YU ISSN 0372-8633
ŽELEZARSKI ZBORNIK
VSEBINA	Arh Joža, K. Ravnik, M. Ulčar
— Železarna Jesenice
Stran
J. L a m u t — Metalurški inštitut Ljubljana
IZBOLJŠANJE RUDUKCIJE ŽLINDER OZIROMA POVEČANJE IZKORISTKA KROMA PRI IZDELAVI AVSTENITNIH IN FERITNIH NERJAVNIH JEKEL	133
Razinger Anton — Merkur, TO Univerzal Jesenice
J. Arh — Železarna Jesenice
TEHNOLOGIJA IZDELAVE IN PREDELAVE
JEKEL LEGIRANIH Z BOROM	149
Torkar Matjaž, F. Vodopivec — Metalurški inštitut Ljubljana
J. Arh — Železarna Jesenice
VPLIV OLIGOELEMENTOV NA PREOBLIKOVALNO SPOSOBNOST POVRŠINE LITEGA JEKLA	161
LETO 13 ST. 4-1979
ŽEZBBQ 13(4) 133-173(1979)
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE. RAVNE, STORE IN METALURŠKI INSTITUT
ZELEZARSKI ZBORNIK
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, STORE IN METALURŠKI INSTITUT LETO 13	LJUBLJANA	DECEMBER 1979
Vsebina
Stran
Joža Arh, J. Lamut, K. Ravnik, M. Ulčar
Izboljšanje redukcije žlin-der oziroma povečanje" Izkoristka kroma pri izdelavi avstenitnlh in feritnih nerjavnlta jekel	133
UDK: 669.187:669.14.018.52.8 :669.046.584.1
ASM/SLA: D5d, SSe, C26
Anton Razinger, J. Arh
Tehnologija izdelave in predelave jekel legiranih z borom	149
UDK: 669.183.3:669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g, A9
Matjaž Torkar, F. Vodopivec, J. Arh
Vpliv oligoelementov na predelovalno sposobnost površine litega jekla 161
UDK: 669.1:669.3:621.9.011: 669-11
ASM/SLA: D, EG-r, Q5g
Inhalt
Seite
Joža Arh, J. Lamut, K. Ravnik, M. Ulčar
Verbesserung der Schla-ckenreduktion bzw. Ver-grosserung des Chrom-ausbringens bei der Er-zeugung austenitischer und ferritischer nlchtro-stender Stahle	133
UDK: 669.187:669.14.018.52.8 :669.046.584.1
ASM/SLA: D5d, SSe, C26
Anton Razinger, J. Arh
Technologie der Herstel-lung und Verarbeitung borlegierter Stahle	149
UDK: 669.183.3:669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g, A9
Matjaž Torkar, F. Vodopivec, J. Arh
Einfluss der Spurenele-mente auf die Verfor-mungsfahigkeit der Ober-flache des Stahlgusses 161
Contents
Page
Joža Arh, J. Lamut, K. Ravnik, M. Ulčar
Improved reduction of sglas or increased chrome yield in manufacturlng austenitic and ferritic stainless steel	133
UDK: 669.187:669.14.018.52.8 :669.046.584.1
ASM/SLA: D5d, SSe, C26
Anton Razinger, J. Arh
Technology of manufacturlng and working bo-ron-alloyed steel	149
UDK: 669.183.3:669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g, A9
Matjaž Torkar, F. Vodopivec, J. Arh
Influence of trace ele-ments on the surface workability of čast steel 161
UDK: 669.1:669.3:621.9.011: 669-11
ASM/SLA: D, EG-r, Q5g
CoAep>KaHHe
Joža Arh, J. Lamut, K. Ravnik, M. Ulčar
YAy<mieHHe BoccTaHOBAemie IUAaKOB, OTHOCHTeABHO yseAH-lemie BtncoAa xpoMa npn H3-roTOBAeHHH aycTenHiHiix h <l>eppHTHttx Hep»aBeiou(HX CTBAea.	133
UDK: 669.187:669.14.018.52.8: 669.046.584.1
ASM/SLA: D5d, SSe, C26
Anton Razinger, J. Arh
TeraoAonui np0B3B0ACTBa h nepepaCcrncH craAefi Aernpo-BaHHBDC C ŠOPOM.	]49
UDK: 669.183.3:669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g, A9
Matjaž Torkar, F. Vodopivec, J. Arh
BAHHHHe 0AHT03ACMCHT0B Ha CDOCOSHOCTb K A£$OpMai|HH nOBepXHOCTH AHTOtt CTftAB. 16J
UDK: 669.1:669.3:621.9.011: 669-11	~
ASM/SLA: D, EG-r, Q5g
PROIZVAJAMO:
—	EPŽ JEKLA
—	JEKLENE ULITKE
—	ODKOVKE
—	KOVANO PALIČASTO JEKLO
—	VALJANE PROFILE
—	GRELNO ŽICO
—	VLEČENO, LUŠČENO IN BRUŠENO JEKLO
—	LISTNATE VZMETI
—	STROJNE NOŽE
—	BRZOREZNO ORODJE IN KROŽNE ŽAGE
—	PILE IN RAŠPE
—	VALJE ZA HLADNO VALJANJE
—	PILGER VALJE IN TRNE
—	STROJE IN ORODJA NA PNEVMATSKI POGON
—	KOLESNE DVOJICE
—	SESTAVLJENE DELE IN ELEMENTE STROJEV IN NAPRAV
—	STROJE ZA MEHANSKO PREOBLIKOVANJE (RAZLIČNE STISKALNICE ZA PREOBLIKOVANJE KOVIN V HLADNEM IN VROČEM STANJU ITD.)
S KVALITETO IN SOLIDNO PROIZVODNJO GARANTIRAMO DOBRO SODELOVANJE IN SE PRIPOROČAMO!
Proizvaja:
debelo, srednjo in tanko pločevino dinamo trakove hladno valjane trakove vlečeno, brušeno in luščeno jeklo vlečeno žico
vlečeno žico — patentirano pleteno patentirano žico za prednapeti beton
hladno oblikovane profile cestne varnostne ograje jeklene podboje za vrata
dodajni material za varjenje: — tehnični plin ARGON žičnike
jekleni sekanec
Livna jama
r
For Avtomation and Process Technology from conceptual design to turn key system
Za avtomacijo in procesno tehnologijo od idejnih zasnov do sistemov na ključ
Control systems for material, materials management Analyses laboratories Electric are furnaces Basic oxygen furnaces
(BOF) SIP Converter, AOD Converter
Energy dispateh and control
Pollution monitoring
Heat treating optimization
Tailor-made softvvare and systems for your specific requirements
Kontrolni sistemi za materialno gospodarstvo
Analitski laboratorij
Elektro obločne peči
Bazične kisikove peči
LD — konverter in kisikovi ži lavi I ni postopki s pihanjem od spodaj AOD — konverter
Kontinuirno litje
Sistemi razdelitve in kontrole porabe energije
Krmiljenje čistilnih naprav
Optimizacija toplotne obdelave
Softvvare in sistemi prilagojeni vašim posebnim zahtevam
PROCESS CORPORATION
P. O. Box 11528 PITTSBURGH, PA 15238 USA
For more detailed information please	Za podrobnejše informacije se, prosimo,
contact the European representative:	povežite z zastopstvom za Evropo:
I N T E C O — Internationale Technische Beratung Ges. m. b. H. Bahnhofstrasse 9 8600 Bruck/Mur, Austria Telephone: (038 62) 53 1 10 Telex: 36 720
slovenske železarne ljubljana
ŽELEZARNA JESENICE: proizvaja debelo in srednjo pločevino ter hladnovaljane trakove različnih kvalitet. Vlečeno, luščeno in brušeno jeklo. Valjano in vlečeno žico v različnih kvalitetah in površinskih obdelavah. Hladno oblikovane profile, ograje za avtoceste in vratne podboje. Žične proizvode: žeblje, bodečo žico, žico, elektrode in praške za varjenje, vrvi in patentirane žice, jeklen pesek, tehnične pline: kisik in argon.
ŽELEZARNA RAVNE: proizvaja toplovaljane in kovane profile ter vlečene, brušene in luščene palice, v vseh vrstah kvalitetnih in plemenitih jekel, jeklene odlitke, industrijske nože, brzorezna orodja in krožne žage za obdelavo jekla, kovin in lesa; pile, vzmeti, pnevmatske stroje in orodja, valje za hladno valjanje kovin, univerzalne in kovaške ekscentrične stiskalnice, sestavne dele za vagončke, diske za poljedelske stroje ...
ŽELEZARNA ŠTORE: proizvaja toplovaljane ter vlečene in brušene palice, v vzmetnih in ostalih kvalitetnih vrstah jekla, specialno surovo železo za livarne, ulitke iz sive in nodularne litine, litoželezne valje, ki jih lahko obdelajo in obrusijo, kontilite profile____
TOVARNA VERIG LESCE: proizvaja verige za široko potrošnjo, tehnične in siderne verige, opremo za verige, snežne in zaščitne verige za vozila, kovinske in lesne vijake, hangervijake, razcepke, kovice, od-kovke in stiskance ....
PLAMEN KROPA: proizvaja matične, nastavne in sponske vijake za splošne namene, matične in nastavne vijake srednje klase, matice in kovice.
TOVIL LJUBLJANA: proizvaja vijake za kovine in za pločevino z ravnim in križnim utorom, samorezne vijake, vijake za les in kovice____
ŽIČNA CELJE: proizvaja iz žice razna pletiva, tkanine, mrežaste armature in predfabrikate, gabione, vibracijska sita in mreže za rudarstvo, žične transportne trakove, vzmeti, žične vložke in drugo žično konfekcijo.
METALURŠKI INŠTITUT LJUBLJANA: raziskuje na področjih: priprava mineralnih surovin, surovega železa, proizvodnje jekla, barvne metalurgije, livarstva, termične obdelave in plastične predelave jekla in kovin. Vrši kemijske, metalografske in fizikalne analize.
Livna jama v martinarni
Trgovsko podjetje MERKUR veleželeznina, n.sol.o., KRANJ, Koroška c. 1
DO MERKUR veleželeznina Kranj, Koroška c. 1
TOZD UNIVERSAL Jesenice — prodaja na debelo, n. sub. o. 64270 JESENICE, Sp. Plavž 3
vam nudi:
proizvode črne metalurgije
—	pločevino
—	hladno in toplo valjane trakove
—	hladno in toplo oblikovane profile
—	palieno železo, ploščato železo, žico
—	cevi
—	varilno dodajni material
GP MEGRAD LJUBLJANA
ELMONT
ELEKTROMONTAŽNO PODJETJE
BLED
n. sol. o.
SESTAVLJENA PROIZVODNO TRGOVSKA ORGANIZACIJA ZDRUŽENEGA DELA
EXPORT - IMPORT
KOVINOTEHNA
CELJE
MARIBORSKA 7 JUGOSLAVIJA
ZELEZARSKI ZBORNIK
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 13	LJUBLJANA	DECEMBER 1979
UDK: 669.187:669.14.018.52.8
ASM/SLA: D5d, SS-e, C26
Izboljšanje redukcije žlinder,	UDK: SJSS2J
oz. povečanje izkoristka kroma pri izdelavi avstenitnih in feritnih nerjavnih jekel
J. Arh, J. Lamut, K. Ravnik, M. Ulčar
Naredili smo številne poskuse kako izboljšati redukcijo na kromu bogatih žlinder pri izdelavi avstenitnih in feritnih nerjavnih jekel. Uporabljeni reducenti so silicij iz FeCrSi in FeSi, aluminij in CaSi in kombinacije le teh. Spreminjali smo bazičnost žlindre in vsebnost Si v jeklu po redukciji, da bi ugotovili njihov vpliv na stopnjo redukcije. Najboljše rezultate smo dosegli s postopno redukcijo najprej z FeSi in FeCrSi in nato z vpihovanjem aluminija v prahu v žlindro. Kombinacije s CaSi so predrage in ekonomsko niso upravičene.
Vpliv bazičnosti žlindre in vsebnosti Si v jeklu na izkoristek kroma je očiten. Najboljše rezultate smo dosegli pri bazičnosti okrog B = 2. Visoko stopnjo redukcije pa je mogoče dosegati tudi pri nižji bazičnosti od 1 do 1,5, če je vsebnost Si v jeklu nad 0,5 %. Podani so tudi rezultati mineraloške preiskave žlinder.
1. UVOD
Pri izdelavi nerjavnih jekel po klasičnem postopku v električni obločni peči pride nujno do večjega odgora kroma in drugih legirnih elementov. Izguba kroma kot najdražjega od teh legirnih elementov močno povečuje stroške proizvodnje. Razen izgub kroma z žlindro se povečujejo stroški proizvodnje še s tem, da pri klasičnem načinu izdelave lahko rabimo cenejše visokoogljične kro-move zlitine le v zelo omejenem obsegu. Glavni del kroma lahko dodamo le v obliki najdražje
To je povzetek elaborata, ki je bil izdelan s sofinanciranjem Raziskovalne skupnosti Slovenije — naloga 659, januar 1979
kromove zlitine, to je kot ferokrom suraffine, v katerem je cena kroma za polovico višja kakor v cenejšem ferokrom karbureju.
Šele vakuumski postopki, ki so jih razvili v šestdesetih letih, in AOD postopek so omogočili izdelavo nerjavnih jekel iz cenenih visokoogljič-nih ferokromov z izkoristkom kroma okrog 98 %.
Danes naredijo v svetu večino nerjavnega jekla v AOD konvertorjih in drugih vakuumskih napravah. V Jugoslaviji gradi prvo takšno napravo (ASEA SKF) železarna v Nikšiču, ki bi morala začeti obratovati v prvi polovici leta 1979.
Železarna Jesenice kot največji proizvajalec nerjavnih jekel v Jugoslaviji bo tudi še v prihodnjih nekaj letih izdelovala ner javna jekla po klasičnem postopku v električni obločni peči. Zaradi tega se nam zdi potrebno opraviti obsežnejše poskuse, kako izboljšati pri izdelavi nerjavnih jekel redukcijo oksidacijske žlindre, bogate na kromu, manganu in železu, oziroma, kako povečati izkoristek teh kovin.
2. OPIS POSTOPKA IZDELAVE AVSTENITNIH IN FERITNIH NERJAVNIH JEKEL
V železarni Jesenice izdelujemo nerjavna jekla v električnih obločnih pečeh po oksidacijskem postopku. Prednost tega postopka je v tem, da lahko uporabimo razne legirne odpadke in manjše količine višjeogljičnih, vendar cenejših ferozlitin. Pri postopku oksidacije se poleg ogljika, železa in mangana oksidira tudi večja količina kroma. Krom, ki je drag legirni element in ga je od vseh kovin v žlindri največ, skušamo iz žlindre čimbolj reducirati. Pri tem se reducira tudi večina
Jc <b
O
50	100	150
Čas (min)
Slika l
Shema procesa izdelave nerjavnega jekla v elektr. obl. peč/
Fig. 1
Production flovvsheet for stainless steel in electric are furnace
železa, večji del mangana in ves fosfor, ki je sicer nezaželen element v jeklu. Vložek mora biti zaradi tega sestavljen tako, da količina fosforja ne presega dovoljene meje, ker ga iz jekla ne moremo odstraniti.
V času oksidacije se talina zaradi odgoreva-nja elementov C, Si, Fe, Mn, Cr in še nekaterih segreje na zelo visoko temperaturo. Zato jo moramo takoj po končani oksidaciji intenzivno ohladiti in reducirati jeklo ter žlindro. Šele po končani redukciji lahko žlindro, ki naj bo revna na kovinskih oksidih (FeO, MnO, in Cr,0,), odstranimo. Ta žlindra ima namreč po končani redukciji takšno sestavo, da za nadaljnje metalurško delo ni več uporabna.
Ko imamo talino golo (brez žlindre), jo lahko še dalje dezoksidiramo in po potrebi legiramo. Iz apna in jedavca napravimo rafinacijsko žlindro, bogato na CaO, s katero talino odžveplamo.
Po intenzivnem mešanju vzamemo vzorec jekla za kemično analizo. Na podlagi kemične sestave izvedemo korekturo elementov Cr, Mn, Ni in drugih. Jeklo ogrejemo do predpisane temperature in ga odlijemo v ponev. V ponev dodamo
še dodatke za korekturo silicija in druge potrebne dodatke.
V ponvi jeklo prepihamo z argonom, da izboljšamo čistočo jekla in da nastavimo zaželeno temperaturo taline.
Shema procesa je prikazana na sliki 1.
Z odstranitvijo nepopolno reducirane oksida-cijske žlindre lahko pride do precejšnjih izgub kroma in mangana. Podatki za leto 1977 kažejo, da je znašala povprečna izguba kroma pri eni talini 15,4 %.
Seveda pa vsa ta izguba ne nastane le z žlindro. Krom in mangan izgubljamo, ko nekontrolirano izgubljamo jeklo pri posnemanju žlindre, pri prebodu, pri livanju in s svinjami v ponvi.
2.1 Način dela pri oksidacijskem postopku izdelave avstenitnih in feritnih nerjavnih jekel
V nalogi obravnavamo avstenitno in feritno nerjavno jeklo z orientacijsko kemično sestavo, ki je navedena v tabeli 1.
Tabela 1: Orientacijska kemična sestava nerjavnih jekel	___
Vrsta	Leg	irni element	v utež.	o/o	
jekla	C	Si	Mn	Cr	Ni
avstenitno	0,07	0,50	1,40	18,0	9,0
feritno	0,07	0,40	0,40	16,5	-
Vložek je sestavljen iz odpadkov istovrstnih jekel, nizkolegiranih jekel (odpadki iz vlivališča in valjam) in legimih dodatkov. Apno smo dodajali v različnih količinah, ker je bil cilj poskusov tudi ugotoviti vpliv različne stopnje bazičnosti na stopnjo redukcije.
Ko je bil vložek raztaljen, smo vzeli vzorec za kemično analizo jekla in žlindre.
Talino smo segreli pred oksidacijo na 1600° C. Oksidacijo smo izvedli s čistim kisikom s pritiskom 23 atm s pomočjo dveh oplaščenih 1" cevi na 50-tonski peči in z eno oplaščeno 1" cevjo pri 8-tonski peči. Oksidacijo spremlja, dokler odgo-reva ogljik, močan plamen. Le-ta proti koncu oksidacije, ko ni več ogljika, zamre. V času oksi-dacije naraste temperatura taline na 1900—2000° C. Poraba kisika za znižanje ogljika od približno 0,2 % na 0,02 % in oksidacijo ostalih elementov je znašala okrog 15 do 18 Nm!/t. Od te količine se le 1/4 porabi za oksidacijo ogljika v ogljikov monoksid. Večji del kisika pa se porabi za oksidacijo železa, kroma in mangana iz jekla, pri čemer količina žlindre močno naraste.
Viskoznost žlindre se v času oksidacije močno spreminja. Ob raztalitvi je žlindra normalno tekoča. V času intenzivnega razogljičenja je žlindra gosta. Proti koncu oksidacije pa od mesta pihanja kisika navzven postaja bolj in bolj tekoča. To pa je tudi zunanji znak, da je oksidacija končana oziroma, da je ogljik v jeklu dovolj nizek.
Nato odvzamemo vzorec jekla in žlindre za kemično analizo.
Da zaščitimo dolomitno dno peči pred visoko temperaturno obremenitvijo, je potrebno jeklo takoj po oksidaciji ohladiti. Hladimo lahko z odpadki istovrstnega jekla ali tudi s kakšnim drugim maloogljičnim nelegiranim jeklom. V železarni Jesenice v ta namen uporabljamo tudi odpadke dinamo jekla in pa FeCr suraffine, s katerim jeklo legiramo. Skupna količina znaša okrog 25 % teže vložka.
Vzporedno s hlajenjem potekajo tudi reakcije redukcije žlindre. Skupaj z dodatki za hlajenje smo namreč dali v peč tudi aluminij, sili-kokrom, ferosilicij in apno za redukcijo jekla in žlindre. Dodatek silicija iz teh zlitin je znašal od 15 do 25 kg/t.
Z dodatkom večje količine silicija dobimo kislo žlindro, ki hitro postane tekoča in dobro razkraja apno. Dodatek apna je znašal od 20 do 30 kg/t.
Količina žlindre po redukciji je znašala od 150 do 200 kg/t. Tako velika količina žlindre v peči moti nadaljnje metalurško delo, zato jo je potrebno popolnoma odstraniti, če želimo napraviti kvalitetno rafinacijsko žlindro z visoko stopnjo bazičnosti.
V času rafinacije korigiramo kemično sestavo in temperaturo jekla. Vzporedno poteka v času rafinacije tudi proces odžveplanja.
3. TEORIJA OKSIDACIJE IN REDUKCIJE KROMA
Pri oksidaciji ogljika v krom-nikljevih nerjavnih jeklih, se bolj ali manj oksidira tudi krom. Velikost oksidacije kroma pa je odvisna od naslednjih dejavnikov:
a)	temperatura taline pred pihanjem kisika
b)	vsebnost kroma v jeklu pred pihanjem kisika
c)	temperatura taline po pihanju kisika
d)	vsebnost ogljika v jeklu po pihanju kisika
e)	kemična sestava žlindre
Kako vpliva temperatura na oksidacijo posameznih elementov v jeklu, je razvidno iz znanega Richardsonovega diagrama na sliki 2. Na sliki je predstavljeno reakcijsko delo A G za različne okside v odvisnosti od temperature1. Vidimo, da z naraščanjem temperature stabilnost oksidov pada, ali z drugimi besedami, čim višja je temperatura, manj bodo odgorevali posamezni elementi.
Temperatura ('CI Slika 2
Vpliv temperature na vrednost RT in Poi za kovinske okside
Fig. 2
Influence of temperature on RT,„ p02 values for me-tallic oxides
O
25
10
	\	\				
		\	po K Tes	che-u		
T-2050			\			
	&003V.					
C=0.C				\		
				\		
/						
	/					
s /	Ig g.65 zaC = 0107. in 1ROOT,					
						
13
16
14	75
% [Cr] pred oksidacijo Slika 3
Odgorek kroma v odvisnosti od vsebnosti kroma pred oksidacijo
Fig. 3
Chrome loss depending on chrome content before oxi-dation
Slika 3 prikazuje odvisnost odgora kroma od vsebnosti kroma v jeklu pred oksidacijo pri različnem končnem ogljiku v jeklu po oksidaciji po Tescheju2. Odgorek kroma raste, če raste vsebnost kroma v jeklu in je tem večji, čim manjša je vsebnost ogljika po oksidaciji.
8 10 12 K 16 18 20 22 24 26
Cr v %
Slika 4
Odvisnost ravnotežja Cr-C od temperature
Fig. 4
Relationship betvveen the Cr-C equilibrium and the temperature
Odvisnost ravnotežja krom — ogljik od temperature je prikazana na sliki 41. Iz diagrama vidimo, da se oksidira krom v jeklu z 18 % Cr: pri 1700° C pod 0,22 % C pri 1800° C pod 0,13 % C pri 1900° C šele pod 0,07 % C
Ogljik lahko oksidiramo, ne da bi se oksidiral krom, na tem nižjo vsebnost, čim višja je temperatura jekla.
Oglejmo si še odvisnost oksidacije kroma od kemične sestave žlindre. Ločiti moramo kisle in bazične žlindre in upoštevati FeO v teh žlindrah.
