YU ISSN 0372-8633 ŽELEZARSKI ZBORNI K Stran VSEBINA Arh Joža, M. Demšar, A. Mlakar — Železarna Jesenice M. Debelak — Metal. inšt. Ljubljana TEHNOLOŠKE IN PRAKTIČNE IZKUŠNJE PRI KONTINUIRNEM VLIVANJU JEKEL Z VSEBNOSTJO ALUMINIJA NA PET2ILNI KONTINU-1RNI LIVNI NAPRAVI ZA GREDICE Z RAVNO KOKILO Vodopivec Franc, D. Gnidovec — Metalurški inštitut Ljubljana F. V i z j a k, S. S e n č i č, G. M a n o j 1 o v i č — Železarna Štore AFINACIJA KONTINUIRNO VLITEGA CEMEN-TACIJSKEGA JEKLA C 4320 Z NIOBIJEM IN VANADIJEM Kmetic Dimitrij, F. Vodopivec, J. Ž v okel j, B. Arzenšek — Metalurški inštitut Ljubljana F. V i z j a k — Železarna Štore PRIMERJALNE PREISKAVE KONVENCIONAL-NEGA IN KONTINUIRNO VLITEGA CEMEN-TACIJSKEGA JEKLA C 4320, KI JE LEGIRANO Z NIOBIJEM Rosina Andrej — Metalurški inštitut Ljubljana MERITVE VISKOZNOSTI METALURŠKIH ŽLINDER Z VIBRACIJSKIM VISKOZIMETROM II. VISKOZNOST SINTETIČNIH RAFINACIJ-SKIH ŽLINDER 189 203 LETO 15 ST. 3 -1981 ŽEZB BQ 15 (3)189-224 (1981) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT »229280 ff 22 S J 9. A VSEBINA Gatellier C., M. D e v a u M. Olette — IRSID St. Germain en Laye, France VPLIV DODATKA KALCIJA NA TOPNOST NEKATERIH NEKOVINSKIH OLIGOELEMENTOV V TEKOČEM JEKLU — INFLUENCE D'UNE ADDITION DE CALCIUM SUR LA SOLUBILITE DE CERTAINS OLIGO-ELEMENTS NON METALLIQUES DANS L'ACIER LIOUIDE 37 Koroušič Blaženko — S2 Metalurški inštitut Ljubljana O VPLIVU OLIGOELEMENTOV PRI ELEKTRIČNEM PRE-TALJEVANJU VISOKOKVALITETNIH JEKEL POD ŽLINDRO — ON BEHAVIOUR OF RESIDUAL ELEMENTS IN ELECTRO-SLAG-REMELTING OF HIGH QUALITY STEELS 49 Torkar Matjaž, F. Vodopivec — SZ Metalurški inštitut Ljubljana O VPLIVU BAKRA IN KOSITRA NA VROČO KRHKOST LITEGA KONSTRUKCIJSKEGA JEKLA Z 0.12 % C IN 1.2 °/o Mn — ON THE INFLUENCE OF COPPER AND TIN ON THE HOT SHORTNESS OF AS ČAST STRUCTURAL STEEL VVITH 0.12 % C AND 1.2 % Mn 61 Vodopivec Franc, M. Torkar — S2 Metalurški inštitut Ljubljana O STRUKTURI IN VROČI KRHKOSTI LITEGA JEKLA Z 0.16 % C IN DODATKI ALUMINIJA, MANGANA, DUŠIKA IN ŽVEPLA — ON THE STRUCTURE AND HOT BRITTLENESS OF AS ČAST 0.16 °/o C STEEL WITH ALUMINIUM, NITROGEN, MANGANESE AND SULPHUR ADDITIONS 69 G o u x C. in sodelavci — Ecole National Superieur Des Mineš De Saint-Etienne France VPLIV OLIGOELEMENTOV NA NEKATERE LASTNOSTI 7ELO ČISTEGA ZELEZA IN JEKLA — INFLUENCE OF RESIDUALS ON SOME PROPERTIES OF HIGH PURITY IRON AND STEEL 83 Rodič Jože — S2 železarna Ravne VSEBNOST OLIGOELEMENTOV V SPECIALNIH JEKLIH IN NJIHOV VPLIV NA LASTNOST JEKEL V PREDELAVI IN UPORABI — CONTENT OF RESIDUALS IN SPECIAL STEEL GRADES AND SOME OBSERVATIONS OF PRO-PERTIES INFLUENCE BY THEM 95 Desalos Y., R. Laurent — IRSID, Saint Germain en Laye Roussean P., D. Thivellier — Centre de Recherche d'Ugine VPLIV OLIGOELEMENTOV NA PREKAUIVOST IN HLADNO DEFORMACIJSKO SPOSOBNOST OGLJIKOVEGA ALI MANGANOGLJIKOVEGA JEKLA — INFLUENCE DES ELEMENTS RESIDUELS COURANTS SUR LA TREMPABALITE ET LA DUCTILITE A FROID DES ACIERS AU CARBONE OU CARBONE-MANGANESE 111 Aubrun Ph. — SOLLAC, Flovange, France VPLIV OLIGOELEMENTOV NA MEHANSKE KARAKTERISTIKE JEKLA ZA GLOBOKI VLEK — INFLUENCE DELE-MENTS RESIDUELS SUR LES CARACTERISTIOUES ME-CANIOUES D'ACIERS EXTRA - DOUX POUR EMBOUTIS-SAGE PROFOND 127 Guttmann M. — Centre des Materiaux ENSMP EVRY, CEDEX, France VPLIV SEGREGACIJ OLIGOELEMENTOV PO MEJAH NA LASTNOSTI 2ELEZOVIH ZLITIN — INFLUENCE OF IN-TERFACIAL SEGREGATION OF RESIDUALS ON THE PROPERTIES OF IRON BASE ALLOYS 131 E r h a r t H., H. Y. Grabke — Max-PIanck-Institut fiir Eisenforschung, Dusseldorf, F. R. Germany SEGREGACIJA FOSFORJA PO KRISTALNIH MEJAH V 2E-LEZOVIH ZLITINAH — GRAIN BOUNDARY SEGREGATION OF PHOSPHORUS IN IRON ALLOYS 149 Dumoulin Ph., M. Guttmann — Centre des Material, ENSPM EVRY, CEDEX, France POPUSTNA KRHKOST KONSTRUKCIJSKIH JEKEL ZARADI NEČISTOČ — IMPURITY INDUCED TEMPER EMBRITTLEMENT OF STRUCTURAL STEELS 157 K r a u s e M., — Krupp StahI AG Bochum J i m Y u — Max-Planck Institut fiir Eisenforschung Dusseldorf, F. R. Germany POPUSTNA IN LEZNA KRHKOST Cr-Mo-V JEKLA Z OKOLI 1 % C ZARADI OLIGOELEMENTOV — TEMPER AND CREEP EMBRITTLEMENT OF A CrMoV STEEL WITH ABOUT 1 % CHROMIUM BY RESIDUAL ELEMENTS 167 KeienburgK. H., V. Thien — Kraftwerk Union AG, Bereich Technik Werkstoffe, Miihlheim/Ruhr, F. R. Ger-many POSLABŠANJE DUKTILNIH LASTNOSTI 3.5 % Ni-Cr-Mo-V JEKLA MED DOLGOTRAJNO TOPLOTNO OBREMENITVIJO — DUCTILITY LOSSES AFTER LONG TIME EXPO-SURE OF 3 1/2 Ni-Cr-Mo-V STEELS 175 G o y a r d T. in sodelavci — ENSM Saint Etienne France VPLIV ALUMINIJEVEGA NITRIDA NA VROČO DUKTILNOST MALOLEGIRANIH JEKEL. OPAZOVANJE V ELEKTRONSKEM MIKROSKOPU (REŽIME) — INFLUENCE DU NITRURE D'ALLUMINIUM SUR LA DUCTILITE A CHAUD DES ACIERS FAIBLEMENT ALLIES. OBSERVATIONS AU MICROSCOPE ELECTRONIOUE (RESUME) 185 Horgas Z., M. Horgas — Metalurški institut Hasan Brkič, Zenica REZIDUALNI ELEMENTI V ŽELEZOVIH RUDAH, MED AGLOMERACIJO IN V VISOKI PECI 2ELEZARNE ZENICA (REŽIME) — RESIDUALS IN IRON ORES DURING AGGLOMERATION AND IN THE BLAST FURNACE OF ZENICA IRON WORKS 187 ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 15 LJUBLJANA OKTOBER 1981 Vsebina Stran Joža Arh, M. Demšar, A. Mlakar, M. Debelak Tehnološke in praktične izkušnje pri kontinuirnem vlivanju jekel z vsebnostjo aluminija na petžilni kontinuirni livni napravi za gredice z ravno kokilo 189 UDK: 669.183.2:621.746.047: 669.14.018.295 ASM/SLA: ST-e, D9-q Franc Vodopivec, F. Viizjak, S. Senčič, G. Manojlovič, D. Gnidovec Afinacija kontinuirno vlitega cementacijskega jekla C 4320 z niobijem in vanadijem 203 UDK: 621.746.047:669.14.018 .298 ASM/SLA: D9-q, Ay-b, V, Nb Dimitrij Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvolcelj, F. Vizjak, B. Arzenšek Primerjalne preiskave konvencionalnega in kontinuirno vlitega cementacijskega jekla C 4320, ki je " legirano z niobijem 213 UDK: 669.14.018.298:620.17 ASM/SLA: Ay-b, S21, Nb Andrej Rosina Meritve viskoznosti metalurških žlinder z vibracijskim viskozimetrom II. Viskoznost sintetičnih rafinacijskih žlinder 219 UDK: 539.57 ASM/SLA: DIO-f, X29-s Inhalt Seite Joža Arh, M. Demšar, A. Mlakar, M. Debelak Technologische und prak-tische Erfahrungen beim Giessen aluminium-halti-ger Stahle an einer fiinf-strangigen Kniippelstrang-giessanlage mit gerader Kokille 189 UDK: 669.183.2:669.14.018. .295:621.746.047 ASM/SLA: ST-e, D9-q Franc Vodopivec, F. Vizjak, S. Senčič, G. Manojlovič, D. Gnidovec Affination des strang-gegossenen Einsatzstahles C 4320 mit Niobium und Vanadium 203 UDK: 621.746.047:669.14.018 .298 ASM/SLA: D9-q, Ay-b V, Nb Dimitrij Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj, F. Vizjak, B. Arzenšek Vergleichsuntersuchungen an einem konventionell erzeugten und einem stranggegossenen Einsatz-stahl Č 4320 legiert mit Niobium 213 UDK: 669.14.018.298:620.17 ASM/SLA: Ay-b, iS21, Nb Andrej Rosina Viskositatsmessungen der Raffinationsschlacken mit Vibrationsviskosimeter II. Viskositat der synte-tischen Raffinationsschlacken. 219 UDK: 539.57 ASM/SLA: DIO-f, X29-s Contents Page Joža Arh, M. Demšar, A. Mlakar, M. Debelak Technological and Practi-cal Experiences in Conti-nuous Casting of Steel with Aluminium in a Five-strand Continuous Casting Machine for Billets with a Straight Mould 189 UDK: 669.183.2:669.14.018. .295:621.746.047 ASM/SLA: ST-e, D9-q Franc Vodopivec, F. Vizjak, S. Senčič, G. Manojlovič, D. Gnidovec Grain Refinement of Con-tinuously Čast Case-Hard-enable Steel C 4320 with Niobium and Vanadium 203 UDK: 621.746.047:669.14.018 .298 ASM/SLA: D9-q, Ay-b V, Nb Dimitrij Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj, F. Vizjak, B. Arzenšek Comparative Investigat-ions of Conventional and Continuously Čast Case-Hardenable C 4320 Steel alloyed with Niobium 213 UDK: 669.14.018.298:620.17 ASM/SLA: Ay-b, S21, Nb Andrej Rosina Viscosity Measurements of Metallurgical Slags by a Vibration Viscosimeter II. Viscosity of Synthetic Refining Slags 219 UDK: 539.57 ASM/SLA: DIO-f, X29-s CoAepacaHiie Joža Arh, M. Demšar, A. Mlakar, M. Debelak TexHOAOrH«iecKHe h npaKTHwec-KHe onbiTbi npn HenpeptiBHOM AHTbe cTaAefl c coAep>KaHHeM aAIOMHHHH C IMTtDKHAbHOit VCTaHOBKoii aah HenpeptiBHOro AHTbH AAH 3arOTOBOK C poBHOfi I13A02KHHK0H. 189 UDK: 669.183.2:669.14.018.295 ASM/SLA: ST-e, D9-q Franc Vodopivec, F. Vizjak, S. Senčič, G. Manojlovič, D. Gnidovec A4>4>HHa>K UCMeilTVeMOH CTaAH C 4320 c HHoSneM OTAHToro aah HenpepbiBHoro AHTbH. 203 UDK: 621.746.047:669.14.018.298 ASM/SLA D9-q, Ay-b, V, Nb Dimitri j Kmetič, F. Vodopivec, J. Žvokelj, F. Vizjak, B. Arzenšek HcCAeAOBaHHH cboftctb cpaB-HeHHH KAaccHiecKoft h Henpe-pbiBHo otahtoiS neMeHryeMofl CTaAH C 4320, AeriipoBaiino« c HiioSueiu. 213 UDK: 669.14.018.298:620.17 ASM/SLA: Ay-b, S21, Nb Andrej Rosina U:i\U'peHHSI BH3KOCTH MCTaA-AyprHHecKHx uiAaKOB c BH6pa-IfHOHHblM BHCK03HMeTp0M. II. Bfl3KOCTb CIIHTeTHMeCKHX pac}>HHHpOBaHHbIX UIAaKOB. 219 UDK: 539.57 ASM/SLA: DIO-f, x29-s . / I - - ■ ■ ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 15 LJUBLJANA OKTOBER 1981 Tehnološke in praktične izkušnje pri kontinuirnem vlivanju jekel z vsebnostjo aluminija na petžilni napravi za gredice z ravno kokilo UDK: 669.183.2:669.14.018.295:621.746.047 ASM/SLA: STc, D9-q Jože Arh, Marjan Demšar, Anton Mlakar, Miran Debelak Izvršili smo preiskave vpliva različnega načina dezoksidacije z uporabo kalcijevih zlitin in obdelave jekla s CaSi v ponovci na mašenje izlivkov. Z določanjem celokupnega kisika, določanjem mi-mikročistoče in analizo vključkov v primerjavi s številom čiščenj izlivka v ponovci s kisikom, smo ugotavljali vpliv posameznih parametrov izdelave jekla na mašenje izlivkov. Glavna vplivna faktorja, ki vplivata na intenzivnost masenja sta vsebnost aluminija v jeklu in izkoristek aluminija pri dez-oksidaciji. Poseben poudarek je dan SM jeklu, ki zaradi specifičnega načina izdelave in prisotne oksidne žlindre ni