. Prosenc, Univerza v Ljubljani prof. dr. B. Sicherl, Univerza v Ljubljani dr. N. Smajič, Metalurški inštitut v Ljubljani prof. dr. J. Sušnik, Zdravstveni dom Ravne dr. L. Vehovar, Metalurški inštitut Ljubljana prof. dr. F. Vodopivec, Metalurški inštitut Ljubljana Published jointly by the Jesenice, Ravne and Štore Steelvvorks, and The Institute of Metallurgy Ljubljana EDITORIAL STAFF Editor: J Arh Associate Editors: A. Kveder, J. Rodič, A. Paulin, F. Grešovnik, F. Mlakar, K. Kuzman, J. Jamar Production editor: J. Jamar Lector: R. Razinger Translations: A. Paulin, N. Smajič (English), J. Arh (German), P. Berger (Russian) EDITORIAL ADDRESS: Železarski zbornik, SŽ-Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, Yugoslavia PRINT: TK Gorenjski tisk, Kranj EDITORIAL ADVISORY BOARD: prof. dr. M. Gabrovšek (Chairman), Iron and Steel VVorks, Jesenice Dr. B. Brudar, Iskra, Kranj Prof. Dr. V. Čižman, University of Ljubljana Prof. Dr. D. Drobnjak, University of Belgrade Prof. Dr. B. Koroušič, Institute of Metallurgy, Ljubljana Prof. Dr. L. Kosec, University of Ljubljana Prof. Dr. J. Krajcar, Institute of Metallurgy, Sisak Prof. Dr. A. Križman, University of Maribor Dr. K. Kuzman, University of Ljubljana Dr. A. Kveder, Institute of Metallurgy, Ljubljana Prof. Dr. A. Paulin, University of Ljubljana Prof. Dr. Z. Pašalič, Iron and Steel VVorks, Zenica Prof. Dr. C. Pelhan, University of Ljubljana Prof. Dr. V. Prosenc, University of Ljubljana Prof. Dr. B. Sicherl, University of Ljubljana Dr. N. Smajič, Institute of Metallurgy, Ljubljana Prof. Dr. J. Sušnik, Health Centre, Ravne Dr. L. Vehovar, Institute of Metallurgy, Ljubljana Prof. Dr. F. Vodopivec, Institute of Metallurgy, Ljubljana Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/172 do 23. 1. 1974 ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 22 LJUBLJANA SEPTEMBER 1988 Vsebina Stran J. Arh, J. Biček, M. Demšar, A. Koselj, I. Polak, A. Mlakar Postavitev in obratovanje Jeklarne 2 na Jesenicah 65 UDK: 669.187.2 + 669-982 + + 669-147 ASM/SLA: D5, D9q, D8m, 10-55 G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Vpliv alkalnih karbonatov na redukcijo železovih oksidov 79 UDK: 669.162.263.232:669.88 ASM/SLA: D1, D11n, EGe H. Ploštajner Vpliv dušika v jeklu Č 4830 na krivljenje pri valjanju 87 UDK: 621.771.019:669.786:669.14-.018.27 ASM/SLA: F23, 4-57, AY, 2-60, EGp, 9-74, T7c D. Čurčija Vpliv vzdolžne hrapavosti trakov na proces hladnega valjanja z mazivi 95 UDK: 621.771.016 + 621.892 + + 620.191.355 ASM/SLA: F23, 1-67, 4-53, 9-71, 18-73 Osebne vesti 100 i .4* Inhalt Seite J. Arh, J. Biček, M. Demšar, A. Koselj, I. Polak, A. Mlakar Bau und Inbetriebnahme von Stahlv/erk 2 in Jesenice 65 UDK: 669.187.2 + 669-982 + + 669-147 ASM/SLA: D5, D9q, D8m, 10-55 G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Einfluss der alkalischen Karbonate auf die Redukti-on der Eisenoxyde 79 UDK: 669.162.263.232:669.88 ASM/SLA: D1, D11n, EGe H. Ploštajner Einfluss von Stickstoff im Stahl Č.4830 auf das Bie-gen beim Walzen 87 UDK: 621.771.019:669.786:669.14-.018.27 ASM/SLA: F23, 4-57, AY, 2-60, EGp, 9-74, T7c D. Čurčija Einfluss der Langsrauhig-keit am Band an den Kalt-vvalzprozess mit Schmier-mitteln 95 UDK: 621.771.016 + 621.892 + + 620.191.355 ASM/SLA: F23, 1-67, 4-53, 9-71, 18-73 Personliche Nachrichten 100 Contents Page J. Arh, J. Biček, M. Demšar, A. Koselj, I. Polak, A. Mlakar Erection and Operation of Steel Plant 2 in Jesenice 65 UDK: 669.187.2 + 669-982 + + 669-147 ASM/SLA: D5, D9q, D8m, 10-55 G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Influence of Alkali Carbo-nates on the Reduction of Iron Oxides 79 UDK: 669.162.263.232:669.88 ASM/SLA: D1, D11n, EGe H. Ploštajner Influence of Nitrogen in Č.4830 Steel on Buckling 87 UDK: 621.771.019:669.786:669.14-.018.27 ASM/SLA: F23, 4-57, AY, 2-60, EGp, 9—74, T7c D. Čurčija Influence of the Strip Lon-gitudinal Roughness on the Cold Rolling Process with Lubricants 95 UDK: 621.771.016 + 621.892 + + 620.191.355 ASM/SLA: F23, 1-67, 4-53, 9-71, 18-73 Presonal News 100 CoAepMaHHe CrpaHHua J. Arh, J. Biček, M. Demšar, A. Koselj, I. Polak, A. Mlakar CoopymeHHe h 3Kcnjiyaia-umh CTanennaBHjibHoro ue-xa 2 b MeTannyprMMecKOM saBOfle MteiiesapHa Ece-HHue 65 UDK: 669.187.2 + 669-982 + + 669-147 ASM/SLA: D5, D9q, D8m, 10-55 G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar BnMnHHe ujenoiHbix xap- 60HaT0B Ha BOCCTaHOB/ie- HMe OKMcen me/ie3a 79 UDK: 669.162.263.232:669.88 ASM/SLA: D1, D11n, EGe H. Ploštajner BnHflHue a30Ta b CTa/iH Č.4830 Ha H3rn6 npH npo-K8TKM 87 UDK: 621.771.019:669.786:669.14-.018.27 ASM/SLA: F23, 4-57, AY, 2-60, EGp, 9-74, T7c D. Čurčija BiiHHHHe npoflonbHOM uue-pex0B8T0CTM Ha npouecc XOHOAHOH npOKBTKH c cm8- 30MHMMH MaTepManaMM 95 UDK: 621.771.016 + 621.892 + 62-0.191.355 ASM/SLA: F23, 1-67, 4-53, 9—71, 18-73 JlHMHbie CBefleHHH 100 112292 ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 22 LJUBLJANA SEPTEMBER 1988 Postavitev in obratovanje Jekiarne 2 na Jesenicah J. Arh*, J. Biček*, M. Demšar*, A. Koselj*, I. Polak*, A. Mlakar* Resume Ustavitev stare SM jekiarne s šestimi pečmi od 45 do 801 kapacitete in z najvišjo doseženo proizvodnjo 512.8621 v letu 1975. Gradnja nove jekiarne 2 z UHP električno obtočno pečjo, zmogljivosti 85 ton odlitega tekočega jekla, z napravami za sekundarno obdelavo jekla v vakuumu — VOD/VD in TN za vpihovanje prašnatih materialov ter napravo za kontinuirno livanje slabov, s priključeno napravo za plamensko razrezovanje, pregled in čiščenje slabov. Opisane so dosedanje izkušnje in prikazani proizvodni in kvalitetni učinki. UVOD Z nastopom jeklarske krize v zahodni Evropi in v ZDA po letu 1974, z zahtevami po čistejšem okolju in bolj racionalni proizvodnji so SM jekiarne, četudi nekatere še nove, zaradi prevelikih proizvodnih stroškov v primerjavi s kisikovimi konvertorji in zaradi težje prilagodljivosti novim postopkom sekundarne metalurgije postale hudo breme. V vseh SM jeklarnah so v drugi polovici sedemdesetih let v zahodni Evropi ustavili proizvodnjo. Visoki stroški proizvodnje jekla v stari in iztrošeni SM jeklarni v primerjavi z elektrojeklom na Jesenicah, zahteve po čistem okolju, razvoj elektrojeklarn visokih zmogljivosti, in še posebno hiter razvoj kontinuirnega livanja jekla kot edinega ekonomsko upravičenega načina, so že zgodaj porodili ideje o zamenjavi SM jekla z elektro jeklom. K temu je treba dodati še oddaljenost od surovin — rude, uvoz energije — koksa in visoke transportne stroške za velike količine surovin. Dovoz le-teh bo sedaj manjši, kar za približno 470.000 t na leto. In nazadnje je tu še človek. Ergonomski razlogi, visoka storilnost modernih elektrojeklarn in zahteve po zmanjšanju števila zaposlenih so bili odločilni dejavniki pri gradnji nove elektrojeklarne. Pomembno pri odločitvi za novo jeklarno je tudi dejstvo, da smo v Jugoslaviji v vsem povojnem obdobju po- Joža Arh, dipl. inž. metal., Železarna Jesenice J. Biček, M. Demšar, A. Koselj, I. Polak, A. Mlakar; Železarna Jesenice Originalno publicirano: ŽZb 22 (1988) 3 Rokopis prejet: 1988-06-01 rabili več jekla, kot smo ga sami izdelali. V letu 1980 smo z lastno proizvodnjo pokrili le 59 % porabe jekla. Kako je rasla proizvodnja in poraba jekla v povojnih letih kaže ta- bela 1 Tabela 1: Leto Proizvodnja (t) Poraba (t) Pokrivanje (%) 1950 1960 1970 1980 1986 428.000 1.422.000 2.228.000 3.634.000 4.718.000 596.000 1.702.000 3.422.000 6.155.000 72 85 65 59 Proizvodni program, ki ga ima po dograditvi nove elektrojeklarne Železarna Jesenice, pa ima na jugoslovanskem tržišču nadpovprečno rast porabe. Usmeritev v proizvodnjo kvalitetnih jekel, ki na Jesenicah intenzivno poteka že od leta 1975, ko smo zgradili novo hladno valjamo na Beli, in v zadnjih letih tudi na področju debele pločevine, je mogoča le s sodobno tehnološko napredno proizvodnjo surovega jekla. Proizvodni program S projektom predvideni proizvodni program je naslednji: — silicijeva jekla za elektrotehniko 70.0001 — nerjavna jekla 25.000 t — maloogljična nesilicirana električna jekla 10.000 t — mikrolegirana in finozrnata jekla 30.000 t — malolegirana jekla 20.000 t — ogljikova jekla 55.000 t Letna proizvodnja kontinuirno odlitih slabov 210.0001 Naprave za proizvodnjo surovega jekla Za izbiro osnovnih proizvodnih naprav je bila imenovana posebna skupina izkušenih tehnologov iz proizvodnje, razvoja in oddelka novogradenj, ki se je odločila za takrat najsodobnejše tehnološke postopke in naprave: — UHP električna obločna peč z zmogljivostjo 85 ton odlitega tekočega jekla, — VOD/VD vakuumsko napravo in TN napravo za obdelavo jekla s prašnatimi materiali, kot CaSi in sintetične žlindre. — naprava za kontinuirno vlivanje slabov, debeline 160, 200 in 250 mm ter širine od 800 do 1600 mm in največje dolžine 5,9 m, — naprava za plamenski razrez slabov. Lokacija jeklarne Jeklarno smo postavili na zelenem polju, imenovanem Belško polje, vzhodno od valjam, kakor je razvidno s slike 1 in slike 2 SHEMA TEHNOLOŠKEGA POSTOPKA Današnja tehnologija proizvodnje elektrojekla v UHP pečeh sloni na dupleks postopkih. Električna oblačna peč kot primarni del je namenjena le taljenju in odfosfo-renju ter oksidaciji in segrevanju taline na potrebne prehodne temperature. Rafinacija jekla pa dandanes poteka v napravah sekundarne metalurgije, kot so razne vakuumske naprave, naprave za ogrevanje jekla — VAD ali ponovčne peči in naprave za odžveplanje jekla brez vakuuma, kot so TN in podobne naprave z najnovejšimi napravami za legiranje in modifikacijo vključkov s polnjenimi žicami in aluminijem. Skupina tehnologov se je na osnovi proizvodnega programa odločila za tehnološki postopek in naprave, ki so prikazane v shemi na sliki 3. V tej shemi je bilo prvotno predvideno tudi ogrevanje taline kot VOD/VAD varianta, vendar je ta del zaradi visokih podražitev ob zakasneli gradnji odpadel. Prostor za ogrevno mesto pa je tu, tako da je ob eventualni drugi fazi gradnje možna postavitev ponovčne peči. Layout jeklarne Na sliki 4 je prikazana postavitev vseh objektov na novi lokaciji, iz katere je razvidna osnovna koncepcija jeklarne. Ta koncept je skupno delo oddelka novogradnje in glavnega dobavitelja opreme Mannesmann Demag Huttentechnik. Slika 5 pa prikazuje samo halo jeklarne z vrisanimi osnovnimi proizvodnimi napravami. Celotno halo jeklarne lahko razdelimo na tri področja: 1. Področje taljenje oziroma primarni del proizvodnje: — oskrba z električno energijo, — hala vložka, — hala peči in hala silosov za legure in dodatke, — čiščenje dimnih plinov v elektro filtrih. 2. Področje sekundarne metalurgije z: — VOD/VD napravo in TN napravo, ki sta postavljeni v hali vlivališča. 3. Področje vlivanja s: — halo vlivališča z vrtljivim stolpom za prevzem tekočega jekla, — hala konti liva, — hala adjustaže 1, — hala adjustaže 2. Opis postopka Področje taljenja Osnovni vložek, lastni jekleni odpadki, staro železo in grodelj, se skladišči v skladišču vložka na Jesenicah, skupaj za obe jeklarni. Po sortiranju se nalaga v štiriosne železniške vagone, nosilnosti 60 t in prepelje v halo vložka na Belo, kjer stoji jeklarna 2. jklodiičenje in priprava srovm in materialov OSJO« VU)Z£I krstni in nabavljeni jekleni odpadla grodelj Ipredredocirani peleti) fe ro legure dodatki elektrode ognje redi zri materilli dnevna zaloga vložka fero leg ur in I predreduciranih pelel) dodatkov elektro obtočna peč 3 PRAH 2lih0ra prepircvanje mkuumirtinje obdelavo s Ca Si z arije o* yQj J_ kontinuirno vlivanje ohlajevanje | pregled ! | ti l( eme | odpremo v valjamo Slika 3. Shema tehnološkega postopka Fig, 3 Scheme of the technological proces Ferolegure, dodatki, elektrode, ognjestalni materiali se skladiščijo v hali legur. Dovoz je mogoč z železnico in s tovornjaki. S sistemom transportnih trakov jih trans-portirajo v halo silosov. Nekateri dodatki, kot apno, apnenec, jedavec, ruda in peleti, se skladiščijo v silosih razkladalne postaje in od tam transportirajo v halo silosov z istim sistemom transportnih trakov. Predvidena je tudi možnost uporabe predreduciranih pelet ali briket za redčenje škodljivih elementov, kot so Cr, Cu, Ni v starem železu. Za skladiščenje le-teh je na zahodni strani hale legur predviden poseben prostor. Dnevna zaloga vložka za 2 do 3 dni je v hali vložka. V hali silosov je dnevna zaloga dodatkov in legur za peč in za vakuumsko napravo. Pripravljen osnovni vložek, to je staro železo, nakladamo v hali vložka s pomočjo mostnega žerjava 1 ;! V "D O > N O i— O. a> E g. 