Kisle žlindre
Reakcije med krom vsebujočim jeklom z vsebnostjo mangana do 1,4 % pod kislimi žlindrami sta preiskovala že F. Korber in W. Oelsen3 v tem-
peraturnem območju od 1600—1640° C. Pod takimi žlindrami je krom v primerjavi z manganom in silicijem slab dezoksidant. Oksidacija mangana pri naraščanju FeO v žlindri je večja kakor oksidacija kroma. Porazdelitveno razmerje za krom med žlindro in kovino (% Cr) : /% Cr/ v odvisnosti od FeO v žlindri ne narašča tako hitro kakor pri manganu. Porazdelitveno razmerje za krom (°/o Cr) : /% Cr/ in mangan (% Mn) : /% Mn/ med žlindro in kovino se med seboj razlikujeta za faktor 30.
Oksidacija kroma poteka pod kislimi žlindrami pretežno po reakciji
/Cr/ + (FeO) ^ (CrO) + /Fe/
Pri vsebnosti FeO v žlindri do 20 % je stopnja oksidacije oziroma porazdelitveno razmerje (% Cr) : /% Cr/ proporcionalno vsebnosti FeO v žlindri. Pri višji vsebnosti FeO narašča porazdelitveno razmerje hitreje, in sicer od približno 8 pri 20 % FeO na okoli 28 pri 50 % FeO. Ta odvisnost je prikazana v diagramu na sliki 5.
Novejše raziskave Y. Kojima in K. Sano4 na krom vsebujočih talinah brez vsebnosti Mn in z majhno vsebnostjo Mn pri istočasnem razoglji-čenju (C < 1 °/o) v območju od 1600—1700° C kažejo na podobno odvisnost porazdelitve kroma od vsebnosti FeO v žlindri.
Bazične žlindre
V nasprotju s kislimi žlindrami so krom vsebujoče bazične žlindre že pri razmeroma nizki vsebnosti kroma navadno gosto tekoče, pogosto testaste, zato reakcije le počasi tečejo. Tališče teh žiinder raste z rastočo vsebnostjo kromovega oksida. V območju od 5 do 15 % FeO je vpliv ba zičnosti na porazdelitveno razmerje (% Cr) : /% Cr/ majhen, nasprotno temu pa se porazdelitveno razmerje za mangan (% Mn) : /% Mn/ pri prehodu iz kislih v bazične žlindre zmanjša za faktor 6.
					la žh	ndra		/			/	/
							/ t			/	/	
						/ /						
					/ /	/						
				/ /	/	v	''bazi	:na ž/	ndra			
					s							
			^ / /									
	C'		j									
% (FeO)
Slika 5
Odvisnost porazdelitve kroma med žlindro in jeklom od vseb. FeO v žlindri
Fig. 5
Relationship betvveen the slag/melt chrome distribution and the FeO content in slag
30r 25-20-£ 15-^ 10-5-0-
30-| 25-
A 20~
J 75-
A 10-^ 5-
s« ol_i_i_i	_
O 0.5 1.0 1.5	2.0 25
D . . % (CaO)+ % (MgO) Bazičnost % ^ ^
Slika 6
Vpliv bazičnosti žlindre na izgube Fe, Mn in Cr
Fig. 6
Influence of steel basicity on the Fe, Mn, and Cr losses
To pomeni, da je oksidacija Mn pod bazičnimi žlindrami mnogo manjša kakor pod kislimi.
Pri istočasni prisotnosti kroma in mangana v talini se pri oksidaciji oba elementa, odvisno od začetne koncentracije, bolj ali manj oksidirata. Porazdelitveno razmerje med žlindro in talino za mangan in krom znaša pri bazičnih žlindrah 4 do 5,3 v nasprotju z 20 do 30 pod kislimi žlindrami in se torej spremeni za enak faktor kakor porazdelitev mangana pri prehodu iz kislih v bazične žlindre.
Z naraščajočo bazičnostjo, ki jo izrazimo z razmerjem
B = (% CaO + % MgO) : (°/o Si02)
pada vsebnost kovin (Fe, Mn, Cr) v žlindri, in sicer od približno 30 na 10 % v območju od B = 0,4 in B = 1,4. Ta odvisnost je prikazana v diagramu na sliki 6.
Vpliv različne vsebnosti silicija in kroma v talini na vsebnost kovin v reducirani žlindri je po raziskavah D. C. Hiltyja in sodelavcev3 majhen v primerjavi z vplivom stopnje bazičnosti. Naše raziskave pa kažejo na precejšen vpliv vsebnosti silicija v talini, na vsebnost kovin v reducirani žlindri.
Po raziskavah C. W. Mc Coya in F. C. Langen-berga3 pa vsebnost kovin v žlindri pade tudi s padanjem temperature. Ta pa se prav dobro sklada z našimi preiskavami, ko smo analizirali vsebnost kovin v času posnemanja žlindre, ko se le-ta v peči počasi ohlaja.
A. Eggenhofer in sodelavci5 so v industrijskih pogojih na 50-tonski peči s postopno redukcijo z
FeSi in vpihovanjem 10 kg Al/t dosegli 6 % Cr20, v reducirani žlindri, to je 4,1 % Cr, in menijo, da ta vrednost predstavlja v industrijskih pogojih absolutni optimum.
4. INDUSTRIJSKI POSKUSI IZDELAVE AVSTENITNIH IN FERITNIH NERJAVNIH JEKEL
4.1 Program in namen poskusov
Poskuse smo opravljali le v industrijskem obsegu. Glavni del poskusov smo opravili na 8-ton-ski (peč 18) električni obločni peči, s katero odli-jemo 9—10 t jekla. Prednost te peči je v tem, da smo z razmeroma malo vložka dobili večje število šarž, katerih rezultate se da lažje vrednotiti. Tehnologijo smo delno preizkusili tudi na večji 50-tonski peči (peč 10), da bi ugotovili, koliko se rezultati, dobljeni na mali peči, ujemajo z rezultati na veliki peči.
Glavni namen poizkusov je bil ugotoviti vpliv bazičnosti žlindre na stopnjo redukcije, kakor tudi vpliv različnih reducentov in kombinacije reducentov na stopnjo redukcije in na ekonomičnost raznih načinov redukcije žlindre.
Pri planiranju poskusov smo izhajali iz stališča, da je osnovni reducent za kromove žlindre silicij iz ferokromsilicija in ferosilicija. Temu pa smo potem dodali aluminij, kalcij silicij in kombinacijo aluminija in kalcijsilicija.
Plan poskusov je prikazan v tabeli 2.
Tabela 2:
Vrsta	Teža čistega reducenta v kg
reducenta na tono tekočega izdelanega jekla
1.	FeCrSi	13—15 kg Si/t	
	FeSi	5—10 kg Si/t	
2.	FeSi	20—30 kg Si/t	
3.	FeSi	20—25 kg Si/t	
	Al	6 kg Al/t	
4.	FeSi	20 kg Si/t	
	CaSi	5,4 kg Si/t + 3,0 kg	Ca/t
5.	FeSi	20 kg Si/t	
	CaSi	5,4 kg Si/t + 3,0 kg	Ca/t
	Al	6 kg Al/t	
Planirano količino silicija smo v praksi prilagajali dejanskim razmeram pri izdelavi jekla. Tako smo na 8-tonski peči količino silicija za redukcijo lahko držali pri 20 do 25 kg/t, z nekaj izjemami pri 30 kg/t, medtem ko smo na 50-ton-ski peči morali to količino znižati, ker bi sicer imeli previsok silicij v jeklu. Ugotovili smo, da FeCrSi v nepravilni granulaciji slabo reducira žlindro. Ferokromsilicij je v drobnozrnatem stanju zelo dober reducent. Z njim obenem dobimo krom v ceneni obliki. Prednost pa je tudi v tem,
da daje zelo tekoče žlindre, zaradi česar redukcijske reakcije lahko hitreje potekajo. Zaradi tega smo predvsem na mali peči večino šarž izdelali s ferosilicijem kot reducentom, ker je ta na razpolago v mletem, oziroma drobno zrnatem stanju. Redukcijska sposobnost silicija je omejena, kar je razvidno iz slike 2. Boljša sta aluminij in kalcij. Aluminij smo na 8-tonski peči vpihovali v žlindro v obliki prahu. Tudi kalcijsilicij smo v mletem stanju vpihovali v žlindro. Kot transportni plin smo uporabili argon. Pri kombinirani uporabi aluminija in kalcij silicij a smo aluminij v obliki granul enakomerno raztrosili po že tekoči žlindri in nato vpihali še kalcijsilicij. Z vpiha-vanjem reducenta smo dosegli intenzivno mešanje žlindre z reducenti tako, da smo ustvarili pogoje za čimboljši potek redukcijskih reakcij. Na veliki peči ta tehnologija ni bila izvedljiva, ker je aparatura za vpihanje dezoksidantov za to velikost peči premajhna.
Bazičnost žlindre smo regulirali z različnimi dodatki apna v času taljenja in za redukcijo žlindre. Regulacija določene bazičnosti je praktično težko izvedljiva, ker nikoli ne vemo, kakšna bo vsebnost Si02 in MgO. Dodatek apna smo variirali v času taljenja od 0 do 40 kg/t, v času redukcije pa od 15 do 30 kg/t. Bazičnost redukcijske žlindre smo skušali regulirati v območju od B = 1 do 2.
Vse poskuse smo izvedli v dveh serijah. Prva serija naj bi bila orientacijska. Z analizo talin prve serije naj bi dobili napotke za boljše delo v drugi seriji. V prvi seriji, ki zajema šarže od 180055 do 180084, smo reducente vpihovali še z zrakom, medtem ko smo pri vseh naslednjih šaržah rabili za vpihovanje nevtralni plin (argon).
4.2 Jemanje vzorcev jekla in žlindre
Da bi lahko rezultate naloge normalno vrednotili, je potrebno poznavanje kemične sestave jekla in žlindre v naslednjih fazah izdelave:
1.	po raztalitvi vložka
2.	po končani oksidaciji
3.	po končani redukciji, oziroma v času redukcije in posnemanja žlindre
Nerjavna jekla analiziramo na rentgenskem spektrometru ARL 72000, ki daje takojšen rezultat za vse potrebne elemente, to so:
Si, Mn, P, Cr, Ni, Mo, Nb. Ogljik in žveplo določamo zaradi večje natančnosti še s sežigno metodo. Rezultat je znan po ca. 10 minutah po vzetju vzorca.
Tudi žlindro analiziramo na rentgenskem spektrometru z izjemo kromovega oksida, ki je določen makro kemično. Razen za kemično sestavo smo jemali vzorce tudi za mineraloško sestavo žlindre.
Poseben problem pri jemanju vzorcev žlindre je, kako dobiti reprezentančen vzorec, žlindre so pogosto nehomogene, še posebno po raztalitvi, ko so temperature nizke, pa tudi po oksidaciji in
redukciji se kemična sestava posameznih vzorcev, ki so vzeti istočasno, med seboj razlikujejo. V nekaterih primerih so bile razlike v kemični sestavi žlindre po raztalitvi in po oksidaciji tolikšne, da izračun na podlagi znanih tež jekla in žlindre in sestave jekla ni bil mogoč.
4.3	Merjenje temperature jekla
Temperatura jekla je za ekonomičnost izdelave nerjavnih jekel zelo pomembna, kakor smo to ugotovili v poglavju 3. Vendar pa so temperature jekla po oksidaciji v območju od 1900 do 1950°, kar pa z običajnim termoelementom (PtlORh/Pt) ne moremo izmeriti. Nabava posebnih termoelementov za temperature od 1800 do 2000° bi bila predraga, zato smo od te namere odstopili. Temperaturo jekla kontroliramo torej le pred oksidacijo. Pri vsebnosti ogljika okrog 0,20 % naj bo 1600° C. Po hlajenju taline in redukcije žlindre lahko merimo spet, ko pade temperatura jekla pod 1750° C in do odlitja jekla. Regulacija pravilne livne temperature je zelo pomembna in največ meritev naredimo s tem namenom.
4.4	Izdelava poskusnih šarž
Praktične poskuse smo opravljali le v industrijskem merilu na 8- in 50-tonski peči. Glavni del poskusov smo opravili na 8-tonski peči. Vsega smo izdelali 28 različnih šarž po planu, kakor je prikazan v tabeli 4. Na 50-tonski peči pa smo spremljali še 8 šarž, predvsem zaradi kontrole, da bi rezultate iz male peči preverili na veliki peči. Vse poskuse lahko razdelimo na pet poglavij, tako kakor kaže tabela 2.
Kot primer bomo pokazali le dve od petih variant, in sicer:
1.	redukcijo kroma iz žlindre s FeCrSi in FeSi, ki predstavlja klasični način redukcije ter
2.	postopno redukcijo kroma iz žlindre s FeSi in zatem z Al + CaSi
1. Primer redukcije žlindre s FeCrSi in FeSi pri talini 180109
Sestava vložka:
staro železo FeCr aff. FeCr carb. NiO
apno
6500 kg 1000 k£ 500 kg 700 kg
8700 kg 240 kg
Potek izdelave: ko je raztaljeno C Si Mn 0,42 0,04 0,14
P
0,014
S 0,021
Cr 9,55
Ni 7,73
I. žlindra
SiO, CaO	MgO	FeO MnO Cr20, A1203 Fe203
5,5 38,72	6,05	6,00 2,38 16,67 21,55 1,43
Fe Mn	Cr
5,66 1,48	11,7
po oksidaciji
c Si Mn	P	S Cr Mi
0(02 _ 0,07	0,012	0,026 6,1 8,78
II. žlindra
SiO, CaO MgO	FeO	MnO Cr203 AUO,
4,7 10,6 4,02	10,0	2,7 52,41 8,40 Fe Mn Cr 8,43 2,09 35,9
Redukcija žlindre in taline
Fe,03
0,94
40 kg Al 300 kg SiCr
1200 kg FeCr suraff. 70 % 100 kg FeMn 80 %
III. žlindra SiO, CaO
100 kg FeSi 95 % 300 kg CaO 40 kg CaF2
90 kg FeSi 95 % pihan
30,6
Fe
3,55
24,4 Mn
3,27
MgO 7,08 Cr 13,87
FeO 4,14
MnO 4,22
Cr203 20,25
A1A 7,15
FeA 0,48
Dodatki na golo talino (po posnetju žlindre)
15 kg Al 150 kg Ni 50 kg FeMn 80 % C Si Mn 0,05 0,18 0,86
150 kg CaO 30 kg CaF,
P
0,016
S
0,017
Cr 16,88
Ni 8,71
Al 0,028
legiranje	460 kg FeCr suraff.
260 kg Ni 86 kg FeMn aff. 5 kg Al
prebod: v ponev 6 kg Al
57 kg FeSi 95 % 2 kg FeB
P S Cr 0,015 0,015 18,49
Ni 10,44
Al
0,063
končna sestava: C Si Mn 0,07 0,63 1,39
teža jekla v ponvi	10.000 kg
vložek in dodatki	11.051 kg
teža žlindre po raztalitvi: 240
_ . 100 = 620 kg 38,7
V žlindri je Cr = 72 kg, Mn = 12 kg, Fe = 36 kg
Bilanca kroma:
Cr v vložku Cr iz FeCr Cr iz FeCrSi
skupno
Cr v tek. jeklu izguba Cr
Bilanca mangana:
Mn v vložku Mn iz FeMn
skupno
Mn v tekočem jek. izguba Mn
Teža žlindre po redukciji: 470
. 100 = 1900 ke 24,4
V žlindri je Cr = 270 kg = 12,7 % Mn = 63 kg = 30 %
Izračun izgube kroma in mangana iz materialne bilance in iz teže žlindre se dovolj dobro ujemata.
Primer postopne redukcije žlindre s FeSi in zatem z Al + CaSi na talini 100166 jekla Č 4582
Vložek staro železo FeCr aff FeCr carb NiO
apno
Potek izdelave: ko je raztaljeno C Si Mn 0,36 0,32 0,23
6500 kg 1000 kg 500 kg 750 kg 8750 kg 200 kg
P S
0,007 0,023
Cr Ni 12,54 6,59
I. žlindra Si02 CaO 20,29 16,48 Fe Mn 7,10 3,6
MgO 3,86 Cr 24,1
FeO
8,58
MnO 4,7
Cr203
35,25
A1A 6,26
FeA
0,64
po oksidaciji C Si Mn 0,02 — 0,08
P
0,008
S Cr 0,018 6,36
Ni 6,92
FeA
1,13
882 kg 1150 kg 100 kg
2132 kg 1849 kg
283 kg = 13,3 %
24 kg 188 kg
212 kg 139 kg
73 kg = 34 %
II.	žlindra
Si02 CaO MtO FeO MnO Cr203 A1203 5,68 19,6 2,46 10,0 2,17 52,73 1,32
Redukcija žlindre in taline z FeSi
40 kg Al	300 kg CaO
1150 kg FeCr suraff	40 kg CaF2
150 kg FeMn	100 kg FeSi 90 % 100 kg FeSi 90 %
ko je žlindra tekoča, vzeti vzorec
III.	žlindra
Si02 CaO MgO FeO MnO Cr203 A1203	Fe203
28,0 33,37 5,32 2,43 5,88 14,74	7,39	0,33
na tekočo žlindro je nametano 60kgAlgranul in vpihano	90 kg CaSi pihan
Vzorci žlindre so vzeti takoj za tem, po 10-minutni redukciji, to je na začetku posnemanja, med posnemanjem in na koncu posnemanja žlindre, obakrat v presledkih po 5 minut.
Si02 CaO	MgO	FeO MnO	Cr203
28,75 32,02	5,98	1,07 5,02	11,32
31,66 32,93	7,5	1,00 4,66	6,08
32,23 32,00	9,03	1,00 4,52	5,05
34,06 30,6	0,4	0,93 4,74	4,00
Dodatki na golo talino			
14 kg Al		150 kg CaO	
300 kg Ni		30 kg CaF2	
C Si Mn	P	S Cr Ni	Al
0,09 0,76 0,99	0,014	0,017 15,69 8,71	0,037
legiranje			
40 kg FeMn aff		33 kg Ni	
500 kg FeCr suraff		70 kg FeNb	
prebod			
v ponev:	2 kg FeB
1,5 kg Al
Končna sestava:
C Si Mn P S Cr	Ni Nb Al
0,08 0,72 1,25 0,016 0,006 17,42	8,54 0,57 0,024
Teža jekla v ponvi	9900 kg
vložek + dodatki	11370 kg
Izračun na podlagi teže žlindre po redukciji nam pove, da je v žlindri
teža žl. = — . 100 = 1560 kg Mn = 54 kg = 27 % 32	Cr = 53 kg = 2,4 %
Procent pomeni delež kroma in mangana v žlindri od skupno dovedenega kroma in mangana v talino.
5. METALURŠKI REZULTATI
5.1 Povprečna vsebnost FeO, MnO in Cr20, v žlindri po oksidaciji in izračun potrebne količine Si za redukcijo
Za porabo silicija kot osnovnega reducenta je potrebno poznavanje povprečne sestave in količine žlindre po oksidaciji. Za 24 šarž peči št. 18 (8 t) z največ 0,03 % C po oksidaciji in 10 šarž peči 10 (50 t) smo izračunali povprečno vsebnost oksidov FeO MnO in Cr203, ki jih navajamo v tabeli 3.
Tabela 3
peč	■%	FeO	% MnO	% CnOi	% C po oksid.
18	X	9,6	5,6	43,9	0,025
	S	2,37	3,44	9,97	0,0064
	n	24	24	24	24
	X	9,15	6,93	35,5	0,0265
10	S	2,4	1,88	8,9	0,0045
	n	10	10	10	10
Povprečna vrednost Cr203 po oksidaciji pri približno enaki vsebnosti ogljika je na mali peči precej večja kakor na veliki. Vsebnost FeO in MnO je v povprečju približno enaka.
A1A	FeA	Fe	Mn	Cr
13,45	0,49	1,7	3,89	7,75
14,23	0,16	0,89	3,61	4,16
14,00	0,31	1,00	3,5	3,46
13,37	0,24	0,89	3,6	2,74
Redukcija s silicijem teče po naslednjih enačbah
2 Cr20, + 3 Si -> 4 Cr + 3 Si02 2 FeO + Si	2 Fe + Si02
2 MnO + Si -> 2 Mn + Si02
S preprostim stehiometrijskim izračunom smo na primerih dveh šarž izračunali potrebno količino silicija s predpostavko, da se reducirata Cr,0, in FeO v celoti, MnO pa 60 %.
60r
Slika 7 a
Prikaz gibanja oksidov Cr, Fe in Mn po oksidaciji in po redukciji s FeSi in FeSi + Al + CaSi
Fig. 7a
Variation of Cr, Fe, and Mn oxide contents after oxida-tion, and reduction vvith FeSi and FeSi + Al + CaSi
201-
o
po oksidaciji	FeŠ7 po redukciji z ~ FeSi t AU CaSi
Slika 7 b
Prikaz gibanja oksidov Cr, Fe in Mn po oksidaciji in po redukciji s FeSi in FeSi + CaSi
Fig. 7b
Variation of Cr, Fe, and Mn oxide contents after oxida-tion, and reduction vvith FeSi and FeSi + CaSi
Primer šarže 18 0132 (10 t):
apno v vložku 250 kg
teža žlindre po oksidaciji 1570 kg pri 12,76 °o CaO
Sestava žlindre (%)	Teža oksidov (kg)	Poraba Si (kg)
FeO —9,15	143	28
MnO — 4,53	70	80
Cr20, —51,36	800	220
Če dodamo še Si v	talini	320 kg Si 50 kg Si
Skupna poraba silicija	370 kg
Dejanski dodatek silicija je znašal 252 kg ali 25 kg/t plus 30 kg kalcija iz 90 kg CaSi.
Primer šarže 10 7289 (50 t):
apno v vložku	1000 kg
teža žlindre po oksidaciji 5400 kg pri 18,39 °/o CaO
Sestava	žlindre (%)	Teža oksidov kg	Poraba Si kg
FeO —	7,5	400	77
MnO-	-5,35	290	35
Cr203-	-42,0	2260	620
732 kg
Če dodamo še silicij v talini	206 kg
skupna poraba silicija	938 kg
Dejanski dodatek silicija je znašal 900 kg ali 18,8 kg/t tekočega jekla v ponvi.
5.2.6 Grafični prikaz gibanja oksidov železa, mangana in kroma in samih kovin v žlindri po oksidaciji in redukciji z različnimi reducenti
V slikah 7 a in 7 b prikazujemo območje vsebnosti oksidov kroma, železa in mangana po oksidaciji in po postopni redukciji najprej s ferosili-cijem in nato z aluminijem in kalcijsilicijem, pri čemer smo vpihovali kalcijsilicij.
Na sliki 8 pa so predstavljene povprečne dosežene vrednosti kroma, mangana in železa v žlindri po oksidaciji in redukciji z različnimi reducenti.
Iz prikazanega vidimo, da smo največjo stopnjo redukcije, ali z drugimi besedami, najmanjšo vsebnost kovin v žlindri dosegli s postopno redukcijo najprej s ferosilicijem in nato z vpihovanjem aluminija v prahu z inertnim plinom v
30
20
10
V? £
tn
L.