najbolj primerno za izdelavo jekel, ki so pomirjena z aluminijem za kontinuir-no vlivanje. UVOD Železarna Jesenice je integralna železarna z zelo pestrim proizvodnim in kvalitetnim programom. Približno 30 % celotne proizvodnje surovega jekla predelamo v gredice oziroma žico in profile. Med temi proizvodi so po količini in kvaliteti najpomembnejša jekla za patentirano žico z vsebnostjo aluminija od 0.025 do 0.050 %, potem jekla za žico za varjenje v atmosferi C02, jekla za verige, za vijake in matice, jekla za hladno masivno preoblikovanje in podobna. Precejšen del te proizvodnje zavzemajo tudi avtomatna jekla legirana z žveplom in svincem, ki pa jih ta čas še ne moremo vlivati kontinuirno. Poudariti moramo tudi, da pretežni del jekla dobimo iz SM jeklarne in le manjši del iz elektro jeklarne. Presek gredic znaša 135 mm kv. Večino jekel vlijemo po zaprtem sistemu s potopljenimi izlivki. Delež odprtega vlivanja znaša le 5 %. Naš zelo zahteven kvalitetni program je bil tudi razlog, da smo se odločili za napravo z ravno kokilo. Dosedanje dve in polletne izkušnje kažejo, da je bila naša odločitev glede tega pravilna. 2. PROBLEMI KONTINUIRNEGA VLIVANJA SM JEKLA Železarna Jesenice spada med tiste redke železarne kjer vlivamo kontinuirno SM jekla. Ta kombinacija tehnologije nam povzroča mnogo težav. Težave so še toliko večje, ker gre za kvalitetna z Al pomirjena jekla, ki jih vlivamo v razmeroma majhen kvadrat kokile. Najhujši problemi so: — omejena možnost regulacije temperature v SM peči — velike količine žlindre — neenakomerni pogoji pri prebodu Visoka temperatura jekla in žlindre in dolg čas zadrževanja jekla v ponovci so praktično onemogočili uporabo šamotne obzidave ponovc. Potrebno je bilo mnogo razvojnega dela, da smo rešili najhujše probleme in sicer z: — vpeljavo drsnih zapiral — dolomitne obzidave ponovc in — ogrevanjem ponovc Ostal je problem z žlindro, ki ga zaradi zastarelosti obrata in tehnologije verjetno ne bomo mogli uspešno rešiti. Pri šaržah, ki pridejo iz elektro jeklarne navedenih težav ni ker je jeklo narejeno po dvožlindr-nem postopku in ker doseganje dovolj visokih temperatur ni problematično. 3. PROBLEM MAŠENJA IZLIVKOV PRI KONTINUIRNEM VLIVANJU JEKEL Z VSEBNOSTJO ALUMINIJA OD 0.025 DO 0.050 % Jeklo, ki vsebuje aluminij in je izdelano po nekem standardnem postopku nujno vsebuje večjo ali manjšo količino nekovinskih vključkov tipa A1203. Med ognjestalno oblogo in talino in žlindro in talino se stalno vzpostavlja medsebojno ravnotežje tako, da lahko napravimo čisto jeklo le pri povsem določenih pogojih in to če so ponovce obzidane z dolomitno ali visokoaluminatno obzi-davo in če talina ni pokrita z oksidacijsko žlindro. Pri normalnih pogojih pa je jeklo, ki je izdelano v SM peči vedno pokrito z večjo ali manjšo količino oksidacijske žlindre. V jeklu, ki je v ponovci pomirjeno z aluminijem bomo imeli poleg določene količine aluminija neko količino nekovinskih vključkov tipa A1,0, neglede na to kakšna je obzidava ponovce. Pri vlivanju takšnega jekla se vključki, ki so v jeklu, ali ki nastanejo pri reakciji med v jeklu raztopljenim aluminijem in ognje-stalnim materialom obzidave, če je ta šamotna, ali izlivka, izloča na stenah izlivka v ponovci kakor tudi v vmesni ponovci in le-te lahko v zelo kratkem času zamašijo, tako da se tok jekla popolnoma prekine. Mehanizem tega mašenja je že precej raziskan, zato na tem mestu ne bomo navajali podrobne razlage. Zaradi mašenja je treba izlivke v ponovci zelo pogosto čistiti s kisikom, da vlivanje lahko sploh poteka. Če pa se zamašijo izlivki v vmesni ponovci pa je vlivanja konec. Jasno je, da se jeklo s pogostim čiščenjem s kisikom močno onečisti. Močna je tudi reoksida-cija curka, ki ga prav zaradi potrebe po rezanju ne moremo zaščititi. Ko smo se na Jesenicah pred petimi leti pripravljali na gradnjo naprave za kontinuirno vlivanje gredic teh problemov še nismo poznali. Razvoj na področju vlivanja jekel z vsebnostjo aluminija v gredice majhnih presekov se je v teh letih šele začenjal. Omenjeni problemi in pa rešitve so bili javnosti prvič predstavljeni na prvi Scaninject konferenci junija 1977 na Švedskem. Jeklarji smo bili na Jesenicah postavljeni pred težko nalogo kako zmanjšati težave z mašenjem izlivkov. Poskuse smo vršinili v treh smereh — poskusi napraviti bolj čisto jeklo odnosno spremeniti naravo nekovinskih vključkov — poskusi uvajanja različnih materialov za izlivke drsnega zapirala — poskusi obdelave jekla z uvajanjem CaSi v ponovci Naj takoj povemo, da smo mašenje izlivkov v vmesni ponovci dovolj dobro rešili z uvajanjem majhnih količin argona skozi zamašne drogove. Zgodi pa se, na srečo ne prepogosto, da je mašenje izlivkov vmesne ponovce tako močno, da ga tudi z uvajanjem argona skozi zamašni drog ne moremo preprečiti. Izlivki se povsem zapro in vlivanje se samo prekine. Primer tako zamašenega izlivka kaže slika 1. Slika 1 Primera zamašenega potopljenega izlivka iz vmesne ponovce 0 35 mm Fig. 1 Examples of stuffed immersed nozzle 0 35 mm in the intermediate ladle Vzrok za to je predvsem v močni reoksidaciji curka jekla, ki teče iz ponovce. Zaradi potrebe po stalnem čiščenju izlivka v ponovci pa curka ne moremo učinkovito zaščiti. Tako ves čas rešujemo le en problem in to mašenje v izlivkih drsnega zapirala v ponovci. 