'n a io (S - — S E iT > m -o oi m c > a O n c 'ffl 20/10 ton v košare, te pa s posebnim prečnim vozom prepeljemo v halo peči. Voz ima vgrajeno napravo za tehtanje košare. Z mostnim žerjavom 80/32 ton košaro nato stresemo v peč. V hali peči stoji tudi posebna naprava za predgreva-nje starega železa v košari s plinom. Namen tega pred-grevanja je v glavnem odtajati ostanke ledu, da ne bi prišlo do eksplozije v peči. Dodatke in legure iz dnevnega skladišča v hali silosov dovajamo v peč skozi peto odprtino v oboku preko sistema vibracijskih dozatorjev, tehtalnih bunkerjev, transportnih trakov in drč. V električni obločni peči vložek raztalimo, odstranimo fosfor, znižamo ogljik v željene analizne meje ter šaržo segrejemo na potrebno temperaturo pred prebodom. Peč, ki ima ekscentrični prebod, omogoča izlitje jekla brez žlindre. Jeklo odlijemo v ponovco, ki je na posebnem vozu. Voz ima vgrajeno napravo za tehtanje količine jekla. Žlindra v času taljenja in oksidacije odteka preko praga v ponovco za žlindro, ki je prav tako na posebnem vozu. V hali peči stoji UHP električna obločna peč s premerom 5,8 m in močjo transformatorja 60 MVA, ki je zgrajena za odlivanje 85 t tekočega jekla. Karakteristični podatki peči so navedeni v tabeli 2. Tabela 2: Dobavitelj: Mannesmann Demag Tip peči: 85 EBT 5,8/60 Premer kotla: 5800 mm Premer elektrod: 600 mm Premer delilnega kroga: 1300 mm Teža odlitega jekla: 851 Nagibanje peči: hidravlično Regulacija elektrod: hidravlična Nagib peči: za prebod 12/15° za posnemanje žlindre 10° Slika 6. Prečni presek hale v peči z UHP-EO pečjo in halo silosov Fig. 6 Cross section of the building with the UHP EA furnace and of the building vvith bunkers Peč ima ekscentrični prebod. Za takšen tip peči smo se odločili spomladi leta 1983, ko je bila na Danskem šele nekaj mesecev v obratovanju prva takšna peč. Prečni presek skozi halo peči je prikazan na sliki 6. Slika 7. Shema peči z ekscentričnim prebodom Fig. 7 Scheme of the furnace vvith eccentric tapping Prednosti ekscentričnega preboda so za dupleks postopek zelo pomembne (slika 7). Glavna je ta, da odlije-mo jeklo brez žlindre. Prebod je hiter, 1,5 do 2 minuti, zato je izguba temperature manjša kot pri klasični peči. Konstrukcija peči je zaradi manjšega nagibanja enostavnejša. V peči ostane del jekla in žlindre. Ta pri naknadnem taljenju ščiti dno peči pred poškodbami z elektrodami, kar se sicer pri UHP peči lahko zgodi zaradi hitrega taljenja. UHP peči so močan izvor hrupa. Da je možno delo v okolju peči, je peč postavljena v posebno zvočno izolirano komoro, ki se odpira le, kadar se peč zaklada ali kadar ne dela. Na ta način je hrup v delovnem okolju znižan na 80 do 85 dB-A. Širjenje hrupa v bivalno okolje pa je omejeno s posebno gradnjo hal. Tudi skladišče vložka je v zaprti hali, ki je zvočno izolirano. Proizvodnja jekla je zvezana z nastajanjem velike količine dimnih plinov, še posebno v času taljenja in oksidacije s kisikom. Tedaj je vsebnost prahu okrog 25900 mg v 1 m3 teh plinov. Po zakonskih določilih je v delovnem okolju največja dovoljena koncentracija 15 mg prahu v m3, če je prah manj škodljive sestave. Osrednji objekt, ki zagotavlja omejitve emisij do dopustne meje, je odpraševalna naprava. Zajem plinov s prahom iz peči je izveden na tri načine, in sicer: direktno odsesavanje na oboku peči, z napo v strehi hale nad pečjo in iz komore okrog peči, kar je najnovejša izvedba. Vroči plini se iz peči vodijo po vodo- hlajenem kolenu in cevovodu, kjer se ohladijo na okrog 650° C v ciklon, da se loči grobi prah. Plini s preostalim prahom se nato mešajo s plini, odsesanimi preko nape, in se ohladijo na okrog 120° C. Ta temperatura je primerna za vrečaste filtre, pri višjih temperaturah pa se avtomatično uravnava hlajenje s svežim zrakom. Celotna količina odsesavanih plinov je razdeljena na dva ventilatorja s skupno zmogljivostjo 650.000 m3/h. Prah se peletizira in odlaga na deponijo. Področje sekundarne metalurgije Sekundarna obdelava jekla v ponovci je najbolj pomembna za kakovost izdelanega jekla. Za obdelavo jekla v ponovci imamo postavljeni dve napravi, in sicer: — TN napravo za obdelavo jekla s prašnatimi materiali, pri čemer lahko vpihujemo različne materiale, od katerih sta največ v rabi CaSi in taljene sintetične žlindre in — Vakuumska naprava tipa VOD/VD. Obe napravi za sekundarno obdelavo jekla stojita skupaj v podaljšku hale vlivališča, kar je razvidno s slike 5. Ponovco z jeklom prenesemo od peči z mostnim žerjavom 160/30 ton na eno izmed naprav, odvisno od izbranega načina obdelave jekla. Možni so trije različni načini izdelave jekla: — enostavna homogenizacija in čiščenje taline na stojišču za prepihovanje jekla z argonom. V stojišče je namenjeno za korekturo kemične sestave in nastavitev pravilne'temperature jekla pred livanjem. — Obdelava jekla na istem stojišču po TN postopku z vpihovanjem CaSi in sintetične žlindre z namenom odžveplati jeklo, modificirati nekovinske vključke, korigirati kemično sestavo in temperaturo jekla pred livanjem. Ferozlitine in drugi kovinski in nekovinski dodatki pridejo iz skupnih silosov, ki so postavljeni nad vakuumsko napravo. — Obdelava jekla v vakuumski napravi po VOD ali VD postopku. Obdelava jekla v vakuumski komori pri znižanem tlaku je najbolj široko uporabljen tehnološki postopek. Možne so naslednje tehnološke operacije: 1. degazacija, združena z dezoksidacijo in odžvepla-njem pri znižanem tlaku pco (VD). Ta postopek uporabljamo pri izdelavi konstrukcijskih jekel; 2. razogljičenje jekla pri jeklih za globoko vlečenje in za elektrotehnične razmere z legiranjem in odžvepla-njem; 3. izdelava nerjavnih jekel z oksidacijo C pri znižanem tlaku pco po VOD postopku. Tabela 3: Karakteristike vakuumske naprave Dobavitelj: Velikost: Tip: Vakuumske črpalke: Kisikovo kopje: Para: Poraba: Poraba argona: 2 N m3/h Poraba hladilne vode: Mannesmann Demag Huttentechnik 901 VOD/VD 2 vodni črpalki 4 parni ejektorji vodno hlajeno 02 maks 1800 Nm3/h tlak 10 bar oksidacija (VOD) 8, 4 t/h degazacija (VD) 6, 8 t/h degazacija (VD) 3 kondenzatorji — 60 m3/h vodni črpalki — 36 m3/h SESALNA OBMOČJA oksidacija oksidacija pri nizkem tlaku globoki vakuum 1000—180 mbar 180— 80 mbar 80— 40 mbar 50— 13 mbar 40— 4 mbar 4— 0,7 mbar Sesalna kapaciteta črpalk je velika. Pri degazaciji se doseže globoki vakuum pod 1 mbar že po 5 minutah evakuiranja, pri razogljičenju pa po 8 minutah. Tabela 4: Karakteristike TN naprave za vpihovanje prašnih materialov Dobavitelj: Tip: Volumen tlačne posode: posoda stoji na tehtnici Kopje monolitno — aluminatno Hitrost pihanja: Mannesmann Demag Huttentechnik TN 17001 20 do 50 kg/min. Naprava ima štiri enokubične silose za štiri različne materiale. Naprave za legiranje Za VOD in TN napravo imamo skupni legirni sistem, ki je postavljen nad vakuumsko napravo. Imamo dve skupini po 8 silosov. Prvih 8 se polni preko sistema transportnih trakov. Volumen le-teh je 4x15 m3 in 4x5 m3. Za mikrolegiranje namenjeni silosi od 9 do 16 imajo volumen 4 m3. Polnimo jih s šaržirnimi zaboji, prostornine 2 m3. Pod vsako skupino silosov se nahaja teh-talni silos, da lahko odvzamemo natančne kličine posa- meznih legur. Tehtalni silos 1 je montiran na prevoznem vozu, tehtalni silos 2 pa je stacionaren. Odvisno od izbrane legure zapelje tehtalni silos 1 avtomatično pod odgovarjajoči vmesni silos, nato pa zapelje nad predpisani položaj za praznjenje. Registracija dodatkov se avtomatično vnaša v računalnik in nato na šaržirni karton, ki ga piše računalnik. 4. Predvidena pa je tudi metoda injektiranja CaSi in mikrolegiranih dodatkov ter aluminija v obliki oplaščenih žic. Shema teh postopkov sekundarne obdelave jekla v ponovci je prikazana na sliki 3. Karakteristični podatki naprave za kontinuirno vlivanje pa so prikazani v tabeli 5. Tabela 5: Karakteristike KL naprave Dobavitelj: Tip naprave: Premer krožnega loka: Kapaciteta vmesne ponovce Metalurška dolžina: Izmere slabov: Mannesmann Demag Huttentechnik krožno ločna — enožilna za vlivanje slabov 10,5 m 11,51 21570 mm debelina 160, 200 in 250 mm širina od 800 do 1600 mm dolžina do največ 5,9 m maks 1,5 m/min. Hitrost livanja: Jeklo teče iz glavne ponovce v vmesno ponovco (tundish), zaščiteno s keramično cevjo ob dodatku argona, tako da je v največji meri preprečena reoksidacija curka jekla. Hitrost livanja je odvisna od formata in od vrste jekla in se giblje od 0,9 do 1,3 m/min. Mrzla gredica se potem, ko pride žila iz vlečnega in ravnalnega stroja, avtomatično odpne. Razrez poteka avtogensko. Slika 8. Prečni presek naprave za kontinuirno vlivanje Fig. 8 Cross section of the continuous casting set-up ELEKTROENERGETSKI OBJEKTI JEKLARNE 2 Pred izgradnjo jeklarne 2 je bila konična moč Železarne Jesenice 51,5 MW. Po izgradnji jeklarne 2 se je ta moč povečala za 47 MW na skupno 98,5 MW. Te moči obstoječe električno omrežje ni bilo sposobno prenesti od izvorov energije do porabnikov na Jesenicah. Na osnovi študije, ki jo je napravil elektroinstitut Milan Vidmar v Ljubljani, smo 110 kV električno omrežje za napajanje Železarne Jesenice rekonstruirali in ojačali. Zgradili smo nov dvosistemski 110kV daljnovod iz RTP 400/110 Okroglo — Jeklarna 2, ki služi za napajanje elektropeči v jeklarni 2, v vzankanem podaljšku pa še elektropeči ASEA in Lectromelt na Jesenicah. Za napajanje mirnih pogonov v jeklarni 2 pa smo vzankali v jeklar-no 2 en obstoječi 110 kV daljnovod Moste—Jesenice, kar kaže slika 9 V jeklarni 2 smo zgradili naslednje elektroenergetske objekte: 1. Razdelilno transformatorsko postajo 110/35/5 kVz dvosistemskimi zbiralkami na vseh treh napetostnih nivojih. En sistem 110 kV zbiralk je preko transformatorja 75 MVA, 110/35 kV in 35 kV zbiralk za nemirne pogone uporabljen za napajanje elektropeči s transformatorjem 60 MVA, 35/0,64 kV. Na iste 35 kV zbiralke kot elektro-peč je priključena tudi naprava za kompenzacijo jalove energije. Drugi sistem 110 kV zbiralk je uporabljen za napajanje mirnih pogonov preko transformatorja 40 MVA, 110/35 kV. Na ta mirni 35 kV sistem sta priključena dva transformatorja po 10 MVA, 35/5 kV in dvojna zveza z obstoječo RTP Bela. Transformatorja 10 MVA, 35/5 kV služita za napajanje vseh pomožnih naprav na 5 kV in 0,4 kV napetostnem nivoju v jeklarni 2. RTP Kranj PCC 110 k V RTP Moste llOkV "HIT RTP Trii J RTP Radovljica P" 35kV: 110 wv—r A HjT3 T2 H TI KOJ^EN ,s A 1 ^T6 WT5 MU r T60MAT mirni ■ o C 0 Je "D 0) O) 1 « JO <0 OT o CO o o ot CO o 00 co m cm o o o"o 00 m o cm o o T- IT) T- O o o co o o o o o" o" o" o" o o cm i- O 1- o cd tf cn cn o o cm in cm o o o o" o" o" o" o d t cd u"> co CO o m cm co o CT) in -a- cm o o" o o o" o o" >n >n tO >0) >n c5 >0) o o - o o" o" o" o" o o T-"cm" co E a) o. cm cm 0,083 0,627 13 0 0,019 0,012 co E d) o. T- m co o o o" o premal 0,038 0,026 T- co >- o co m o o n. co i- m cm o o o" o i- o o o cd ^ o o o o co 1- o o o cm tt T- O O o i- cd T- O O o -sr o o o o m co o o o o o" o O O o" o" d d o" o" o" o o"o" n. 00 r- o o o cm lo i- O O O co co o T- O cm T- cm o o t- T- o o o cd n. cvj o o o CD 1- o o o o" o" o" o o" o" o o" o o o"o do co cd co CO o cm oo co r^ CO o cn co o lo co cm cm co co co cm o co cd cd 00 cm o m m m oo cm o o o o" o do o" O O o o" t-" o o> ^f co c\J o co cm o> o o !- Tt CD co -o-o o cd o o o cm 6 ct) cn ^t m co o o o" o" o" o" o" o o" o *- o" o" O) -tf in i-o o. oo o o" co cm "tf co c«. T-o o o"o r^ cn T- O 1- ° ° cm o o" o o t- CD o o 00 O O m r^ o o' 11 0,023 0,019 0,014 0,020 56 0,219 0,014 0,067 0,004 CD m -t co t- o o co co o o o 1- o o o oo r^ o o o T" o o o cd co T- O O O t- in o o o o o o o o" o o" o" o o o" o o" o" do do (d cm 1- o o o co cd o o o •t m ct) co o o cn cm o o o o ct) co O o o o CT) o cm cm O O O ct) cm o o o o" o do o" o" o o o" o" o"o" o o" co m lo CO o cd i- co co co o cd cn co co t- cn co cd cm cm i- cm T- co cm o cd m cm o -t 1- T- 00 o" o" o o o d d d O o o" o o" o" cd co cn a> 1- o cn co co ^t m co o 0 cm" 1 cn ■<3- cm co t- o" o" o o" o o" o o o"o" 5 0,068 0,035 CO cm cd cm cd cm o o o" o" cm cm co lo T- ° ° T- o"o" 12 054 0,022 ,030 0,028 5 ,048 0,012 ,028 0,004 co m o m o o co cm cm cm o 0,156 0,056 co t- 00 o o o o o o o o o o" o" 00 r-t- cm o o cvj co o o o cd co i- O o o CT) CT) r- O O O cn cd o o o o o o o o" o"o" o" o" o" o" o" o" cm T- o o lo r- O o o h- cd cn o o o cm m O o o T- If) r- O O O rt m cm o o o o o" o o o o o" o" d d do T) T- m cn co o 00 ^r ir> co o cd CT) r^ co o i- co cd cm o LO oo 00 cd T- o 00 cd r^- cm o do o" o o" o" o o o o o" o" cn m m cd ^ 00 o ct) cm cn co o o cm" A o o o" o" d d o o cn co CT) CM cm°.°- o o cd co 0,078 0,024 14 0,021 0,034 19 0,011 0,008 11 0,016 0,011 64 0,011 0,004 c X OT C X OT C X OT c X OT c X OT C X OT C X OT Č 0361 RSt 37-2 Elmag Č 0148 Č 0147 Dinamo Č 0562 ka v njem. Talina mora kuhati do preboda. To pomeni, da moramo odliti jeklo nepomirjeno. Vsebnost dušika še dalje pada med razogljičevanjem v vakuumu. Zato, da bi dosegli dovolj majhne vsebnosti N v jeklu za globoko vlečenje, mora biti več kot 0,40 % C v jeklu ob raztalitvi. Potem pa to jeklo v vakuumu še dalje razogljičujemo do pod 0,010 %, s čimer še dalje znižujemo dušik. Vsebnost dušika se giblje v zelo širokem razponu od 30 pa do 110 ppm, pri čemer znaša srednja vrednost za dinamo jeklo 45 ppm, za ostale vrste jekel pa 68 ppm. Izkoristki Kontinuirno vlivanje zagotavlja znatno višji izkoristek jekla od vlivanja v kokile. Razmere v pogledu izkoristka jekla so se v Železarni močno izboljšale, odkar je napra- va za kontinuirno livanje v polnem obratovanju, to je od januarja 1988 dalje. Primerjavo izkoristkov za star način vlivanja v kokile in za kontinuirno livanje podajamo v tabeli 8 za izkoristek tekočega jekla pri valjanju od brame direktno v toplo valjani trak ter iz kontinuirno vlitega slaba v toplo valjani trak. Tabela 8: Primerjava izkoristkov pri starem načinu livanja in kontinuirnem livanju Način vlivanja Izkoristek v % Tekoče jeklo — blok (brama) 93—94 % tekoče jeklo — KL slab 95 % brama — toplo valjan trak direktno 84 % KL slab — toplo valjani trak 96—97 % ZUSAMMENFASSUNG In Jesenice stand das Siemmens-Martin Stahlvverk schon seit Jahre 1890. Mit der Ausnahme der zwei 80 t Ofen die in den Jahren 1953 bzw. 1958 gebaut wurden vvaren alle anderen vier Ofen veraltet und vollkommen ausgenutzt. Die Idee uber den Austausch des SM Verfahrens durch die Gevvinnung von Stahl in Elektrolichtbogendfen entstand in den siebziger Jahren. Die Produktionskosten im alten SM-Stahlwerk waren zu hoch. Die braunen Gase aus den hohen Schomsteinen haben die Umge-gung zu stark verunreinigt, vvas nicht mehr zulassig war. Die Entvvicklung leistungsfahiger Elektrostahlvverke und be-sonders die schnelle Entvvicklung der Stranggiestechnick haben die Entscheidung uber den Bau eines Elektrostahlvverkes in Jesenice beschleunigt. Wichtig war noch die grosse Entfer-nung der Rohstoffe, die Einfuhr von Energie — Koks und die hohen Transportkosten fur die grossen Rohstoffmengen. Die Orientierung des Huttenvverkes Jesenice fur die Pro-duktion von Oualitatsstahlen war durch SM Stahl nicht moglich. Fur die Produktion von nichtrostenden Stahlen, Stahlen fur elektrotechnische Zwecke, von niedriglegierten. mikrolegierten und Kohlenstoffstahlen mit hohen Reinheitsgrad konnen nur Lichtbogenofen in Zusammenhang mit den Anlagen fur die Se-kundearbehandlung von Stahl angevvendetvverden. Fur die geplannte Jahresproduktion von 210.000 t Stahl ist ausgevvahlt worden: — Ein UHP Lichtbogenofen mit Erkerabstich mit einer Ka-pazitat von 85 t Flussigstahl und 60 MVA Trafoleistung, — VD/VOD Vakuumanlage fur die Pfannenbehandlung von Stahl, und — TN Anlage fur die Sekundarbehandlung von Stahl durch CaSi und syntetische Schlacken, — Stranggiessanlage fur Brammen fur die Breite von 800 bis 1600 mm und 160, 200 und 250 mm Dicke und grosster Lan-ge. von 5,9 m. Das Stahlvverk ist am grunen Feld, Belško polje genannt aufgestellt vvorden, vvas aus Bild 1 und 2 ersichtlich ist. Der Stahl wird nach dem Duplex Verfahren erzeugt wobei im Lichtbogenofen die Einschmelzung, die Entphosphorung und die Uberhitzung von Stahl auf die notige Abstichtemperatur ver-lauft. Die Abstichtemperaturen schwanken abhangig von der Stahlsorte von 1720 bis 1760° C. Die gesamte Stahlmenge wird an der Vakuumanlage nach dem VD bzw. VOD Verfahren, wenn notig auch noch an der TN Anlage durch CaSi zur Modifikation von nichtmetallischen Ein-schlussen behandelt. Es bestehen zwei Grunde fur die konse-quente Behandlung von Stahl nach dem VD/VOD Verfahren und zvvar: — Zusicherung eines hohen Reinheitsgrades von Stahl, — ausreichende Homogenisierung von Stahl und Einstel-lung des Temperaturgleichgevvichtes zvvischen der Pfannen-ausmauerung und der Schmelze. vvodurch eine genaue Einstel-lung der Giesstemperatur mit kleinster Uberhitzung moglich wird. Dies beides garantiert eine hohe Qualitat der Stranggegos-senen Brammen, sovvohl der Oberflache wie auch der Innenbe-schaffenheit. Der Lichtbogenschmelzofen ist am 13. 