O £
			10 o		to				
		£	o +	o D ■D	iS +			+ CaSi	o +
	+	O +	?	io Jc	to		+		+
to	10	LO	J)	o	o	LO	LO	LO	in
iS	iS	li	iS	o O.	iS	iS	iS	iS	iS
u
!§ lO -i: o
o CL
i7)			
Qj			
U.			LO
t-			o
.__			u
tO		+	+
o	(ž)	iž)	i/)
iS	iS	iS	iS
tO D
O +
+
V? £
Cr
Mn
Slika
Fe
Povprečne dosežene vrednosti za Cr, Mn in Fe v žlindri po oksidaciji in redukciji z različnimi reducenti
Fig. 8
Average achieved values of Cr, Mn, and Fe in slag after oxidation, and reduction with various reducing agents
9 10 CM FeO Slika 9
Porazdelitev Cr med žlindro in jeklom v odvisnosti od FeO v žlindri po oksidaciji
Fig. 9
Distribution of chromium between slag and steel de-pending on FeO in slag after oxidation
žlindro. Stopnja redukcije z vpihovanjem kalcij-silicija je slabša. Z uporabo aluminija in kalcij-silicija nismo dosegli izboljšanja v primerjavi z vpihovanjem samega aluminija.
5.3 Vrednotenje rezultatov redukcije oksidne kromove žlindre
Rezultate vseh šarž, izdelanih na peči 18, smo vrednotili glede na različne vplive, kakor bazičnost žlindre, procent silicija v talini po redukciji in FeO v žlindri po oksidaciji. Vse krivulje ali premice v diagramih so izračunane iz podatkov s poli-nomno, oziroma multiplo linearno regresijo.
a
2.5% s/
	JS
	77
	76
	75
	74
	13
%	12
.C	
•N	77
i.	
	10
O	
	9 a
	o 7
	6
	5
	
	3
5.3.1	Porazdelitev kroma med žlindro
in jeklom v odvisnosti od FeO v žlindri po oksidaciji
Ta odvisnost je prikazana na sliki 9. Naši rezultati se skladajo z ugotovitvami tujih avtorjev (glej sliko 5 Korber, Oelsen) in kažejo, da je porazdelitev kroma med žlindro in jeklom premo sorazmerna vsebnosti FeO v žlindri. Zaključek je jasen. Delati je treba tako, da bo čim manj oksidov prišlo v vložek. To pomeni: nobene železove rude v vložek in čim manj oksidiranih železnih odpadkov. Pri talinah, ki smo jih kontrolirali, je bilo na peči 18 v povprečju 9,7 % Fe, na peči 10 pa 10,7 % FeO. Glede na to, da je na peči 10 količina slabšega starega železa večja, je večja vsebnost FeO v žlindri po oksidaciji razumljiva.
5.3.2	Odvisnost med vsebnostjo kroma v reducirani žlindri in bazičnostjo
Bazičnost žlindre ima nedvoumno močan vpliv na vsebnost kovinskih oksidov, oziroma kovin (Cr, Mn, Fe), kakor je to razvidno iz slike 6.
Če pa upoštevamo še vsebnost silicija v jeklu po redukciji, potem vidimo, da je odvisnost vsebnosti kroma od bazičnosti mnogo manjša. Jasno pa se še iz te slike vidi močan vpliv vsebnosti silicija v jeklu na stopnjo redukcije kroma. Iz znanih podatkov smo z multiplo linearno regresijo dobili premo sorazmerno odvisnost kroma v žlindri od bazičnosti, kakor kaže slika 10. Šte-
6 do 0.25'hSi v jeklu o 026-050%Si • 051-0.751.Si
0.7	0.8	0.9	1.0	1.1	12	1.3
Bazičnost žlindre
2.51.Si'0ffkAI
__I_
1.4
1.5
Slika 10
Odvisnost vsebnosti Cr v žlindri od bazičnosti žlindre pri različni vsebnosti Si v jeklu po redukciji
Fig.10
Relationship betvveen the Cr content in slag and the slag basicity at various Si contents in steel after the reduction
' 0.1 oY 0.3 04 ^05 0.6 0.7 0.8 0.9 Si (%) Slika 11
Vpliv Si v jeklu po redukciji na vsebnost Cr v žlindri pri redukciji s FeSi in pri postopni redukciji s FeSi in Al in CaSi
Fig. 11
Influence of Si in steel after the reduction on the Cr content in slag reduced vvith FeSi, and graduallv reduced vvith FeSi and Al and Časi
vilke ob oznakah v diagramu povedo, koliko procentov silicija glede na težo odlitega jekla smo dali v peč za redukcijo.
5.3.3 Vpliv silicija v jeklu na stopnjo redukcije kroma iz žlindre
Vpliv silicija v jeklu po redukciji na vsebnost kroma v žlindri kažeta sliki 10 in U. Vidimo, da je vpliv silicija na stopnjo redukcije zares velik. Iz slike 11 tudi vidimo kakšen je vpliv močnejših desoksidantov kakor sta Al in CaSi na stopnjo redukcije kroma iz žlindre. Sledi, da bi morali pri jeklih, kjer visoka vsebnost silicija ni zaželena, izboljšati redukcijo z uporabo močnejših dezoksi-dantov, predvsem aluminija.
6. MINERALOŠKI REZULTATI
6.1 Mineralna sestava žlinder
Kot primer navajamo sestavo žlinder pri šarži 180134
Žlindra po raztalitvi.
Po raztalitvi je med drugim v žlindri
47,55 °/o CaO 21,70 % A1203 12,55/Cr203 5,3 % Si02
Žlindra je zelo bazična in če vrišemo njeno sestavo v trokomponentni sistem Ca0-Si02-Fe0, je v področju CaO. Toda žlindra vsebuje veliko A1203, zato pride v poštev diagram Ca0-Si02-Al203. Na
sliki 13 je mikroposnetek strjene žlindre po raztalitvi. Lamelama faza je kalcijev kromit CaO. Cr,03, v levem spodnjem kotu je kromit s sestavo (Fe, Mn, Mg) 0. Cr203. Ker je ta kristal kubičen, ga je lahko spoznati na sliki 12. Osnova žlindre pa je sestavljena iz tri in dikalcijevega silikata ter kalcijevega aluminata. Ti kristali so zelo majhni in napolnjujejo prostor med kalcijevim kromitom in kromitom. Sestava žlindre, oziroma razdelitev posameznih elementov je na sliki 13. Na tej sliki je analizirano mesto z mikroposnetka na sliki 12.
Slika 12
Mikroposnetek žlindre po raztalitvi
Fig.12
Micropicture of slag after melting
Slika 13
E slike in X posnetki žlindre po raztalitvi
Fig. 13
Electron and X-ray pictures of slag after melting
75f---"•—„.;.•• ;v
o pri reduKCiji z Si o	• pri redukciji z Si+AI+CaSi
Slika 14
Mikroposnetek žlindre po oksidaciji
Fig. 14
Micropicture of slag after oxidation
Slika 15
E slike in X posnetki žlindre po oksidaciji
Fig.15
Electron and X-ray pictures of slag after oxidation
Lamele in kubični kristali z ostrimi robovi vsebujejo Cr. Toda pri posnetku za Ca je videti, da je ta tudi v lamelami fazi, ni ga pa v kubični, ki vsebuje Fe, Mn in Mg.
Žlindra po oksidaciji
Po končani oksidaciji naraste Cr,0, v žlindri na 53,61 °/o. Prav tako je povečana količina železa v dvo in trovalentni obliki. Glede na oksidacijo Cr je, če izračunamo v procentih, manj CaO in A1203,
saj je v žlindri 11,82% CaO in 2,40 % Al A- po oksidaciji je povečana vsebnost MnO in MgO, ki pride iz obzidave. Na sliki 14 je mikroposnetek strjene žlindre, vzete iz peči po oksidaciji.
Glavni sestavini te žlindre sta kalcijev kromit, ki je v obliki lamel, in kromit. Med temi kristali je dikalcijev silikat in kapljice železa (belo). Kalcijev kromit je sestavljen samo iz CaO in Cr203, kromit pa je zmesni kristal s sestavo (FeO, MnO, MgO). Cr,03. Razdelitev elementov po posameznih fazah je na sliki 15. Na sliki 14 je na desni strani mesto, ki smo ga preiskali z elektronskim mikro-analizatorjem.
Ob robu kokile, v katero smo vlili žlindro, so kristali mnogo manjši kot pa v sredini, kjer je znatno počasnejše ohlajevanje (slika 16).
Žlindra po redukciji
Na sliki 17 je mikroposnetek žlindre po fazi redukcije, ko smo reducirali kromov oksid v žlindri. Žlindra je hitro ohlajena v železni kokili. Osnova je sestavljena iz oksidov CaO, Si02 in AKO,. Zaradi hitrega ohlajanja žlindre so kristali zelo fini in je težko točno določiti njihovo sestavo, ki jc v glavnem dikalcijev silikat in gehlenit. Večji kri-
Slika 16
Mikroposnetek hitro ohlajene žlindre po oksidaciji
Fig.16
Micropicture of quenched slag after oxidation
Slika 17
Mikroposnetek žlindre po redukciji
Fig. 17
Micropicture of slag after reduction
Slika 18
E slike in X posnetki žlindre po redukciji
Fig.18
Electron and X-ray piclures of slag after reduction
stali so kromit. V žlindri po redukciji so zmesni kristali, ki vsebujejo Cr203. Iz slike 18 je videti, da po redukciji žlindre tudi v lamelami!: kristalih ni več CaO. Oba tipa kristalov, ki vsebujeta Cr203, vsebujeta več dvovalentnih oksidov. Ti kristali so špinelnega tipa. Po redukciji imamo dva tipa kristalov; lamelami vsebujejo FeO, drugi pa ne. V obeh primerih pa kaže, da je v njihovi zgradbi tudi A1,03. Formula lamelarnih kristalov, ki je napisana na osnovi slike 18, je (Mn, Mg) O. (Cr4Al,) 03, drugih pa (Fe, Mn, Mg)0. (Cr2Al2)03.
Na sliki 19 je analizirano mesto žlindre pred lamelarnim kromitom na mikroposnetku si. 17.
V	žlindri so zelo drobni kubični kristali, kot smo jih navedli pri opisu kristalov na sliki 18. X posnetek na sliki 19 za Cr je glede na ostale posnetke obrnjen za 180°. Najmočnejši posnetek bi moral biti v levem spodnjem kotu, kot'je na E sliki videti kubične kristale.
6.2 Splošna ocena mineraloških rezultatov
V žlindrah smo našli Cr20, vezan v dveh oblikah, kot kromit Fe0.Cr203 in kot kalcijev kromit Ca0.Cr203. Kromit ni čist, temveč vsebuje še dvo in včasih trovalentne okside MnO, MgO, A120,.
V	odvisnosti od ostalih primesi je v žlindrah še vtistit, kalcijev ferit in di in trikalcijev silikat. Ta dva sta v žlindrah ob raztalitvi in po oksida-
ciji v zelo majhnih kristalih med kromitom in kalcijevim kromitom. Kalcijev kromit je v večini primerov obdan z dikalcijevim silikatom in kalijevim feritom. Trikalcijevega silikata je v splošnem v žlindrah zelo malo. V večini primerov je v žlindrah gehlenit — 2 CaO SiO, A1,03, ki vsebuje precej A1203.
Čeprav je struktura žlinder narejena v strnjenem stanju in so pri ohlajanju nastale določene spremembe, je vseeno možno sklepati iz strukture in kristalizacijske poti o dogajanju v staljenem stanju. V veliko primerih je v tekoči žlindri kromit v trdni obliki in močno povišuje viskoznost žlindre.
Za proizvodnjo nerjavnih jekel pa je značilno, da smo v vseh preiskovanih primerih, kjer smo dosegli visoke izkoristke kroma po redukciji, imeli v žlindri ob raztalitvi in oksidaciji ob kro-mitu še veliko kalcijevega kromita. Kalcijev kromit je nastajal v bazičnih žlindrah. Pri žlindrah z nižjim izkoristkom kroma po redukciji je bilo zelo malo kalcijevega kromita, v večini je bil krom vezan na kalcijev kromit. Prav tako v žlindrah po redukciji skoraj ni bilo najti kalcijevega kromita, temveč je krom v žlindri vezan na kromit, ki nastaja kot zmesni kristal. Uporabljeni reducenti so praktično kvantitativno reducirali kalcijev kromit.
Slika 19
E slike in X posnetki žlindre po redukciji
Fig.19
Electron and X-ray pietures of slag after reduction
7. EKONOMSKA UPRAVIČENOST REDUKCIJE ŽLINDRE Z MOČNIMI REDUCENTI
Stroški izdelave nerjavnih jekel po klasičnem postopku so visoki predvsem zato, ker jih delamo iz dragih surovin. Razen tega pri tem postopku izdelave nerjavnih jekel izgubimo z žlindro večje količine kroma in tudi mangana, ki jih moramo vnesti v jeklo v obliki najdražjih surovin, in sicer kot FeCr suraffine in FeMn suraffine ali Mn metal.
Postopek moramo zato voditi tako, da dosežemo čimboljši izkoristek kroma in mangana, da ju torej čimbolje reduciramo iz žlindre nazaj v jeklo.
Ekonomičnost redukcije lahko zelo preprosto izračunamo. Stroški za redukcijo lahko naraščajo toliko časa, dokler le-ti ne dosežejo vrednosti dobljenega kroma in mangana. Železo, ki se praktično popolno reducira, pri izračunu zanemarimo, zato ga že pri izgubi z žlindro nismo več upoštevali.
Izračun temelji na veliki razliki v cenah surovin kroma, mangana in reducentov in na prihranku teh kovin, ki jih dosežemo pri postopni redukciji z močnimi reducenti, kakor aluminij, kalcijsilicij in kombinacija obeh. Za naš izračun bomo vzeli le redukcijo z aluminijem in kalcij-silicijem. Kombinacijo obeh bomo izpustili, ker ni dala boljših rezultatov in ker je več kot dvakrat dražja.
V tabeli 4 navajamo absolutno izgubo kroma in mangana pri povprečni teži odlitega jekla 10.000 kg (teža bloka 9200 kg) in povprečni teži reducirane žlindre 2000 kg pri uporabi različnih reducentov.
Prihranek pri kovini smo izračunali iz razlike v izgubi kroma in mangana med standardno redukcijo z FeCrSi, oziroma FeSi, in postopno redukcijo z FeSi + Al, oziroma FeSi + CaSi. Ekonomski učinek pa je zmanjšan za stroške redukcije, za porabljeni višek ferosilicija, za aluminij v prahu in mleti kalcijsilicij.
Rezultati so prikazani v tabeli 5.
Izračun je narejen na podlagi cen, ki so veljale na dan 1. 12. 1978.
Iz tabele 4 vidimo, da bo izguba najmanjša pri postopni redukciji s ferosilicijem in aluminijem.
Iz tabele 5 pa je razvidna ekonomičnost postopne redukci je z aluminijem in kalcij silicijem v primerjavi s standardno redukcijo s ferokrom-silicijem in samim silicijem. Najbolj ekonomična je postopna redukcija z aluminijem. Ekonomičnost redukcije s kalcijsilicijem, če jo primerjamo z redukcijo s samim ferosilicijem, je komaj upravičena, saj so stroški redukcije skoraj enaki prihranku pri kovinah. Razen tega je kalcijsilicij uvozna surovina.
Tabela 4: Absolutna izguba Cr in Mn v °/o, kg in v dinarjih pri eni talini
		FeCrSi			FeSi			FeSi +	Al		FeSi + CaSi	
kovina	%	kg	din	o/o	kg	din	%	kg	din	°0	kg	din
Cr	10,9	218	9156	7,5	151	6342	3,54	71	2982	5,54	110	4620
Mn	4,32	86	2288	4,13	83	2208	2,36	47	1250	3,56	71	1889
skupaj din			11444			8550			4232			6509
din/t			1144			855			423			650
Cena kroma iz FeCr suraff. 70,003 % C = 42000 din/t Cena mangana iz FeMn suraff.	= 26600 din/t
Tabela 5: Prihranek kovine v kg, oz. v dinarjih
		Postopna red.	z CaSi			Postopna red.	z Al	
	FeCrSi		FeSi			FeCrSi	FeSi	
	kg	din	kg	din	kg	din	kg	din
Cr	147	6174	80	3360	108	4536	41	1722
Mn	39	1037	36	958	15	399	12	319
skupaj din		7211		4318		4935		2041
stroški red.	din	1162		1162		2017		2017
čisti prihr.	din	6049		3156		2918		24
čisti prihr.	din/t	600		310		290		2:
Cena aluminija v prahu	16500 din/t
Cena mletega CaSi	20500 din/t
Cena FeSi 96 %	21500 din/t
8. ZAKLJUČKI IN OCENA
Namen naloge in poskusov je bil dobiti za iierjavna jekla z maksimalno 0,07 % C takšen način redukcije žlindre, ki bo imel najmanjšo možno izgubo kroma in mangana. Namen je bil tudi ugotoviti vpliv stopnje bazičnosti žlindre in silicija v jeklu na stopnjo redukcije. Namen je bil v celoti dosežen.
Rezultati kažejo, da dosegamo v žlindri po redukciji:
—	s FeCrSi (silikokromom) okrog 10 % Cr
—	s samim FeSi	okrog 7,5 % Cr
Dobre rezultate pa smo dosegli s postopno redukcijo, to je najprej s FeSi in nato z aluminijem ali kalcijsilicijem, in sicer:
—	z aluminijem povprečno	3,5 % Cr
—	s kalcijsilicijem povprečno	5,54 % Cr
—	z aluminijem in kalcijsilicijem 4,9 % Cr
Rezultati, doseženi z redukcijo z aluminijem, so nadpovprečno dobri, saj je po literaturnih podatkih5 6 % Cr203 (4,1 % Cr) v industrijskih pogojih že najnižja dosegljiva vsebnost kroma v žlindri.
Izgube kroma z žlindro so temu primerno majhne, oziroma je izkoristek visok in znaša pri redukciji z aluminijem 96,7 % za krom in 77,4 % za mangan. Prihranek znaša pri postopni redukciji z aluminijem v primerjavi s standardno redukcijo 600, oziroma 310 din/t jekla.
Vpliv bazičnosti žlindre in vsebnosti silicija na izkoristek kroma je očiten. Najboljše rezultate smo dosegli pri visoki bazičnosti žlindre. Vendar pa je doseganje visoke bazičnosti zelo težko in ima v praksi svoje meje. B = 2 je zgornja, a že težko dosegljiva meja.
Dobre rezultate pa je mogoče dosegati tudi pri nižji bazičnosti, od 1 do 1,5, če je vsebnost silicija v jeklu nad 0,5 %.
Pri nizki vsebnosti silicija v jeklu pa se da dosegati dober izkoristek kroma prav s postopno redukcijo z aluminijem.
Že v času izvajanja te naloge smo na podlagi prvih rezultatov izboljšali bazičnost in stopnjo redukcije z večjim dodatkom silicija tudi na 50-tonski peči tako, da so pri preiskanih talinah znašale izgube kroma z žlindro povprečno pri eni talini le 640 kg ali 6 % od celotnega z vložkom in dodatki vnesenega kroma, kar je zelo lep uspeh.
Rezultati tudi kažejo, da je dodatek apna v času taljenja lahko razmeroma majhen, 15 do 20 kg/t vložka, saj je žlindra v času taljenja razmeroma visoke bazičnosti. Dodatek apna za redukcijo pa mora znašati 25 do 30 kg/t vložka.
FeCrSi (silikokrom) naj bo drobno zrnat, da prehitro ne potone v jeklo in učinkuje v žlindri. Za samo redukcijo žlindre je boljši mleti fero-silicij, ki daje najboljši rezultat.
Količina dodanega silicija (iz FeCrSi in FeSi) je odvisna od sestave žlindre, oziroma od vsebnosti ogljika po oksidaciji.
Jekla, ki jih obravnavamo v tem delu, moramo oksidirati na 0,02 do 0,03 % C. Dodatek silicija pri teh pogojih naj znaša na 8-tonski peči ca. 25 kg/1 odlitega jekla, na 50-tonski peči pa 17 do 19 kg/t odlitega jekla.
Literatura
1.	H. Kniippel: Desoxydation und Vakuumbehandlung von Stahlschmelzen Band 1, Verlag Stahleisen M. B. H. Dusseldorf 1970
2.	K. Tesche: Arch. Eisenhiittenvves. 32 (1961), str. 437—450
3.	W. Biesterfeld: DEW — Technische Berichte 1 (1969), str. 16—48
4.	Y. Kojima, K. Sano: Tetsutto-Hagane 5/1 (1965), str. 11—19
5.	A. Eggenhofer, G. Kaiser: Bauer BHM 117 (1972), st. 11, str. 359—370
ZUSAMMENFASSUNG
Bei der Erzeugung von nichtrostenden Stahlen nach dem klassischen Verfahren im Lichtbogenofen kommt dringend zu einem grosseren Abbrand von Chrom und anderer Legierungselemente. Der Verlust von Chrom als den teuersten Legierungselement verursacht eine starke Vergrosserung der Erzeugungskosten. Heutzutage wird der grosste Teil der nichtrostenden Stahle in AOD Konver-toren und anderen Vakuumfrischanlagen erzeugt, womit erstens ein grosserer Anteil von billigeren hochkohlenstoff-haltigen Chromlegierungen angewendet werden kann, und zweitens, es wird ein etwa 98 prozentiges Ausbringen von Chrom erzielt. Im Hiittenvverk Jesenice werden nicht-rostende Stahle noch weiters nach dem klassischen Verfahren hergestellt, desvvegen vvar es zvveckmassig umfang-reiche Versuche durchzuftihren wie bei der Erzeugung von nichtrostenden Stahlen die Reduktion der an Chrom, Mangan und Eisenreichen Schlacken zu verbessern, um das Ausbringen dieser Metalle zu steigern.
Die Versuche sind im Industrieausmass durchgefiihrt worden. Der Hauptzvveck der Versuch war den Einfluss der Schlackenbasizitat, verschiedener Reduktionsmittel und Reduktionsmittelkombinationen auf den Reduktions-
grad und die Wirtschaftlichkeit verschiedener Reduktions-arten der Schlacke festzustellen.
Der Grundreduzent bei den Verscuhen war Silizium aus Ferrochromsilizium und Ferrosilizium. Dem haben vvir Aluminium, Calziumsilizium und eine Kombination von Al und CaSi zugegeben.
Die Ergebnisse zeigten, dass nach der Reduktion der Schlacke mit FeCrSi rund 10 % Cr und mit dem FeSi allein rund 7.5 % Cr in der Schlacke verbleiben.
Die besten Ergebnisse sind mit einer stufenvveisen Reduktion, das heisst zuerst mit FeSi und nach der Ver-fliissigung der Schlacke mit Aluminium erzielt worden. Der durchschnittliche Chromgehalt in der Schlacke betrug bei dieser Reduktionsart nur 3.5 °/o. Aluminium ist in pul-veriger Form in die Schlacke mit Inertgas eingeblasen worden.
Der Einfluss der Schlackenbasizitat und des Silizium-gehaltes im Stahl auf das Chromausbringen ist offen-sichtlich. Die besten Ergebnisse sind bei hoher Basizitiit um B = 2 erzielt worden. Ein hoher Reduktionsgrad ist abcr auch bei niedriger Basizitat von 1 bis 1.5 zu erreichen, wenn der Si Gehalt im Stahl iiber 0.5 % Iiegt.