9 Cas (h) vlivanje prebod grodlja homogenizacija z argonom ali v piha vanje CaSi Slika 2 Shematski prikaz izdelave jekla v SM peči Fig. 2 Flovvsheet of manufacturing steel in open-hearth furnace 4. IZDELAVA JEKLA V SM PEČI Izdelava jekla je shematsko prikazana na sliki 2, kemijska sestava obravnavanih vrst jekel pa v tabeli 1. Tabela 1: Kemijska sestava jekel za patentirano žico v % C Si Mn P Cr Cu Sn Al PŽ 45 .45 .49 PŽ 50 .50 .54 PŽ 55 .55 .15 .55 maks. maks. maks. maks. maks. .030 .59.25.70 .035 .035 .12 .20 .020 .050 PŽ 60 .60 .64 PŽ 65 .65 .69 Kovinski vložek sestoji iz 50 % starega železa in 50 % grodlja. Takšna sestava vložka zagotavlja dovolj visok procent ogljika ob raztalitvi, ki v času žilavenja omogoča normalni dvig temperature jekla do prehodne temperature in dovolj intenzivno kuhanje taline. Temperatura jekla v peči pred prehodom je 140 do 150° C nad likvidus temperaturo. Doseganje teh razmeramo visokih temperatur pa je možno le v dobro delujočih pečeh in pri dovolj dolgem kuhanju taline. Potek temperature jekla od peči do vmesne po-novce prikazuje slika 3. Značilen je visok raztros temperature jekla v ponovci in v vmesni ponovci. 1. Temperatura jekla v peči 2. Temp. jekla v pon. po argoniziranju 3. Temjp. jekla v pon. po argoniziranju 4. Temp. jekla v vmesni ponovci Ponovce so dolomitne in ogrete na cca 700 do 800 »C Likvidus temp.: PZ 45 = 1491 »C PZ 50 = 1483 »C zeljena temperatura 1520 J520'C. 10'C o-c 3 Slika 3 Potek temperature jekla od peči do vmesne ponovce Fig. 3 Variation of steel temperature from the furnace to the intermediate ladle Preddezoksidacijo v peči smo izvajali pred uvedbo kontinuirnega vlivanja s silikomanganom, dezoksidacijo v ponovci pa s ferosilicijem in aluminijem. Po sedanji tehnologiji uporabljamo za predde-zoksidacijo feroaluminij v količini ca lkgAl/t jekla kot desulfurant pa še kalcij silicij. 5. POSKUSI IZDELAVE JEKEL ZA PATENTIRANO ŽICO ZA KONTINUIRNO VLIVANJE Z UPORABO KOMPLEKSNIH DEZOKSIDANTOV 5.1. Namen in program poskusov Namen poskusov je bil ugotoviti, če se z ukrepi dezoksidacije da vplivati na zmanjšanje mašenja izlivkov »šmiranja« v ponovci. Na voljo nismo imeli veliko možnosti zato smo program skrčili na: — dezoksidacijo jekla s kosovnim MnCaSi v ponovci pri prebodu — dezoksidacijo jekla s kosovnim CaSi v ponovci pri prebodu — dezoksidacijo jekla s kosovnim AlCaSi v ponovci pri prebodu Značilno za kalcij je visok parni tlak pri temperaturi tekočega jekla, ki znaša pri čistem Ca okoli 10 bar. Parni tlak Ca pada, če je ta vezan na eno ali več kovin. Izkoristek Ca v zlitini CaSi je slab pod 10 %, ker Ca hitro izpari in zgori v CaO, ki ga vidimo kot gost bel dim. Izkoristek Ca je večji v zlitini MnCaSi in AlCaSi. 5.2. Izdelava poskusnih šarž Vse šarže smo izdelali na SM pečeh 02, 03, 06 in 07 od katerih lahko jeklo transportiramo na kontinuirno livno napravo. Zaradi majhne proizvodnje teh jekel v času poskusov in majhnih količin kompleksnih dezoksidantov število poskusnih šarž ni bilo veliko. V tabelah 2, 3 in 4 prikazujemo rezultate poskusov najprej za MnCaSi nato za CaSi in nazadnje za AlCaSi. Pri vseh šaržah smo v peči preddezoksidirali s feroaluminij em in silikomanganom. V ponovci pa smo dezoksidirali s ferosilicijem in aluminijem. Kompleksne desoksidante pa smo dodajali v več porcijah ves čas dokler ni pritekla žlindra. S površine taline smo skušali odstraniti čim več žlindre tako, da smo jo z žlindrno banjo izrinili preko roba. Obzidava ponove je dolomitna. Pri vlivanju smo šteli kolikokrat smo morali čistiti izlivke s kisikom, kar je navedeno tudi v tabelah. Poskusi so pokazali, da dajeta MnCaSi predvsem pa AlCaSi nekoliko boljše rezultate v primerjavi s CaSi. Predvsem lahko to trdimo za AlCaSi, ki smo ga uporabili le polovico količine CaSi odnosno MnCaSi. Poudariti pa moramo, da pri nobenem od teh poskusov količina aluminija v jeklu ni bila ekstremno visoka. Iz vsakdanje prakse namreč vemo, da količinda aluminija v jeklu dosega in presega 0.050 % in da je v takih primerih treba čistiti izlivek s kisikom tudi 20 x ali še več. 5.3. Preiskave izdelanih šarž Iz tabel 2, 3 in 4 vidimo, da je število čiščenj izlivkov v ponovci s kisikom različno. Dogodi se tudi, da nekatere šarže kljub visoki vsebnosti aluminija ne »šmirajo«, izlivki se torej ne mašijo in čiščenje s kisikom ni potrebno. Sklepamo lahko, da je takšno jeklo, ki ne »šmira« bolj čisto od tistega, ki »šmira«, če sta sicer podobne kemijske sestave. Zanimalo nas je torej če se da z analizo skupnega kisika v tekočem jeklu in v gredici in z mikroskopskimi preiskavami čistoče ugotoviti razlike med različnim ponašanjem jekla pri vlivanju. 