3. 1987 in Betrieb ge-nommen vvorden. Fur unsere Verhaltnisse ist die Produktion Mengenmassig schnell genug gevvachsen. Die Vakuumanlage ist Anfang August ohne Schvvierigkeiten in Betrieb genommen vvorden, und die Straggiessanlage Anfang September 1987. Nach und nach wurden Schicht fur Schicht eingefuhrt so wie die Arbeiter von der stillgelegten Betrieben — Hochofen und SM-Stahlwerk, nachgekommen sind. Die Oualitatsparameter sind sehr gut sovvohl in Hinsicht der Stahlqualitat wie auch in Hinsicht der Ausnutzungsgrade beim Stranggiesen und VValzen von Brammen. In den nachsten Jahren ist die Aufstellung eines Pfannen-ofens geplannt, vvozu schon der Platz zur Verfugung steht. Die reine Stahlqualitat wird damit noch vveiter steigen konnen, die Zuverlassigkeit des Stranggiessens wird grosser und das Se-quenzgiessen von zwei oder drei Schmelzen vvird dadurch moglich. SUMMARY In Jesenice the old open-hearth-furnace plant operated since 1890. Two 80 ton furnaces were actually built in 1953 and 1958 but the other four vvere old and completely exploited. The idea to substitute the open-hearth process in steelmaking by electric are furnaces appeared in the seventies. Steel production costs in the old open-hearth plant vvere too high, the flue materials, import of coke, and high transport costs for a great amount of ravv materials must be emphasized too. Orientation of the Jesenice Ironvvorks into high quality products vvas not possible vvith the open-hearth furnaces. Only electric are furnaces vvith equipment for secondary steel treatment in ladle enable the making of stainless, electrical, lowalloy- ed, micro-alloyed, and high-purity carbon steels. To achieve the planned yearly production of 210,000 ton steel, the follovving equipment was chosen: — UHP electric are furnace vvith capacity 85 tons molten steel, vvith eccentric tapping, having 60 MVA povver, — vacuum set-up of VD/VOD type for treating steel in ladle, — TN equipment for treating steel vvith powdery materials (CaSi and synthetic slags), — equipment for continuous casting of slabs, 800 to 1600 mm vvide, and 160, 200, or 250 mm thick, and vvith lengths up to 5.9 m. The steel plant vvas built anevv, on Belško polje, as shovvn in Figs. 1 and 2. Steel is manufactured by a duplex process vvhere EAF is the melting set-up, used for dephosphorisation and to heat the melt so high that temperature drops during subsequent treatment in ladle are compensated. Tapping temperatures depend-ing on steel qualities are betvveen 1720 and 1760° C. Ali steel is treated in the vacuum set-up by the VD or VOD gases from high stacks caused high pollution of the surround-ings vvith brovvnish smoke vvhich could not be tolerated. Development of electric steelmaking plants vvith high capac-ities, and especially the fast development of the continuous casting process accelerated the decision to erect a new electric steelmaking plant in Jesenice. Further, remoteness of ravv process, but it can be additionally treated also in the TN set-up by CaSi if non-metallic inclusions must be modified. There are two reasons for consistent treatment of steel by the VD process: — achievement of high steel purity, and — sufficient homogenization of steel and achievement of temperature equilibrium betvveen the ladle lining and melt vvhich enables the accurate setting of casting temperature at low overheating. This period ensures the high quality of continuously čast slabs in the regard of the surface quality and of the internal homogeneity. Electric are furnace started to operate on May 13, 1987. The output increased rapidly enough for our conditions. The vacuum set-up vvas set in operation in the beginning of August vvithout any problems. The equipment for continuous casting started to work in the beginning of September 1987. Gradually shift groups of vvorkers vvere introduced into new work as the vvorkers came from the blast-furnace and the open-hearth plant vvhere operation vvas closed dovvn. The quality parameters are very good in respect to the steel quality and yields in continuous casting and subsequent rolling. In the future ereetion of ladle furnace is planed, and the plače for it is already prepared. Thus the steel quality and relia-bility of continuous casting vvill be further improved, and a se-quence casting of two or three heats vvill be enabled. 3AKJ1IOMEHME B npoMbiLuneHHOM ropoae EceHmje (CnoBeHHfl) nepBan MapieHOBCKas nenb 6bi/ia coopy>tKe-hw 1953 m 1958 roaax, sto 6bi/m CTapye nenu Bno/me M3pacxo-AOBaHHbie. Mbic/ib o M3MeHeHnn MapTeHOBCKOTO npouecca c no^y4eHneM cTanu b 3/ieKTpnHecKnx ayroBbix nenax B03HMK/ia b ceMRflnceTbix roaax. Pacxoflbi npoM3BoacTBa CTa/in b CTapoM MapTeHOBCKOM Liexe 6bl71H CflHLUKOM BbICOKMe, a OTpaČOTaBLLIMe ra3bi M3 BbicoKnx Tpy6 cunbHO 3araflw/in ORpecTHOdb c 6ypoBa-tum AbiMOM, cBbiiue pa3peLueHHOfi Mepbi. Pa3BMTne aneKTpuHe-ckmx /tyroBbix nenePi Bbic0K0np0H3B0flMTe/ibH0c™, k 3T0My euje nocneuuHoe pa3BMTne HenpepbiBHoro /lMTbfl ycKopnnn 3a-K/uoneHne o nocTpoMKH 3;ieKTpocTa/iennaBM/ibHoro uexa b Me-Ta/inyprn4ecKOM 3aBfla >Kene3apHa EceHUue. K 3T0My Haao TaK>Ke floaaTb paccTOflHue oa cbipba. t. e. n0flB03 KOKca m bh-coKne pacxoflbi a/ia 6o/ibworo KO/iMHecTBa npoMero cbipba. ycTpeM/ieHke MeTa/i/iyprnMecKoro 3aBOfla >Ke;ie3apHbi Ece-Hnue, hto Kacaeicfl KaMecTBa npon3Bo,ncTBa MapTeHOBCKOti cianu iaK>Ke He 6bina B03M0>KHa, TaK Kan npou3BOflCTBO He-p>naBeK)i±inx CTansM, cTanePi a/in 3/ieKTpoTexHH4ecKHx Ha3Hane-hmm, Ma/io^ernpoBaHHbix n MHKpojierkipoBaHHbix, a TaK>ne n Ma-n0yr^ep0flHCTblX CTaneii 60/lbUJ0H HMCTOTbl B03M0>KHbl TOnbKO ayrobbie 3/iektpnmeckne nenn c ycTpoiicTBOM ans btopmhhoPi o6pa6oTKM cTa/in b KOBLue. 3an^aHkipoBaHHoro roaoBoro npon3Bo,qcTBa cianu Be-ca npn6/i. 210.000 toh Mbi Bbi6pa/in: — 3neKTpn4ecKyio flyroByro nenb o6~beMa 85-tm >kh,hkom CTa/lH CM/lbl 60-tm MBT C 3KCLteHTpH4eCKMM BbinyCKOM; — BaKyyMHan yciaHOBKa Tuna VD/VOD a;ir o6pa6oTKM CTa-J1M b KOBLue, TaK>Ke — TN yCTpOkiCTBO fl/lR OČpabOTKM CTa/lH C nopOUUKOBblMU MaiepkianaMU (CaSi n CMHTeTMHecKMM LunaK); — ycTp0kiCTB0 fl/ifl HenpepbiBHoro nmbR c^h66ob b ilimpm-He 800 ao 1600 mm h TO/iuiHHbi 160, 200 m 250 mm, fl/iMHbi He 6o-nee 5, 9 m. Cra/ienHTeFiHbiPi 3aBoa Mbi coopy>nmin na 3e/ieHOM no/ie, MMeH0BaHH0e BenbitJKoe none, mo bhahmo Ha puc. 1 m 2. ripon3Bo,qcTBo članu Be^eTCR ,qyn/ieKC npoueccoM, npM^eM 3^eKTpo/iyroBaH nenb cnywnT TO/ibKO flnfl n/iaB/ieHMFi, a^r yaa- neHMfl ctjoccfiopa n ariH neperpeBa na TeMnepaTypy, KOTopaH aon>kha TaK BbicoKa, htoču noKpbiBa/ia noTep«3 Tenna bo BpeMH btophhhom o6pa6oTKH CTa/iM b KOBuje. BbinycKHbie TeMnepaTy-pbi HaXOflRTCR b 3aBHCMMOCTH OT COpTa CT3/1H ot 1720-TM flO 1760-tm °C. ctanb, o6pa6oTaHHoe b bakyymhom ycTpoficTBe no VD cno-co6y, oth. no cnoco6y VOD, flo6ab0hh0 tak>xe eute na TN ycTpof(CTBe c nopoiuKOBaTbiM CaSi a, ecriM He06x0flMM0, TaK>ne MOflHCflHKaLlHH HeMeTa^flHHeCKMX BK/lK)HeHMM. flBe npMMMHbl cnoco6cTByioT nocneayK3me(i o6pa6oTKH cTa/in VD cnocoboM, a HMeHHO: — rapaHTnpyK3T BbtcoKyto 4MCTOTy CTa/in n — yaob^etbopnteribhyio romorehh3althk5 n yctahab/inbaet TeMnepaTypHoe paBHOBecne Me>Kfly o6/imliobkm KOBtua n pac-nnaBa, hto nosBO/ifleT tomho Bbino/iHHTb hactpofiky TeMnepaTbi-pbi nuTbfl c He6onbLuo(i pa3HnuoPi neperpeBa. 3tot nepnofl npouecca rapaHTnpyeT BbicoMy KanecTBy He-npepbiBHo 0T/iMTbix cnfl66oB He To/ibKo mto KacaeTCR nx no-BepXHOCTM, a mx BHyTpeHHO(i rOMOreHHOCTM. 3/ieKTpnMecKaR ayroBafl nenb 6bi/ia BBeaeHa b 3KcnnyaTa-unto 13. 3. 1987 rofla. k0/in4ectb0 np0h3b0flctba cta^n, hto Ka- CaeTCR HaLUHX obCTORTeAjCTB, flOBOTIbHO 6blCTpO yBe/1HHHBa-nacb. BaKyyMHoe ycTpoficTBo b3hto b 3Kcn^yaTaumo b Hanane Mecfltta aBrycTa 6e3 bcrkmx 3aTpyflHeHHH. ycTpoPicTBO an» He-npepbiBHoe ^MTbe BBeaeHo b pa6oTy b Hana^e Mecaua ceHTR-6pfl Toro >«e roaa. llocTeneHHO mu bboflnnn b pa6oTy cMeHy 3a cMeHoii pa6o-hmx n3 MapTeHOBCKoro m uexa aoMeHHoPi nehm, b K0T0pbix pa-6oTa 6bma npeKpameHa. Hto KacaeTCR KanecTBa noKa3aTe/in oneHb 6/iaronpnHTHbi, TaKMe npnxo/ta HenpepbiBHoro /lMTbR n noc^eflyK)mnii npoKaTKH. B noc/ie,ayiomnx roaax y Hac HaMepeHMe coopy>«HTb kob-lueBbie neHH a^h kotopwx ywe npnr0T0Bnen0 MecTo. TaKHM 06-pa30M mw eute ynymunM KanecTBo cTa^n, yBe/iHMH/iM Ha^e->KHOCTb HenpepbiBHoro /IHTbR H fla/ia B03M0MH0CTb TaK>Ke no-cneflOBaTe^bHO BbinoriHRTb /lHTbe flByx flo Tpex 3aBanoK. <0 £ CM <0 « i d) m 600 700 800 900 Temperatura v °C 700 800 900 Temperatura v °C Slika 1. Odvisnost stopnje redukcije hematitne rude od temperature pri različnih dodatkih K2C03 Fig. 1 Degree of reduction of hematite ore as a function of temperature at various additions of K2C03 Slika 2. Odvisnost stopnje redukcije hematitne rude od temperature pri različnih dodatkih Na2C03 Fig. 2 Degree of reduction of hematite are as a function of temperature at various additions of Na2C03 Tabela 2: Redukcija hematitne rude z dodatkom Na2C03 Temperatura v ° C Dodatek Vsebnost železa po karbonata v redukciji v ut. % ut. % Fekl Fe2 Fe3 Stopnja redukcije v1 600 0 0,39 20,6 79,0 7,1 3 0,50 30,5 69,2 8,0 5 0,63 20,9 78,5 9,0 10 0,73 24,8 74,5 10,5 700 0 0,21 25,5 74,3 9,0 3 0,39 41,5 58,1 14,1 5 0,60 41,7 57,8 15,0 10 0,89 46,8 52,3 16,5 800 0 29,4 69,9 0,1 39,0 3 88,2 6,0 5,8 89,8 5 88,9 9,8 1,3 90,1 10 93,2 2,3 4,5 94,0 900 0 86,2 9,5 4,3 86,1 3 83,8 8,5 7,7 87,0 5 89,1 9,3 1,5 91,5 10 90,7 9,2 0,1 94,0 stopnja redukcije minimalno povečuje, saj ta razlika znaša od 2 do 7 %. Zato lahko rečemo, da zadostuje dodatek 3 % alkalnih karbonatov, da se pospeši redukcija. Dodatek obeh alkalnih karbonatov pa vpliva tako, da začne petrolkoks reducirati železove okside že pri nižjih temperaturah, kot v primeru, če teh dodatkov ni. Brez dodatka Na2C03 dosežemo 50 % redukcijo pri 820° C, čeprav dosežemo isti odstotek redukcije pri nižji temperaturi 750° C pri dodatku 3 % Na2C03. Večji vpliv na reduktivnost železovih oksidov ima K2C03 kot Na2C03. Pri dodajanju K2C03 se zniža tudi začetna temperatura intenzivne redukcije, saj je pri 700° C stopnja redukcije namesto 8 % že med 20 in 30 %. Dodajanje alkalnih karbonatov znatno poveča hitrost redukcije železovih oksidov v temperaturnem območju med 700 in 800° C. O. A. Esin in P. V. Geld2 poročata o poskusih, pri katerih sta magnetitu dodajala kalijev in natrijev karbonat in potem opravljala direktno redukcijo z lesnim ogljem. Pri temperaturi 850° C in času trajanja poskusov 40 minut sta povečala stopnjo redukcije za 5 do 7 krat pri dodatku 1 % alkalnih karbonatov. G. I. Čufarov in E. P. Tatievskaja3 sta reducirala manganove okside in sta ugotovila, da dodatek alkalij pospešuje kemične reakcije med železovimi oksidi in reducen-tom. Mehanizem redukcije poteka tako, da železovi oksidi adsorbirajo okside alkalij. S tem se poveča gostota prostih elektronov v površinskih slojih oksidov in se na ta način poveča reakcijska sposobnost površine. Čeprav alkalni karbonati znižujejo začetek redukcije železovih oksidov, jih ne smemo dodajati v plavžni vsip zaradi nastanka nizko taljivih silikatov in zaradi tega, ker povzročajo nastanek nasedlin. Moramo poudariti, da al-kalije v plavžu vplivajo tudi na potek fizikalno-kemičnih procesov in položaj kohezivne cone. 3.0. VPLIV ALKALNIH KARBONATOV NA REAKTIVNOST METALURŠKEGA KOKSA Reaktivnost je zelo pomembna lastnost koksa, ki močno vpliva na kinetiko redukcije železovih rud. Odvisna je od fizikalnih in kemičnih lastnosti reducentov, od stopnje grafitizacije, od njegove zgradbe, in po nekaterih podatkih tudi od količine in sestave pepela. Reaktivnost koksa ne vpliva samo na potek redukcijskih procesov in položaj kohezivne cone v plavžu, tem- več v primerjavi z manj reaktivnimi poveča odstotek v železu raztopljenega ogljika in pospeši metalizacijo rudnega vložka, ki ga reduciramo. Metalurški koks, sestave: C,ix — 76,23%, hlapno — 5,64%, Scel - 0,92%, pepel — 17,21 % je bil osušen. Prepojen je z vodno raztopino karbonata 24 ur. Nato je voda izparela in vzorci posušeni na temperaturi 110° C. Tako pripravljeni vzorci so imeli naslednje vsebnosti karbonatov (tabela 3): Tabela 3: Vsebnost karbonatov v vzorcih Štev. vzorca Vsebnost karbonatov v koksu v ut. % k2co3 Na2c03 1 7,12 7,78 2 6,16 6,41 3 3,52 4,46 Velikost zrna koksa je znašala od 0,5 do 1,0 mm. Kar-boksireaktivnost je določena po Kopersovi metodi tako, da je prevajana konstantna količina C02 skozi nasuto plast koksa, ki je ogrevana do temperature 1050° C. Reakcijski plini so analizirani pri temperaturah 500, 600, 700, 800, 900, 950 in 1000° C. Merjena je tudi količina izhajajoče plinske zmesi C0 + C02. Reaktivnost koksa se pa izračuna po formuli: %CO R =- ■100 % C02 + 0,5 % CO Rezultate reaktivnosti koksa z dodatki alkalnih karbonatov so zbrani v tabeli 4. Tabela 4: Reaktivnost metalurškega koksa v odvisnosti od temperature in dodatkov karbonatov Reaktivn. koksa v % Temperatura v °C Koks brez _ Na?CO-> v ut. % «,C03 v ut. % dodatkov 7,78 6,41 4,46 7,12 6,16 3,52 500 3,0 4,0 3,0 3,0 5,1 3,0 5,1 600 8,3 14,3 9,5 8,3 13,9 11.2 13,6 700 16,4 38,0 21,7 22,2 38,9 29,1 28,0 800 28,9 128,9 59,3 53,1 100,3 75,8 52,8 900 46,9 196,3 160,3 108,6 189,0 186,1 118,3 950 75,1 200,0 193,7 161,6 196,3 196,3 160,3 1000 116,4 200,0 196,3 192,1 200,0 200,0 188,2 1050 155,9 Vpliv dodatka alkalnih karbonatov na karboksireaktiv-nost je predstavljen na sliki 3. Največja razlika v reaktivnosti je v temperaturnem območju med 700 in 950° C, in sicer v intervalu, ko se začnejo karbonati taliti in razkrajati5. Z razkrojem in nataljevanjem karbonatov se močno poveča možnost za potek medsebojnih reakcij med grafitno mrežo trdnih reducentov in staljenimi karbonati oziroma njihovimi razkrojnimi produkti. Kalijev in natrijev karbonat povečujeta sposobnost trdnih reducentov za vplinjanje, s tem da se kovinski ioni natrija in kalija vgra-de v kristalno mrežo grafita in jo deformirajo6. Tako deformirana mreža poveča svojo adsorpcijsko sposobnost za C02 in s tem pospeši potek reakcij na površini. 