SUMMARY
In manufacturing stainless steel by the normal process in an electric are furnace, the higher loss of chromium and other alloying elements is unavoidable. Chromium loss highly inereases the production costs since this element is the most expensive alloying additive. Most of stainless steel is today produced in AOD converters and other vacuum equipments which enables utilization of cheaper high-carbon ferroaIloys and the achieved chrome yield is about 98%. Stainless steel in Jesenice Ironworks will be manufactured by the normal process stili for some years, therefore it was necessary to do extensive tests to improve the stainless steel production process by the re-duetion of refining slag rich in chromium, manganese and iron or to inerease the yield of these elements in some other way.
Test vvere made in industrial scale. The main intention was to determine the influence of slag basicity on the reduetion extent, and the influence of various reducing agents and their combinations on the reduetion process.
The profitableness of various reduetion procedures of slag \vas analyzed.
Starting point of investigations was the fact that the basic reducing agent for chrome slags is silicon from the ferrochrome-silicon or ferrosilicon. Al, CaSi and com-bination of Al and CaSi were tested too.
The obtained results after the reduetion of slag shovved:
—	about 10 °/o Cr in slag if FeCrSi was used, and
—	about 7.5 % Cr in slag if only FeSi was used.
The best results vvere achieved by the gradual reduetion, at first vvith FeSi, and then follovved by Al. In average only 3.5 °/o Cr vvas left in the slag. Aluminium povvder vvas injeeted into slag by an inert gas.
Influence of the slag basicity and of silicon content in steel on the chrome yield is evident. The best results vvere obtained at the high slag basicity of about 2. High degree of reduetion can be achieved also vvith lovver basi-cities, from 1 to 1.5, if steel contains over 0.5 °/o silicon.
3AKAIOTEHHE
nPH H3r0T0BAeHH!i HepacaBeiomiK CTaAeS KAaccHHec kilm cnoco-6om b AVroBofi ne™ HecoMHeHHo cAeAyeT noBLiineHHtiH yrap xpoMa h ocTaAbHbix AerHpyiomHX 3AeMeHTOB. IIoTepa xpoMa, KaK caMoro Aopororo Aerapyiomero 3Ae.\ieHTa cymecTBeHHo yBeAHiHBaeT pac-XOABI npOH3BOACTBa. b HaCTO«mee BpeMH MHpOBOe npOH3BOACTBO hepjkabek>WHx cTaAeft BbinoAHseTCH TAaBHbiM 06pa30M b aod koh-BepTOpaX H npOMHX BaKyyMHbIX yCTpOHCTBaX. IIpH 3TOM B03HHKaeT bo nepBbix: bo3mo>khocti. vbcahhchhh pacxoAa AemeBbix BMCOKOAe-riipyK>iimx 4>eppocn,\aBOB h, bo BTopbix, iiph6a. 98 % npnxoAa xpo-Ma. b mctaa\ypniMCCKom 3a;BOAe yKc ve3apha Ecemme np0H3B0ACTB0 HepacaBeiomHX craAefi 6yAer eme HecKoAbKO AeT BbinoAHHTbcs K.vac-CHHCCKHM CnOCo6oM H, n03T0My M bi CHHTaAH 3a He06x0AIiM0CTb BbinoAHHTb CAeAvroinue HCCAeAOBaHHii b Goacc mnpoKOM MacinTa6e, HMeHHo: KaKJiM 06pa30M npn H3roTOBAeHHH HepacaBeioxii;HX CTaAeft yAy^miHTb BoccTaHOBAeHHe OKHCAHTeAbHoro niAaKa, 6oraToro c xpo-MOM, MapraHneM H aceAe30M, COOTB. KaK yBeAH<niTb BHXOA 3THX MeTaAAOB.
HccAeAOBamis BeAHCb b npoMbiniAeHHbix pa3Mepax. TAaBHaH hcal HccAeAOBaHHH 6biAa onpeAeAHTb bahmhhc ochobhocth niAaKa Ha creneHb BoccTaHOBAeHHa, a TaioKe BAHaHne pa3Hbix BOCCTaHOBH-
TeAeii h h.x KOM6iiHauHH na cieneHb BoccTanoBAeHita h Ha skohomhio pa3Hbix cnocoSoB BoccTaHOBAeHHa uiAaKa.
IIpH HCCAeAOBaHHaX B33TO BO BHHMaHHe, MTO rAaBHbIH BOCCTa-HOBHTeAb AAa XpOMOBOrO HIAaKa Si h3 4>eppOXpOMCHAHOHa H cjieppo-CHAHUHSI. K 3TOMy M05KH0 npnSaBHTb Al, CaSi H KOMSHHauHIO Al h CaSi.
Pe3yAbTaTbt noKa3aAH, mto nocAe BoccTaHOBAeHHa b uiAaKe no-AyMeHo:
—	c FeCrSi	— npn6A. 10 % Cr
—	TOAbKO c FeSi — npHČA. 7,5 % Cr
CaMbte AyMixiHe pe3yAbTaTbi noAyneHbi npH noCTeneHHOM Boccia-HOBAeHHH, CHaiaAo c FeSi, a 3aTeM c Al, b cpeAHbeM TOAbKO 3,5% Cr b IlIAaKe. nopOUIKOBblH aAIOMHHHH m bi BAyBaAH b lll.VaK npH noMomH HHepTHoro ra3a.
BAHHHHe OCHOBHOCTH UIAaKa H COAepJKaHHH Si B CTaAH Ha BbIXOA xpo.Ma OMCBitACH. CaMbie AyniHe pe3yAbTaTbi iiOAyqeHF.l npH bucokoh ochobhocth niAaKa, npHOA. npn B — 2. BbicoKyio CTeneHb pacKH-CAeHHH M05KH0 IIOAVHHTb TaK>KC rrpH ČOAee HH3KOH OCHOBHOCTH h to
MejKAy 1 ao 1,5, ecAH coAep>kahh5i kpemhhs b ctaah npeBbmiaeT 0,5 %.
Tehnologija izdelave in jekel, legiranih z borom
Anton Razinger, Jože Arh
1. UVOD
1.1 Izhodišča raziskave in delovna hipoteza
Za izdelavo serijskih delov za potrebe avtomobilske industrije, industrije motorjev, gospodinjskih strojev, elektro industrije ipd., se tudi v Jugoslaviji vedno hitreje uveljavlja tehnologija masivnega preoblikovanja v hladnem. Ta postopek odlikuje vrsta odločilnih prednosti pred drugimi postopki oblikovanja (vroče utopno kovanje, odrezovanje), zato se ta tehnologija obravnava kot zelo perspektivna. Postopek hladnega masivnega preoblikovanja je pot k večji ekonomiki oblikovanja strojnih delov zaradi visokega izkoristka materiala in visoke produktivnosti.
Odločilen dejavnik za uspešno aplikacijo tehnologije masivnega preoblikovanja v hladnem so jekla, ki morajo biti sposobna za velike plastične deformacije v hladnem. Z raziskovalnim delom v zadnjih letih smo v ZPSŽ Železarne Jesenice osvojili kvaliteto in proizvodnjo maloogljičnih ne-legiranih in nizkolegiranih jekel za masivno preoblikovanje v hladnem (JMP 10, JMP 15, JMP 60 Cr, JMP 80 Mn Cr ter KV 10, ROMAT, KV 35).3 Da pa bi lahko zadovoljili tudi potrebe po jeklih za masivno preoblikovanje v hladnem, ki se toplotno obdelujejo, moramo osvojiti tudi jekla, ki jim je dolegiran element bor (B-jekla). Prednosti uporabe B-jekel za hladno masivno preoblikovanje so v novejši literaturi dobro opisane. Iz podatkov, ki so navedeni v literaturi, je razvidna široka aplikacija jekel, legiranih z B, predvsem na področju izdelave vijakov in matic, pa tudi drugih strojnih delov, čemur posvečajo v vseh industrijskih državah velik pomen. Iz domače strokovne literature ni razvidno, da bi se v kateri od ostalih železarn, oz. inštitutov ukvarjali z nakazano problematiko B-jekel. Opisane so določene preiskave vpliva B na izboljšanje kaljivosti konstrukcijskih jekel ter izboljšanje preoblikovalnosti v vročem visoko-legiranih jekel.
Osvajanje tehnologije izdelave in predelave jekel, legiranih z B, bi omogočilo razširitev kvalitetnega asortimenta jekel za hladno masivno preoblikovanje in dalo kovinsko-predelovalni industriji možnost za osvajanje novih kvalitetnih proizvodov, obenem pa bi se zmanjšal tudi uvoz teh jekel.
To je povzetek elaborata, ki je bil izdelan s sofinanciranjem Raziskovalne skupnosti Slovenije — naloga 569, september 1978
UDK: 669.183.3; 669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g-A9
1.2	Splošno o trendu razvoja in uporabnosti B jekel v svetu
Prve raziskave B v jeklu segajo v začetek tega stoletja (L. Guillet). R. Walter je bil prvi, ki je ugotovil, da že zelo majhna vsebnost tega elementa izboljša lastnosti jekel. Industrijski razvoj B jekel datira po letu 1937. Legiranje jekel z B se je že zelo zgodaj uveljavilo na področju konstrukcijskih jekel za poboljšanje, kjer B poveča kaljivost, in na področju visokolegiranih jekel, kjer B izboljša preoblikovalnost v hladnem. V ZDA je proizvodnja B zelo hitro narasla na 1 mio ton, jekla so dobila stalno mesto v proizvodnji, potrošnji in standardih, v Evropi in na Japonskem pa ta jekla še vedno raziskujejo. Zdi se, da so B jekla značilen primer, kako težko je včasih najti pravilen odnos med racionalnostjo in izborom jekel, oziroma, kako različno lahko na ta odnos vplivajo specifične ekonomske razmere in tehnologije v posameznih državah. Velik prodor B jekel v vseh industrijsko razvitih državah v zadnjih desetih letih je pripisati vedno večji proizvodnji nerjavnih jekel, še bolj pa zahtevam po čimbolj racionalni proizvodnji strojnih delov v industriji motorjev.
V Jugoslaviji se z raziskovalnim delom na področju osvajanja jekel, legiranih z B, ukvarjamo deset let. Delo poteka v treh smereh:
a)	izboljšanje plastičnosti nerjavnih jekel z dodatkom B. Na tem področju so nam poznani napori v železarni Nikšič, železarni Ravne in železarni Jesenice (1);
b)	osvajanje enega (ali več) tipa jekla za ce-mentacijo, ki bi nadomestil vrsto dragih nizko legiranih jekel za izdelavo zobnikov in zobatih letev. S tem problemom se ukvarjajo v institutu Hasan Brkič v Zenici in v železarni Ravne (2);
c)	razvoj familije nizko legiranih jekel za poboljšanje, ki se oblikujejo s hladnim masivnim preoblikovanjem. Na tem področju delajo v železarni Jesenice. Razvoj tehnologije izdelave in predelave teh jekel je tudi predmet obravnavane naloge.
1.3	Bor v jeklih za hladno masivno preoblikovanje
Uporabnost B v jeklih za hladno masivno preoblikovanje temelji na doseganju enakega prekaljenega preseka ob znatno nižji vsebnosti C in legirnih elementov, kot pri klasičnih jeklih za poboljšanje. S stališča prekaljivosti lahko nekaj desettisočink B zamenja znatne vsebnosti C, Mn,
Cr, Ni, Mo, W, ne more pa nadomestiti drugih efektov teh legirnih elementov na fizikalne lastnosti jekel. Za dobro preoblikovalnost v hladnem se zahteva nizka vsebnost C in legirnih elementov. B v jeklih za poboljšanje ima torej posredni vplivna izboljšanje preoblikovalnosti v hladnem, ker dosežemo kaljivost ob prisotnosti B z nižjo vsebnostjo drugih elementov, sam B pa v tako majhnih količinah nima zaznavnega vpliva na plastičnost jekla. Poleg manjše preoblikovalne trdnosti kažejo B jekla še niz drugih prednosti pred analognimi jekli brez B v pogledu žilavosti, kalilnih efektov, varivosti, obdelovalnosti ipd., kar se najbolj odraža v nižji ceni končnih izdelkov. Na starem konceptu so torej B jekla dobila novo uporabnost, kar ima za posledico vedno večje zanimanje za B jekla (4).
Optimizacijo kemične sestave jekla za doseganje čim nižje preoblikovalne trdnosti v hladnem in zahtevane prekaljivosti jekel z uporabo B kot legirnega elementa in pa razvoj familije jekel za izdelavo visoko trdnih strojnih delov s hladnim masivnim preoblikovanjem in poboljšan jem obravnava vrsta člankov v novejši strokovni literaturi. (5) (6) (7) (8)
Vključevanje B jekel v tehnologijo hladnega masivnega preoblikovanja je dobilo mesto tudi na različnih strokovnih posvetovanjih po vsem svetu. (9) (10)
Ker smo v našem raziskovalnem delu izbrali kot osnovo jekla za kvalitetne vijake, navajamo pregled literature tudi s tega področja: (11) (12) (13) (14)
V domači strokovni literaturi je objavljeno sorazmerno malo rezultatov raziskovalnega dela, ki je bilo izvršeno na področju razvoja in uporabe B jekel. Objavljena dela vsekakor ne predstavljajo celotnega obsega dela, ki je bilo v naših železarnah izvršeno na tem področju, žal pa nam rezultati, ki so objavljeni v internih poročilih, niso bili dosegljivi. (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21)
1.4 Povzetek novejših dognanj o topnosti B v jeklu in vplivu B na premeno — y —> a
Topnost atomov B v Fe je pri vseh temperaturah nižja kakor topnost atomov C in N (22). Topnost B v feritu narašča s temperaturo od 20 do 80 ppm pri temperaturi 910° C, v avstenitu pa od 55 do 260 ppm pri temperaturi 1147° C (23). V zlitinah železa pa je topnost odvisna od »čistosti« bazne kovine. Mnenja raziskovalcev glede načina raztapljanja B v železu so si zelo različna. Največ dokazov govori v prid substitucijskemu načinu raztapljanja B v Fe in intersticijskem načinu v Fe. Novejše preiskave kažejo, da lahko B v bbc mreži aFe zasede oboje — intersticijska in substitucijska mesta in da lahko substitucijsko raztopljeni atomi B medsebojno reagirajo z drugimi intersticijsko raztopljenimi atomi C in N. Opazovanja prostorskih razmer B v ffc mreži yFe kažejo, da je premer B (1,85 A) za mesta v mreži
premajhen, za mesta med mrežami pa prevelik. Prav s temi neugodnimi prostorskimi razmerami, na katere naletijo atomi B v fcc yFe, je pojasnjena visoka afiniteta B k razširjenim medmrežnim prostorom (24). Na osnovi teoretičnega modela se-gregacij B k mrežam zrn se pojasnjuje efekt B na povečanje prekaljivosti jekla.
Efekt B na povečanje prekaljivosti pod-evtektoidnih jekel, nelegiranih in nizkolegiranih, se odraža v tem, da se zakasni začetek premene avstenita v poligonalni in bajnitni ferit v primerjavi z analognimi jekli brez B.
Ker dodatek B nima zaznavnega vpliva na hitrost pretvorbe avstenita, je torej efekt B na povečanje prekaljivosti posledica zmanjšanja števila kritičnih kali podevtektoidnega ferita. Te kali se sicer tvorijo predvsem na mejah zrn, disloka-cijah, intersticijah, vrzelih, kamor difundira tudi B, raztopljen v avstenitu. Dokazan je mehanizem difuzije B s pomočjo vrzeli (25) med ohlajanjem iz temperature avstenitizacije (26). Ni še dokazano, ali se B na mejah zrn in napakah mreže nahaja v atomarni obliki ali kot izloček, dokazano pa je, da je za povečanje prekaljivosti odgovoren le tisti del v avstenitu raztopljenega B, ki je koncentriran v mejah avstenitnih zrn (28).
Večina jekel se v praksi avstenitizira na temperaturah od 820 do 930° C in pri ohlajanju s teh temperatur pride tudi do obravnavanih segregacij B, s čimer je izpolnjen pogoj za povečanje kalji-vosti. Vpliv temperature in časa avstenitizacije na učinek B je podan kompleksno z istočasnim prekrivanjem več efektov. Z ohlajanjem iz višje temperature avstenitizacije naj bi se povečala difuzija atomov B na meje avstenitnih zrn in s tem učinkovitost večjega deleža raztopljenega B. Ker pa pri teh pogojih naraste tudi y zrno, se zmanjša razmerje površine k volumnu zrn, zato se poveča pokritje energetsko ugodnih mest z atomi B. Nasprotno tem pozitivnim učinkom pa se zaradi povečane koncentracije B na mejah zrn lahko ustvarijo pogoji za tvorbo B vsebujoče stabilne faze, kar vodi k zmanjšanju učinkovitosti B na povečanje kaljivosti (27). Obstaja torej neka optimalna Ta in tA, pri kateri je B najbolj učinkovit. Pri normalnih dodatkih B v jeklu pod 0,005 % naj se v obravnavanih jeklih ne bi pojavljale stabilne B vsebujoče faze. Z avtoradiografskimi študijami so dokazali (24) tudi to, da B difundira k fcc karbidom, kar daje borokarbide tipa M^ (BC)6, pa tudi V4 (BC)3, Nb (C). Dokazi so (26), da, če so ti izločki dovolj majhni, odigrajo vlogo zadrževal-cev tvorbe ferita, ko pa narastejo in postanejo grobi, pa so pospeševalci tvorbe ferita. Glavne stabilne B vsebujoče faze v jeklih so borokarbidi, v katerih B nadomesti C v karbidih, tipa M23 (BC)6 in cementitu Fe3 (BC). Poznani so tudi boridi, tipa FeB, M,B2. Bor ima visoko afiniteto do kisika in dušika v jeklu. Z N tvori zelo stabilen BN s heksa-gonalno strukturo. Zmanjšanje vpliva B zaradi vezanja na O gre verjetno analogno s tvorbo rombične ali amorfne faze B,03.
•C
'C 900l 700-500-
VPN \ 649 »
102~ sec
VPN 308 ~ tO*
Slika 1/a-b
Kontinuirana TTT diagrama za jeklo SAE 1541 brez in z dodatkom bora
Fig. 1
Continuous TTT diagrams for SAE 1541 steel vvithout and with alloyed boron
Z analizo mehanizma povečanja kaljivosti s C in B se da razložiti tudi medsebojni vpliv (interakcija) teh elementov na povečanje kaljivosti jekel z različno vsebnostjo C. Učinek B na kaljivost se pokaže šele potem, ko doseže vsebnost C mejo topnosti v feritu. Z naraščajočo vsebnostjo C zasedejo za energetsko ugodno difuzijo razpoložljive razširjene mrežne prostore vedno bolj samo atomi C. Nadaljnja difuzija C potem nujno poteka preko razširjenih medmrežnih prostorov, s tem pa se učinek B vedno bolj prekriva z učinkovanjem C na povečanje kaljivosti, dokler pri evtektoidnem C popolnoma ne izgine.
B ima torej vpliv na povečanje kaljivosti le pri tistih jeklih, ki imajo v TTT diagramih pred per-litno pretvorbo območje proeutektoidnega ferita. Premik krivulj k večjim inkubacijskim časom je bolj izrazit v območju poligonalnega proevtek-toidnega ferita, kot v območju acikularnega pro-bajnitnega ferita. Za ilustracijo sta iz literature (29) na sliki 1 navedena značilna kontinuirna TTT diagrama C-Mn jekla SAE 1541 z dodatkom B in brez dodatka z vrisanimi krivuljami ohlajanja v vodi (A) in olju (B).
Iz diagrama je razvidno, da pri enaki ohlaje-valni hitrosti pri varianti jekla, ki vsebuje B, laže dosežemo zaželeno trdoto po kaljenju kot pri varianti jekla, ki ne vsebuje B. Bor ima zelo majhen vpliv na temperaturo Ms, kar predstavlja veliko prednost pred ostalimi legirnimi elementi, ki ob povečanju kaljivosti znižujejo MS temperaturo in s tem večajo možnost nastanka kalilnih razpok. Domnevamo, da B ni karbidotvoren element in da ne spremeni premenskih točk pri ogrevanju jekla Ac 1 in Ac3, zniža pa premensko točko pri ohlajanju Ar 3 za ca. 30 % (30).
Različni podatki, na katere naletimo v strokovni literaturi, o vrednosti BF v odvisnosti od vsebnosti C v jeklih, so posledica deleža marten-zita, ki se vzame za kriterij prekaljivosti (19). Dokazan je tudi vpliv ostalih legirnih elementov, ki
so prisotni v jeklu (30) in vplivajo na evtektoidno vsebnost C ali pa zmanjšujejo topnost B v avste-nitu. Ker je paleta legirnih elementov v nizko legiranih jeklih zelo široka, je efekt B potrebno ugotoviti za vsako družino jekel posebej.
Odkrivanje in določevanje položaja atomov B v jeklu, kar je edino merilo za pričakovani efekt B na kaljivost, je zelo težko, in sicer iz razloga, ker je vsebnost B v jeklu zelo majhna in ker ima B zelo nizko at. število 5, kar otežuje njegovo identifikacijo z elektronskim mikroanalizatorjem. Večina poznanih eksperimentalnih tehnik za odkrivanje prisotnosti B ne da prostorske razporeditve B in je premalo občutljiva za majhne koncentracijske razlike.
V	pogledu uporabnosti kemičnih metod za določevanje vsebnosti B, ki so občutljive do 1 ppm B v jeklu, je dokazano (29), da delež topnega B, določen po dianthimid fotometrični metodi, ustreza deležu efektivnega B v jeklu. To ugotovitev, ki močno olajša delo, potrjujejo tudi avtoradiograf-ske študije (24).
V	novejšem času se je uveljavila avtoradio-grafska metoda, ki je rešila problem študija porazdelitve B v strukturi jekla (24) (30)
0 020 0'(0 060 080 100
V. C
Slika 2
Efektivnost bora v nelegiranih in nizkolegiranih jeklih
Fig. 2
Boron effectiveness in unalloyed and Iow alloyed steel
2. RAZVOJ TEHNOLOGIJE IZDELAVE JEKLA
Maksimalna efektivnost B v jeklu, enakomer-nost kvalitete in reproducibilnost finalnih proizvodov so osnovne smernice in naloge raziskovalnega dela na področju osvajanja tehnologije izdelave in predelave B jekel.