5.3.1. Gibanje skupnega kisika v jeklu Na sliki 4 prikazujemo gibanje celokupnega kisika pri jeklu PŽ 45 in PŽ 50 od peči do gredice. V tabeli 5 pa podajamo primerjavo vsebnosti skupnega kisika pri različni dezoksidaciji jekla in sicer v ponovci pred prepihovanjem z argonom, v vmesni ponovci, v kontinuirno vliti gredici in pre-valjani gredici 17.5 mm kv. Slika 4 Gibanje celokupnega kisika pri jeklu PŽ 45 in PŽ 50 od peči do gredice Fig. 4 Variation of total oxygen in PŽ 45 and PŽ 50 steel between the furnace and the billet Tabela 5: X0 pred Ar 7 S 10 vmes. pon. T s 10 gr. x kv. , mm kv. S jT S MnCaSi 62 9.5 72 17.2 52 18.3 50 15.0 CaSi 92 39.4 77 19.8 52 22.4 56 23.4 AlCaSi 88 1.4 56 10.0 82 18.9 54 6.4 CJ H cs* « > DH O, o 57 c/3 ■d O Ti x> v % M I £ c/3 o (/> I-S k ^ & p, a o I § c s C/3 CJ ojn/u aftrezs^ iS 8 ■§ a5 < 8* -fe IS^O^IM o & T3 > e cu ■s fe ! m o žh <0 rt m o o o o 1/1 m ^t in m m in m m on o o o no 0\ o m « m m no m m m m m o m o m o OlPl (N ro f^M ^O vO ^D ^O i£> in m in ^t o i H (N (N (N N N O O O O O O on m o o o ^t-tj- no t— in m ^t* O o o o o o o r- t}- C*t O ro rt ro rt r m on no r— r— vo r— in no nc o r— m r- rt (V) (N (N (N rt no n- o tj- oo r— m n- m tj- m- m cni TJ- m r- r- —i t— r- on o t— no nO no r- m m o o o o tj- m m oo m o o o o o o no f no m tj- o O O O O O o o o o o o M (N (N (S N M O O O O O O m m o o o o N M m ci m M o o o o o o in m in ro o o rt (N (N CN rt OJ m m o m m m m ^ m ^ t m >N 'N 'N >N 'N >N Ph Ph Oh CU Ph Ph O NO on t— OO (N (S N IN in (N rt Tj- Tt" 0\ NO in t— t— t— nO oo CO S 5 •o e t-H -d ,o M g a N 'N >N 'N >N 'N >N 'N 'N 'N >N PhCUPhPhP-iPhPhPUPhPhPh in t^ coooooNONOoor-jo ■^-NOONONrt^t-moortmr-Tj-T^-Tj-sONONorom-^rONON r-~r~t—oooooot—t-r-oooo rN)(N q5 t B a G >S C o Ui U IZ) IS^OIV M ° 'S n v U P< t! > S u fe o fe C S i/3 % fe •3 Ž SI ■O O Ph nO rt On oo o m oo ON Ti- l— l— t— N IN m o o o TJ- o C >o s (h n, o a Nihanja v vsebnosti celokupnega kisika so zelo velika kar se kaže iz velikosti standardnega odklona. Vendar pa primerjava vrednosti za posamezne šarže s potrebnim številom čiščenj s kisikom ne kaže nabene prave odvisnosti. 5.3.2. Vpliv aktivnega kisika v jeklu na intenzivnost mašenja izlivkov Meritve aktivnega kisika smo vršili istočasno z jemanjem vzorcev za celokupni kisik, to je v ponovci pred homogenizacijo z argonom in v vmesni ponovci. Število meritev je bilo močno omejeno zaradi pomanjkanja merilnih sond. Za meritve uporabljamo sonde tipa FOX (Cr/Cr203). Rezultate navajamo v tabeli 6 le za dezoksida-cijo z MnCaSi, kjer so rezultati popolni. Tabela 6: Oa v (ppm) C Si Mn P S Al h | d rez-| gn/uro 02 7420 .56 .16 .60 .017 .022 .010 7.9 15.3 2 02 7426 .44 .26 .75 .025 .022 .037 13.4 4.6 4 02 7429 .50 .20 .73 .018 .020 .014 — 8.7 5 03 6957 .44 .77 .65 .019 .017 .032 10.9 3.6 7 06 8628 .48 .25 .74 .013 .025 .020 2.4 3.5 7 07 8512 .57 .17 .59 .009 .017 .013 4.6 9.0 5 Meritve potrjujejo le, da je vsebnost aktivnega kisika odvisna od stopnje dezoksidacije. Sicer pa je tekočnost jekla v obratni odvisnosti od stopnje dezoksidacije. Vsi dosedanji rezultati in vsakdanja praksa kažejo le, da je neposredna zveza med vsebnostjo aluminija v jeklu in nagnjenostjo k mašenju izlivkov. 5.3.3. Preiskave mikročistoče in narave nekovinskih vključkov Kontrola mikročistoče po načinu JK spada med redne preiskave jekel za patentirano žico, ki jo določamo na polproduktu, to je 17.5 mm kv. V tabeli 7 podajamo pregled mikročistoče po JK za preizkane šarže. Pri tem vrednost pod A predstavlja velikost in število sulfidnih nekovinskih vključkov, vrednost pod D pa aluminatnih nekovinskih vključkov. Primerjava s tabelami 2, 3 in 4 kaže, da obstoji zveza med skupno čistočo in še posebno med številom aluminatnih nekovinskih (vključkov in številom potrebnih čiščenj izlivkov s kisikom. Seveda moramo upoštevati, da je tudi število čišičenj s kisikom relativno število, saj je odvisno od subjektivne ocene delavca, ki to delo izvaja. Tabela 7: Št. šarže A B C D Vsota MnCaSi 02 7420 1.96 0.24 0.00 1.74 3.94 02 7426 2.30 0.06 0.10 1.72 4.18 02 7429 2.16 0.06 0.00 1.58 3.80 03 6957 2.22 0.04 0.00 1.70 3.96 06 8628 2.58 0.00 0.00 1.68 4.26 X = 2.24 X = 1.68 4.03 S = 0.20 S = 0.05 S = 0.17 CaSi (kosi) 02 7445 2.16 0.10 0.00 1.32 3.58 02 7467 2.12 0.12 0.00 1.78 4.02 02 7498 2.02 0.24 0.40 1.60 4.26 07 8640 2.28 0.03 0.00 1.78 4.09 03 7356 1.88 0.00 0.00 1.55 3.43 03 7386 2.36 0.38 0.00 1.34 4.08 03 7418 2.52 0.30 0.00 1.32 4.14 07 8932 2.42 0.00 0.04 1.38 3.84 07 8970 2.00 0.02 0.00 1.64 3.66 X = 2.19 X = 1.52 "x = 3.90 S = 0.20 s = 0.18 S = 0.27 AlCaSi 02 7886 2.50 0.26 0.00 1.50 4.26 02 7901 2.84 0.00 0.00 1.32 4.16 03 7459 2.56 0.04 0.00 1.48 4.08 x = 2.63 X = 1.43 x = 4.16 Raziskave številnih avtorjev, ki so raziskovali mehanizem