4.0 PORAZDELITEV ALKALIJ V PLAVŽU Alkalije pridejo v plavž z vsipom. Vezane so v rudi, sintru, peletih, koksu in talilih v obliki silikatov. V plavžu se porazdelijo na naslednji način: a) izparevajo in v obliki prahu odhajajo s plavžnim plinom v čistilce. >2% 1,5-2 1-1,5 < 1 Slika 4. Porazdelitev alkalij v plavžu Fig. 4 Distribution of alkalis in the blast furnace cirati pri nizkih temperaturah, toda njihovi silikati pri nekoliko višjih, in sicer okrog 1000° C (slika 6). Alkalije natrija in kalija so stabilne pri nizkih temperaturah, vendar se pri višjih temperaturah direktno reduci- Dodatek karbonatov v 7» Slika 3. Vpliv dodatkov alkalnih karbonatov na karboksireaktivnost metalurškega koksa Fig. 3 Influence of addition of alkali carbonates on the carboxyreactiv-ity of matallurgical coke b) s predžlindro in prebodno žlindro izhajajo iz plavža, c) cirkulirajo v sedlu in jašku plavža v obliki plinov, d) tvorijo nasedline v sedlu in srednjem delu jaška plavža. Porazdelitev alkalij v plavžu je prikazana na sliki 4 in 5. Narejena je bila na Japonskem v plavžu v Hirohate7. Največja koncentracija alkalij (nad 2 %) je v sedlu in spodnjem delu jaška plavža. V drugih delih plavža so tudi razmeroma visoke koncentracije alkalij in znašajo od 1 do 2 %. Z rudo in koksom pride 1,78 oziroma 0,51 kg alkalij na tono grodlja. Med procesom redukcije alkalije iz-parevajo in krožijo v peči. Največji del pa odhaja s plavžno žlindro (2,21 kg/tono) in manjši del s plavžnim plinom (0,05 kg/tono grodlja). Alkalije iz vsipnih komponent delajo nasedline tako, da preprečujejo pravilen razpored plinov in položaj kohezivne cone v plavžu. Literaturni podatki pa kažejo, da alkalije povečujejo specifično porabo koksa8, ker povečujejo njegovo reaktivnost. Zaradi prisotnosti alkalij koks razpada, pa tudi peleti, in sicer v sedlu in jašku plavža. Tvorijo se tudi alkalni cianidi, ki krožijo v peči, čeprav jih najdemo tudi v nasedlinah. Raziskave so pokazale, da se alkalije adsorbirajo na ognjevarnem materialu, difundirajo vanj, in se na ta način hitreje obrablja. Na sliki 4 in 5 je prikazana pot alkalij od vsipa do izhoda z žlindro in plavžnim prahom9. Pri tem pa so prikazane posamezne faze nastajanja trdne, tekoče in plinske faze med kroženjem. Alkalije, ki so vezane v obliki alu-mosilikatnih kompleksov, so relativno stabilne spojine. Delno se reducirajo in razpadajo ter delno odhajajo s plavžno žlindro. Natrijev in kalijev oksid se začneta redu- Izhlapevanje Alkalije v coni kopi -Alkalije v žlindri Koks Ruda 0.51«/A78. Adsorpcija v coni kosovnega mat. Cona kosovnega materiala Žrelni plin 0.051 in taljenja Conav kapljanja železa 2.24 Cona zmehČanja,__-fiš^j— in tnlifnin — Adsorpcija v coni \ zmehcanja in taljenja Adsorpcija v coni kapljanja Bilanca Žlindra 0.031 2.21 Teza v kg/t grodlja Slika 5. Cirkulacija alkalij v plavžu Fig. 5 Circulation of alkalis in the blast furnace rajo z ogljikom iz koksa. Presečišče premice 2C +02 = 2C0 s premicami nastanka alkalnih spojin predstavlja začetek redukcije posameznih spojin. Tistim alkalijam, ki razpadajo, se poveča parcialni tlak v plavž-nem plinu. Pri visokih temperaturah v spodnjem delu plavža so ugodni pogoji za nastanek cianidov. Predvsem ti krožijo v plavžu kot pare, tekočine ali pa v trdnem stanju. Karbonati in oksidi so prav tako v tekočem ali trdnem stanju. V glavnem večina avtorjev zagovarja takšen mehanizem kroženja alkalij, da pare alkalij krožijo, potem pa tvorijo cianide, ti pa ponovno prehajajo v trdne karbonate. Slika 6. Odvisnost standardne proste entalpije od temperature za različne alkalne spojine Fig. 6 Variation of standard free enthalpy with temperature at various additions of alkali compounds Pri teh procesih kroženja sodelujeta KCN in K2C03 in v manjši meri alkalije natrija, ki se kondenzirajo na hladilnikih, kjer je povečano hlajenje ognjevarne opeke. Del alkalij ponovno prihaja v cono višjih temperatur, kjer iz-parevajo in se tako nadaljuje ponovno kroženje v plavžu. 5.0. VPLIV ALKALIJ NA TVORBO NASEDLIN V PLAVŽU Nasedline nastajajo v sedlu in spodnjem delu jaška plavža. Obstajajo različna tolmačenja o nastanku nased-lin'°, čeprav je večina avtorjev mnenja, da nasedline povzročajo alkalije, in sicer cianidi. V jašku in sedlu plavža se oksidirajo cianidi, potem pa reagirajo z drobnimi komponentami rude, sintra, apnenca in koksa. Ker je ognje-varna obloga nekoliko hladnejša, prevzema nase vedno več alkalij, ki tvorijo alumosilikate in se z njo vežejo. Nastanek nasedlin povzroča tudi redukcija vvustita z alkalnimi cianidi pri temperaturah nad 590° C. Pri tem nastajajo alkalni oksidi, ki se vežejo z drobnimi komponentami vsipa. Kovinsko železo, ki nastaja pri redukciji, pa utrjuje nasedline. Obstajajo nasedline, ki so bogate s si-likati, cinkovim in svinčevim oksidom. Lažje taljivi silikati lepijo ob sebi drobne komponente vsipa in tako tvorijo nasedline, ki stalno rastejo. Take nasedline vsebujejo v glavnem alkalne alumosilikate, ki služijo kot vezivno sredstvo. Nekateri avtorji pa menijo, da nasedline povzročajo dvojni karbonati alkalij, ker tvorijo prve tekoče faze. Alkalni karbonati imajo tališča med 850 in 901° C, raztapljajo kremen in hematit ter tako tvorijo alkalne sili-kate in ferite, ki se tudi nahajajo v nasedlinah. Pri uporabi ljubijskih in vareških rud pri proizvodnji grodlja se tvorijo nasedline, ki vsebujejo poleg alkalnih cianidov in alumo-silikatov še okside cinka in svinca. 6.0. ALKALNE SPOJINE V PLAVŽNI ŽLINDRI Pri delu z bazično žlindro nastajajo težave med obratovanjem, ker je visoka temperatura tališča oz. širok interval taljenja. Po drugi strani pa bazične prve žlindre povzročajo, da prihaja do kopičenja alkalij v področju sedla plavža. Pri kislem vsipu tvorita K20 in Na20 spojine z Al203 in Si02. V žlindri, ki vsebuje 30 % CaO, 36 % Si02, 14 % Al203 in 10 % MgO, smo našli v strjeni obliki Leuzit KalSi206, ki je bil izločen ob kristalih monticellita KAI-Si206. V področju piroksena najdemo tudi alkalije. V področju piroksena najdemo tudi alkalije. V strjenih žlin-drah, ki vsebujejo od 0,9 do 1,2 % žvepla, je žveplo vezano predvsem v obliki CaS, toda v žlindrah, ki vsebujejo 5° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° x- spojine ki vsebujejo alkalije y- KAlSi206 Slika 7. Difraktogram plavžne žlindre obogatene z alkalijem Fig. 7 Diffractogram of the blast-fumace slag enriched with alkalis MnO, smo našli žveplo, vezano na sulfid (Ca, Mn) S. Sulfidi so v strjenih žlindrah enakomerno porazdeljeni in pri počasnem ohlajanju tvorijo velike dendritne kristale. Plavžne žlindre imajo običajno sestavo, ki leži v področju melilita v sistemu CaO — Si02 — MgO — Al203. Melilit je zmesni kristal med gehlenitom Ca2AI2Si07 in akermanitom Ca2MgSi207. V melilitu najdemo poleg akermanita in gehlenita še alkalije natrija in kalija. V to skupino spadajo še 2Ca0Fe0-2Si02, 2CaO-Fe203 • Al203 • Si02, Na20 ■ 2CaO • Al203 ■ 4Si02 in K20 • CaO-• AI203-2Si02. Vse te spojine lahko tvorijo zmesne kristale. Skupna formula za melilit je potem (Ca, Na, K)2 (Mg, Fe2 + , Fe3 + , Al) (Si, Al)2 07. To pomeni, da alkalije lahko prinesemo v plavž še z žlindrino fazo s sintrom, saj sta FeO in Fe203 sestavini sintrov ali prvih žlinder. Spojine natrija in kalija se strdijo v silikatni fazi. Od tega, v kakšni koncentraciji nastopata, je odvisno tališče posameznih spojin (slika 7). Kalijev melilit KCaAISi207 znižuje tališče gehlenitu. K20 tvori s CaO in Si02 spojine 4K2OCa-0 • 10Si02 in 2K20 ■ CaO • 6Si02, ki sta tekoči pri temperaturi 950° C. Če znižujemo v tem sistemu Si02 tako, da je razmerje CaO : Si02= 1:1, narašča likvidus krivulja s padajočo vsebnostjo K20, dokler se ne doseže Ca0Si02, ki ima tališče pri temperaturi 1544° C. Vsebnost alkalij v plavžnih žlindrah pospešuje raz-žveplanje grodlja, kar so tudi pokazali laboratorijski poskusi11. Ta vpliv se pojasnjuje tako, da se alkalije vežejo s silicijem v kompleksne alumosilikate, s tem da sproščajo CaO iz silikatov, pri čemer se veže žveplo v obliki CaS. Zato na difraktogramu na sliki 7 ne najdemo alkalnih sulfidov, temveč sulfid kalcija, ki je bolj stabilen, kot sta sulfida kalija in natrija. Na2S je dokaj stabilen sulfid, kar ne velja za K2S, ki se tali že pri 850° C. 7.0 ZAKLJUČEK Alkalije pridejo v plavž z rudo, sintrom in koksom. V plavžu se porazdelijo tako, da večji del odhaja s plavžno žlindro, manjši pa s plavžnim prahom. Drugi del ostaja v plavžu in kroži v sedlu in spodnjem delu jaška in tam dela nasedline. Nasedline delajo v glavnem cianidi, ki se oksidirajo in reagirajo z drobnimi delci vsipa in jih tako tvorijo. V nasedlinah se pojavljajo tudi svinec in cink, ker ljubijske in vareške rude vsebujejo ta dva elementa. S plavžno žlindro odhaja približno 90 % alkalij, ki so vezane v obliki alumosilikatnih spojin. Silikati natrija in kalcija se lahko reducirajo z ogljikom tako, da nastajajo pare alkalij, ki krožijo v plavžu, ali pa odhajajo s plavžnim prahom ali plinom v čistilce. Alkalni karbonati povečujejo hitrost redukcije železovih oksidov v temperaturnem območju med 700 in 800° C. Čeprav se dosežejo enake stopnje redukcije že pri 100° C nižjih temperaturah, so alkalije nezaželjene v plavžu, ker tvorijo nasedline in nizkotaljive silikate, kar vpliva na strujanje plinov in položaj kohezivne cone. Alkalni karbonati povečujejo tudi reaktivnost trdih reducentov, ki je izrazita pri temperaturah med 700 in 950° C. Na ta način pospešujejo procese direktne redukcije železovih oksidov. Povprečna vsebnost alkalij ugodno vpliva na razžveplanje grodlja, ker se alkalije vežejo v obliki silikatnih spojin in s tem sproščajo CaO, ki veže žveplo v obliki CaS. 8 0 LITERATURA 1. B. Dobovišek: Vpliv K2C03 in Na2C03 na potek redukcije železove rude. Rudarsko-metalurški zbornik, 1970, 4, 423—431. 2. O. A. Esin, P. V. Geld: Fizičeskaja himija pirometallurgiče-skih processov I, 1962. 3. G. I. Čufarov, E. P. Tatievskaja: Mehanizem i kinetika vos-stanovljenja okislov metallov — AN. SSSR. Uralskij Filial, Fiz. him. osnovi domenoga procesa. 4. B. Dobovišek, J. Lamut, G. Todorovič, M. Šimnic: Vpliv alkalij v koksu na obratovanje plavža, Poročilo Ml, 1977. 5. B. Dobovišek: Študij vpliva dodatkov Na2C03 in K2C03 na reaktivnost metalurškega koksa. Rudarsko-metalurški zbornik 1972, 2/3, 223-233. 6. L. J. Markovskij, Z. N. Mazur, C. N. Elkins: Dokladi AN. SSSR, 90, 1953, 1076 7. K. Lilius: Scandinavian Journal of metallurgy, 9, 1980, 3, 139-147. 8. C. Lambert: Ironmaking Conference Proc., New York, 35, 1976, 324-333. 9. J. Davies, J. T Moon, F. B, Traice: Ironmaking and Steel-making, 1978, 4, 151 — 161. 10. P. K. Abraham, L. I. Staffansson: Scandinavian Journal of Metallurgy, 1975, 4, 193-204. 11. G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar: Vpliv alkalij na razžveplanje grodlja, Poročilo Ml, 1984. ZUSAMMENFASSUNG Alkalien kommen in den Hochofen mit dem Moller, mit den Flussmitteln und mit dem Koks. Im Schacht und im Sattel ver-lauft die Reduktion, entsteht die erste Schlacke, die alkalischen Alumosilikate und Ferite werden gebildet. Die Reduktion der Ei-senoxyde durch Gasreduzente verlauft uber die Adsportion der Gasreduzente an der Oberflache der Erzteilchen. Dabei kommt an der adsorbierten Oberflachenschicht zu der Deformation von Molekulen des Reduzenten. In der Reduktionszeit sind Schichten von Magnetit und VVustit stetig anvvesend. Oxyd-schichten vverden abhangig von der Reduktionsgeschvvindig-keit gebildet. Diese Prozesse konnen durch Alkalien beschleu-nigt vverden, so dass der Austausch von Sauerstoff zvvischen den Reduzenten und den Eisenoxyden beschleunigt vvird, wo-bei die Alkalien vvahrscheinlich in das Kristallgitter der Eisen-oxyde eingebaut vverden. Die alkalischen Karbonate beschleuni-gen die Reduktionsgeschvvindigkeit im Temperaturinterval zvvi- schen 700 und 800" C. Sie vergrossem auch die Reaktivitat der festen Reduzenten im Temperaturbereich zvvischen 700 und 950° C und zvvar so, dass sich die metallischen Ione des Na-triums und Kaliums in das Kristallgitter von Graphit einbauen. Die Alkalien verteilen sich im Hochofen so. dass der grosste Teil mit der Hochofenschlacke und ein kleinerer Teil mit Hoch-ofenstaub abgeschieden vvird. Der ubrige Teil kreist im Hochofen und im Sattel vvodurch die richtige Verteilung der Gase und die Lage der kohesiven Zone verhindert vvird. Die Verbindungen von Natrium und Kalium in der Schlacke verharten in der silikati-schen Phase. Der Schmelzpunkt der einzelnen Verbindungen ist von deren Konzentration abhangig. Die Alkalien in Hoch-ofenschlacken beschleunigen die Entschvvefelung von Rohei-sen. Diese VVirkung vvird so erklart, dass die Alkalien mit Sili-zium komplexe Alumosilikate bilden, vvodurch CaO frei vvird fur die Bindung von Schvvefel in Form von CaS. SUMMARY Alkalis come into the blast furnace with the ore burden, with fluxes and with coke. In the shaft and in the bosh the reduction process takes plače, the first slag is formed, and alkaline alu-mosilicates and ferrites appear. In reduction of iron oxides with gaseous reducing agents the adsorption of gaseous reducing agents on the surface of ore particles is the first stage. In the surface adsorption layer the gaseous molecules are deformed. During the reduction process a layer of magnetite and vvustite is constantly present. Oxide layers are formed in relation to the reduction rate. These processes can be accelerated by pres-ence of alkalis vvhich cause faster exchange of oxygen betvveen the iron oxides and the reducing agent because the alkalis probably embed into the lattice of iron oxides. Alkali carbonates substantially increase the reduction rate in the temperature interval betvveen 700 and 800" C. Also the reactivity of solid re- ducting agents in the temperature interval between 700 and 950° C is increased by penetration of sodium and potassium ions into the graphite lattice. Alkalis are distributed in the blast furnace in such a way that the majority goes into slag, and the minority with the fumes. One part remains in the blast furnace, it circulates and causes accretions in the lovver part of the shaft and in the bosh vvhich hinders regular distribution of gases and the position of cohe-sive zone. Sodium and potassium compounds solidify in the sili-cate phase. The melting points of single compounds depend on the concentration of the two elements. Presence of alkalis in the blast-furnace slags improves the desulphurisation of pig iron. This influence can be explained by the fact that alkalis are bound vvith silicon into complex alumosilicates, liberating thus CaO for reaction vvith sulphur into CaS. 3AKJ1KDHEHME LL|e/i04M nocTynatoT b flOMeHHyK3 ne^b c pyflH0Pt ko/iouuoK, c ((jnKDcaMH m c kokcom. BocCTaHOB/ieHMe nponcxoflMT b waxTe m 3anne4MKaMM. 