Osvojiti je potrebno takšno tehnologijo legi-ranja B v jeklo, da bo mogoče:
—	doseči optimalno vsebnost B v jeklu
—	zaščititi B pred vezavo z N in O
•—■ doseči enakomerno porazdelitev B v talini
2.1	Optimalna vsebnost B v jeklu
Vsebnost B, ki je potrebna za doseganje želenega efekta B na kaljivost jekel, je zelo majhna in se giblje v mejah od 0,0005 do 0,003 %. Večina raziskovalcev B jekel je enotna glede optimalne vsebnosti B, pri kateri je dosežena največja pre-kaljivost posameznih vrst jekel. Optimalna vsebnost — 0.0015—0.0020 % B je pri vseh jeklih zelo jasno izražena (4) (29) (34). Z naraščajočo vsebnostjo B vrednost BF pada, dokler ne doseže neko konstantno vrednost, kar je shematsko prikazano na sliki 3. V literaturi so navedeni tudi dokazi, da so v takšnem optimalnem območju vsebnosti B dosežene tudi optimalne trdnostne lastnosti in žilavost jekel v poboljšanem stanju. (4)
2.2	Legiranje bora v jeklo
Problematika izdelave B jekel je od vsega začetka povezana s preprečevanjem izgube efektivnega B zaradi velike afinitete B do kisika in dušika, torej plinov, ki sta obilno prisotna v procesu izdelave jekla. Legiranje B v jeklo v obliki ferolegure FeB se ni pokazalo kot primerno, saj je bila dosežena kvaliteta jekla v pogledu pre-kaljivosti zelo neenakomerna, kar je predstavljalo veliko oviro uporabnosti B jekel. Da bi dosegli
Vsebnost B v %
Slika 3
Odvisnost efektivnosti B (BF) od vsebnosti B v jeklu
Fig. 3
Relationship betueen the boron effectiveness (BF) and the boron content in steel
učinkovito vezavo plinov v jeklu in tako zaščitili B, so bile razvite kompleksne zlitine z majhno vsebnostjo B ter visoko vsebnostjo Ti, Al in Zr, torej elementov, ki kažejo močnejšo reaktivnost z N in O kot B.
Ker vsebnost kisika in dušika v jeklu variira s sestavo jekla in načinom izdelave in vlivanja jekla, je potrebno vrsto in količino kompleksnih zlitin B ugotoviti s poizkusi. Posledica različne jeklarske prakse so tudi nihanja v efektivnosti B pri posameznih proizvajalcih jekel. Poizkusi so pokazali, da je za zaščito B Ti bolj efektiven kot Zr, dokazano pa je tudi, da je za vezavo plinov efektivno le ca. 70 % dodanega Ti, oz. 40 % Zr (34). Da bi bil B v jeklu efektiven, je potrebno že v samem postopku izdelave jekla čimbolj reducirati vsebnost kisika in dušika in pa nevtralizirati vpliv preostale vsebnosti N in O z vezavo na druge elemente.
Če je dana možnost vlivanja jekla v vakuumu, se lahko uporabijo kompleksne zlitine z višjo vsebnostjo B (ca. 8 %), če pa se jeklo vliva na zraku, pa se mora B legirati v kompleksnih zlitinah z nižjo vsebnostjo B (pod 6 %), kar seveda podraži postopek.
V tabeli 1 je prikazana smerna analiza kompleksnih zlitin, tipa BATS, ki jih dobavlja firma Ferrolegeringar AG iz Ziiricha.
Tabela 1: Smerna analiza kompleksnih zlitin BATS
Oznaka zlitine		Vsebnost elementov			(0/o)	
	B	Al	Ti	Si Mn	v	Zr
BATS 2	2	10	30	10 —	—	—
BATS 4	4	10	30	10 —	—	—
BATS 6	6	10	30	10 —	—	—
BATS 8	7	12	25	7 —	—	—
BATS 79	0,5	13	20	5 8	—	4
V-BATS	0,3	9	15	1 —	24	—
Za pravilno uporabo posameznih zlitin so dana naslednja navodila:
— Zlitine BATS 2, 4 in 6 naj bi se uporabile, kadar je potrebno izdelati jeklo z 0,001 do 0,10 % B. Izbira zlitine je odvisna predvsem od načina (teh-
ft A - brez B 401B - ferobor
C - grainal 79
30-
2 3 4 5 6 7 89»	20
Oddaljenost od kaljenega čela {mm)
Slika 4
Efekt dveh B zlitin na kaljivost jekla SAE 1041
Fig. 4
Effect of two boron ailoys on the hardenability of SAE 1041 steel
nike) izdelave jekla v jeklarni. Te zlitine so posebno primerne za izdelavo ogljikovih in nizko-legiranih B jekel, kjer v glavnem poudarjamo doseženo prekaljivost jekla in kjer naj bi B nadomestil določeno količino ostalih legirnih elementov, kot Ni, Mn. Takšna jekla so predvsem uporabna za izdelavo strojnih delov, ki se oblikujejo s hladnim masivnim preoblikovanjem.
— Zlitina BATS 79 je kompleksna zlitina z večjim razmerjem legirnih elementov proti B, kar prispeva k popolni zaščiti B in splošnemu dvigu kvalitete jekla, posebno v pogledu žilavosti. Ta zlitina se zato uporablja za legiranje B višje legi-ranih jekel, kot so nerjavna jekla in jekla, obstojna pri visoki temperaturi, kjer ima dodatek B v količini ca. 0,003 % namen izboljšati predelav-nost jekla. V literaturi so navedeni primeri, ko so to zlitino uporabili za doseganje drobnega zrna in boljših mehanskih lastnosti v vlitkih iz visoko legiranih jekel.
Četudi te kompleksne zlitine vsebujejo elemente, ki imajo večjo afiniteto do N in O kot B, pa je kljub temu pred dodajanjem kompleksne zlitine B talino potrebno čimbolj popolno dezoksi-dirati in denitrirati. Kompleksna legura B se mora torej dodati potem, ko so dodane vse druge ferolegure za dezoksidacijo in legiranje jekla. Kompleksna legura B se doda v curek jekla med prehodom. Dodatek B je najbolj efektiven, če se kompleksna zlitina dodaja v času, ko sega talina do tretjine ponovce in dokler se ne pojavi prva žlindra, vendar pa je to le priporočilo iz nekaterih jeklarn.
Ker torej ni mogoče zagotoviti enakih pogojev, ima vsaka jeklarna svoj FB, ki ga lahko upoštevamo kot indeks kvalitete dela v določeni jeklarni.
Lahko trdimo, da je bil v preteklosti primarni vzrok nestabilnosti pri izdelavi B jekel in doseženi kvaliteti nepopolna vezava plinov v jeklu. Z uporabo kompleksnih dezoksidantov pa so dosegli veliko zanesljivost, kar ima za posledico tudi naraščanje trenda proizvodnje B jekel, ne samo v ZDA, ampak tudi v Evropi.
2.3 Izdelava poskusnih talin
Poizkuse legiranja B smo opravljali v industrijskih talinah, izdelanih v SM pečeh. Jeklo je bilo vlito v normalno konične kokile kvadratnega preseka 650 X 650 mm skozi lijak. Teža vlitih blokov 5.4 t.
Legiranje B smo opravljali na dva načina
A. legiranje B v zlitini FeB skupaj z zlitinami FeTi, ZrSi in Al. Takšno kompleksno mešanico zlitin smo zdrobili, dobro premešali in z njo napolnili tankostenske jeklene cevi, deb. 1 mm. Ustrezno število cevi smo s pomočjo posebnega nosilca vložili v kokile pred vlivanjem jekla, kakor kaže si. 5. Ko se je med vlivanjem jeklo dvigalo, so se tankostenske cevi, napolnjene z mešanico zlitin, enakomerno odtapljale, B, Ti, Zr in Al pa
so tako enakomerno prehajali v talino. Dobro mešanje taline zaradi tokov med komuniciraj očim vlivanjem naj bi zagotovilo enakomerno porazdelitev B in ostalih elementov.
Da bi kar najbolje vezali O in N že pred legiranjem B, smo talino že v ponovci močneje dez-oksidirali z Al in Ti.
Po opisanem postopku smo izdelali več poiz-kusnih blokov jekla, pri čemer smo variirali dodatek B:
0,0020 % 0,0040 °/o 0,0060 °/o 0,0080 %
Pri dodatku B 0,0080 % smo mešanico legur vstavili v 4 tankostenske cevi, premera 20 mm, s skupnim volumnom 1,7 dra3, do višine polnjenja 1,6 m.
Zmešali smo naslednje količine zlitin:
2,4 kg FeB, 1,3 kg FeTi, 0,65 kg Al in 0,65 kg ZrSi.
Preračunano na težo bloka 5,4 t je preračunana vsebnost elementov v jeklu naslednja:
0,008 % B, 0,01 % Ti, 0,012 % Al in 0,004 % Zr.
Šaržna analiza nam zaradi takšnega načina leg. B ne pokaže prave vsebnosti elementov B, Ti, Al in Zr ter O in N v jeklu.
610 x 610
Legiranje B v jeklo s pomočjo tankostenskih cevi Fig. 5
AIloying boron into steel with thin-walled tubes
B. legiranje B v zlitini BATS v ponovco (cela šarža).
Na osnovi izkušenj, ki smo jih pridobili v prvi fazi izdelave poizkusnih talin, smo za legiranje celih šarž izbrali zlitino BATS 2. Jeklo smo pred vlivanjem v ponovco dezoksidirali v peči s SiMn, zrcalovino in FeAl (1 —1,2 kg/t). V curek jekla smo med vlivanjem najprej dodali Al in ostale Fe zlitine, kompleksno zlitino BATS 2 pa smo dodajali v curek jekla v intervalu, ko je bila tretjina ponovce napolnjena z jeklom, pa do pojava prve žlindre. Tako izdelano jeklo je bilo vlito komunicirajoče v kokile. Šaržna analiza nam v tem primeru pokaže dejansko vsebnost B, Al, Ti in Zr ter O in N v jeklu.
Šaržne analize in analize vzorcev poizkusnih talin so navedene v tabelah 2 in 3
Tabela 2: šaržna analiza in analiza vzorcev jekla MBA20


Št. šarže
03	4300 c C16 b D16
04	3335
0	C16 b D16
01	0910
5
02	5036 S
07 6168 S
03	4855
r A3 ° B3
c A10
b B10
A20
B20
N
C 0,19 0,19 0,19 0,21 0,20 0,20 0,19 0,20 0,17 0,18 0,17 0,17 0,21 0,21 0,22 0,21 0,21 0,21 0,21
Si 0,22 0,27 0,29 0,30 0,27 0,26 0,36 0,37 0,34 0,35 0,35 0,35 0,10
0,08 0,08 0,07 0,08 0,07
Vsebnost Mn P
0,44 0,37 0,48 0,44 0,43 0,43 1,10 1,18 1,07 1,07 1,14 1,16 1,22 1,21 1,19 1,21 1,19 1,21 1,19
elementov v S Cr
0,013 0,013 0,016 0,011 0,009 0,009 0,013 0,015 0,014 0,014 0,024 0,022 0,025 0,025 0,028 0,025 0,028 0,025 0,028
0,022 0,023 0,023 0,024 0,023 0,024 0,018 0,024 0,014 0,017 0,020 0,022 0,013
0,015
0,015
0,015
0,12 0,14 0,14 0,11 0,13 0,12 0,07 0,07 0,24 0,23 0,09 0,09 0,11 0,10 0,09 0,10 0,09 0,10 0,09
Cu
0,13 0,15 0,24 0,25 0,24 0,16 0,16 0,20 0,18 0,21 0,20 0,21
0,20
0,20 0,20
Ni 0,45 0,43 0,41 0,09 0,09 0,09 0,11 0,10 0,05 0,09 0,06 0,06 0,05
0,05
0,05 0,05
Tabela 3: Šaržna analiza in analiza vzorcev jekla KVB 30
Št. šarže
Vsebnost elementov v %
C	Si	Mn	P	S	Cr	Cu	Ni
02 4912 0,35	0,33	0,63	0,014	0,025	0,39	0,22	0,07
S 0,35	0,33	0,67	0,012	0,018	0,35	0,22	0,06
02 5153 0,30	0,30	0,62	0,010	0,023	0,35	0,23	0,06
S 0,31	0,31	0,63	0,011	0,024	0,33	0,21	0,06
04 3914 0,36	0,07	0,67	0,010	0,013	0,07	0,14	0,07
S 0,36	0,09	0,68	0,012	0,014	0,08	0,13	0,08
03 4852 0,37	0,08	0,77	0,014	0,017	0,06	0,06	0,18
S 0,39	0,08	0,81	0,017	0,018	0,06	0,08	
04 3897 0,44	0,15	0,80	0,017	0,016	0,17	0,16	0,16
S 0,42	0,14	0,87	0,018	0,019	0,13	0,19	

V V 7 *
. v V/. . :'•

■ ■ - * . !i.. i i ■•'
Slika 6
Porazdelitev B v vzorcu jekla MBA 20 šarže 03 4855
Fig. 6
Distribution of boron in the MBA 20 steel sample of the 03 4855 melt
<;."' "' V '•■ ; v- . •'•: - v- %; T ■ - ■ : •
i'-:- • v? - v. •■ •■* ■ ,,• f;r .

" i " _ . *
:/ vC: v ' *" Vv . ; ; *:•','• - . Z •«...' A' ,' '' '>•"<''
• >■ . v X- : L ,-J- - . . '«•» - . . «"	. •.
V ■ , . •	. r •• ■••• •
- :'• - •••-* .■• S .: •■• — '	» • . ' . ' •
» V 'i*.. ■	. •
• . > ■ ■ -4 •	••
-<' V

vvv V- -V • -
: ;...	. ;•' .V .> .
Slika 7
Porazdelitev B v vzorcu jekla KVB 30 šarže 03 4852 Fig. 7
Distribution of boron in the KVB 30 sample of the 03 4852 melt
2.3.1 Pogoji ogrevanja in vroče predelave blokov
Bloki jekel so bili ogrevani v globinskih pečeh po regulativih, ki veljajo za ogljikova nelegirana in nizko legirana jekla.
Valjanje blokov v blume preseka 135 X 135 mm je potekalo po ustaljenem planu prevlekov za ogljikova nelegirana in nizko legirana jekla. Pogoji ohlajevanja blumov po valjanju so normalni na zraku.
3. REZULTATI PREISKAV
Na vzorcih jekel, legiranih z B smo izvršili določene laboratorijske preiskave, katerih rezultati naj bi potrdili uspešnost osvojene tehnologije legi-ranja B v jeklu. Rezultati teh preiskav so naslednji:
3.1	Kemična analiza vsebnosti B v jeklu
Kemično vsebnost B v jeklu smo določili po dianthimid fotometrični metodi v laborat. metalurškega inštituta v Ljubljani. Rezultati preiskav so zbrani v tabelah 4 in 5.
3.2	Porazdelitev B v vzorcih jekla
Porazdelitev B v vzorcih jekla smo preiskali z avtoradiografsko metodo. Preizkusi so bili izvedeni na inštitutu »Jožef Štefan« v Ljubljani v naslednjih eksperimentalnih pogojih: detektor sledi LR 115 6 p.m mesto obsevanja suha celica reaktorja TRIGA Mark II
neutronska expozicija 5,8 . 1012 neutronov cm—2 jedkanje detektorske folije 2,5 N KOH 60° C ± ± 0,1° C 15 min.
Preiskani so bili vzorci šarže 02 5036 MBA 20 (nač. leg A)
03 4855 G, S, N MBA 20 in 03 4852 G, S, N KVB 30. Porazdelitev B je prikazana na slikah 6 in 7.
3.3 Prekaljivost jekla
Prekaljivost jekla smo preiskali po metodi Jominy. Optimalno temperaturo kaljenja smo določili na osnovi izdelave kalilne vrste in dilato-
Tabela 4: Vsebnost B, Al, Ti ter plinov v vzorcih jekla MBA 20
	Dod. B	Loka-			Vsebnost elementov		v %		
Št. šarže	o/0	cija		B top.	B net.	Al top.	Ti	N	O
03 4300	0,002	G	C 3	< 0,0001	< 0,0001	0,098	0,036	0,0052	0,0013
	[A]		D 3	ti	tt	0,093	0,030	0,0056	0,0013
		Sr	C 16	t >	"	0,100	0,035	0,0052	0,0021
			D 16	t t	tt	0,093	0,031	0,0049	0,0021
		N	C 21	11	It	0,098	0,035	0,0049	0,0017
			D 20	tt	"	0,095	0,029	0,0048	0,0023
04 3335	0,004	G	C 3	0,0017	< 0,0001	0,088	0,040	0,0046	0,0019
	[A]		D 3	0,0001	"	0,085	0,044	0,0050	0,0023
		S	C 11	0,0014	rr	0,087	0,045	0,0048	0,0021
			D 11	0,0008	0,0002	0,084	0,044	0,0053	0,0029
		N	C 20	0,0014	0,0002	0,086	0,040	0,0051	0,0021
			D 20	0,0001	< 0,0001	0,087	0,040	0,0051	0,0025
01 0910	0,005	G	A 2	0,0035	0,0007	0,060	0,06	0,0061	0,0020
A	[A]			0,0042	0,0003				
		S	Ali	0,0038	0,0001				
				0,0039	0,0004				
		N	A 20	0,0034	0,0001				
				0,0034	0,0001				
				0,0032	0,0004				
	0,008	G	B 2	0,0044	0,0022				
	[A]			0,0041	0,0014				
		S	B 11	0,0062	0,0008				
				0,0058					
		N	B 20	0,0046	0,0006				
				0,0033	0,0024				
02 5036	0,008	S	A 10	0,0042	0,0014	0,075	0,08	0,0060	0,0022
	[A]			0,0050	0,0008				
07 6168	0,006	S		0,0032	0,0003	0,057	0,05	0,0064	0,0028
	[A]								
03 4855	BATS2			0,0026	0,0016				
	0,006	G	A	0,0033	0,0006			0,0050	0,0020
	[B]	N	A	0,0043	tt	0,047	0,06	0,0051	0,0021
				0,0044	tt				
		S	A	0,0033 n nni7	0,0008 n nnn^			0,0050	0,0028
Tabela 5: Vsebnost B, Al, Ti in plinov v vzorcih jekla KVB 30
Št. šarže	Dod. B %	Lokacija		B top.	Vsebnost elementov (°/o) B net. Al top. Ti		N	O
02 4912	0,008 [A]	S	0,0041 0,0042	0,0002	0,052	0,09	0,0058	0,0040
02 5153	0,006 [A]	s	0,0017 0,0019	< 0,0001 0,0005	0,042	0,08	0,0061	0,0036
04 3914	BATS2 0,006 [B]	s	0,0024 0,0018	< 0,0001 0,0002	0,044	0,04	0,0064	0,0025
		G	0,0044 0,0040	< 0,0001 0,0001	0,056	0,04	0,0054	0,0024
03 4852	BATS2 0,006 [B]	s	0,0041 0,0033	< 0,0001 0,0001	0,046	0,04	0,0056	0,0033
		N	0,0040 0,0036	< 0,0001 0,0005	0,048	0,04	0,0052	0,0039
04 3897	BATS2 0,006	S	0,0030 0,0031	0,0004 0,0003	0,133	0,04	0,0057	0,0036
metrične preiskave premenskih točk. Rezultati preizkusov prekaljivosti so zbrani v tabelah 6 in 7.
Tabela 6: Rezultati preizkusov prekaljivosti jekla MBA 20 Ta 900° C
- v „ Od. hI. Trdota po dolžini preizkušanca HRc St. šarže str'pr 2 4 6 8 10 12 14 16
03 4300	1 S	15	9	7	5	3	2	2	_
	2 S	10	8	6	5	3	2	2	—
04 3335	1 S	40	37	29	17	13	10	8	7
	2 S	40	37	28	17	13	10	8	7
01 0910	1 S	42	41	40	36	28	20	15	12
	2 S	43	42	41	37	27	20	15	12
02 5036	1 S	39	38	36	32	24	21	18	15
	2 S	41	39	37	34	29	24	20	16
07 6168	1 S	41	40	40	37	30	20	18	14
	2 S	41	40	39	37	32	23	18	13
03 4855	1 S	44	43	42	41	37	31	25	20
	2 S	45	44	42	41	37	29	25	21
Tabela 1: Rezultati preizkusov prekaljivosti jekla									
KVB 30	Ta 860° C								
šarže	mm od	Trdota po dolžini preizkušanca HRc							
Št.	hI. čela	2	4	6	8	10	12	14	16
02 4912		53	51	49	47	42	35	30	25
02 5153		52	49	47	44	39	30	25	22
04 3914		52	49	44	24	21	20	20	20
03 4852	G	53	51	50	39	28	24	23	21
	S	54	52	51	43	28	25	23	22
	N	54	52	50	43	28	25	23	22
04 3897		55	54	53	53	47	34	28	27
Italijanski									
vzorec		46	45	44	31	19	17	16	14
V tabeli 8 so navedene vrednosti faktorja BF, ki je izračunan iz razmerja dejanskega DI (jeklo z B) in izračunanega DI iz kemične sestave za jeklo brez B.
Tabela 8: Vrednosti idealnih premerov kaljenja in BF
šarže	Zrno ASTM N°	K val.	Di (J) jeklo	DI jeklo	BF DT (J): DI	HRc	Xj
Št.		jekla	z B	brez B		50	(mm)
			in	in			
03 4300	8	MBA 20	_	0.56	_	32	—
04 3335	7	n	1.7	0.57	2.98	32	5
01 0910	8	"	2.5	1.08	2.31	32	9.5
02 5036	8	"	2.6	1.15	2.26	30	10
07 6168	8	"	2.6	0.92	2.83	30	11
03 4855	7	"	2.7	0.94	2.87	33	11.5
02 4912	8	KVB 30	2.6	1.38	1.88	41	10.5
02 5153	7	"	2.6	1.22	2.13	37	10.5
04 3914	8	"	2.0	0.75	2.66	45	6.5
03 4852	8	"	2.2	0.91	2.42	42	8
04 3897	8	"	2.8	1.22	2.29	44	11
V tabeli 9 so navedeni tudi rezultati preiskav trdnostnih lastnosti nekaj jekel, legiranih z B v poboljšanem stanju, ki naj pokažejo uporabnost izdelanih talin za izdelavo kvalitetnih vijakov, za kar so ta jekla tudi namenjena.
3.4 Sposobnost jekel za preoblikovanje v hladnem
Sposobnost jekel za plastično preoblikovanje v hladnem smo preizkusili s tlačnim preizkusom (35). Preizkusi so bili izvršeni v laboratoriju za plastično preoblikovanje pri fakulteti za strojništvo v Ljubljani. Režim nakrčevanja, t. j. stroj,
Tabela 9: Trdnostne lastnosti t' poboljšanem stanju
Temperatura napuščanja
Št. šarže	Kval.	Poz.	trm	400' av	C 05	<l>	0"m	500" C o\		4»	"m	600° C C,	55	4
04 3335	MBA 20	s	678	530	25	63	749	642	25	63	549	392	25	64
01 0910		s	1090	961	15	64	853	834	16	67	775	736	17	70
02 5036	"	s	1069	1030	15	55	853	814	18	60	765	745	20	71
03 4855	"	G	1128	1108	15	62	893	843	19	66	795	775	20	70
	"	S	1138	1109	14	62	993	843	17	65	785	745	20	70
	"	N	1108	1089	14	62	993	843	17	68	785	736	20	69
02 5153	KVB 30	S	1265	1116	12	61	951	922	14	65	833	765	18	67
02 4912	"	S	1304	1245	12	60	990	951	14	63	844	785	18	67
mazivo, hitrost deformacije (cp = 10—2 S~~'), metoda merjenja ter način vrednotenja rezultatov je bil enak za vse preizkušance. Ustreznost po-tenčne funkcije kot modela krivulje plastičnosti smo testirali s F-testom, pomembnost eksponenta utrjevanja pa s t-testom. Oba testa sta pokazala, da je tveganje < 0,5 % korelacijski koeficient kf 1/1 cpv > 0,99. Vse to daje možnost izvajanja relativno trdnih zaključkov. Rezultati, prikazani v tabeli, predstavljajo srednjo vrednost dveh pa-ralelk. Vzorci jekla MBA 20 so bili preiskani v vroče valjanem stanju, vzorci jekla MVB 30 pa v sferoidizacijsko žarjenem stanju. Karakteristične vrednosti krivulj plastičnosti so navedene v tabeli 10.