zapiranja izlivkov npr. S. K. Saxena s sodelavci,1 so pokazale, da je predvsem potrebno v osnovi spremeniti morfologijo oksidnih nekovinskih vključkov — aluminatov v kalcijeve alumi-nate, ki so v nasprotju z aluminati pri temperaturi vlivanja jekla tekoči, da se izognemo mašenju izlivkov. Preiskave nekovinskih vključkov z elektronsko mikroanalizo so pokazale, da se z uporabo CaSi in drugih kompleksnih kalcijevih zlitin tudi v veliki količini do 0.6 kg Ca/t v kosovni obliki pri prebodu ne da spremeniti morfologije aluminatnih nekovinskih vključkov v taki meri, da bi to bistveno vplivalo na livne lastnosti. Da pa tudi pri uporabi CaSi in drugih kompleksnih Ca zlitin pride do spremembe narave nekovinskih vključkov v Ca aluminate kažejo slike 5. 6. POSKUSI Z UPORABO IZLIVKOV RAZLIČNIH KVALITET S CILJEM DOSEČI ZMANJŠANJE MAŠENJA LE-TEH V DRSNEM ZAPIRALU Vrsta materiala iz katerega je narejen izlivek vpliva na pojav mašenja izlivkov. Ti problemi so prevodnostjo. Čim bolj odvaja toploto bolj se mašijo izlivki. Ves ognjestalni material za izlivke v drsnih za-piralih je od firme Didier. Uporabljamo različne vrste izlivkov z različno vsebnostjo A1203 in različno vzdržnostjo. Na izbiro tipa izlivka vpliva predvsem vrsta jekla, ker so jekla z različno kemično sestavo različno erozivna. Slika 5 Modificiran nekovinski vključek po obdelavi jekla s kompleksnimi Ca zlitinami Fig. 5 Modified non-metallic inclusion after treating steel with complex Ca aIloys poznani že od klasičnega vlivanja. Vpliv izlivka je dvojen in sicer vpliva na eni strani materiala npr. Si02 v izlirvku reagira z aluminijem v jeklu, na drugi strani pa vpliva izlivek s svojo toplotno in ^ rt vo m m o o o r^1 o O o __( (N -> rn o ,_: ,_* ,_ d! rt -M e B 6 S i* i-i t* cd CD u D cr.> fc HH PH Sanit K 340 TSV, ki je prepojen s terom je pri prvem vlivanju popolnoma preprečil mašenje. Toda že pri drugem vlivanju, ko je ogljik v izlivku izgorel smo morali ponovno čistiti s kisikom. Izlivki tipa Grasanit in Rexal niso dali boljših rezultatov. Najboljši rezultat smo dobili z izlivki Sanit 065/4 s cirkonoksidnim vložkom. Kasnejše preiskave so pokazale, da je bil dober rezultat bolj posledica čistejšega jekla (skupni kisik pod 50 ppm) in manjše vsebnosti aluminija. Vzdržnost teh izlivkov pa je bila zelo dobra od 8 do 16 livanj odvisno od potrebe po čiščenju s kisikom. Poskusi z različnimi vrstami izlivkov so pokazali, da pri naših razmerah z izibiro izlivkov ne moremo preprečiti mašenja izlivkov. Pri vseh iz-livkih ne glede na vsebnost A1203 odnosno Si02 smo lahko opazovali močno mašenje če je v jeklu več kot 0.020 % Al. 7. POSKUSI OBDELAVE JEKLA Z UVAJANJEM CaSi V PONOVCI Niti z različnimi načini dezoksidacije niti z uporabo različnih vrst izlivkov nismo uspeli preprečiti mašenje izlivkov. Posamezni primeri, ko teče jeklo iz ponovce kljub normalni vsebnosti aluminija neovirano (brez šmiranja) so plod slučajnosti in zelo majhnega odgora aluminija, ki ima za posledico čisto jeklo. Ker pa normalna proizvodnja ne more temeljiti na slučajnostih smo se odločili za poskuse obdelave jekla s prašnatim CaSi v ponovci. Metalurški inštitut iz Ljubljane je namreč dobil napravo firme Paulus s katero smo napravili opisane poskuse. Z vpihovanjem CaSi globoko v jeklo (ca 2 m) dosežemo visok izkoristek kalcija, visoko stopnjo odžveplanja in spremembo morfologije nekovinskih vključkov. Pri naših poskusih smo vpihovali od 1 do 2.5 kg CaSi na tono jekla, dočim znaša dodatek kosovnega CaSi pri normalnem delu 3 kg/t. Pri vseh poskusih smo dosegli odlično livnost brez potrebe po čiščenju izlivka s kisikom. To pa pomeni, da je možno uvesti zaščito curka jekla s keramičnimi izlivki in preprečiti reoksidacijo jekla pri iztoku iz iz glavne ponovce v vmesno ponovco. Podatki o poskusih so zbrani v tabeli 8. Odlična livnost pri teh poskusnih šaržah je posledica spremembe sestave aluminatnih nekovinskih vključkov. A1203 daje s CaO pri zadostni količini kalcija v jeklu tekoče kalcijeve aluminate, ki lažje kaogulirajo ter izplavajo v žlindrno in ne mašijo izlivkov. Merilo za to je vsebnost kalcija v jeklu. Odvisnost tekočnosti jekla od vsebnosti kalcija po znanem Hiltyjevem diagramu2 prikazuje slika 6. Šrafirano področje z vsebnostjo Ca od 40 do 60 ppm predstavlja naše poskusne šarže. CaSi smo vpihavali pod oksidno žlindro, ki smo jo delno odstranili in zatrdili tako, da smo zmanjšali njeno aktivnost. Redukcija fasforja in mangana je pri teh višje ogljičnih jeklih neznatna in ne vpliva bistveno na kemično sestavo jekla. Odlični rezultati glede livnih lastnosti, ki smo jih dobili z obdelavo jekla s CaSi so dali pobudo za postavitev industrijske naprave, ki je sedaj v gradnji. rt ^ -d p. o. o £ C/3 O oo « T—1 A a > B < a w »o ta c >o c O - t c- XI n m V 4) & 3 > r11 Ph m rt o o Hh C/5 3 & i ~ ti <0 rt x/) o o m o o o m in m r— rn in m in m m m oo m oo o oo oo co on o no in m in \D m o o