06pa3yiOTCfl: nepBbiii LunaK, me/ioHHbie a/iio-MOCMJlMKaTbl M CfceppMTbl. BOCCTaHOB/ieHMe OKMCeM We/le3a C ra30BaMM BOccTaHOBMTe/iHMM nponcxoflHT 4epe3 aacopčumo ra30Bbix BoccTaHOBMTenefi Ha noBepxHOCTM 4acTnu pyabi. tipu 3T0M >Ke MO/ieKy/lM BOCCTaHHOBMTe/lfl Ha nOBepXHOCTHOM aa-copbupaHOM c/ioKD fle0opMMpyioTCfl. B TeneHHM B0CCTaH0B/ie-HHfl b npouecce nocTORHHO npncyrcTByK)T c/iom MameTMTa m BtOCTHTa. ri/iaCTM OKMCePi OČpa3yK)TCfl b 3aBMCMMOCTM OT 6blCTpOTbl BOCCTaHOB/ieHMfl. 3tM npOUeCCbl MO>KHO yCKOpMTb C LUe/lOMaMM t3kmm 06pa30M, mto yCKOpMM 3aMeHy KMC/IOpOfla Me>K/iy B0CCTaH0BHTe/ieM m okmchmm >Kene3a, npuneM bo3mo>k-ho, mto we;i04M BCTynaHDT b KpncTanbHyio ceTb OKMcePi >«e/ie3a. KapčoHaTbi meno4ePi cymecTBeHHO ycK0pflt0T 6bicipoiy boc-CTaHOB/ieHMH b TeMnepaiypHOM HHTepeane Me>x,uy 700 m 800°C. yBe/lMHMBaeTCR TaKMe peaKTMBHOCTb TpepflblX BOCCTaHOBMTe- /ieti b TeMnepaTypHoPi 06/iacTM MexttKaHMe me/iOHetf b aoMeHHbix w/iaKax ycKopneT yflaneHMe cepbi H3 wy-ryHa. 3to ab/ieHne mo>kho o6"bflCHMTb tbkmm 06pa30M, 4to me-/104M o6pa3yioT coe/jmhehmr c KpeMHMeM KOMn/ieKCHbie a/nomh-HMeBbie CM/lMKaTbl, MTO OCBO>KflaiOT CaO, KOTOpbIM nočne 3T0T0 bfl>t & H I / / '/A f f 24 22 20 -18 16 14 12 10 E E o > "S JC p 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Ogljik v 7. Slika 6. Prekaljivost ogljikovega jekla pri različnih velikostih avstenitnega zrna Fig. 6 Through hardenability of carbon steel at various sizes of austenite grains Med valjanjem prihaja, odvisno od stopnje deformacije po vsakem vtiku, do statične ali dinamične rekristalizacije. Po vsaki statični rekristalizaciji dobi jeklo drob-nejše avstenitno zrno, ki pa potem ponovno raste. Pri tem ponavljajočem se procesu statične rekristalizacije in ponovne rasti avstenitnega zrna pri valjanju imajo zelo važno vlogo izločki aluminijevega in vanadijevega nitrida. Ti, zelo drobno izločeni nitridi, povzročajo pri statični re- kristalizaciji nastanek drobnega avstenitnega zrna. po rekristalizaciji pa ovirajo njegovo ponovno rast. Tako bo torej imelo jeklo z dovolj izločki aluminijevega in vanadijevega nitrida po valjanju, kakor tudi pri temperaturi transformacije, drobno avstenitno zrno. Izločeni nitridi in karbonitridi v jeklu močno pospešujejo potek transformacije avstenita v perlit. Ta proces transformacije, podobno kot večina procesov v kovinah, poteka preko tvorbe kristalizacijskih kali in rasti kristalnih zrn. Če so v jeklu izločeni drobni nitridi in karbonitridi, se ob teh izločkih veliko lažje in hitreje tvorijo kristali-zacijske kali. Čas od podhladitve in začetka tvorbe perlita se skrajša, hkrati pa tudi čas celotne transformacije. Pri kontinuirnem ohlajanju jekla Č.4830 pomeni to, da se bo avstenit prej v popolnosti pretvoril v perlit, preden bo doseglo jeklo temperaturo bainitne in martenzitne transformacije, ko bi se preostali avstenit lahko pretvoril v bainit in martenzit. Vpliv neraztopljenih karbonitridov in velikosti avstenitnega zrna na začetek transformacije avstenita pri enem od običajnih mikrolegiranih jekel je prikazan na sliki 7. Iz tega diagrama je razvidno, da je kritični ohlajeval-ni čas za pričetek transformacije avstenita odvisen od temperature avstenitizacije. Pri nizkih temperaturah av-stenitizacije, ko ima jeklo drobno avstenitno zrno in neraztopljene karbonitride, ki delujejo kot kali, se ta kritični ohlajevalni čas skrajša. Nasprotno temu pa se pri višjih temperaturah avstenitizacije ta čas močno podaljša zaradi grobega avstenitnega zrna in povečane vsebnosti legirnih elementov v avstenitu, do katere pride z razto-pitvijo karbonitridov. Učinek(Nb)y in rasti avstenitnega zrna Učinek NbC-kali in zmanjšanja avsteni -tnega zrna 0 q020 q040 0,060 0,080 0,100 0,120 Niobij v %> Slika 7. Ohlajevalni časi za pričetek tvorbe ferita — perlita pri jeklu, legi-ranem z Nb po različni avstenitizaciji Fig. 7 Cooling times for commencement of ferrite-pearlite formation in steel alloyed vvith Nb after various austenitization annealings Topnost nitridov in karbonitridov v jeklu je odvisna od topnostnega produkta in od temperature (slika 8). Pri višjih temperaturah je topnost večja, proti nižjim temperaturam pa pada. Med valjanjem, ko temperatura valjan-cev pada, se pričnejo iz prenasičene trdne raztopine izločati nitridi in karbonitridi. Plastična deformacija s povečanjem števila napak v jeklu, kot so dislokacije in praznine, močno pospeši izločanje nitridov in karbonitridov. Iz topnostnega produkta tudi sledi, da je pri določeni temperaturi količina izločenih nitridov v jeklu tem večja, čim večja je v njem vsebnost nitridotvornih elementov in du- šika. Pri enaki vsebnosti aluminija in vanadija bo več izločenih nitridov v tistem jeklu, ki bo imelo večjo vsebnost dušika. - N^iooct i v \ s^900c C Topnostni produkt: log[V][N] = _ 8330 1 + 346 0 0,005 0,010 Dušik v % Slika 8. Topnostne izoterme VN v jeklu pri različnih temperaturah (po K. J. Irvine) Fig. 8 Solubility isotherms VN in steel at various temperatures (after K. J. Irvine) Pri pregledu večjega števila šarž smo opazili, da nagnjenost posameznih šarž h krivljenju na hladilni klopi ni odvisna od vsebnosti aluminija v jeklu. Zato smo sklepali, da so vsebnosti dušika v jeklu po posameznih šaržah precej različne. Tako je lahko v nekaterih šaržah kljub zadostni vsebnosti aluminija in vanadija koncentracija dušika premajhna, da bi se med valjanjem izločilo dovolj nitridov, kar bi zagotovilo drobno avstenitno zrno. Tako imajo šarže z nizkim dušikom po valjanju malo izločenih nitrodov in grobo avstenitno zrno, ki se pri ohajanju transformira v večfazno strukturo perlita, bainita in martenzita, kar povzroča krivljenje pri valjanju. Pravilnost predpostavke o vplivu dušika v jeklu na krivljenje pri valjanju smo preverili na dvajsetih šaržah, za katere smo imeli podatke o valjanju. Kemična analiza je pokazala, da so vsebnosti dušika pri teh šaržah med 60 in 125 ppm in da imajo šarže, ki so se pri valjanju krivile, povprečno 105 ppm dušika, tiste, ki pa se niso krivile, pa 92 ppm. Domnevo o povezanosti vsebnosti dušika v jeklu z velikostjo avstenitnega zrna in posredno s pojavom krivljenja pri valjanju smo preverili z naslednjim preizkusom. Šestim šaržam, tri od teh so se valjale brez haljenja in tri s hlajenjem, smo določili avstenitno zrno z avsteni-tizacijo vzorcev dve uri pri temperaturi 1050° C. Opazili smo, da imajo šarže, ki so se pri valjanju krivile, približno za eno stopnjo bolj grobo zrno od tistih, ki se niso krivile (slika 9). Opazili smo tudi, da imajo šarže z grobim zrnom vsebnost dušika 80, 60 in 86 ppm, z drobnim zrnom pa 100 in 135 ppm. Industrijski poizkusi Ker je kemična analiza dušika v posameznih šaržah, pa tudi določitev avstenitnega zrna pri avstenitizaciji na temperaturi 1050° C kazala na pravilnost predpostavke, da prihaja do krivljenja pri valjanju pri šaržah z nižjo vsebnostjo dušika, smo se odločili za izdelavo večjega števila šarž s povišanim dušikom. Po veljavnem tehnološkem predpisu se jeklo Č.4830 pred odlivanjem obdela s CaSi. Povišano vsebnost dušika v jeklu smo nameravali doseči z vpihovanjem prašnatega CaSi v tekoče jeklo, z mešanico 75 % argona in 25 % dušika. V prvi seriji je bilo odlitih 27 šarž jekla Č.4830 s povišanim dušikom. Časi vpihovanja CaSi so bili pri teh šar- Slika 9: Avstenitno zrno, avstenitizacija dve uri pri 1050° C. Jedkalo pikrinska kislina, pov. 100x Zgoraj: Vzorec iz šarže, ki se je pri valjanju krivila. Spodaj: Vzorec iz šarže, ki se pri valjanju ni krivila. Fig. 9 Austenitic grain, austenitization 2 hours at 1050° C. Etchant picric acid, magn. 100 x . Top: Sample from the heat where rollings vvere distorted Bottom: Sample from the heat where rollings were not distorted žah približno 3 do 4 minute, pri čemer so bile dosežene vsebnosti dušika od 106 do 174 ppm ter v povprečju 136 ppm na prvi peči in 146 ppm na drugi peči. Valjanje teh šarž s povišanim dušikom je pokazalo, da je bilo le pri šestih šaržah potrebno hlajenje pred zadnjim vtikom, ostalih 21 šarž, kar je približno 80 %, pa se je valjalo brez hlajenja. V primerjavi s stanjem pred tem, ko se je brez hlajenja valjalo le približno 40 % šarž, je to bistveno boljši podatek in nam jasno kaže, da dušik v jeklu odločilno vpliva na krivljenje pri valjanju. Od šestih šarž, ki jih je bilo potrebno hladiti pred zadnjim vtikom, so imele tri vsebnost dušika pod 120 ppm, kar imajo že šarže, ki niso bile prepihane z mešanico argona in dušika. Če ne upoštevamo teh treh šarž, ki niso imele povišane vsebnosti dušika, lahko rečemo, da se pri valjanju ni krivilo približno 90 % šarž. Povprečna kemična sestava šarž s povišanim dušikom, ki so se krivile pri valjanju, in povprečna kemična sestava šarž, ki se niso krivile, sta prikazani v tabeli 3. Iz te tabele je razvidno, da imajo šarže, ki so se kljub povišani vsebnosti dušika krivile pri valjanju, povprečno višjo vsebnost legirnih elementov mangana, kroma, molibdena in niklja. Ta ugotovitev nam kaže, da imajo nekoliko vpliva na krivljenje pri valjanju tudi spremembe vsebnosti legirnih elementov v mejah, ki jih dopušča standard. Vendar na začetku naših preiskav pri šaržah z običajno vsebnostjo dušika vpliv legirnih elementov ni bil opazen zaradi prevladajočega vpliva dušika na krivljenje pri valjanju. Tabela 3: Povprečna kemična sestava »šarž H« in »šarž T« pri jeklu Č.4830, prepihanem z mešanico argona in dušika C Si Mn P S Cr Mo Ni V Al N Povprečje pri enaindvajsetih Q 53 Q 32 Q 86 0 Q11 0 QQ8 Q g7 Q Q16 Q u Q14 Q Q22 QQU2 "sarzah T« Povprečje pri šestih »šaržah H« 0,54 0,32 0,92 0,012 0,009 1,00 0,028 0,17 0,13 0,020 0,0125 »šarže T«= šarže, ki so se valjate brez hlajenja »šarže H«= šarže, ki so se valjale s hlajenjem pred zadnjim vtikom Izdelana je bila tudi posebna empirična formula, s pomočjo katere smo lahko pri šaržah s povišanim dušikom na osnovi kemične sestave s precejšnjo gotovostjo napovedali, če se bo šarža krivila pri valjanju: K = 0,6 (% Mn - 0,86) + 1,11 (% Cr — 0,97) + + 1,45 (% Mo - 0,016) + 0,15 (% Ni - 0,14) Šarže s povišanim dušikom, ki imajo po zgornji enačbi izračunano vrednost K negativno ali pozitivno in manjšo od 0,14, se pri valjanju ne krivijo. Pri šaržah s K med 0,14 in 0,20 obstaja precejšnja verjetnost, da bo prišlo do krivljenja pri valjanju. Ta verjetnost je predvsem odvisna od pogojev valjanja, kot sta končna temperatura valjanja in hitrost ohlajanja valjancev na hladilni klopi. Nad tem prehodnim območjem se vse šarže s K nad 0,20 pri valjanju krivijo. Pri vpihovanju CaSi z mešanico argona in dušika so bile med posameznimi šaržami precejšnje razlike v vsebnosti dušika. Do teh razlik je prišlo zaradi različno dolgih časov vpihovanja CaSi in zaradi različnih pritiskov argona in dušika v jeklenkah. Da bi dosegli bolj enakomerno vsebnost dušika v jeklu, smo pozneje izdelovali jeklo s povišanim dušikom s pomočjo legiranja z nitrova-nom. Do danes so bile še tri kampanje odlivanja jekla Č.4830 s povišanim dušikom, tako da je bilo skupno narejeno preko 100 teh šarž. Pri zadnjih dveh kampanjah je bilo narejeno tudi 45 šarž z nitrovanom. Tudi pri teh 100 šaržah je bil povprečno delež šarž, ki so se krivile pri valjanju, manj kot 10%. ZAKLJUČKI Industrijski poizkusi so potrdili predvidevanja raziskav, da povišanje vsebnosti dušika v jeklu Č.4830 učinkovito preprečuje krivljenje na hladilni klopi pri valjanju ploščatih profilov. Pri običajnem raztrosu vsebnosti le-girnih elementov v jeklu in pri povišani vsebnosti dušika od 140 do 170 ppm se pri valjanju krivi še samo manj kot 10 % šarž. To pa je bistveno boljše od stanja pred tem, pri šaržah z običajno vsebnostjo dušika, kjer se je pri valjanju krivilo približno 60 % šarž. Kljub povišani vsebnosti dušika v jeklu se pri valjanju še vedno krivijo tiste šarže, ki imajo vsebnost več legir-nih elementov na zgornji analizni meji. Povišano vsebnost dušika v jeklu smo dosegli s pre-pihovanjem tekočega jekla z mešanico argona in dušika ali z legiranjem z nitrovanom. Vendar smo pri obstoječih pogojih v jeklarni dosegli bolj konstantne vrednosti dušika v jeklu pri legiranju z nitrovanom. Literatura 1. Avtorski kolektiv: VVerkstoffkunde Stahl, VERLAG STAHLEISEN m.b.H. Dusseldorf, 1985 2. VVolfgang Pitsch: Grundlagen der VVarmebehandlung von Stahl, VERLAG STAHLEISEN m.b.H. Dusseldorf, 1976 3. C. A. Siebert, D. V. Doane, D. H. Breen: The hardenability of steels 4. L. I. Gladštein, D. A. Litvinenko, L. G. Onučin: Struktura avstenita i svojstva gorjačekatnoj stali, Izdateljstvo metalurgija, 1983 5. L. Mayer: Stahl und Eisen 101 (1981) 483-491 6. G. Glover, R. B Oldland, R. Louis: Properties and pro-cessing of vanadium — nitrogen steels, HSLA steel conferen-ce, 1984 7. Michael Korchynsky: Microalloying and thermo — me-chanical treatment, 1987 8. F. Vodopivec: Aluminijev nitrid v jeklu 9. A. Kern, W. Reif: Steel research 57, str. 331—334 10. B. Dutta, C. M. Sellars: Materials Science and Technolo-gy 1986, 2, 146—153 11. A. Kern, W. Reif: Steel research 57 (1986) 385-388 12. A. Kern, W. Reif: Steel research 57 (1986) 377-384 13. D. Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj, F. Kavčič, F. Haler: Vodenje ohlajanja po valjanju za dosego zadostne plastičnosti za hladno predelavo jekla, II. del. Poročilo Met. inštituta, št. 84-032, 1984 ZUSAMMENFASSUNG Beim VValzen flacher Profile aus Stahl Č.4830 kommt bei ei-nigen Schmelzen beim Kuhlen an der Kuhlbank zum Siechelarti-gen biegen der gevvalzten Profile. Seit dem dieser Stahl in gros-seren Mengen gewalzt wird ist es bekannt, dass dieses Biegen durch die Herabsetzung der Endvvalztemperatur bzw. durch das Kuhlen des VValzgutes vor dem letzten Stich verhindert vverden kann. Um dieses ungiinstige Kuhlen des VValzgutes vor dem letzten Stich zu vermeiden haben wir Moglichkeiten ge-sucht die Empfindlichkeit des Stahles zum Biegen beim Abkuh-len an der Kuhlbank durch die Anderung der chemischen Zu-sammensetzung von Stahl zu verringern. Metallographische Untersuchungen zeigten, dass die gera-den Profile ein gleichmassiges perlitisches Gefuge aufweisen und die gebogenen Profile aus einem Mehrphasengefuge aus Perlit, Bainit und Martensit bestehen. Auf grund dieser metalo-graphischer Untersuchungen haben wir entnommen, dass bei einem hoheren Stickstoffgehalt im Stahl nach der VVarmverfor-mung eine grossere Zahl der ausgeschiedenen Nitride und fei-neres Austenitkorn im Stahl erziehlt vverden kann. VVeiter haben wir entnommen, dass bei solchem Stahl die Umvvandlung in Perlit leichter verlaufen wird, was das Biegen des VValzgutes an der Kuhlbank verhindern wird. Mehr als hundert Schmelzen von Stahl Č.4830 mit dem Stickstoffgehalt bis 170 ppm sind erzeugt vvorden vvobei, der Zuvvachs von Stickstoff durch das Einblasen von CaSi mit ei-nem Gemisch aus Argon und Stickstoff oder durch das Zule-gieren mit Nitrovan erreicht vvorden ist. Von den Schmelzen mit hoherem Stichstoffgehalt konnten etwa 90 % ohne Kuhlung vor dem letzten Stich gevvalzt werden was wesentlich besser ist als es zuvor war, wo sich kaum 40 % der Schmelzen ohne Kuhlung walzen liessen. Eine genauere Uberprufung der chemischen Zusammensetzung der Schmelzen die trotz hoherem Stichstoffgehalt beim VValzen gekuhlt werden mussten, zeigte einen hoheren Gehalt von Legierungselementen. SUMMARY When flat sections of Č.4830 steel are rolled, a sickle-like distortion of rollings occurs in cooling on the cooling bank vvith some heats. Since this steel is rolled in greater quantitities, it is knovvn that distortion can be prevented by reducing the final rolling temperature or by cooling the rollings before the last pass. In order to avoid this unpleasant cooling before the last pass a possibility was sought to reduce the steel sensitivity to buckling on the cooling bank by changing the chemical compo-sition of steel. Metallographic investigations shovved that normally straight rollings have an uniform pearlitic structure vvhile in the distorted rollings a multi-phase structure of pearlite, bainite, and marten-site was revealed. Thus the conclusion vvas made that a higher content of nitrogen in steel vvill cause the precipitation of grea- ter amount of nitrides resulting in finer austenitic grains after hot deformation. Further supposition vvas made that such a steel can be easily transformed into pearlite vvhich vvill prevent distorition of rollings on the cooling bank. More than hundred melts of Č.4830 steel vvith nitrogen con-tens up to 170 ppm vvere made. This vvas achieved by blowing CaSi vvith the mixture of argon and nitrogen or by alloying Nitrovan. 90 % of heats vvith increased nitrogen content could be rolled vvithout intermediate cooling vvhich is substantially better than vvith the heats vvith lovv nitrogen out of vvhich only 40 % of good rollings vvas obtained. Checking the chemical composi-tion of the heats where intermediate cooling vvas necessary even at higher nitrogen contents revealed that they contained greater amount of alloying elements. 3AKJ1KDMEHHE ripu npoKaTKM nnocKMX npon;ietf npy>KMHHO(i CTa/iM C.4830 HacrynaeT npw HeK0T0pbix napinnx 3arpy30K npn oxna>«fleHMH Ha 0x^aflMTe/ibH0M crone cepnoBHflHbifi n3rn6 npoKaTa. C Tex nop KaK 3Ta CTa/ib npoKaTbiBaeica b 6o/ibwnx KO/iMMecTBax, 6bi-/10 M3BeCTHO, mto 3t0t M3rkl6 MO>KHO npeflOBpaTMTb npK CHM>Ke-hmh TeMnepaiypbi OKOHMaTe/ibHoro npoKaTbiBaHMH, oth. ox/ia->KfleHMeM npoKaTa /to noc/ieflHero nponycKa. HTo6bi H36enb 3T0iviy He6naronpMflTHOMy ox/ia>KfleHmo npoKaTa nepea no-CneflHMM npOnyCKOM, Mbl CTpeMM/lMCb nO/iyMMTb B03M0>KH0CTb, MT06bl C M3MeHeHkieM XMMHMeCKOrO COCTaBa CTanM yMeHbUJMTb ee HyBCTBMTe/ibHOCTb Ha n3rn6 npti ox/ia>KfleHMM Ha ox/iaan-Te/ibHOM CTone. metan^orpacJiMMecKue Mcc/iefloeaHMfl nota3Hyto CTpyKTypy, cocToaiuyio M3 nepnuTa, 6etfHMTa m MapTeHCMTa. Ha 0CH0BaHMM 3tmx MeTa/ino-rpaiJ)M4eCKMX MCC/ieflOBaHMki Mbl 3aK/llommnm, MTO nOBbILUeHHOe co/iep>KaHne a30Ta b cianu Mbi no/iyMMM, ec/in CTa/ib nočne ropuMeii flecJjopMauMM 6yaeT MMeTb flOBO/ibHO čonbtuoe ko;im-MecTBO bbiae^eHHbix hmtpmflob m 6onee MeriKne 3epHa aycTeHM-Ta. KpoMe 3Toro Mbi 3aK/iK5MwiM, mto TaKatt CTa/ib nerMe TpaH-copMnpyeTCfl b nep/imt, mto 6yaeT BocnpennTCTBOBaTb M3rn6y npoKaTa Ha oxna>KflaiomeM cTO/ie. H3TOTOB;ieHO 6bino CBbiuie CTa pacnnaBOB CTa/in C.4830 c coaepMaHneM a30Ta no 170 nnM, mto mu no/iyMM/in BflyBaHMeM L|a c CMecbo aproHa m a30Ta, m/im >Ke /lerMpoBaHMeM c HHTpo saHaaneM. Ot 3tmx napTHftx CTa/iM c noBbimeHHbiM cofleprnaHM-eM a30Ta 6bi/ia B03M0MH0CTb npn6/t. npki 90 % Bbino/iHfm> npo-KaTKy 6e3 ox/ia>«fleHMe /to 3aflHero nponycKa, mto cymecTBeH-ho y/iyMLuaeT nonyMeHHoe npe>«flHee cocTonHMe, Koraa b nap-tmh pacn/iasa 6bi;io Bcero npn6/t. 40 %. ripn nepecMOTpe xmmm-MecKoro cocTaBa 3tmx napTMM pacnnaBa Mbi oČHapy>«M/iM, mto HecMOTpfl Ha yBe/iMMeHHoe co/tep>KaHMe asoTa npn npoKaTKe He06x0flMM0 ox^a>KaeHne, 6onee BbicoKoe coflep>«aHne /iern-pOB3HHblX 3/ieMeHT0B. Utjecaj uzdužne hrapavosti trake na proces hladnoga valjanja sa mazivima UDK: 621.771.016 + 621.892 + 620.191.355 Dušan Čučija* ASM/SLA: F23, 1—67, 4—53, 9—71, 18—73 UVOD Proračun višine sloja maziva na ulaznom presijeku zone deformacije kod hladnoga valjanja medu prvima je dao T. Mizuno [1j. Uvodenjem grube ali vješto odabrane aproksimacije dobio je riješenje diferencijalne jed-nadžbe, koje je u nekim područjima zahvatnih kuteva da-valo dobre rezultate. A. P. Grudev [2] je nešto kasnije došao do istoga rezultata i eksperimentalno utvrdio da jednadžba Mizuna-Grudeva daje dobre rezultate za zah-vatne kutove 0,05 _ eN-e0 6(j.(v0 +vR) dx Uzimajuči slijedeče aproksimacije: « e^ + 3a2eN H=HoeVp ea»e0 en a e0 — ax + _1_. 2R (2) (3) (4) (5) (6) i stavljajuči ih u [2] dobili bi glomazna i nepraktična anali-tička rješenja. To se može izbječi razvojem po a u Mac-Laurinov red do zaključno kvadratnoga člana, pa slijede rješenja: a— 0 32768 a2 (eJ)7 —256 R (ej)4 + 480f?a2 (eJ)2-225 /?cj4 = 0 a-a* (7) 105 AR3a'7 — 56 R2a'4 +160 a2 = 0 (8) Koristeči rješenje dato u radu [8] mogu se rješenja diferencijalne jednadžbe [2] pregledno prikazati u tablici 1. Tu je zadržana odredena sistematika koja je po-stupno razvijana u radovima [4, 5]. Istaknimo da za slučaj glatkih površina valjaka i valjanoga materijala rješenja algebarskih jednadžbi prelaze u početna rješenja. Tablic« 1 Riještiit ditertnci/aln« j«dmdi6«(z) Cut zahvato Metod Algebofske jednatjibe Fblozna riješenja 3 vi o Linearizacija k,oz točke I 0 ; £.') 1.. r(v*+v*) 0,05 !f,- + E,.,l A Nopomena e° u _ lednadibi (15) (eriješenje kubne Hot, Hof [(.•VS.'^'«]/'' ;ednodžbe(16); Mizuna--Grudeva r'e: - rte,« »2f..,)-|f,„*f„1]=0 (151 2>E0 (9) Na slici 2 predstavljena je ovisnost e0 u funkciji za-hvatnoga kuta. Krivulji 1 odgovaraju glatke površine valjaka i valjanoga materijala a krivulji 2 uzdužna hrapavost valjanoga materijala. Krivulja 3 predstavlja drugu genera-ciju pozitivnih korijena algebarskih jednadžbi. Ona se može odrediti po Decartesovom pravilu i Sturmovu teoremu. Algebarska jednadžba po ej može imati sedam korijena. Nas interesiraju pozitivni korijeni u zatvorenom intervalu 02,7 10~2 rad, višina sloja maziva e0 manja je od hrapavosti površina. Ako bi se tehnološki proces odvijao u području zahvatnoga kuta a = 0,06 rad tada bi morali povečati e0. Ako nismo u mogučnosti tražiti druga svojstva maziva, potrebno je povečati brzinu valjanja sa vR=10m/s na vr = 21,550 m/s. Tada bi e0=Rz i bili bi u području graničnoga trenja kada debljina mazivoga filma teži monomolekularnom sloju, iako se preko formule (16) može postaviti uvijet i na »suho« trenje: 1 216 a3 A3 dakle se dobiva: + 8 aA 1 .36 a2A2 R°r = 2^6/3 aA (10) (11) <*i+i = l[3 a2 4 Aci + ct; gdje je: X=Ei-el+1; em = (£i + Ei+i)/2 nje kubne jednadžbe (16) u području zahvatnih kutova a >0,05 rad, uz poznavanje riješenja za « = 0,05 rad. Može se primjeniti i Nevvtonov metod koji u prvoj aproksi-maciji daje: Jednadžba Mizuna-Grudeva pokriva područja zahvatnih kuteva a >0,05 rad. Potrebno je za svaki novi kut zahvata tražiti njezina riješenja. Da se taj proračun olak-ša može se primjeniti Lagrangeeov diferencijalni teorem koji u konačnom obliku glasi: (e0 )n — £o s (i (13) PRIMIJENA INTERPOLACIJSKIH POLINOMA (12) Kako se zbog uvjetne jednadžbe (15) u poligonalnoj metodi uvijek traži rješenje kubne jednadžbe (16) za a = 0,05 rad, to je u (12) aj = 0,05 rad, za e, pripadno rješenje kubne jednadžbe. Uzmimo ei = 4,899 10~6 m a to je riješenje kubne jednadžbe (16) za « = 0,05 rad, pri Rz = 8-10-6 m, i neka je korak X= —0,5 10~6 m. Pomoču jednadžbe (12) dolazimo do e^ = 1,899 10-6 za a= 10,130 10-2 rad. Kubna jednadžba (16) daje za a = 10,130 10"2 rad, ejf= 1,879 10"6 m. Od polaznoga a, udaljili smo se 0,05 rad a da je pri tome greška formule (12) u odnosu na riješenje kubne jednadžbe (16) samo 1 %. Ako bi uzeli još manji korak A, i greška bi bila još manja. Odavde možemo zaključiti da se Lagrangeeov diferencijalni teorem može uspiješno primjeniti za riješava- Prema tablici 1 vidljivo je da u pojedinim područjima zahvatnih kuteva koristimo više metoda za proračun e0. Praktični interes predstavlja iskazivanje funkcijske ovis-nosti e0 = £0(a) i e0 = £o(vr) u širem intervalu nezavisno promijenljive veličine (a ili vR). Dobiveni proračuni e0 po tablici 1 mogu se tada objediniti interpolacijskim polinomom čiji stupanj ovisi o točnosti koju postavljamo na proračun e0 (uzimanjem širih ili užih intervala) te moguč-nostima variranja tehnoloških parametara (brzinu valjanja moči čemo varirati u širem intevalu nego zahvatni kut). Postoje brojne matematičke mogučnosti odrediva-nja koeficijenata interpolacijskih polinoma od kojih je jedna predstavljena u tablici 3 za ekvidistantne točke. Tu su definirane derivacije u polaznoj točki do zaključno pe-toga stupnja polinoma. Ako je polazna točka (0; eJ) ili (0; 0) izračunate derivacije se direktno uvrštavaju u Mac-Laurinov red, za druge slučajeve u Taylorov red. Taylorov red može se zaobiči integracijom na polaznu točku, oda-kle se odreduju konstante integracije [10]. Popratimo to konkretnim primjerom. Neka je tehnološki proces odre-den sa: A = 8,550 105 m_t, R = 0,1 m, £a>>E0, Rz = 0. Prema tablici 1 izračunat je e0 za ekvidistantne točke, pa tablica razlike izgleda ovako: a £q Ae0 A2e0 A3£o A"e0 0 21,931 10-6 -5,419 10"® 5,510~7 1,381 10~6 -2,221 10~6 0,02 16,51210~6 -4,869 10-6 1,931 10"6 -8,410~7 0,04 11,643 10-6 -2,938 10-6 1,091 10-® 0,06 8,705 10"6 -1,847 10-® 0,08 6,858 10-6 Tablica 3: Derivacije algebarskih polinoma u polaznoj točki Stupanj polinoma Prvi Drugi Treči Četvrti Peti y"=T~ (Ay, -1 A2y, +1 A3y, - ] A*y, + J A5*) Ax 2 3 4 5 y" = —— (A2y, - A3y, + — A4y, - - A5y,) (Ax)2 12 6 y" - TT1-^ (-1+ 7 A5V1) (Ax)3 2 4 V'V (a1x)4(A>, 2 A5y,) (Ax)5 Prema tablici 3 derivacije u polaznoj točki su: što uvrštenjem u Mac-Laurinov red daje polinom četvr- £o= —2,3392 10-4, e^= -7,167 10"3, eH' = 5,8906 10~1, toga stupnja: Eq/= —13,881 £o = 21,931 10"6 — 2,3392 10-" a-(7,167 10-3/2)a2 + + (5,8906 10-V6) a3-(13,881/24) a4 (14) Vidimo da je na jednostavan način zaobiden sistem od pet linearnih jednadžbi ili determinanta petoga reda. Pa ipak ovaj primjer primjene obično se ne susreče u literaturi koja tretira to područje [11, 12]. PRAKTIČNI INTERES DOBIVENIH REZULTATA Uzmimo iste uslove primijera kao za sliku 2 a koji su definirani izrazom (9). Napravimo komparaciju izmedu ri-ješenja za poprečnu hrapavost, datih u radu (5) i riješe-nja za uzdužnu hrapavost datih u ovome radu. Analitička riješenja na slici 3 daju tri krivulje. Vidimo da za isti Rz poprečna hrapavost ima daleko veči utjecaj na e0 nego 7 e "Po 6 ' o „ u) 5 3 2 1 Rj-l66m Slika 3. Utjecaj hrapavosti površine trake na e0 za a = 0,05 rad 1. poprečna hrapavost 2. glatke površine (Rz = 0) 3. uzdužna hrapavost Fig. 3 Influence of the roughness strip on e0 for a = 0,05 rad 1. transverse roughness 2. smooth surface (Rz = 0) 3. longitudinal roughness uzdužna hrapavost. Sa Rh označeno je područje na slici 3 koje osigurava režim hidrodinamičkog trenja. Poprečna hrapavost hidrodinamičko trenje pomijera u desno, jer povečava e0 u odnosu na glatke površine valjaka i valjanoga materijala, što je na slici 3 istaknuto kosom crtom. Odavde slijedi praktični interes da čemo na traku koja ima veliku otpornost prema deformaciji nanositi poprečnu