Tabela 10: Karakteristične vrednosti krivulj plastičnosti
MBA 20	KVB 30
Št. šarže kr	[N/mm2]	n	Št. šarže k, [N/mm-]		n
04 3335	871	0.195	02 4912	943	0.231
01 0910	944	0.176	02 5153	883	0.202
02 5036	1061	0.160	04 3914	869	0.214
07 6168	1014	0.170	03 4852 G	894	0.214
04 4855 G	1056	0.123	03 4852 S	901	0.208
04 4855 S	1048	0.154	03 4852 N	869	0.212
04 4855 N	1071	0.145	04 3897	869	0.222
3.4.1 Značilnosti mikrostrukture jekel
Da bi lažje ocenili prikazane rezultate plastičnosti v hladnem, smo izvršili tudi metalografske preiskave vzorcev posameznih šarž jekla. Značilnosti mikrostrukture obravnavanih vrst jekel so naslednje:
Vzorci jekel kvalitete MBA 20 imajo strukturo iz ferita in lamelarnega perlita. Velikost kristalnih zrn ter oblika in velikost posameznih strukturnih komponent kažeta na neenakomeren režim ohlajanja po valjanju in nizko končno temperaturo pri valjanju. Na vzorcih jekel, ki pripadajo šaržam
02 5036 in 04 4855 opazimo poleg feritnih in perlit-nih zrn tudi bajnit, mogoče celo martenzit.
Razlike v velikosti mikrostrukturnih komponent v vzorcih jekla iz šarž 04 3335 (0,42 % Mn) in
01 0910 (1,11 % Mn), ki sta bili valjani pod enakimi pogoji, lahko pripišemo razliki v sestavi jekel.
Če izvzamemo zaključke Ti karbonitrida, so vsa jekla zelo čista. Sulfidni in oksidni vključki so drobni.
V mikrostrukturi jekel opazimo drobne oglate vključke Ti karbonitrida, posamične nize in skupine zelo drobnih oksidnih vključkov ter enakomerno porazdeljene drobne sulfide.
4. ANALIZA REZULTATOV
Uporabljeni eksperimentalni postopek legiranja B v posamezne bloke jekla s pomočjo tankosten-skih cevi, napolnjenih z mešanico zlitin B, Ti, Zr in Al je omogočil študij zahtevane minimalne količine B v vložku, da bi se čim bolj približali optimalni vsebnosti B v jeklu. Izkazalo se je, da naj bo vsebnost B v vložku med 0,005 in 0,006 %. Za izdelavo celih šarž B jekla smo uporabili kompleksno zlitino BATS 2, ki vsebuje največ B in jo je zato potrebno najmanj, kar se ugodno odraža tudi v ekonomičnosti proizvodnje B jekel. Vsebnost B v jeklih, kjer smo legirali 0,006 °/o v B obliki kompleksne zlitine BATS 2, je povprečno 0,0035 % z raztrosom ± 0,0005 %.
Na osnovi eksperimentiranja z večjim številom šarž bi bilo ob takšnem raztrosu priporočljivo še nadalje zniževati količino kompleksne zlitine, t. j. B, da bi se približali optimalni vsebnosti B v jeklu. Mnenja smo, da bi bil pri dani tehnologiji izdelave in vlivanja jekla na zraku optimum dosežen pri dodatku med 0,004 in 0,005 % B. Vsebnost netopnega B močno variira, v večini primerov pa je pod 0,0005 %, kar kaže na dobro vezavo plinov v jeklu. Dosežena je željena vsebnost Ti. Ker se B legira v obliki kompleksne zlitine z 2 % B, je potrebno v kratkem času vreči v curek jekla med vlivanjem iz peči v ponovco veliko količino zlitine. Samo doziranje tako predstavlja določen problem, čemur lahko pripišemo tudi določen delež raztrosa pri vsebnosti B v jeklu. Praksa izdelave večjih količin B jekel bo gotovo pokazala določene poenostavitve pri doziranju zlitine B v jeklo, kar naj olajša napore, ki jih imamo ob tej tehnologiji.
V okviru te naloge smo izdelali veliko blokov in šarž, legiranih z B. Vsi bloki so bili normalno ogrevani v globinskih pečeh in valjani na blumingu po ustaljenem planu prevlekov za nelegirana srednje ogljična jekla. Med samim valjanjem nismo opazili nobenih anomalij. Blumi so bili ohlajeni na zraku. Kontrola homogenosti z neporušnimi preiskavami in odtisi žvepla tudi ni pokazala nobenih posebnosti v primerjavi z enakimi jekli brez B. Laboratorijskih preiskav, ki naj bi pokazale sposobnost B jekel za preoblikovalnost v vročem, žal nismo naredili, četudi so bile predvidene in so bih za torzijski preizkus v vročem izdelani tudi preizkušanci. Te preiskave bi morale biti sestavni del nadaljevanja preiskav vpliva B na fizikalne in tehnološke lastnosti jekel.
Preiskave vsebnosti B v različnih pozicijah enega bloka in več blokov ene šarže kažejo na dobro homogenost makroskopske porazdelitve B. Avtoradiografske preiskave porazdelitve B v mikrostrukturi jekla kažejo na enakomerno porazdelitev B v mikrostrukturi, pri tem pa je jasno izražena tendenca koncentracije B na mejah zrn. Tudi v tem primeru ni bistvenih razlik v porazdelitvi bora med posameznimi šaržami in lokacijami znotraj enega bloka.
Uspešnost osvojene tehnologije naj bi se potrdila predvsem z izkazano efektivnostjo B pri povečanju prekaljivosti jekla. V ta namen so bile vključene v preiskave tudi druge spremenljivke v sestavi jekel. V pogledu vsebnosti C so bile poiz-kusne šarže izdelane z vsebnostjo C v mejah.
a)	0,18 — 0,22 % C za jeklo MBA 20 in
b)	0,32 — 0,38 % C za jeklo KVB 30
Večja odstopanja od smerne analize so posledica tehnoloških odstopanj in niso zavestna. Pri jeklu MBA 20 sta prvi dve šarži (bloka) z nizko vsebnostjo Mn, pri ostalih blokih, oz. šaržah pa z višjo vsebnostjo Mn 1,10— 1,20 %. Da bi dosegli boljšo plastičnost jekel v hladnem, smo pri obeh kvalitetah v primeru, ko smo B legirali v cele šarže, na osnovi priporočil iz literature izdelali šarže z nizko vsebnostjo Si.
Če ocenjujemo efekt B v jeklu na osnovi doseženega faktorja BF, potem vidimo, da je vrednost BF pri jeklu MBA 20 višja kakor pri jeklu KVB 30. To lahko pripišemo različni vsebnosti C pri obeh jeklih. V vseh primerih so dosežene vrednosti BF pri eksperimentalnih šaržah višje od navedenih vrednosti BF v literaturi. Znotraj posameznih kvalitet opažamo razlike med posameznimi šaržami. Pri jeklu MBA 20 kažeta najvišjo vrednost BF šarži 07 6168 in 03 4855 (B je bil dolegiran po različnih postopkih), ki imata višjo vsebnost Mn kot šarži 01 0910 in 02 5036, kjer je BF nižji.
Pri kvaliteti z višjo vsebnostjo C je dosežen najvišji BF pri šarži 04 3914, ki ima vsebnost B v optimalnih mejah, najnižji pa pri šarži 02 4912, ki ima najvišjo vsebnost B (dod. 0,008 %). Za stati-
stično vrednotenje kvantitativnih vplivov imamo na voljo premalo rezultatov, zato smo omenili le najbolj zaznavne.
Za uporabnost posameznih kvalitet B jekel pa nas zanima tudi sam potek Jominy krivulj in pa dosežene mehanske vrednosti po kaljenju in na-puščanju. V tem delu smo se tega področja lotili le toliko, da bi potrdili smer za nadaljevanje poizkusov osvajanja kvalitete jekel za kvalitetne vijake razreda 8,8, 10,9 in 12,9.
Jeklo MBA 20 naj bi doseglo trdnostne lastnosti v poboljšanem stanju kot jeklo KV 35, imelo pa naj bi boljšo sposobnost za hladno masivno preoblikovanje (36). Na osnovi dosežene trdote po dolžini preizkušanca je razvidno, da smo dosegli zahtevano trdoto 40 HRc na v globini 6 mm od kaljenega čela pri vseh šaržah z vsebnostjo Mn > 1,10 %. V tem pogledu se je kot neustrezna pokazala šarža 02 5036, ki ima tudi najnižji BF, in pa šarža z normalno vsebnostjo Mn 04 3335, kar dokazuje že večkrat omenjeno optimalno kombinacijo elementov C, Mn in B. Pri temperaturi napuščanja 500° C (550° C) je pri vseh šaržah, razen 04 3335, ki ne vsebuje B, mogoče zanesljivo doseči zahtevane trdnostne lastnosti kvalitetnih vijakov razreda 8,8.
Pri jeklu KVB 30 smo v primerjavi z jeklom KV 35 želeli doseči večjo globino prekaljivosti in s tem jeklom omogočiti izdelavo kvalitetnih vijakov, debeline nad 12 mm. Željeno trdoto 40 HRc smo dosegli do oddaljenosti 10 mm od kaljenega čela pri šaržah 02 4912 in 04 3897, ki ima najvišjo vsebnost C, pri ostalih šaržah pa le 8 mm. Trdnostne lastnosti v poboljšanem stanju, ki smo jih preiskali le pri dveh šaržah 02 5153 in 02 4912, dajejo upanje, da bi jeklo KVB 35 lahko uporabili za izdelavo kvalitetnih vijakov razreda 10,9 omenjenega premera. Vsekakor pa je jeklo KVB 35 primerno za izdelavo kvalitetnih vijakov premera do 18 mm. V vsakem primeru pa je pred uporabo jekla v določene namene potrebna stroga kontrola kvalitete jekla v pogledu prekaljivosti. Statistično tudi ni dokazana nikakršna korelacija med vsebnostjo B v jeklu in doseženo trdoto jekla po kaljenju.
Preiskave sposobnosti B jekel MBA 20 in KVB 30 za plastično preoblikovanje v hladnem so pokazale naslednje značilnosti:
Vzorci jekla MBA 20 so slabo plastični. Med posameznimi šaržami in vzorci ene šarže so velike razlike, ki pa jih lahko pripišemo neenakomerni mikrostrukturi, ki je posledica nizke končne temperature valjanja in hitrega ohlajanja po končanem valjanju. Da bi dosegli željeni ekonomski efekt, bo potrebna stroga kontrola temperaturnega režima valjanja in ohlajanja. Karakteristike krivulje plastičnosti jekla KVB 35 so bolj enakomerne, saj so bili vzorci pred preizkusi sferoidiza-cijsko žarjeni. Krivulja tečenja je pri vseh preiskanih vzorcih nižja od krivulje tečenja jekla KV 35. B torej ne kaže direktnega vpliva na sposobnost jekel za plastično preoblikovanje v hladnem.
5. ZAKLJUČKI
5.1	Borova jekla je mogoče izdelovati v SM pečeh ob nekoliko spremenjeni tehnologiji dezoksi-dacije jekla. Jeklo je treba že v peči intenzivno dezoksidirati z aluminijem, pri čemer se je kot najbolj ugodna pokazala zlitina feroaluminij. Kot primerna zlitina za dodajanje bora se je izkazala kompleksna zlitina BATS 2 z 2 °/o bora.
5.2	Optimalni dodatek bora v vložku je pri dani tehnologiji 0,005 %. Doseženi izkoristek bora je med 50 in 60 °/o. Jeklo se s tem podraži za 150 din/t zaradi dodatka zlitine BATS 2.
Analize bora kažejo, da je bor porazdeljen enakomerno in v ozkih analiznih mejah po bloku in šarži.
5.3	Učinkovitost bora v jeklu, določena z borovim faktorjem (BF), potrjuje uspešnost osvojene tehnologije legiranja jekla z borom, saj je le-ta vedno večji od 2.
5.4	Na osnovi povečane prekaljivosti jekel kot posledica legiranja z borom smo osvojili dve kvaliteti ogljičnih jekel za izdelavo kvalitetnih vijakov in matic razreda 8,8 in 10,9, ki jih že lahko proizvajamo v industrijskem merilu.
5.5	Na osnovi doseženih rezultatov te raziskovalne naloge naj bi se preiskave nadaljevale na električnih obločnih pečeh z razširitvijo kvalitetnega asortimenta na nizko legirana jekla za hladno masivno preoblikovanje.
Osvojeno tehnologijo je treba še nadalje preverjati in dopolnjevati na osnovi večjega števila šarž, kvaliteto jekla pa na osnovi še bolj poglobljenih preiskav fizikalnih in tehnoloških lastnosti jekel.
6. Uporabljena literatura
1.	A. Ažman: Interno poročilo RO Železarne Jesenice, december 1977
2.	Zapisnik sestanka proizvajalcev in potrošnikov jekel za cementacijo v Privredni komori Jusoslavije, Beograd, 16. 2.1977
3.	A. Razinger: »Razvoj specialnih jekel za hladno masivno preoblikovanje«, predavanje na XI. Savetovanie za proizvodstveno mašinstvo, Ohrid, junij 1977
4.	M. Kishen Koul, C. L. Mc Vicker: Metal Progress, nov. 1966, str. 40—44
5.	D. J. Blichwede: Metal Progress, may 1970, str. 76—80
6.	K.Sieber: Metal Progress, jan. 1971, str. 93—98
7.	D. F. Buxter: Metal Progress, oct. 1972, str. 77—86, nov. 1972, str. 47—60
8.	K. Sahs: Wire Industry, jan. 1975, str.
9.	IV. Slahlagung, 6 — 8.11.1974, Baabe, DDR
10.	H. H. Domalski: Draht, febr. 2 1976, str. 53—55
11.	H. C. Weidner: Wire — Wire Products, nov. 1968, str. 56 do 58 in 108—110
12.	J. A. Rinebolt: Metal Progress, sept. 1969, str. 117—122
13.	G. Cesti, M. Macuz, C. Maccarini: La metalurgia Italiana 1972, št. 5, str. 256—260
14.	M. Savettata: Materiaux et tecniques 1975, jan.-febr., str. 17—23
15.	T. Lavrič: »Določevanje B v jeklu«, Poročilo M. I. Ljubljana, maj 1968
16.	A. Kveder, J. Žvokelj: »B v jeklih za poboljšanje«, Poročilo M. I. Ljubljana, maj 1968
17.	J. Žvokelj: »B v jeklih za masivno preoblikovanje v hladnem«, Poročilo M. I. Ljubljana, maj 1976
18.	D. Kraksnev: Zaštita materiala, 1972, št. 5/6, str. 90—92
19.	D. Kraksnev: Zaštita materiala, 1971, št. 10/11, str. 374 do 380
20.	D. Kraksnev: Zaštita materiala, 1972, št. 5/6, str. 93—97
21.	D. Kraksnev: Zaštita materiala, 1972, št. 11/12, str. 213 do 218
22.	V. Ustahal, K. Stransky: Hutnicke listy, št. 7, 1976, str.
23.	A. Brown, J. D. Garnisch, R. W. K. Haneycombe: Metal Science, št. 8, 1974, str. 317
24.	S. R. Keown, F. B. Pickering: Metal Science, št. 7, 1977, str. 225—233
25.	T. M. VVilliams, A. M. Stoneham, D. R. Harries: Metal Science
26.	P. Maitrepierre: Metalurgical Transaction, feb. 1975
27.	W. Polanschutz: Radex Rundschau, 1976, št. 4, str. 843 do 849
28.	R. Kavvamura: Transaction ISIY, 1976, št. 16, str. 545 do 550
29.	R. W. Morris: Special Steel Technical Rewieu BSC, aug. 1975
30.	J. Glen: Svmposium on the Hardenability of Steel ISI Special Report, N° 36, 1946, str. 356—400
31.	W. F. Iandesha, I.E.Morral: Metalurgical Transaction
32.	H. Bugger: Harterei — Technische Mitteilungen, št. 1, 1961, str. 12—18
33.	R. H. Cobbett: Metal Progress, may 1977, str. 35—37
34.	G. F. Melloy, P. R. Slimman, PP Podgursky: Metalurgical Transaction, vol. 4, oct. 1973, str. 2279—2289
35.	B. M. Kapadia. R. M. Brown, W. J. Murphy: Transactions of the Metalurgical Society of AIME, vol. 242, aug. 1968, str. 1689—1694
36.	K. Kuzman, A. Razinger: železarski zbornik, 1974, št. 2, str. 189—197
37.	A. Razinger: Savremeni materiali, 1.5., št. 314, str. 26—28
ZUSAMMENFASSUNG
Die Borlegierten Stahle konnen in SM Ofen erzeugt werden vvenn die Desoxydation entsprechend modifiziert vvird um Sauerstoff und Stickstoff im Stahl fest zu binden.
Als best geeignete Legierung zum legieren von Bor in den Stahl hat sich die Legierung BATS 2 mit 2 °/o B erwiesen. Die optimale Bor zugabe betragt bei der gegebenen Tech-nologie 0.005%, was bei einem Ausbringen von 50—60'°/o den gewiinschten Borgehalt ergibt.
Die Analysen des Borgehaltes ergaben, dass das Bor in einzelnen Blocken und gesamten Schmelzen in engen Analysengrenzen gleichmassig verteilt ist.
Der erzielte Borfaktor der immer grosser als 2 ist bestatigt die VVirksamkeit von Bor im Stahl und den Erfolg der entwickelten Technologie.
Auf Grund der ausgearbeiteten Technologie des Le-gierens von Stahl mit Bor und der erzielten Durchhartung die eine Folge des richtigen Borgehaltes, der Form und Verteilung ist, sind zwei neue Stahlsorten der Kohlen-stoffstahle fiir die Erzeugung von Qualitatsschrauben und Muttern der Festigkeitsklasse 8.8 und 10.9 entvvickelt vvor-den. Die Stahle vverden im Industrieausmass hergestellt.
SUMMARY
Boron steel can be produced in open-hearth furnaces by a slightly modified technology of steel deoxidation for binding oxygen and nitrogen gases.
The complex BATS master alloy with 2 °/o boron proved to be suitable for alloying boron into steel. The optimal addition of boron for the given technology is 0.005 % vvhere 50 to 60 % yield is already taken in account.
B 15 to 20 ppm. Analyses of boron showed that it is uniformlv distributed in single ingots and the vvhole batches in narrow analitical limits. Boron effectiveness in
steel determined by the BF factor confirms the efficiencv of adopted technology since the achieved BF factors were always higher than 2.
By the adopted technology of alIoying boron into steel and the achieved through hardenability as a consequence of the correct content, shape and distribution of boron in steel, two new qualities of carbon steel for high-grade screws and nuts of 8.8 and 10.9 strength grade vvere successfully introduced into the manufacturing program. The steel can be manufactured in industrial scale.
3AKAIOTEHHE
CTaAii, AernpoBaHHbie c 6opoM mohcho, npit HecKOABKO H3Me-HeHHOft TeXHOAOrHH paCKHCAeHHH AAa ¥Ay<mieHH!I CBH3H C KHCAOPO-AOM H a30T0M, H3r0T0BA3T£, TaioKe b MapTeHOBCKH.\ nenax.
CooTBeTCTByiomnii CAaB. b jjmpme KoToporo BbmoAHHeTcsi Aern-poBairae OKa3aACH KOMnAeKCHhiH cnAaB BATS c coAepJKamieM 2 % 6opa. nPn 3Toii TexH0A0rim onTHMaAbnaa ,\o6i\ni:n Gopa cocTaBAaeT 0,005 %, a cpeAHHft bmxoa b beahmhhe 50—60 % mo>kho CHHTaTb VAOBAeTBOpHTeAbHbIM.
BbinoAneHHbie nccAeAOBanH« noKa3aAH, mto b OTAeAbHbix caiit-
Kax n ue,vbix naabak 6op pacnpeAe.veH paBHOMepHO b y3KHX aHaAH-TiwecKiix npeAeAax. Bo3AeftCTBne 6opa b CTaAax onpeAeAeHO c BF cJiaKTopoM; noAyHeHHbifi BF npeBbmiaeT 3Ha«teHHe 2, no AOKa3biBaeT ycnex b npHMeneHHOH TexHOAornn.
Ha ochobahnn vcboehhoft TexH0A0rmi AeriiposanHa 6opa b CTaAb h noAyMeimoH 3aKaAKH, KOTopbie n0ATBep>KAai0T BbiGpaHitoe coAepjKamie 6opa, ero 4>opMy h pacnpeAeAemie, ycBoeHbi Ase HOBbie MapKH yrAepoAHCTbix CTaAeft, npeAHa3naMeHHUx aah H3roTOBAeHHH KaqaCTBeHHbix bhhtob h raeK KAacca npomiocTii 8,8 h 10,9. 3tii CTa-AH MO>kho K3rOTOBAHTb B npOMbllllAeHHOM MacniTa6e.
Vpliv oligoelementov na preoblikovalno sposobnost površine litega jekla
UDK: 669.1:669.3:621.9.011:669-11 ASM/SLA: D, EG, R5g
M. Torkar, F. Vodopivec, J. Arh
Nova metoda za preizkušanje preoblikovalne sposobnosti litih preizkušancev omogoča večjo zanesljivost ocenjevanja vpliva oligoelementov na pokljivost. Uporaba litih preizkušancev je omogočila, da smo dosegli rezultat, ki je pomemben tudi za prakso vročega valjanja jekla.
1. UVOD
Kvalitetna jekla imajo v proizvodnem programu slovenskih železarn vedno pomembnejšo vlogo. Zaradi povečanja proizvodnje elektrojekla, se veča delež starega železa v vložku. Vzporedno s tem raste količina oligoelementov v jeklih, ker se kopičijo v jeklu in jih ne moremo odstraniti niti z žilavenjem niti z žlindro. Stalno kopičenje vsebnosti oligoelementov se odraža v slabšanju kvalitete površine vroče valjanih proizvodov.
Oligoelementi: baker, kositer, antimon in arzen imajo manjšo afiniteto do kisika, kot jo ima železo, zato jih selektivna oksidacija površine izrine iz škaje in močno poveča njihovo koncentracijo v obpovršinskem sloju jekla. Pri določenih pogojih ogrevanja se elementi koncentrirajo po kristalnih mejah avstenita. To povzroči zmanjšanje trdnosti zveze med kristalnimi zrni avstenita in nastanek medkristalnih razpok v začetku valjanja. To pokvari površino valjanca in vodi k izmečku. Zato je utemeljeno prizadevanje, da že v vložku dosežemo čim manjšo količino oligoelementov in na ta način dosegamo kvalitetnejše površine valjanih proizvodov. To je eden od pogojev za uporabo jekla pri hladni predelavi, katere cilj je, da daje jeklenim proizvodom potrebne dimenzije, lastnosti in kvaliteto površine.