m o m in m tj- rn tj- tf rn nO nO nO nO nO no O o in tj- m on m (n oo On no NO m r— NO cm —h on no oo tj- t-H ■N >N ■N >N >N PH u o a s 20 40 60 Vsebnost kalcija Slika 6 Vpliv Ca v jeklu na tekočnost po Hilfy-ju; šrafirano področje predstavlja vrednost naših poskusov Fig. 6 Influence of Ca in steel in the fluidity by Hilfy; shadovved area represents values of ovvn experiments 7.1. Preiskave mikročistoče in narave nekovinskih vključkov Pregled mikročistoče šarž, ki so bile obdelane s CaSi v ponovci, podajamo v tabeli 9. Primerjava s tabelo 7 kaže, da je pri teh jeklih predvsem manj sulfidov kar se sklada z nižjo vsebnostjo žvepla pri teh šaržah. Nekovinski vključki so delno modificirani. Pri višji vsebnosti žvepla še vedno najdemo razpoteg-njene manganove sulfide, kot je prikazano na primeru šarže 06 7547 z 0.021 % S na sliki 7. Popolno modifikacijo sulfidov nekovinskih vključkov dosežemo šele pri zelo majhni vsebnosti žvepla pod 0.007 %. Pri tako nizkem žveplu v jeklu razpotegnjenih manganovih sulfidov v žici ni več opaziti. Kolikor še ostane žvepla se nahaja kot ovoj kalcijevega sulfida kakor je razvidno iz slike 8. Pri naših poskusih pa to ni bil naš cilj, ker razpotegnjeni vključki MnS v žici za patentiranje niso škodljivi. Zato žvepla pod 0.012 % niso potrebna. Naš cilj — dobro livnost pa smo s tem dosegli. 8. OCENA OPISANIH POSKUSOV IN DOSEDANJE IZKUŠNJE KONTINUIRANEGA VLIVANJA JEKEL ZA PATENTIRANO ŽICO Z VIŠJO VSEBNOSTJO ALUMINIJA Iz opisanih poskusov in dosedanjih dvoletnih izkušenj pri vlivanju jekel za patentirano žico lahko napravimo naslednje zaključke: Izdelava z aluminijem pomirjenih jekel v SM pečeh za kontinuirno vlivanje gredic majhnih presekov ni ugodna. Tehnološka ovira je predvsem velika količina žlindre, ki ostane na jeklu. _ Slika 7 Primer modificiranega vključka in razpotegnjenega manganovega sulfida po obdelavi s CaSi pri širži 06 7547, S = 0,021 % Fig. 7 Example of modified inclusion and stretched manganese sulphide after treatment vvith CaSi in the 06 7547 melt, S = C.021 »/o Tabela 9: št. šarže C Si Končna sestava v % Mn P S Al Vsebnost kisika (ppm) pred Ar v vmesni ponvi O Oa O Oa gredica 135 kv. 17.5 kv. O O CaSi (vpihan) 02 7508 .47 .22 .58 .012 .018 .022 90 — 55 — 54 50 02 7560 .35 .30 .69 .021 .021 .023 71 5.79 42 5.18 64 71 02 6560 .48 .21 .83 .028 .027 .011 85 7.6 70 16.9 53 68 06 8775 .61 .26 .70 .022 .013 .017 70 — 37 — 46 29 06 8778 .49 .26 .76 .028 .017 .022 109 36.1 62 10.9 31 54 06 8781 .47 .26 .65 .022 .022 .029 125 18.2 88 4.46 60 41 03 7589 .52 .26 .57 .009 .022 .030 124 115 — — 02 8042 .63 .19 .71 .017 .010 .041 141 69 — — 10 0476 .41 .48 .77 .024 .012 .018 53 43 — — z argonom skozi kopje od zgoraj povzroča večji odgor aluminija in onečiščenje jekla. Če je odgo-rek aluminija manjši od 60 % so dane možnosti, da bo jeklo dovolj čisto. Pri maloogljičnih jeklih (P2 12, Č 1220) je od-gorek aluminija od 70 do 80 %. Če pa so dani pogoji, da se jeklo očisti aluminatnih vključkov, skupni kisik je pod 50 ppm, tudi dosežemo dobro livnost. Največji vpliv na livnost oziroma na mašenje izlivkov ima vsebnost aluminija v jeklu. Le to lahko poenostavljeno prikažemo na način kakor ga kaže slika 9. - n - število čiščenj izlivka _I_I_i 0 0020. 0040 0060 •/.Al Slika 9 Medsebojna odvisnost med vsebnostjo aluminija in številom čiščenj izlivka s kisikom Fig. 9 Mutual relationship betvveen the aluminium content and the number of nozzle openings by oxygen Slika 8 Primer modificiranega vključka po vpihovanju CaSi pri šarži 06 8775 — P2 6 T Fig. 8 Example of modified inclusion after blovving CaSi into 06 8775 — P2 65 melt Z uporabo CaSi, MnCaSi in AlCaSi v kosovni obliki pri desoksidaciji v ponovci tudi v velikih količinah do 4 kg/t oziroma do 1.2 kg Ca/t ni mogoče doseči tolikšne spremembe narave nekovinskih vključkov v Ca aluminate, da bi se bistveno izboljšala livnost jekla. Izkoristek Ca je tako slab, da ga v jeklu nismo zasledili. Livnost lahko izboljšamo le če jeklo, ki je pomirjeno z aluminijem (min. 0.020 % Al) obdelamo s CaSi v ponovci. Za doseganje dobre livnosti zadošča že 1 kg CaSi/t pri čemer zasledimo od 40 do 60 ppm Ca v jeklu (glej sliko 6). Navedeno velja za jekla z 0.40 % C navzgor, če smo odstranili večji del žlindre, ostanek pa zatrdil. Pri maloogljičnih jeklih pa je potrebna popolna odstranitev oksidne žlindre, če ne pride do nekontrolirane redukcije P in Mn iz žlindre. Jeklo je lahko dobro livno, če je dovolj čisto. Celokupni kisik mora biti pod 50 ppm. Izdelava čistega jekla pa je doslej bolj plod slučajnosti. Oksidna žlindra, homogenizacija jekla v ponovci Mašenje potopljenih izlivkov v vmesni ponovci Za mašenje potopljenih izlivkov v vmesni ponovci veljajo enaki zakoni kakor za glavno ponov-co. Z uvajanjem argona skozi zamašne drogove direktno v curek jekla pa to mašenje dovolj dobro preprečujemo. Zgodi pa se, da je mašenje izlivkov v vmesni ponovci tako močno, da ga s samim argonom ne moremo preprečiti. Razlog za ta pojav je verjetno v premočni sekundarni oksidaciji curka jekla ko teče nezaščiten iz glavne v vmesno ponovco. 