hrapavost. Nadalje se može utjecati i na stabilnost procesa kontinuirano hladno valjane trake na spojnim mjestima koja se zavaruju. Ako var ima veču otpornost deformaciji od trake tada čemo na njega nanositi poprečnu hrapavost koja če povečati visinu sloja maziva na ulaznom presijeku zone deformacije. Tako čemo sni-ziti koeficijent trenja i samim tim isključiti neželjeni skok pritiska metala na valjke zbog razlike u otpornosti prema deformaciji izmedu vara i trake. Logično u obrnutom slučaju, ako var na spojnim mjestima trake ima manju otpornost prema deformaciji od trake, na njega čemo nanositi uzdužnu hrapavost. Na ovu mogučnost skrenuta je pažnja i u radu (13). ZAKLJUČAK Primijena maziva u plastičnoj deformaciji metala predstavlja največu intenzifikaciju u metalnoj produkciji, posebno u procesima hladnog oblikovanja metala. Brojni su efekti koji se postižu primjenom maziva a neki su još nedovoljno istraženi i objašnjeni. Proces trenja neposredno odreduje stanje i kvalitet obradenih površina na instrumentima gdje veliki utjecaj imaju upravo maziva. Da bi u zoni deformacije mogli odrediti vrstu trenja potrebno je pronači matematički put za proračun debljine mazivoga filma. U radu je analiziran utjecaj uzdužne hrapavosti hladno valjane trake (hrapavost valjaka je iste orijentacije kao i trake) na proces hladnoga valjanja sa mazivima. Uzdužna hrapavost trake smanjuje visinu sloja maziva na ulaznom presijeku zone deformacije u odnosu na glatke površine valjaka i valjanoga materijala. Medutim taj efekt nije tako izražen kao kod poprečne hrapavosti koja u znatno večoj mjeri povečava visinu sloja maziva na ulaznom presijeku zone deformacije za isti Rz. Data riješenja mogu se kombinirati sa riješenjima za poprečnu hrapavost pa se mogu obuhvatiti i složeni proračuni višine mazivoga filma: naprimjer za uzdužnu hrapavost trake i uzdužnu hrapavost valjaka. U tome kontekstu posebno mjesto zauzima proračun mazivoga filma za glatke površine valjaka i valjanoga materijala na što je autor ukazao djelomično i u radu (6). Trenje koje je u plastičnoj deformaciji metala jedino poželjno kod procesa valjanja donekle i ograničava pri-mijenu maziva u tehnološkom procesu i zahtijeva rafini-rani pristup ovoj problematici. U tome kontekstu i mehanika fluida nalazi primijenu preko poznatih diferencijalnih jednadžbi O. Reynoldsa u koje se ugraduju parametri hrapavosti. Povratni tok maziva na ulaznom presijeku zone deformacije ovdje nije razmatran, on je u principu nepože-Ijan i ne može se izbječi. Njegova pozitivna strana vezana je za emulzije, jer uzrokuje turbolenciju u području (—a; 0), slika 1 što je za emulzije poželjno, naročito ako ne dodajemo ili ne uspijevamo pronači dobre površinski aktivne tvari što je več područje koloidne kemije. Dokazano je preko Sturmovog teorema da algebar-ske jednadžbe od više riješenja imaju samo jedno koje odgovara fizičkoj slici procesa. Data je i primijena La-grangeovog diferencijalnog teorema te neke olakšice kod odredivanja koeficijenata interpolacijskih polinoma. POPIS SIMBOLA 1. <> — operator matematičkoga očekivanja 2. p. i no — dinamička viskoznost maziva ovisna o pritisku [Pa-s] 3. y — piezokoeficijent viskoznosti [m2/N] 4. vn i vR — brzina trake i brzina valjanja [m/s] 5. £(x) = £N + [av(x)+ot(x)] — višina sloja maziva u području [-a : 0] [m] 6. £N = £0 + R[cosa-|/l - (sina-x/R)2 = £0-_CtX + 2RX2 _ nominalna debljina sloja maziva 7. av(x) 4- a,(x) — slučajna debljina maziva uslov-Ijena hrapavosti valjaka i trake. 8. £g — debljina maziva na ulaznom presijeku zone deformacije [mj 9. £a — debljina sloja maziva na traci ispred valjaka [m] 10. e, i e2 — debljina maziva u području maksimal-nog pritiska valjaka i na izlazu iz zone deformacije [m] 11. £q; E"; e0; e0.0i i e002 — debljina sloja maziva ka-da a-<-0, po formuli Mizuna-Grudeva, karakteristična debljina koja sa a' omogučava linearizaciju, i debljina za zahvatne kuteve a = 0,01 i a = 0,02 rad 12. R i r — radijus valjaka i koeficijent poligonalne metode 13. h0 i h, — debljina trake prije i poslije deformacije [m] 14. a i a* — kut zahvata i karakteristični kut vezan uz e0 [rad] _ 15. a = ]/ (aR)2 + 2R(Ea-e0)-aR — dužina mazivog klina (slika 1) [m] 16. Rg, Rz, Ra — oznake hrapavosti površina 17. X - korak u jednadžbi (12) Ul«0,5-10"6 18. A — tehnološki parametar [m~1] 19. ct2 — disperzija slučajne veličine 20. P(eJ) — red Sturmovih funkcija polinoma 21. (£q)n — približno riješenje kubne jednadžbe po Newtonovom metodu 22. R°r — teorijska hrapavost trake koja bi visinu mazivoga filma svela ispod monomolekularnog sloja, is-ključivši mazivo kao treče tijelo približavajuči trenje »su-home« 23. p i po — atmosferski pritisak i pritisak valjaka na traku [Pa] 24. x i y — koordinate Decartesovog sustava 25. dp/dx — gradijent pritiska u mazivom sloju uz-duž osi x 26. i — oznaka za red prirodnih brojeva LITERATURA 1. Mizuno T., Japon J. Soc. Techn. Plast 7(1966)66, 383-389. 2. Grudev A. P., Maksimenko O. P., Elementi gidrodinami-českoj teorija smazki pri prokatke, Izvestija Černaja Metallurgija 14(1971)7, 105-109. 3. Meleško V. I., Mazur V. L., Timošenko V. I., Postuplenie smazki v očag deformacii pri prokatke, Izvestija Černaja Metallurgija 16(1973)10, 92-96. 4. Čurčija D., Mamuzič I., Doprinos odredivanja sloja maziva kod hladnog valjanja, Tehnika-RGM 32(1981)10, 1459—1462. 5. Čurčija D., Mamuzič I., Utjecajni faktori na sloj maziva kod hladnog valjanja, Tehnika-RGM, 34(1983)8, 1075—1078. 6. Čurčija D., Utjecaj brzine valjanja na proces hladnoga valjanja sa mazivima, Železarski Zbornik 21(1987)3, 131 — 136. 7. Christensen H., Wear 17(1971)2, 149-162. 8. Mazur V. L., Timošenko V. I., Varivoda I. E., Vlijanie mi-kroreljefa valkov i polosii na postuplenie smazki v očag deformacii pri prokatke, Soobščenie 2. Izvestija Černaja Metallurgija 20(1977)12, 72-76. 9. Grudev A. P., Tilik V. T., Tehnologičeskie smazki v pro-katnom proizvodstve, Metallurgija, Moskva 1975. 10. Čurčija D., Hladno valjanje sa mazivima, Diplomski rad, Metalurški fakultet Sisak 1986. 11. Bertolino M., Numerička analiza, Naučna knjiga, Beograd 1977. 12. Salvadori M., Baron M., Numerical Methods in Engi-neering, Prentice-Hall, 1961. 13. Mazur V. L., Timošenko V. I., Varivoda I. E., Effekti šero-hovatosti valkov i polosii pri prokatke so smazkoj, Izvestija Černaja Metallurgija 23(1980)9, 81—85. Losungen fur die Berechnung der Hohe des Schmierfilmes am Eintrittsquerschnit der Verformungszone beim Kaltvvalzver-fahren vverden gegeben. Es ist festgestellt worden, dass die Langsrauhigkeit am Band die Hohe des Schmiermittelfilmes im Vergleich zu den glatten Oberflachen der Walzen und des ge-vvalzten VVerkstoffes verringert. Jedoch ist diese VVirkung schlecht ausgedruckt. Losungen werden gegeben fiir einen la-minaren Schmiermittelfluss, fur isotherme Verfahrensbedingun-gen, nichtzusammendruckbare und Nevvton Flussigkeiten. Oberflachenerscheinungen an der Grenze fester Korper — Flussigkeit sind nicht bearbeitet worden. Auch einige mathema-tische Erleichterungen bei der Berechnung vverden gegeben. SUMMARY The equations to calculate the thickness of lubricant layer at the inlet cross section of the deformation zone in the cold rolling process are given. It vvas found that the longitudinal rough-ness of the strip reduces the thickness of the lubricant layer compared to that for the smooth surfaces of rolls and of rolled material. Hovvever, this effect is not pronounced. Solutions are pre-sented for the laminar flovv of lubricant, for isothermal conditions of technologic process, and for uncompressible and Nevv-tonian fluids. The surface phenomena at the solid-liquid boun-dary are not taken in account. Also some mathematical simplifi-cations in calculations are presented. 3AK/HOMEHME riOfiaHbl peUieHMH flnfl BbICMMTbIBaHMfl BblCOTbl CMa304H0M nneHKM Ha bxoahom ceneHMH 30Hbi aect>opMaL|MM npn npouecce xo/ioflHoPi npoKaTKM. OnpeaeneHO, hto npoao/ibHaH uiepoxoBa-TOCTb /leHTbl yMeHbLUaeT BblCOTy CMa30HH0(i nneHKM b OTHOUje-hmu Ha r/iaTKHe n0BepxH0CTM Ba/iKOB m npoKaTHoro MaTepnana, xoth 3tot 3eKT HeflocTaTOHHo BbipameH. PetueHMH noaaHbi: flnn naMMHapHbifi n0T0K CMa3M, n30TepMM4ecKne ycnoBMR Tex-HonorHMecKoro npouecca, ana HeoKMMaeMbie nneHKM m am nneHKM HbKDTOHa. B CTaTbe npeacTaBneHbi HeKOTOpbie MaieMaTM^ecKMe 06-nerneHMR npM BbinonHeHMM pacMeia. HepaccMOTpeHbi >ne no-BepxHocTHbie aBneHMfl Ha rpaHMtje wecTKoe Teno — >KMflKOCTb. IN MEMORIAM prof. dr. BOGOMIR DOBOVIŠEK 25. 2. 1922—29. 6. 1988 Nenadoma, sredi aktivnega znanstvenega in pedagoškega dela, nas je dne 29. junija 1988 zapustil Bogomir Dobovišek, redni profesor Odseka za metalurgijo in predstojnik Katedre za ekstrak-tivno metalurgijo, star 66 let. Njegov strokovni pečat, ki nam ga zapušča, je neizbrisen. Po podiplomskem študiju v Ameriki in ZR Nemčiji, kjer se je poglabljal v metalurško termodinarniko in kineti-ko, je v drugi polovici petdesetih let uvedel kot novost v dotedanji študij metalurgije pri nas predmet fizikalna kemija metalurških procesov. To je pomenilo za našo stroko temeljno spremembo, saj je prešel od prejšnje razlage dogajanj v metalurgiji, ki je temeljila na izkušnjah iz prakse, na podajanje fizikalno-kemijskih zakonitosti, na osnovi katerih potekajo metalurški procesi. Iz njegovih prvih predmetov je zrasla katedra za temeljno teoretično metalurško znanje, brez katere si sodobnega metalurga ne moremo zamišljati. Bil je mentor pri 40 diplomah, mentor in komentor pri več magisterskih delih in doktoratih. Med njimi je bil mentor doktorske disertacije na Tehniški fakulteti v Boru, ter član strokovnih komisij za elekcije in reelekcije na Tehniški fakulteti v Boru, Tehnološko-metalurški fakulteti v Skopju in na Metalurški fakulteti v Zenici. Večkrat je predaval posamezne predmete na drugih fakultetah kot npr. Tehniški fakulteti na Reki (Metalurška termodinamika), na podiplomskem študiju na Metalurški fakulteti v Zenici (Izbrana poglavja iz teorije metalurških procesov na področju črne metalurgije) in v okviru Tehniške fakultete Maribor na tretji stopnji Kemijsko termodinarniko. Njegovo raziskovalno delo je obsegalo vrsto področij: termične analize, predvsem DTA in TDA, ki jih je kot prvi uvedel k nam in z njimi raziskoval zgorevalne procese, redukcijo, konstitucijo faznih diagramov ter raztapljanje in mešanje kovin ter zlitin. Staljene metalurške žlindre, njihova struktura in termodinamične ter fizikalne lastnosti, kot so viskoznost, električna prevodnost in površinska napetost, so bile področje njegovega posebnega zanimanja. Vključeval se je v reševanje industrijskih problemov širom po Jugoslaviji in imel vrsto predavanj doma in v inozemstvu. Objavil je 90 člankov v domači in tuji literaturi ter sedem samostojnih publikacij in skript. Leta 1981 je dobil Cojzovo plaketo in posebna priznanja za prispevek k razvoju Rudarsko metalurških fakultet v Boru in Beogradu. Nepogrešljiv bo ostal topel in človeški odnos, ki ga je gojil do vseh, do študentov, sodelavcev in kolegov v industriji. Vsakomur je bil dostopen, bodisi za strokovno, bodisi za prijateljsko besedo. Njegovo znanje je bilo vsem na razpolago, v vsak problem, ki smo mu ga predočili, se je poglobil, proučil literaturo in iz svoje bogate zakladnice znanja vedno našel pravilne napotke. Njegov značaj sta krasila dobrohotnost in odprtost. Veliko prerano nas je zapustil profesor Bogomir Dobovišek, zapustil je nedokončana mentorstva pri diplomah, magisterijih ter doktoratih, obvezal pa je vse nas, svoje kolege, da nadaljujemo njegovo delo z žarom in pripadnostjo, ki ju je gojil do metalurgije, kateri se je ves predal. Nadaljevanje v smeri njegovih ciljev bo prav gotovo največje priznanje njegovemu delu in njegovemu spominu. Predstojnik Odseka za metalurgijo prof. dr. M. Trbižan, dipl. ing. VSEBINA UDK : 669.187.2 + 669—982 + 669—147 ASM/SLA: D5, D9q, D8m, 10-55 Metalurgija — jeklarstvo — elektrojeklo — vakuumska metalurgija — kontinuirno vlivanje J. Arh. J. Biček, M Demšar, A. Koselj, I Polak, A Mlakar Postavitev In obratovanje Jeklarne 2 na Jesenicah Železarski zbornik 22(1988)3 s 65—78 Ustavitev stare SM Jeklarne s šestimi pečmi od 45 do 80 t kapacitete. Gradnja nove Jeklarne z UHP električno obločno pečjo z ekscentričnim prebodom, zmogljivosti 85 t odlitega tekočega jekla in močjo transformatorja 60 MVA, z napravami za sekundarno obdelavo jekla v ponovci. To sta VD/VOD vakuumska naprava ter tn naprava za obdelavo jekla s CaSi in sintetičnimi žlindrami. Naprava za kontinuirno vlivanje slabov s priključeno napravo za plamensko razrezovanje, pregled in čiščenje slabov. Opisane so sedanje izkušnje ter prikazani proizvodni in kvalitetni pokazatelji. Avtorski izvleček udk: 621.771.019:669.786.669.14.018.27 ASM/SLA: F23, 4-57, AY, 2-60, EGp, 9-74, T7c Metalurgija — vroče valjanje — kromovo vzmetno jeklo H. Ploštajner Vpliv dušika v jeklu Č.4830 na krivljenje pri val|anju Železarski zbornik 22(1988)3 s 87—93 Pri valjanju ploščatih profilov iz vzmetnega jekla. Č.4830 prihaja pri nekaterih saržah do srpastega krivljenja valjancev na hladilni klopi. Metalografske preiskave so pokazale, da imajo ravni valjanci perlitno strukturo, krivi valjanci pa večfazno strukturo perlita, baini-ta in martenzita. S povišano vsebnostjo dušika v jeklu dosežemo, da ima jeklo po vročem valjanju drobno avstenitno zrno in številne izločene ni-tride aluminija in vanadija. Pri ohlajanju valjancev na hladilni klopi se takšen avstenit veliko lažje transformira v perlit, kar preprečuje krivljenje. Izdelano je bilo preko sto talin jekla Č.4830 s povišano vsebnostjo dušika. Pri jeklu z običajno vsebnostjo dušika se je pri valjanju krivilo približno 60 % talin. Pri jeklu s povišanim dušikom se je delež teh talin zmanjšal na manj kot 10 %. Avtorski izvleček UDK: 669.162.263.232:669.88 ASM/SLA: D1, D11n, Ege Metalurgija — železarstvo G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. šketa Vpliv alkalnih karbonatov na redukcijo železovih oksidov Železarski zbornik 22(1988)3 s 79—85 Alkalije pridejo v plavž z rudnim vsipom, talili in