2. NAMEN DELA
S problematiko vpliva oligoelementov na pre-
oblikovalnost jekel smo se ukvarjali že v pretek-
losti in pojasnili fizikalno-metalurške osnove njihovega obnašanja v obpovršinski plasti jekla pod
škajo1. Pokazala pa se je potreba, da bi vpliv oligoelementov na preoblikovalnost opredelili v
kvantitativni obliki ter najprej preverili in dopol-
nili merila o vplivu njihove množine na preobli-
kovalnost, kakršno najdemo v literaturi2'3'4, nato pa tudi uporabne lastnosti jekel5-6'y.8. Zato so slovenske železarne predlagale program raziskav
s kompleksnejšimi cilji:
—	opredeliti največje koncentracije posamičnih elementov za posamične kvalitete jekel, da se jeklo valja še brez napak in ima pri tem predpisane lastnosti;
—	opredeliti za tipične kvalitete jekel interval najmočnejšega vpliva oligoelementov na preoblikovalnost v vročem in preveriti, ali se škodljivi učinek da zmanjšati z enostavnimi tehnološkimi ukrepi.
V	letu 1976 je bil realiziran en del naloge, ki je obravnaval vpliv bakra na lastnosti nekaterih jekel9.
V	tem delu pa obravnavamo učinke oligoelementov na preoblikovalno sposobnost jekla. Pri tem smo se omejili na obravnavo učinka bakra in kositra, ki sta najbolj pogosta v jeklih in glede predelavnosti najbolj škodljiva zaradi obogatitve pod škajo.
3. METODE DELA
Način industrijskega ogrevanja jekla pred vročim valjanjem ne nudi velike možnosti, da bi odpravili selektivno oksidacijo, ki je naravna posledica nastajanja škaje pri ogrevanju jekla, razen v primeru, če se jeklo ogreva tako, da škaja ne nastane. Debelino in sestavo škaje je mogoče spreminjati s spremembo atmosfere in temperature peči, vendar to ne vpliva zaznavno na selektivno oksidacijo.
Po dosedanjih raziskavah sodeč, je vpliv oligoelementov na preoblikovalno sposobnost najbolj izrazit, če jeklo pred deformacijo ogrejemo na 1150° C in ga pri tej temperaturi tudi deformiramo. Tedaj so fizikalno-metalurški pogoji pod škajo taki, da pride najbolj do izraza zmanjšana trdnost zveze med kristalnimi zrni avstenita.
Če ingote in brame pred zalaganjem na ogrevanje za valjanje ohladimo do temperature, ko se izvrši prekristalizacija površine, se poruši groba lita tekstura ob površini in se spremeni deformacijska sposobnost jekla ob površini. Tak ukrep je zmanjšal pokljivost jekel, ki so pomirjena z aluminijem in imajo nadpovprečno vsebnost aluminija in dušika10, _ Zato smo domnevali, da se splača preveriti, ali ta enostaven tehnološki ukrep vpliva pri deformaciji v vročem tudi na pokljivost jekel, ki je posledica oligoelementov. Da bi to dosegli, je bilo potrebno razviti metodo

Vzorec A 7-8
Slika 1
Obogatitev mej avstenitnih zrn z oligoelementi zaradi selektivne oksidacije
Fig. 1
Enrichment of austenitic grain boundaries with trace elements due to selective oxidation
za kvantitativno ovrednotenje vpliva oligoelemen-tov na pokljivost površine jekla, podvržene na-tezni deformaciji pri upogibu v vročem.
V	prvem delu smo s poizkusi preverili uporabnost metode in določili, kako sprememba temperature ogrevanja pred deformacijo in temperatura upogiba vpliva na pokljivost.
V	drugem delu pa smo opredelili vpliv naraščanja količine bakra in kositra v jeklu na pokljivost pri konstantnih pogojih ogrevanja jekla pred deformacijo. Pokljivost smo kvantitativno ovrednotili s tem, da smo na natezni strani upognjenih preizkušancev prešteli in izmerili razpoke. To je sicer dokaj zamudno, vendar pa bolj objektivno, kot ocenjevanje po videzu površine preizkušancev po Bornu2, kot je bilo do sedaj v splošni rabi. V začetnem delu smo preizkušance pred upogibom ogrevali 2 in 8 ur pri temperaturah od 1000" C do 1300° C v intervalih po 50° C. Uporabili smo industrijsko jeklo z razmeroma visoko količino bakra in kositra, izvaljano v palice 35 X X 18 mm. Sestava jekel je navedena v tabeli 1.
4. REZULTATI
Pri vzorcih jekla A, žarjenih 8 ur pri 1300° C, in vzorcih jekla D, žarjenih 8 ur pri 1000° C, opazimo, da so meje avstenitnih zrn močno obogatene z bakrom (si. 1). To je bilo že poznano iz starejših opazovanj1.2'5. Tekoča faza nastaja vzdolž kristalnih mej, ker je tu difuzija elementov hitrejša kot v notranjosti kristalnih zrn. S tem prihaja v plasti jekla pod škajo do oslabitve zveze med kristalnimi zrni avstenita. Meritve na elektronskem mikroanalizatorju so pokazale v skoraj vseh primerih nad 90 % bakra, do 2 % niklja, do 1,25 % arzena, 0,55 % antimona in do 3,8 % kositra. Obogatitev z bakrom je prevladovala pred obogatitvijo z drugimi elementi zato, ker je bilo v jeklu daleč največ bakra. Z analizami v elektronskem mikroanalizatorju nismo uspeli dognati, ali temperatura ogrevanja jekla vpliva na sestavo kovine vzdolž avstenitnih mej. Podobne sestave smo dobili po kristalnih mejah v jeklu D in v jeklu A, čeprav ima prvo jeklo dvakrat več bakra kot drugo.
V diagramih na slikah 2 do 4 so prikazane odvisnosti med temperaturo deformacije ter površinsko gostoto razpok (število razpok na dolžini 50 mm), največjo in povprečno dolžino razpok, nastalih pri vročem upogibu po 2- in 8-urnem ogrevanju.
Po 2- in 8-urnem ogrevanju število razpok hitro zraste do temperature 1050° C do 1150° C, nato pa z višanjem temperature deformacije bolj ali manj hitro pada. Relativno največ razpok je na jeklu z 0,078 % kositra.
Odvisnost med temperaturo deformacije in povprečno dolžino razpok je podobna, kot odvisnost med temperaturo deformacije in največjo dolžino razpok.
Slika 2, 3 in 4
Odvisnost med temperaturo in deformacij sko sposobnostjo površine jekla, po 2 in 8 urah ogrevanja Figs. 2, 3, and 4 Relationship betvveen the temperature and the surface workability of steel after 2 and 8 hour annealing
1050 1100 1150 1200 1250 1300 Temperatura (°C)
o - 2 uri . - 8 ur
•- število razpok
-----povp dolž. razpok
max razpoke
0,46 % Cu 0.038 %5n
1050 1100 1150 1200 1250 1300 Temperatura l°C)
id
^ &
n
n
S.I
O *Nl
I?
"K
i E
o
tO -*
\ o
Is
N
O O
u s
o
P
V)
o - 2 uri • - 8 ur
- število razpok
-----p0vp. dolž. razpok
----mox. razpoke
Temperatura (°C)
1,00 %Cu 0.030 %Sn
° - 2 uri • - 8 ur
- število razpok
-----povp dolž razpok
Tabela 1: Sestava jekel
Jeklo	Kemična sestava v %
	C	Si	Mn	P	S	Cu	Cr	Ni	Sn
A	0,10	0,11	0,40	0,052	0,095	0,46	0,19	0,14	0,038
D	0,13	0,22	0,47	0,044	0,057	1,00	0,15	0,12	0,030
E	0,09	0,16	0,36	0,017	0,035	0,44	0,10	0,10	0,078
■U 3-0
Slika 5
Jeklo D po ogrevanju 2 in 8 ur in upogibu pri 1050° C, 1100° C, 1200» C in 1300° C (od zgoraj navzdol)
Fig. S
Steel D after 2 and 8 hour annealing and bending at 1050, 1100, 1200, and 1300° C (from top to bottom)

Sn	Sb
0,011	0,005
0,024	0,005 0,019 0,005
22 H 22 V	0,11	0,51	1,08	0,15	0,048	0,006
31 H 31 V	0,11	0,58	1,15	0,23	0,010	0,006
32 H 32 V	0,11	0,56	1,13	0,25	0,024	0,005
41 H 41 V	0,12	0,59	1,22	0,25	0,033	0,005
42 H 42 V	0,11	0,56	1,16	0,24	0,050	0,004
51 H 51 V	0,09	0,63	1,26	0,45	0,017	0,005
52 H 52 V	0,08	0,60	1,17	0,43	0,019	0,005
61 H 61 V	0,12	0,62	1,24	0,43	0,022	0,006
62 H 62 V	0,12	0,64	1,24	0,44	0,047	0,005
71 H 71 V	0,11	0,63	1,30	0,84	0,010	0,005
72 H 72 V	0,10	0,63	1,29	0,84	0,021	0,005
81 H 81 V	0,12	0,67	1,35	0,89	0,030	0,006
82 H 82 V	0,12	0,64	1,28	0,86	0,046	0,004
5. VPLIV SPREMEMBE KOLIČINE BAKRA IN KOSITRA V JEKLU NA POKLJIVOST
5.1	Sestava jekel in metodika dela
V prvem delu preiskav smo ugotovili, da selektivna oksidacija najbolj zmanjša preoblikovalnost jekel pri deformaciji po ogrevanju pri približno 1150° C, zato smo preizkuse nadaljevali pri tej temperaturi. Pred deformacijo smo vzorce ogrevali 2 uri. Preizkuse smo izvršili na litih (nepredelanih) preizkušancih, da bi se tako lahko bolje približali razmeram pri valjanju ingotov in ugotovili, ali se da doseči s spremembo ogrevanja pred valjanjem boljšo preoblikovalnost jekla. Uporabili smo enak način vročega upogibanja in smo vzorce po deformaciji kalili v vodi, da bi fiksirali strukturo jekla v trenutku deformacije.
Za preizkus smo uporabili jeklo kvalitete Č 0562, ki je zelo občutljivo na pokljivost pri valjanju zaradi oligoelementov, istočasno pa omogoča, da se vlijejo preizkušanci z zadosti kvalitetno površino. Sestave jekel in oznake vzorcev so navedene v tabeli 2.
Vse šarže smo izdelali v indukcijski peči na metalurškem inštitutu. Vložek, sestavljen iz Darby železa in jekla Č 1632, srno legirali z različnimi količinami bakra in kositra v intervalu od 0,12 do 0,80% bakra in 0,011 do 0,050 % kositra. Ta interval pokriva skoraj vse količine obeh oligoelementov, ki jih najdemo v industrijskih jeklih.
5.2	Rezultati
Na slikah 6 do 9 je prikazana natezna površina nekaterih značilnih preizkušancev. Pri nepre-kristaliziranih vzorcih se drobne razpoke pojavijo že pri 0,16 % bakra in 0,024 % kositra. Po videzu površine bi se dalo sklepati, da že od 0,25 % bakra vpliv tega elementa prevladuje nad vplivom kositra.
Bistveno drugačna je površina deformiranih vzorcev, ki so bili ogreti po prejšnji prekristali-zaciji z ohladitvijo na sobno temperaturo. Na
Tabela 2: Sestava vzorcev
Oznaka c	si Mn Cu
vzorca
0,07 0,59 1,18 0,15
0,06 0,45 1,03 0,16
0,12 0,57 1,15 0,18
Naraščanje količine kositra povečuje število razpok, naraščanje količine bakra pa njihovo dolžino.
Podaljšanje ogrevanja od 2 na 8 ur pred upo-gibno deformacijo poveča dolžino in število razpok (si. 5), vendar ne v sorazmerju s podaljšanjem ogrevanja jekla. Zaradi parabolične kinetike tvorbe škaje in odlepljanja plasti škaje od kovine se zmanjša hitrost škajanja jekla, zato je zmanjšana tudi hitrost, s katero se iz škaje odrivata oba oligoelementa.
Razliko v pokljivosti zaradi sestave in temperature lahko razložimo z razliko v velikosti zrn avstenita pri temperaturi deformacije in različno globokega prodiranja bakra in kositra po mejah avstenitnih zrn ter z deležem obeh elementov, ki se zbereta po kristalnih mejah.
Slika 6 Fig. 6
Slika 6, 7, S in 9 Upognjeni, neprekristalizirani vzorci Figs. 6, 7, 8, and 9 Bended untreated samples
slikah 10 do 13 vidimo, da so razpoke manj številne, krajše, zato tudi manj globoke. To se jasno razloči na sliki 14. Na prekristaliziranem jeklu se pojavijo podobne razpoke pri približno 0,80 % bakra kot na neprekristaliziranem jeklu s približno 5-krat manj bakra. V jeklu s povečano količino bakra so avstenitna zrna velika, v jeklu s kositrom pa precej manjša.
Značilna je oblika razpok. Večinoma so pravokotne ali vsaj zelo pokončne glede na površino. Slabo deformacijsko sposobnost imajo meje, ki so oslabljene zaradi penetracije bakra. Ko take obogatitve ni več opaziti v mikroskopu, se razpoka ustavi in meja avstenitnega zrna lahko brez škode prenese natezno deformacijo.
Ovrednotenje natezne površine upognjenih vzorcev je omogočilo, da smo kvantitativno opredelili vpliv naraščanja količine bakra in kositra
Slika 10, 11, 12 Fig.10, 11, 12

Dolžina najdaljših razpok raste s povečanjem količine kositra v jeklu, vendar je vpliv kositra mnogo manjši kot vpliv bakra. Povprečna dolžina razpok je skoraj neodvisna od količine kositra v jeklu in je, kot smo že omenili, tem večja, čim več je v jeklu bakra pri določeni količini kositra.
6. INDUSTRIJSKI PREIZKUS
Rezultate, dobljene v okviru laboratorijskih preiskav, smo nato preverili tudi v industrijskih pogojih. Kot osnovo smo vzeli jeklo Č 0562, ki smo mu dodali 0,89 % bakra in 0,032 % kositra. Vlili smo dva 4-tonska bloka, od katerih smo enega po vlivanju ohladili do temne površine, drugega pa takoj založili v peč na ogrevanje. Bloki so bili izvaljani v bluming valjarni v železarni Jesenice v gredico s presekom 135 X 135 mm.
Rezultati industrijskega preizkusa so potrdili laboratorijske ugotovitve. Blok, ki je bil vroče založen, je imel, kot smo pričakovali, številne
Slika 10, 11, 12 in 13 Upognjeni, prekristalizirani vzorci Figs. 10, 11, 12, and 13 Bended samples annealed belovv the lower critical point
Prekristalizirano	Neprekrir' ilizirano
Slika 14
Makrostruktura prekristaliziranega (levo) in neprekrista-liziranega (desno) vzorca in upogibne razpoke jekla z 0,86 % bakra in 0,046 % kositra, pov. 2,5 x Fig. 14
Macrostructure of annealed samples belovv the lower critical point (left) and of untreated samples (right), and the bending cracks of steel vvith 0.86 °/o copper and 0.046 % tin. Magnification 2.5 X.
na pokljivost zaradi selektivne oksidacije jekla (si. 15 in 16).
Povečanje količine bakra v jeklu vodi k rahlemu zmanjšanju gostote razpok na deformirani površini. Največja dolžina razpok raste skoraj linearno s povečanjem količine bakra v jeklu. Tudi povprečna dolžina razpok raste skoraj linearno s povečanjem količine bakra v jeklu.
Gostota razpok na površini je praktično neodvisna od količine kositra in v splošnem manjša, če je v jeklu več bakra.
Slika 15 Fig.15
° 0,011 %Sn o 0,022% Sn a 0,030 %Sn • 0,047% Sn
grobe površinske napake (si. 17), medtem ko se je prekristaliziran blok, to je po vlivanju ohlajeni blok, izvaljal skoraj brez napak (si. 18).
Torej lahko od tehnološke aplikacije prekri-stalizacije pričakujemo precejšen učinek, saj je v laboratorijskih pogojih dosežena enaka preoblikovalnost prekristaliziranega jekla z 0,80 °/b bakra kot pri neprekristaliziranem jeklu s približno 5-krat manjšo količino bakra. Enake rezultate je dal tudi industrijski preizkus.
Slika 18
Površina prekristaliziranega industrijskega ingota po valjanju v gredico s presekom 135 x 135 mm, pov. 1,7 x
Fig. 18
Surface of annealed industrial ingot after rolling into 135 X 135 mm billets. Magnification 1.7 x.
površine je najbolj izrazit pri temperaturi okoli 1150° C. To potrjujejo tudi literaturni podatki.
3.	Pri znižanju temperature ogrevanja pred deformacijo se pokljivost zelo hitro zmanjšuje, pri povišanju temperature pa se pokljivost počasi zmanjšuje.
4.	Z naraščanjem količine bakra v jeklu raste dolžina razpok, z naraščanjem količine kositra v jeklu pa raste število razpok na površini deformiranega jekla.
5.	Zmanjšanje pokljivosti z naraščanjem temperature je premalo pomembno, da bi ga lahko izkoristili kot ukrep za izboljšanje vroče prede-lavnosti jekel s povišano količino bakra in kositra.
6.	Ukrep za zmanjšanje vpliva visoke vsebnosti oligoelementov na preoblikovalnost površine jekla je tehnološko enostaven; ingote in brame je po-
7. ANALIZA REZULTATOV
1.	Znaten napredek pri metodologiji in zanesljivosti ocenjevanja vpliva oligoelementov na pokljivost je bil dosežen z uporabo litih preizkušancev. Samo uporaba litih preizkušancev je omogočila, da smo pri delu dosegli rezultat, ki je pomemben tudi za prakso vročega valjanja jekla.
2.	Vpliv bakra in kositra na deformacijsko sposobnost površine jekla po selektivni oksidaciji
Slika 17
Površina neprekristaliziranega industrijskega ingota po valjanju v gredico 135 x 135 mm, pov. 1,7 x
Fig. 17
Surface of untreated industrial ingot after rolling into 135 X 135 mm billets. Magnification 1.7 x.
Slika 15 in 16
Vpliv naraščanja količine bakra in kositra na pokljivost jekla zaradi selektivne oksidacije Figs. 15, and 16 Influence of increased copper and tin content on the crack susceptibility of steel due to selective oxidation
trebno po slačenju iz kokil ohladiti do temne površine pred zalaganjem v peč na ogrevanje pred valjanjem.
7. Potrditev laboratorijskih ugotovitev z industrijskim preizkusom daje dobljenim rezultatom še večjo vrednost.
Literatura:
1.	L. Kosec, F. Vodopivec, R. Tmer: Metaux-Corrosion Industries, maj 1969, 525, 1—17
2.	K. Born: Stahl und Eisen 73, 1953, 1268—1280
3.	D. A. Melford: Journal of ISI 200, št. 4, 1962, 290—299
4.	D. A. Melford: Journal of ISI 204, št. 5, 1966, 495—496
5.	C. Rekar, R. Brifah: Rudarsko-metalurški zbornik, 1959, št. 3, 227—258
6.	R. Brifah, C. Rekar, J. Žvokelj: Poročilo MI v Ljubljani 1964
7.	E. T. Stephenson: Journal of Metals, 26,1974, št. 3,48—51
8.	R. L. Rickett, W. C. Leslie: Transactions of the American Society of Metals, Cleveland, 1959, vol. 51, 310—333
9.	A. Kvecler: Poročilo MI, 1976
10.	J. Arh, F. Vodopivec: Železarski zbornik 4, 1970, 259 do
264
ZUSAMMENFASSUNG
Die stetige Anhiiufung der Spurenelemente im Stahl aussert sich in immer schlechterer Warmverarbeitbarkeit und in der Verschlechterung der Oberflachengiite des Walz-gutes. Der Einfluss der Spurenelemente auf die Warmver-arbeitbarkeit der Oberflache ist arn deutlichsten aus-gepragt wenn der Stahl vor der Warmverformung auf die Temperatur von 1150" C aufgevvarmt und bei dieser Temperatur auch verformt wird.
Wenn man Blocke vor dem Einsetzen in die Tiefofen auf eine Temperatur abkiihlen lasst, bei vvclcher die Oberflache umkristallisiert, so andert sich auch die Ver-formungsfahigkeit des Stahles an der Oberflache. Dieser Eingriff hatte die Rissanfalligkeit der Aluminiumberuhigten Stahle mit uberdurchschnittlichem Aluminium und Stick-stoffgehalt erheblich vermindert.
Diese Technologie haben wir auch an Stahlen mit hohem Gehalt von Spurenelementen erprobt. Wir haben eine eigene Methode des Heissbiegeversuches entwickelt,
welche uns die Bevvertung der Oberflachengiite der ge-gossenen Proben moglich machte.
Wir haben zuerst an Versuchen die Anvvendbarkeit dieser Methode iiberpriift und festgestellt wie die Anderung der Ervvarmungstemperatur vor der Warmverformung die Rissanfalligkeit der gegossenen Proben mit verschiedenem Kupfer und Zinngehalt beeinflusst. Danach ist der Einfluss der vvachsenden Menge von Kupfer und Zinn im Stahl auf die Rissanfalligkeit bei konstanten Ervvarmungs-bedigungen vor der Warmverformung beurteilt worden.
Von der technologischen Anwendung der Umkristalli-sierung bei Stahlen mit hohem Gehalt von Spurenelementen wird ein grosser Effekt erwartet, denn es ist unter laboratorischen Bedingungen eine gleiche Verformbarkeit des umkristallisierten Stahles mit 0.80 % Kupfer erzielt worden, wie bei dem nicht umkristallisierten Stahl mit einem ungefahr funfmal kleinerem Kupfergehalt. Die-selben Ergebnisse sind auch bei Industrieversuchen erzielt worden.
SUMMARY
Constant piling of trace elements is expressed in the reduced hot workability of steel and the lovver surface quality of the hot rolled products. The influence of trace elements on the surface workability is the most pro-nounced if steel before the deformation is heated to 1150° C and then worked at this temperature.
If ingots before soaking are cooled that the surface temperature drops below the lovver critical point, also the surface workability is changed. Such a measure has reduced the crack susceptibility of aluminium killed steel with an over- average contents of aluminium and nitrogen.
This measure was checked also with the steel having high content of trace elements. An original method of hot bending of čast samples was developed which enabled the quantitative evaluation of the surface quality.
At first, the applicability of the method was tested followed by the determination of the influence of changing temperature of heating before deformation on the crack susceptibility of čast samples with various copper and tin contents. Then, the influence of increased copper and tin amounts in steel on the crack susceptibility was deter-mincd for constant heating before the deformation.
Technological application of annealing steel vvith high content of trace elements belovv the lovver critical point can give good effect since the same workabi!ity of so annealed steel vvith 0.80 % copper was achieved in the laboratory conditions as it is vvith the not treated steel having five times lovver copper content. The same result vvas achieved also in an industrial test.
3AKMOMEHHE
IlocTOHHHoe HaKon.veHHe coAepjKaHHa 0AHr03Ae.\ieHT0B OTpa;«a-eTCfl B OCAaSAeHHH IIAaCTHMHOCTH CTaAH B rOpHMCM COCTOflHHH, II B ocAaSAeHHH KaMecTBa n0BepxH0CTH ropane KaTaHbix ii3AeAHH. BAiia-MHe oa h roa a c.M e ur o 11 Ha iiAacinmiocTi. noBepxHocrn Goacc Bcero Bbipa3HTeAbHO, ecAH AO AeifiopMauHH CTaAb corpeTa Ha T-py 1150", a ca.Ma Ae<j>opMauH9 npn stoh a<e T-pe n BbinoAHeHa.
Ecaii cahtkh ao 3arpy3KH Ha HaMeieHHbiii HarpeB npeABapHTe-Abiio oxAaAHTb Ha T-py, npn KOTopoS npoiicxoAHT nepeKpiicTaAAH3a-UHH noBepxHocrn, H3MeHaeTca TaK>Ke nAacTHMHOCTb n0Bep.\H0CTn CTaAH. TaKoe iiepoupnarae VMeHbmaeT HaAmme TpemHH B CTaAax, ycnoKoeHHbix c aAioMHHneM, ecAH coAepacaHHe baiomhhhh h a30Ta Bbime cpeAHero 3HaqeiiHa.
C 3T0H UeAblO 6bIAH BbmOAHeHM HCCAeAOBaHiia, MToSbi npo-BepiiTb oraicaHHoe noBeAeHHe CTaAeft TaiOKe c bhcokhm coAepataHHeM 0AHr03 ACMeHTOB. Aa« stoto BbipaSoTaH CoSCTBeHHblH MeTOA AAfl Ii3rn6a OTAHTbix 06pa3ij0B b ropaMeM coctohhhh, Kotopbift AaeT
B03M0>KH0CTb BbinoAHHih TaKJKe KawecTBeHHyio oueiiKy Ka<iecrBa nOBepXHOCTII.
C onbiTaMH cnepBa npoBepiiAH npHMeHaeMOCTb stoto MeTOAa H onpeAeAHAii, KaKHM 06pa30M H3MeHeHHe t-pa HarpeBa ao AecjjopMa-mni BAnaeT na oGpaaoiiaiiHe TpemiiH OTAHTbix oGpa3iioH c pa3AHH-HbiM coAepa<aHHeM MeAH h 0A0Ba. 3aTeM onpeAeAHAii BAH8HHe no-CTeneHHoro yBeAHieHna coAepjKaHHa MeAH h OAOBa b CTaAH na 06pa30BaHiie TpemuH npn nocToaimbix ycAOBiiax HarpeBa ao Ae<J>op-Mauiui.
Ot Te.\HOAoraqeCKoro npHMeneHiia nepeKpHCTaAAH3amm CTaAeil C BbICOKHM COAepWaHHeM 0AIir03AeMeHT0B MOJKHO OJKIIAaTb 3Hain TeAbHbifl 3(jxj)eKT. TaK HanpiiMep, npn Aa5oparopHbix yc.\OBHax nAacTHHecKoe TpaHc4>opMHpoBaHiie nepeKpiic raAAH3OBaHH0H CTaAH B03M0JKH0 C COAep>KaHIieM OKOAO 0,80 % MeAH, MelKAV TeM KaK, HenepeKpHCTa.\AH30BaHHaa CTaAb BunoAHaeT ycAOBiia TCAbKo npn naTb pa3 MenMneM coAep>KaHiin MeAH. OAHHaKOBbie pe3yAbTaTbi noAyneHbi TaiOKe c npoMbiuiAeHHHMH onbiTaMH.
w
Vsebina XIII. letnika »Železarskega zbornika«
stran
Prešern Alojz in sodelavci —• Metalurški inštitut Ljubljana
Vloga in značilnost raziskovalnega dela za slovensko metalurgijo	1
stran
Prosenc Viktor, F. Seliškar — VTO, Fakulteta za strojništvo Ljubljana
Problem varivosti debelostenskih varjencev iz konstrukcijskih jekel	77
Šegel Jože
Železarna Ravne
Učinek uporabe procesnega računalnika v procesu legiranja jekla
Kmetic Mitja, F. Vodopivec — Metalurški inštitut Ljubljana
F. Vizjak, S. Senčič — Železarna Štore
Nekatere značilnosti jekel izvaljanih iz kontinuirno ulitih gredic	85
Vodopivec Franc in sodelavci — Metalurški inštitut Ljubljana
O nastanku krogličastih vključkov aluminijevega oksida v jeklih
Vodeb Dušan, Z. Erjavec — Železarna Ravne B. Gašperšič — Fakulteta za strojništvo Ljubljana
Izračun adiabatske temperature zgorevanja plinske mešanice in vpliv na dolžino plamena
Prešern Vasilij, F. Kandare — Metalurški inštitut Ljubljana
19 G. Manojlovič, P. Tomažin — Železarna Štore Ravnik K., T. Mlakar —• Železarna Jesenice
Rafinacija jekla z vpihovanjem CaSi v ponev
Kveder Aleksander Prelomi kovin
Metalurški inštitut Ljubljana
95
105
Tehnične novice
Mesec Ivan — Železarna Jesenice
Novosti na področju varilnih žic za plamensko varjenje
35
Arh Joža, K. Hribar, F. Pukl — železarna Jesenice T. Razinger — T. P. Merkur, TOZD Univerzal, Jesenice B. Koroušič — Metalurški inštitut Ljubljana
Nekateri problemi izdelave avtomatnih jekel v električnih obločnih in Siemens-Martinovih pečeh
Tehnične novice
123
Černe, Jocič, Bergant — Železarna Ravne
Sodobna domača kalilna olja in njihova kontrola 37
Društvene vesti	41
Koroušič Blaženko — Metalurški inštitut Ljubljana J. Rodič — Železarna Ravne
Šesta internacionalna konferenca o vakuumski in specialni metalurgiji
129
Holzgruber Wolfgang — INTECO G. M. B. H. Bruck/Mur, Avstrija
Posebni postopki v proizvodnji kakovostnih in plemenitih jekel
45
Arh Joža, K. Ravnik, M. Ulčar — Železarna Jesenice J. Lamut — Metalurški inštitut Ljubljana
Izboljšanje redukcije žlinder oziroma povečanje izkoristka kroma pri izdelavi avstenitnih in feritnih nerjavnih jekel
133
Kovač Janez — Železarna Ravne
Nekaj značilnosti in problemov v proizvodnji nerjavnih jekel
63
Razinger Anton — Merkur, TO Univerzal Jesenice J. Arh — Železarna Jesenice
Tehnologija izdelave in predelave jekel legiranih z borom	149
Vodopivec Franc, M. Jakupovič — Metalurški inštitut Ljubljana
Značilnosti kvantitativne metalografske analize s sprego raster elektronskega mikroskopa in naprave za avtomatično analizo slike	69
Torkar Matjaž, F. Vodopivec — Metalurški inštitut Ljubljana
J. Arh — Železarna Jesenice
Vpliv oligoelementov na preoblikovalno sposobnost
površine litega jekla	161
Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani Jože Rodič, dipl. inž., Frane Mlakar, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., Edo Žagar, tehnični urednik
Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS
— sekretariat za informacije št. 421-1/172 od 23. 1. 1974 Naslov uredništva: ZPSŽ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-341 int. 880 — Tisk: TK »Gorenjski tisk, Kranj
VSEBINA
UDK: 669.187:669.14.018.52.8:669.046.584.1 ASM/SLA: D5d, SS-e, C26
Metalurgija, izdelava jekla — avstenitna nerjavna jekla — redukcija žlindre — mineraloške preiskave
J. Arh in sodelavci
Izboljšanje redukcije žlinder oziroma povečanje izkoristka kroma pri izdelavi avstenitnih in feritnih nerjavnih jekel
Železarski zbornik 13 (1979) 4 s 133—148
Naredili smo številne poskuse kako izboljšati redukcijo na kromu bogatih žlinder pri izdelavi avstenitnih in feritnih nerjavnih jekel. Uporabljeni reducenti so silicij iz FeCrSi, aluminij in CaSi in kombinacije le-teh. Spreminjali smo bazičnost žlindre in vsebnost Si v jeklu po redukciji, da bi ugotovili njihov vpliv na stopnjo redukcije. Najboljše rezultate smo dosegli s postopno redukcijo najprej z FeSi iz FeCrSi in nato z vpihovanjem aluminija v prahu v žlindro. Kombinacije s CaSi so predrage in ekonomsko niso upravičene.
Vpliv bazičnosti žlindre in vsebnosti Si v jeklu na izkoristek kroma je očiten. Najboljše rezultate smo dosegli pri bazičnosti okrog B = 2. Visoko stopnjo redukcije pa je mogoče dosegati tudi pri nižji bazičnosti od 1 do 1.5, če je vsebnost Si v jeklu nad 0.5 %. Podani so tudi rezultati mineraloške preiskave žlinder.
Avtorski izvleček
UDK: 669.183.3:669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g A9
Metalurgija — specialna jekla — izdelava jekel — razvoj A. Razinger, J. Arh
Tehnologija izdelave in predelave jekel legiranih z borom
Železarski zbornik 13 (1979) 4 s 149—160
Raziskave industrijskih talin so pokazale, da je mogoče C jeklo za hladno masivno preoblikovanje legirano z borom izdelati v SM pečeh.
Analize B so pokazale, da je B v blokih jekel in šarži enakomerno porazdeljen, učinkovitost B določena z BF faktorjem pa potrjuje uspešnost osvojene tehnologije.
Osvojeni sta bili dve vrsti jekel za izdelavo vijakov in matic trdnostnega razreda 8.8 in 10.9.
Avtorski izvleček
UDK: 669.1:669.3:621.9.011:669-11 ASM/SLA: D, EG-r, Q5g
Metalurgija — oligoelementi — upogibna deformacija M. Torkar. F. Vodopivec, J. Arh
Vpliv oligoelementov na preoblikovalno sposobnost površine litega jekla
Železarski zbornik 13 (1979) 4 s 161—170
Izvršeni so bili preizkusi vročega upogiba pri jeklu Č. 0562 z dodatkom oligoelementov v temperaturnem intervalu 1000 °C do 1300 °C. Največja pokljivost površine litega jekla se je pojavila pri 1150 °C. Uvedba nove metode je omogočila kvantitativno izvredno-tenje pokljivosti v odvisnosti od količine bakra in kositra. S predhodno prekristalizacijo litih vzorcev smo v laboratorijskih pogojih dosegli enako preoblikovalnost jekla z 0,80 % bakra, kot pri nepre-kristaliziranem jeklu s pirbližno pet-krat manjšo količino bakra. Enake rezultate je dal tudi industrijski preizkus.
Avtorski izvleček
INHALT
UDK: 669.183.3:669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g A9
Metallurgie — Sonderstahle — Stahlerzeugung — Forschung A. Razinger, J. Arh
Technologle der Herstellung und Verarbeltung borlegierter Stahle
Železarski zbornik 13 (1979) 4 S 149—160
Untersuchung an Industrieschmelzen zeigten, dass es moglich ist borlegierte Kohlenstoffstahle fiir die Kaltmassivumformung in SM Ofen herzestellen.
Die Boranalysen zeigten, dass Bor in Stahlblocken wie in der ganzen Schmelze gleichmassig verteilt ist. Die VVirksamheit von Bor bestimmt durch BF Faktor bestatigt den Erfolg der eingefiihrten Technologie.
Zwei Stahlsorten fiir die Erzeugung von Schrauben und Muttern der Festigkeitsklasse 8.8 und 10.9 sind entwickelt worden.
Auszug des Autors
UDK: 669.187:669.14.018.52.8:669.046.584.1 ASM/SLA: D5d, SS-e, C26
Metallurgie — Stahlerzeugung — Nichtrostende Stahle — Schlackenreduktion — Schlacken — Untersuchungen
J. Arh und Mitarbeiter
Verbesserung der Schlackenreduktion bzw. Vergrosserung des Chromausbrmgens, bei der erzeugung austenitischer und ferritischer nichtrostender Stahle
Železarski zbornik 13 (1979) 4 S 133—148
An Zahlreichen Versuchsschmelzen sind Untersuchungen durch-gefiihrt vvorden, wie die Rediiktion der an Chrom-reichen Schlacken bei der Erzeugung austenitischer und ferritischer nichtrostender stahle zu verbessern. Foigende Reduzenten wurden angevvendet: Si aus Fe-Cr-Si und FeSi, Al und CaSi und deren Mischungen. Die Schlacken-besizitat und Si Gehalt im Stahl nach der Reduktion ist geandert worden um deren Einfluss auf den Reduktionsgrad fest-zustellen. Die besten Ergebnisse sind mit Stufenweiser Reduktion, zuerst mit FeCrSi und FeSi, und nach der Verfliissigung der Schla-cke mit Aluminium, der im pulferiger Form in die Schlacke ein-geblasen wurde, erzielt vvorden. Reduktionsmischungen mit CaSi haben sich nicht als wirtschaftlich bevvarht.
Der Einfluss der Sschlackenbasizitat und des Si Gehaltes im Stahl auf das Chromausbringen ist offensichtlich. Die besten Ergebnisse sind bei der Basizitat um B = 2 erreicht vvorden. Ein hoher Reduktionsgrad, kann auch bei niedriger Basizitat von 1 bis 1.5 erzielt werden, wenn der Si Gehalt im Stahl iiber 0.5 % liegt. Auch Ergebnisse der mineralogischen Schlackenuntersuchung vverden an-gegeben.
Auszug des Autors
UDK: 669.1:669.3:621.9.011:669-11 ASM/SLA: D, EG-r, Q5g
Metallurgie — Spurenelemente — Biegverformung M. Torkar. F. Vodopivec, J. Arh
Einfluss der Spurenelemente auf die Verformungsfahigkeit der Oberflache des Stahlgusses
Železarski zbornik 13 (1979) 4 S 161—170
Ara Stahl č 0562 (St 52) mit Zusatz von Spurenelementen sind Versuche mit dem Heissbiegeversuch im Temperaturinterval von 1000° bis 1300° C durchgefiihrt worden. Die grosste Rissanfalligkeit der Oberflache des gegossenen Stahles hat sich bei 1150° C gezeigt. Die Einfuhrung einer neuen Methode hat eine quantitative Bewer-tung der Rissanfalligkeit in Abhangigkeit von Kupfer und Zinnge-halt ermoglicht. Mit einer vorgehenden Umkristallisierung der gegossenen Proben ist in laboratorischen Bedingungen die gleiche Warmverarbeitbarkeit des Stahles mit einem Gehalt von 0.80 % Kupfer erzielt worden, wie bei dem nicht umkristallisierten Stahl mit ungefahr fiinfmal kleinerem Kupfergehalt. Die gleichen Ergebnisse ergaben auch die industrieversuche.
Auszug des Autors
CONTENTS
UDK: 669.187:669.14.018.52.8:669.046.584.1 ASM/SLA: D5d, SS-e, C26
Metallurgy — Steelmaking — Austenitic stainless steel — Reduetion of slag — Mineralogical investigations
J. Arh and covvorkers
Improved reduetion of slags or inereased chrome yield in manufacturing austenitic and ferriiic stainless steel Železarski zbornik 13 (1979) 4 P 133—148
Numerous tests vvere made in order to improved the reduetion of chrome-rich slags in the manufacturing process of austenitic and ferritic stainless steel. Utilized reducing agents vvere silicon from FeCrSi and FeSi, aluminium and CaSi, and their combinati-ons. Also the slag basicity and silicon content in steel after the reduetion vvere varied in order to determine their influence on the extent of reduetion. The best results vvere achieved vvith the gradual reduetion, at first vvith FeSi from FeCrSi, and then by the injection of aluminium povvder into the slag. Combinations vvith CaSi are too expensive and economically not justified.
Influence of the slag basicity and of the silicon content in steel on the chrome yield is evident. The best results vvere obtained at the high slag basicity of 2. High degree of reduetion can be achieved also vvith lower basicities, from 1 to 1.5, if steel contains over 0.5 % silicon. Also the results of mineralogical investigations of slags are given.
Author's Abstract
UDK: 669.183.3:669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g A9
Metallurgy — Special steel — Steelmaking — Development A. Razinger, J. Arh
TechnoIogy of Manufacturing and Working Boron-AlIoyed Steel
Železarski zbornik 13 (1979) 4 P 149—160
Investigations of industrial melts shovved that carbon steel for eold mass vvorking alloyed vvith boron can be produced in open-hearth furnaces. Analyses of boron shovved that boron is uniformly distributed in ingots and batehes, and the boron effecti-veness determined vvith the BF factor confirms the efficiency of adopted technology.
Two nevv steel for screvvs and nuts of 8.8 and 10.9 strength grade vvere introduced in the manufacturing program.
Author's Abstract
UDK: 669.1:669.3:621.9.011:669-11 ASM/SLA: D, EG-r, Q5g
Metallurgy — Trace Elements — Bending Deformation M. Torkar. F. Vodopivec, J. Arh
Influence of trace elements on the surface vorkabllity of čast steel
Železarski zbornik 13 (1979) 4 P 161—170
Hot bending tests vvith C 0562 steel vvith added trace elements vvere made in the temperature range 1000 to 1300 °C. The highest crack susceptibility of the surface of čast steel vvas found at 1150° C. The introduetion of nevv testing method enabled the quantitative evaluation of the crack susceptibility depending on copper and tin contents. Preceding annealing belovv the lovver cricital point gave in laboratorv conditions the same workability for steel vvith 0.80 % copper as it is vvith untreated steel having about five times lovver copper content. The same results vvere achieved also in an industrial test.
Author's Abstract
COJI E P>K AH H E
VAK: 669.183.3:669 14.254 OCM/CAA: D2g, CN-g A9
MeTaAAyprHa — cneuHaAbnue ct&ah — np0H3B0ACTB0 craAeS — pa3BHTHe
A. Razinger, J. Arh
TexH0A0riiH npoH3BoACiBa h nepepaSoTKH cTaAefl AernpoBanin,ix c SopoM.
Železarski zbornik 13 (1979) 4 C 149—160
HccAeAOBaHHH npoMbiuiAeHHbix pacnAaBOB yTAepoAHCToii CTaAH, npeAHa3HaMeHHoii aab oSpaSoTKH b xoaoahom coctohhhh aabaemiem, AerapoBaHHLie c 6opoM mo>kho H3r0T0B.\aTb b iiapTeH0BCKHX ne<mx. AHaAII3 CAHTKOB H ihhxtbi Ha 6op nOKa3aA, qto 3tot 3AeMeHT pac-npeAeAeH paBHoMepHO, scjKjjeKTHBHOCTt ace 6opa onpeAeAeHa BF 4>aKTopoM, hto CAVžKHT KaK AOKa3aTeAbcrBo, hto npHMeHeHHaa Tex-HOAoraa ycnemHo Bbi6paHa.
Ycaobhh ABe MapKH CTaAH aas H3roTOBAeHHH bhhtob h raeK KAacca npoiHocra 8 h 10.9.
ABTOpeij).
YAK: 669.187:669.14.018.52.8:669.046.584.1 ACM/CAA: D5d, SS-e, C26
MexaAAYprHH — np0H3B0ACTB0 ctsah — aycTeHHTHHe Hep)KaBeiomHe CTaAH — BoccraHoBAeHHe iinaica — MimepaAormecKHe HccAeAOBaHHa
J. Arh h cotpvahhkh
yAYimeHiie BOcciaHOBAemui iiiAaKOB, OTHOcirreAbHO VBeAHHCHue bl.ixoAa xpo.Ma npn H3r0T0BAemiH aycTeiuriHbix n <|>eppHTHbix Hep>uaBeiomHX craAeft.
Železarski zbornik 13 (1979) 4 C 133—148
BunoAHeH HeAbiS paA onbiTOB, TroSbi ycTaHOBHTb KaKHM o6pa-30M MOHCHO yA\nlHIHTb BOCCTaHOBAeHHe HIAaKOB, 6oraTbIX C XPOMOM npn H3r0T0BAeHim aycTeHHTHbix h 4>eppHTHbix hepjkabeiomnx CTaAeit. Aas BOCCTaHOBAeHHe yn0Tpe6AeHH KpeMHHH H3 FeCrSi h FeSi aAKi-MHHHH h CaSi H KOM6HHaL[HH 3thx CnAaBOB. H3MeHHAlI ochobhoctb uiAaKa h coAep>KaHHe Si b CTaAH nocAe BOCCTaHOBAeHHa, mto6u OnpeAeAHTb hx BAHaHHe Ha CTeneHb BOCCTaHOBAeHHa. CaMLie .\yMmne pe3yAbTara noAy^eHBi np« nocreneHHOM BoccTaHOBAeHHK) cnepBa c FeSi h FeCrSi cnAaBOB, a nocAe stoto BAYBaHneM noponiKOBoro aAioMiiHHa b HiAaK. KoMSiiHamie c CaSi cahhikom AoporH h skoho-MHieCKH He050CH0BaHbI. BAHaHHe ochobhocth IHAaKa H COAepacaHHH KpeMHHH b CTaAH Ha buxoa xpoMa oieBHAeH. CaMbie Ay»mme pe-3yabtatbi noaynehbi npn ochobhocth npuSA. okoao B = 2. BbicoKyio cTenenb BOCCTaHOBAeHHa mohcho noAy^htb Taicace np« SoAee HH3Koii ochobhocth Me>KAY 1 ao 1,5, ecAH coAepacaHHe Si b CTaAH npeBbi-IU3-1 u,5 %. IIpHBeAeHbi TaKace pe3yAbTaTbi MHHepaAormecKoro HCCAeAOBaHiia IiiAaKOB.
ABrope<j>.
YAK: 669.1:669.3:621.9.011:669-11 OCM/CAA: D, EG-r, Q5g
MeTaAAypraa — 0AHT03AeMeHTU — Ae4>opwanrtH npn H3rnSy M. Torkar. F. Vodopivec, J. Arh
BAHSHHe 0AHT03AeMeHT0B Ha CnOCOSHOCTb K Ae^OpMaitHH nOBepXHOCTII AHTOH CTaAH.
Železarski zbornik 13 (1979) 4 C 161—170
Ha CTaAH MapKH C. 0562, npH Ao6aBKH oahrosaemehtob 6hah BbinoAHeHbi HccAeAOBaHHa noBeAeHHa 3Tofi MapKH CTaAH npH H3ra6e b ropaneM cocToaHHH; TeMn-Hbift HHTepBaA HaxoAHACa b npeAeAax 1000"—1300° H. MaKCHMaAbHoe 06pa30BaHHe TpemHH Ha noBepxHocTH ahtoh CTaAH oka3aaocb npn 1150° U. npn npHMeHeHHH HOBOTO MeTO-
Aa 0Ka3aAacb B03M0>KH0CTb onpeAeAHTb KOAHqecTBeHHyK> oueHKy 06pa30BaHHbIX TpeHJHH B 3aBHCHMOCTH OT COAep>KaHHa MeAH h OAOBa. npH npeABapHTeAbHoft nepeKpHCTaAAH3aHHH AHrax o5pa3tioB b Aa-6opaTopHbix ycAOBHax yAaAocb noAy*iHTb TaKyio *Ke caMyio cnocoS-HOCTb K Ae4>OpMaUHH CTaAH C 0,80 % MeAH, KOTOpaa He OTAHHaAaCb, tto KacaeTca Ae<J>opMaijHH K h3th6y c HenepeKpHCTaAAH30BaHH0ii CTaAbio c coAepacaHHeM npn6A. nan> pa3 MeHbmuM KOAiraecTBOM MeAH. OAHHaKOBHe pe3yAbTaTbi noAyieHbi TaioKe npn npoMuniAeHHOM
HOIUTaHHH.
ABTOpe<J>.
UUiuMi« ^ <