koksom. Reducirajo se pri razmeroma nizkih temperaturah in zmanjšujejo temperaturo začetka redukcije železovih oksidov za približno 100° C. Povečujejo tudi reaktivnost trdnih reducentov v temperaturnem območju med 700 in 950° C. Alkalije se porazdelijo v plavžu tako, da večji del odhaja s plavžno žlindro in prahom. Drugi del kroži v plavžu in dela nasedline v spodnjem delu jaška in sedlu. Alkalije pospešujejo razžveplanje grodlja, vendar so v plavžu nezaželjene, ker delajo nasedline, tvorijo lahkotopljive silikate in poslabšujejo strujanje plinov. Avtorski izvleček UDK: 621.771.016 + 621.892 + 620.191.355 ASM/SLA: F23, 1-67, 4-53, 9-71, 18-73 Hladno valjanje — maziva — vzdolžna hrapavost — mehanika tekočin D. Čurčija Vpliv vzdolžne hrapavosti trakov na proces hladnega valjanja z mazivi Železarski zbornik 22(1988)3 s 95—99 Dane so rešitve na izračun višine mazivnega filma na vhodnem preseku cone deformacije pri procesu hladnega valjanja. Ugotovljeno je, da vzdolžna hrapavost trakov zmanjšuje višino mazivnega filma v odnosu na gladke površine valjev in valjanega materiala. Vendar je ta efekt slabo izražen. Rešitve so dane za laminarni tok maziv, za izotermne pogoje tehnološkega postopka, za nestis-Ijive in nevvtonske fluide. Površinski pojavi na meji trdno telo — tekočina niso obravnavani. Predstavljene so tudi nekatere matematične olajšave pri računanju. Avtorski izvleček INHALT UDK: 669.771.019:669.786:669 14.018.27 ASM/SLA: F23, 4-57, AY, 2-60, EGp, 9-74, T7c Metallurgie — Warmwalzen — chromlegierter Federstahl H. Ploštajner Einfuss von Stickstoff im Stahl Č.4830 auf das Biegen belm Walzen Železarski zbornik 22(1988)3 S 87—93 Beim VValzen flacher Profile aus Stahl Č.4830 kommt bei einigen Schmelzen beim Kuhlen an der Kuhlbank zum siechelartigen Biegen der gewalzten Profile. Metallographische Untersuchungen zeigten, dass die geraden Profile ein gleichmassiges perlitisches Gefuge aufweisen und die gebogenen Profile aus einem Mehrpha-sengefuge aus Perlit Bainit und Martensit bestehen Durch Zusatz von Stickstoff zum Stahl vvird ein feiners Auste-nitkorn nach dem Warmwalzen erziehlt, mit zahreichen ausgeschie-denen Aluminium und Vanadium Nitrieden. Beim Abkuhlen des VValzgutes an der Kuhlbank umwandelt solcher Austenit leichter zum Perlit, vvodurch das Biegen verhindert vvird. Mehr als hundert Schmelzen von Stahl Č.4830 mit hoheren Stickstoffgehalt sind erzeugt vvorden. Beim Stahl mit ublichem Stickstoffgehalt waren etvva 60 % der Schmelzen durch das Biegen beim VValzen betroffen Bei den Schmelzen mit hoheren Stickstoffgehalt war der Anteil dieser Schmelzen kleiner als 10%. Auszug des Autors UDK: 669.187.2 + 669-982 + 669-147 ASM/SLA D5, D9q, D8m, 10-55 Metalurgie — Stahlgewinnung — Elektrostahl — Vakuummetallur-gie — Stranggiessen J. Arh, J. Biček, M. Demšar, A. Koselj, I. Polak, A. Mlakar Bau und Inbetrlebnahme von Stahlvverk 2 In Jesenice Železarski zbornik 22(1988)3 S 65-78 Stillsetzung des alten SM Stahlvverkes mit sechs Ofen der Grosse von 45 bis 80 t. Der Bau eines neues Stahlvverkes mit einem UHP Lichtbogenschmelzofen mit Erkerabstich, mit einer Kapazitat von 85 t Flussigstahl und 60 MVA Trafoleistung, mit den ange-schlossenen Anlagen fur die Sekundarbehandlung von Stahl in der Pfanne. Das sind die VOD/VD Vakuumanlage und die TN Anlage fur die Behandlung von Stahl mit CaSi und sintetischen Schlacken. Die Brammenstranggiessanlage mit der angeschlossenen Anlage fur das Brennschneiden, die Kontrolle und das Putzen der Brammen. Die bisherigen Erfahrungen vverden beshrieben und die Produk-tions und Oualitatsergebnisse vverden gezeigt. Auszug des Autors « UDK: 621.771.016 + 621.892 + 620.191.355 ASM/SLA: F23, 1-67, 4-53, 18-73 Kaltvvalzverfahren — Schmiermittel — Langsrauhigkeit — Mecha-nik der Flussigkeit D. Čurčija Elnfluss der Langsrauhigkeit am Band an den Kaltwalzprozess mit Schmiermltteln Železarski zbornik 22(1988)3 S 95—99 Losungen fur die Berechnung der Hohe des Schmierfilmes am Eintrittsquerschnit der Verformungszone beim Kaltvvalzverfahren vverden gegeben. Es ist festgestellt vvorden, dass die Langsrauhigkeit am Band die Hohe des Schmiermittelfilmes im Vergleich zu den glatten Oberflachen der VValzen und des gewalzten Werkstof-fes verringert. Jedoch ist diese Wirkung schlecht ausgedruckt. Losungen vverden gegeben fur einen laminaren Schmiermittelfluss fur isotherme Verfahrensbedingungen, nichtzusammendruckbare und Nevvton Fliissigkeiten. Oberflachenerscheinungen an der Grenze fester Korper — Flussigkeit sind nicht bearbeitet vvorden. Auch ei-nige mathematische Erleichterungen bei der Berechnung vverden gegeben. Auszug des AUtors UDK: 669 162 263.232:669.88 ASM/SLA: D1, D11n, EGe Metallurgie — Roheisengevvinnung G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. Šketa, M. Tolar Elnfluss der alkalischen Karbonate auf die Reduktion der Elsen- oxyde Železarski zbornik 22(1988)3 S 79—85 Alkalien kommen in den Hochofen mit dem Moller, mit den Flussmitteln und mit dem Koks. Die Reduktion der Alkalien verlauft bei verhaltnissmassig niedrigen Temperaturen. Durch die Alkalien wird die Anfangstemperatur der Reduktion von Eisenoxyden um etvva 100" C erniedrigt. Sie vergrossern auch die Reaktivitat der testen Reduzenten im Temperaturbereich zvvischen 700 und 950°C. Die Alkalien verteilen sich im Hochofen so, dass der grosste Teil durch die Hochofenschlacke und Staub abgeschieden vvird. Der ubrige Teil kreist im Hochofen und bildet Ansatze im unteren Teil des Schachtes und im Sattel. Die Alkalien beschleunigen die Entschvvefelung von Roheisen jedoch sind sie vvegen der Ansatzbildung im Hochofen uner-vvunscht. Sie bilden leichtschmelzende Silikate und verschlechtern die Stromung der Hochofengase. Auszug des Autors COflEP^CAHME UDK: 669.771.019:669.786:669.14.018.27 ASM/SLA: F23, 4-57, AY, 2-60, EGp, 9-74, T7c MeTan/iyprnR — ropnMan nponarKa — xpoMMCTan npywMHHan CTanb H. Ploštajner BnMRHMe a30Ta b crane Č.4830 Ha M3rn6 npH npoKSTKH Železarski zbornik 22(1988)3 C 87—93 ripn npoKaTKH nnocKHX npo0M/ieii npy«MHHO(i CTanM MapKM Č.4830 HacTynaeT npn HeK0T0pux napTMRx 3arpyaoK cepnoBMflHbifl M3rn6 npoKaTa Ha 0x/iaaMTenbH0M cro/ie. MeTannorpa0MHecKHe wccne,aoBaHMR noKa3ann, hto pobhuPi npo-KaT MMeeT nep/iMTHyio CTpyKTypy, Me>KAy TeM KaK npoKaTHbifl MaTe-pwan c M3m6oM MMeeT cTpyKTypy, coctohu^io M3 HecKonbKMX 0a3, a MMeHHO: nepfiMTHO*, 6e&hmth0& h MapTeHCMTHOfi. C noBbiLueHMeM coflepwaHMR a30Ta s craRM Mbi nonyHaeM, mto CTanb ropRnefi npoKaTKH mmeet me/mne aycTeHMTHue 3epHa m MHoro-HMC/ieHHOe KO/lMMeCTBO Bblfle/leHHUX HMTpMflOB a/llOMMHHR m BaHa-amr. ripn oxna«fleHMM npoKaTa Ha 0x/taAMTeRbH0M cTo/ie 3tot aycre-hmt ropa3flo nerMe TpaHci]>opMMpyeTCH b nep;iMTHyio CTpyKTypy, a sto BOcnpenRTCTByeT noRBJieHMe M3rM6a. h3r0t0bneh0 6bino CBbime cto pacnnasoB CTanM Č.4830 c ysenM-neHHbiM coaepMaHMeM a30Ta. ycTaHOB/ieHHO, hto b cTane c Hop-Ma/ibHbjM coflepwaHMM a30Ta OKasanocb npM6/i. 60 % pacnnaBOB no-Ka3ano noHBneHMR M3rMČa npn npoKaree. B CTane me c noBbimeHHOM coflepmaHMM a30Ta aonH stmx pacnnaBOB npn npoKaTKe c m3™6om He npeBbiujano 10-m %. ABTope$ UDK: 669.187.2 + 669-982 + 669-147 ASM/SLA: D5, D9q, D8m, 10—55 MeTa/inyprnH — npon3BOflCTBO CTa/iM — 3/ieKTpocTanb — Ba«y-yMHafl MeTannyprMH — HenpepuBHoe /lMTbie J. Arh, J. Biček, M. Demšar, A. Koselj, I. Polak, A. Mlakar CoopymeHHe m 3KcnnyaTauMR cTanennaBMHbHoro uexa 2 b MeTan-nyprimecHOM 3aBOfle MenesapHa EceHHue Železarski zbornik 22(1988)3 C 65—78 flpeKpameHMe pa6oTbi CTaporo MapTeHOBCKoro uexa c wecTbio neneM cmkoctm ot 45-m ao 80-m t. nocTpoMKa hoboro MapTeHOBCKO-ro uexa c ayroBoii sneKTpMHeCKO* nenbio c SKCuempMKOBbiM Bbiny-CKOM, ŠMKOCTM 85-M T. OT/IMTOK JKMflKOiS CTanM, 060pyfl0BaH0 C npM-cnoco6neHMRMM arh btopmmho& o6pa6oTKM cranM b Koeuje. Sto npM-cnoco6neHMR: ycrp0flcTB0 arh o6pa6oTKM oranM b BaKyyMe m yctp0sctb0 flrr o6pa6oTKM ctanm c CaSi m c cmhtetmmeckhmm mna-k3mm. npMcnoco6neHMe anfl HenpepbiBHoro nMTbH crr66ob c npnco-eflmhehhum yctp0mct80m anfl rasonnamehho« pe3KM, ocmotpa m OHHCTKa cnfl66oB. B CTaTbe aaHO Taione onMcaHMe ao cmx nop no/iy-MeHHbie onbiTbi m npMBeaeHbi noKa3aTenM, oTHocHujMecfl Ha npoM3-BOflCTBO m Ha KaHeCTBO msrotob/ieHHOfl 3/ieKTp0CTa/lM. ABTopeO UDK: 621.771.016 + 621.892 + 620.191.355 ASM/SLA: F23, 1-67, 4-53, 9-71, 18-73 Xo/ioflHafl npoKaTKa — npoaoflbHaR uuepoxoBaTocTb — MexaHMKa TexyHecKM D. Čurčija BnMRHMe npoAO/ibHOH uiepex0BaT0CTH neHTbi Ha npouecc xonoa-hom npoKaTKH c cmasohhumh mbtepmajiamm Železarski zbornik 22(1988)3 C 95—99 noaaHbl peiijeHMH flllfl BbICHMTbIBaHMR BbiCOTbi CM330HH0M n/leHKM Ha BX0flH0M ceneHMM 30hw aeopMauMM npn npouecce x0R0flH0M npoKaTKH. OnpeaeneHO, hto npoaonbHafl wepoxoBaTOCTb neHTbi yMeHbiuaeT Bbicory cMasoHHofi nneHKki b oTHoujeHMM Ha rnaTKMe no-BepxHocTM sanKOB m npoKaTHoro MaTepnana, xoth stot 3KMMaeMbie n/ieHKM m nneHKM HbK>TOHa. B CTaTbe He paccMOTpeHbi noeepxHocTHbie RB/ieHHR na rpaHMue mectkoro Tena — jkmakoctm, npeacTaB/ieHbi we HeK0T0pbie MaTeMaTMHecKM o6nerMeHMR npn Bbi-nonHeHMR pacneTa. ABTope0. UDK: 669.162.263.232:669 88 ASM/SLA: D1. D11n, EGe Meran/iyprnn — MeTan/iyprnn menesa G. Todorovič, B. Dobovišek, J. Lamut, L. šketa, M. Tolar BnMRHMe u4enoMHbix KapSoHaToe Ha BoccTaHOBJieHHe oKHceM me- ne3a Železarski zbornik 22(1988)3 C 79—85 LUenoHM nocTynaioT b A0MeHHyK3 nenb c pyflHO(i Konomo«, c mocyioutMMM flo6aBKaMM m c kokcom. BoccTaHOBneHMe npoMCxo-Amt npn cpaBHMTe/ibHO hm3kmx TeMnepaTyp m yMeHbUjaK>T TeMnepaTy-py Hanana B0CCTaH0B/ieHMR okmccm menesa npn6n. Ha 100" C. HlenOHM yBe/iMMMBaioT TaioKe peaKTMBHOCTb TBepflbix BoccTano-BMTeneO b TeMnepaiypHOM o6nacTM Me«fly 700 m 950" C. PacnpeaeneHMe menoHeii b aoMHe npoMcxoflMT TaK, mto mx 6o-n>uja MacTM yaanReTCR c AOMeHHUM mnaKOM m nbinbio. flpyran MacTb uienoMeii uMpKynMpyeT b AOMHe m o6pa3yeT b HMmHen mbctm LuaxTa m 3anneMHMKa 3axo3neHMR. LL)enoMM ycKopHK)t yaa/ieHMe čepu M3 Myry-Ha, xotr ohm b flOMHe HewenaTenbHbi, n0T0My mto o6pa3yioT 3aK03-zieHMR, a Tax>«e Te«yMMe cm^MKaTbi m yxyauiaioT CTpyeHMe rasoB. ABTope0. CONTENTS UDK: 669.187.2 + 669-982 + 669-147 ASM/SLA: D5, D9q, D8m, 10-55 Metallurgy — Steelmaking — Electrical Steel — Vacuum Metallur-gy — Continuous Casting A. Arh, J. Biček, M. Demšar, A. Koselj, I. Polak, A. Mlakar Erection and Operatlon of Steel Plant 2 In Jesenice Železarski zbornik 22(1988)3 P 65-78 Closing dovvn the old open-hearth plant vvith six 45 to 80 t furnaces. Building of new stell plant vvith UHP electric are furnace vvith eccentric tapping, having 85 t capacity for molten čast steel, vvith equipment for secondary treatment of steel in ladle, i. e. VD/VOD set-up and TN sep-up for treatment of steel vvith CaSi and synthetic slags. Equipment for continuous casting of slabs to-gether vvith equipment for flame cutting, control and deseaming of slabs. Experiences till now are deseribed, and production and qual-ity parameters are shovvn. Author's Abstract UDK: 669. 771.019:669.786:669.14.018.27 ASM/SLA: F23, 4-57, AY, 2-60, EGp, 9-74, T7c Metallurgy — Hot Rolling — Chromium Spring Steel H Ploštajner Influence of Nitrogen in Č.4830 Steel on Buckling Železarski zbornik 22(1988)3 P 87—93 When flat sections of Č.4830 steel are rolled, a sickle-like dis-tortion of rollings occurs in cooling on the cooling bank vvith some heats. Metallographic investigations showed that straight rollings have an uniform pearlitic strueture vvhile in the distorted rollings a multi-phase strueture of pearlite, bainite, and martensite vvas re-vealed Inereased nitrogen content in steel causes fine austenitic grains and numerous precipitated aluminium and vanadium nitrides after hot rolling. Such austenite is much more easily transformed into pearlite during cooling of rollings on the cooling bank vvhich prevents distortion. More than hundred melts of Č.4830 vvith inereased nitrogen content vvere made While vvith steel containing standard amount of nitrogen about 60 % of heats resulted in distorted rolling. this portion vvas reduced under 10 % vvith steel having higher nitrogen. Author s Abstract UDK: 669.162.263.232:669.88 ASM/SLA: D1, D11n, EGe Metallurgy — Ironmaking G. Todorovič, B. Dobovišek, J Lamut, L. Šketa, M. Tolar Influence of Alkali Carbonates on the Reduction of Iron Oxides Železarski zbornik 22(1988)3 P 79—85 Alkalis come into the blast furnace vvith the burden. vvith fluxes and vvith coke. They are reduced at relatively low temperatures and they reduce the temperature of commencement of reduction of iron oxides for about 100°C. Also the reactivity of solid reducing agents in the temperature region 700 to 950°C is inereased. The alkalis are in the blast furnace distributed between the slag, the fumes and the burden. Into slag goes the majority, fumes contain the minority, and the portion vvhich circulates in the furnace forms accretions in the lovver part of the shaft and in the bosh. The alkalis improve the desulphurisation of pig iron but they are unvvanted in the blast furnace due to the formation of accretions in form of low-melting silicates vvhich has negative effect on gas flovv. Author's Abstract UDK: 621.771.016 + 621.892 + 620.191.355 ASM/SLA: F23, 1-67, 4-53, 9-71, 18-73 Cold Rolling — Lubricants — Longitudinal Roughness — Fluid Me- chanics D. Čurčija Influence of the Strip Longitudinal Roughness on the Cold Rolling Process wlth Lubricants Železarski zbornik 22(1988)3 P 95—99 The equations to calculate the thickness of lubricant layer at the inlet cross seetion of the deformation zone in the cold rolling process are given. It vvas found that the longitudinal roughness of the strip reduces the thickness oif the lubricant layer compared to that for the smooth surfaces of rolls and of rolled material. Hovvever, this effect is not pronounced. Solutions are present-ed for the laminar flovv of lubricant, for isothermal conditions of technologic process, and for uncompressible and Nevvtonian fluids. The surface phenomena at the solid-liquid boundary are not taken in account. Also some methematical simplifications in calcu-lations are presented. Author's Abstract