9. PREIZKAVE HOMOGENOSTI JEKLA 9.1. Makroskopske preiskave Notranja homogenost jekla, ki je definirana z velikostjo lunkerja s centralno poroznostjo, razpokami, vključki žlindre in livnega praška je pomembna za kvaliteto odlitih gredic za sposobnost nadaljne predelave in za lastnosti jekla. Notranjo homogenost kontroliramo z Bauma-novim odtisom in z makrojedkanjem. Omenjene preiskave delamo na skobelnem ali tudi na brušenem odrezku gredice. Za redno kontrolo delamo le Baumanov odtis na žveplo, ki dovolj nazorno pokaže porazdelitev in količino sulfidnih vključkov in druge napake kot so mehurčki, lunker, razpoke in podobno. Za odkrivanje notranjih napak predvsem homogenosti oziroma poroznosti, razpok vključkov žlindre ali livnega praška in makrostrukture pa je najboljše makro jedkanje. Na sliki 10 prikazujemo dva Baumanova odtisa dveh vrst jekel in sicer PŽ 50 z 0.025 % S in VAC 60 za varjenje pod C02 z 0.012 % S, na sliki 11 pa tipičen primerek makrojedkanih plošč nekega jekla za patentirano žico. Slika 10 Baumanov odtis dveh vrst jekel zgoraj: S = 0,012 spodaj: S = 0,025 % Fig. 10 Baumanri print of two steel Above: S = 6.012 °/o Below: S = 0.025 % | . iz■ I'fedb-'- aiwtc tj -situ. y H- šila. i Ufrce ri w s-ii(opMe 3aroToaoK. B 3tom KOAiPiecTBe no Ka«ecTBy npeodAaAaeT ctaab aasi H3ro-TOBAeHHH naTeHTHpOBaHHOH npOBOAOKH c COAepjKaHHeM aAIOMHHUa ot 0,025 ao 0,050 % h cTaAb aah cBapKH b aTinoccj>epe C02. 3Hanrr, rAaBHbiM 06pa30M AHTbe CTaAH BMnoAHaeTCH rrpn npHMeHeHHH 3aKpMTofl CHCTeMM c norpy)fceHHbiMH BbinycKaMH. CaMbifl caojkhhh Bonpoc npii pa3AHBKH 3thx CTaAefi npeACTaB-AfleT 3aKynopHBaHHe BbinyCKOB b kobine, a Taicace H B npoMeacyroq-hom KOBine. HcnocpcACTBeHiiaa npnqmia 3aKynopHBaHHa BbinyCKHbix OTBepcTHfl npeACTaBAaeT oca^KAemie okhch aAioMHHHa Ha CTeHKax BbinycKOB, iro b KpaiiHeM CAyiae nphboaht ao noAHoro 3aKynopH-BaHHH H npeKpameHHa pa3AHBKH. BbmoAHeHHbiMH onbiTaMH aBTopH CTpeMHAHCb onpeAeAHTb Ha-CKOAbKO C pa3AIWHblMH CTIOCoSaMH paCKHCAeHHS MOHCHO nOBAHHTb Ha noBbimeHHe miCTOTbi, oth. Ha H3MeHeroie cocTaBa He.vieTaAAme-CKHX BKAJOMeHHH H, TaKHM C)6pa30M VMeHblUHTb nOSBAeHHS 3aKy-nopHBaHH a. BbraoAHeHHbie ao chx nop asyxaethhe hccaeaobahha HenpepbiBHoro ahtbh CTaAH c coAepacamieM ot 0,020 ao 0,050 % aAioMHHHa b tjiopMH 3ar0T0B0K 135 X 135 mm2 noKa3aAH CAeAyiomee: — CM-nc^ii. He npeACTaBAaer co6oh arperar cooTBeTCTByiomHH AAH H3rOTOBAeHH« CTaAeft HenpepbIBHbIM AHTbeM rAaBHbiM O0pa3OM H3-3a 3aTPYAHeHHH AOCTH«eHHa Heo5xOAKMbIX BbICOKHX BbmyCKHbIX TeMnepaTyp CTaAH. Cneim^imecKHii cnoooS H3roTOBAeHHa h 6oAbmoe KOAH^eCTBO OKHCAHTeAbHOro IHAaKa He AaiOT BO3M0>KH0CTb H3TOTOB-AeHHio AocraTo^ito ^hctoh craAH 3aicpbiTOro AHTba. — IlpHMeHeHHe KOMnAeKCHbix cnAasoB KaABKHH npH BbmycKe He Aaer evmeeTBeHHoro yAynneHHa ahtenhmx cboSctb CTaAH. — 3aKynopHBaHHe BbinycKHbix OTBepcTHH 33bhcht raabhbim 06pa30M OT COAep»CaiIHiI aAIOMHHHS b CTaAH H ot HCn0AL3OBaHM aAioMHHHa npH npouecce pacKHCAeHiia. — AHTeiiHHe CBOHCTBa CTaAH momcho yAy*niihtb c o6pa6oTKoii ctaah c CaSi b KOBine, ho hco6xoahmo yctpahhtb 6oAbinyK> nactb niAaKa. roMoreHH3amia pacnAaBa b KOBine c npoaysahhem ctaah npH noMouiH Koma csepxy ne peKOMeHAyeTca, TaK KaK nepeMemHBaHHe He AocTHraeT AHa kobiib, TaKJKe «to bcacactbhh HHTeHCHBHoro nepeMeniHBaHHH nrnaKa h pacnAaBa noAyMaeTca pacioicAeHHe pacn,\a-Ba c inAaKOM. KaiecTBo CTaAH, ito KacaeTca roMoreHHocra MaKpo h mhkpo BKAH>qeHHH B CpeAHeM YA0BAeTBOpHTeAbHa. C oSpaOoTKOft craAH c CaSi b KOBine b ycTaHOBKH, KOTOpaa Tenepb b ynoMHHyroM MeTaAAyprHMecKOM 3aboae coopy>KacTCJTt a TaKJKe npoAyBaHHeM CTaAH co AHa KOBina h 3airiHT()ii CTpyn KOBina Ao np0Me)KyT0 ---- t__ -Nt -0,5 0,05 0,10 0,15 Količina niobija in vanadija v % Slika 4 Odvisnost med količino niobija oz. vanadija in velikostjo feritnih zrn v jeklu C 1221 po avstenizaciji 0,5 ure in 8 ur pri 920° C ln ohladitvi na zraku Fig. 4 Relationship betvveen the amount of niobium or vanadium and the size of ferrite grains in Č 1221 steel after austenitization half and 8 hours at 920° C and cooling in ar Dodatek niobija in vanadija vpliva tudi na obliko feritno perlitne mikrostrukture. Na sliki 5 je prikazana mikrostruktura nekaterih jekel po avstenitizaciji v trajanju 0,5 ure in 8 ur ter enaki ohladitvi. Jeklo brez dodatkov ima po polurni avstenitizaciji mikrostrukturo iz poligonalnega ferita in iz perlita ter večjih bainitnih zrn z igliča-stim feritom. Po dodatku 0,05 % V je mikrostruk- tura podobna, le da so bainitne tvorbe redkejše. Jeklo z 0,11 % V ima strukturo iz poligonalnega ferita in perlita, enako mikrostrukturo imata jekli z 0,16 % V in 0,024 % Nb. Po avstenitizaciji, dolgi 8 ur, je mikrostruktura nekoliko drugačna, ker je nastala iz večjih avstenitnih zrn. Jeklo brez dodatka niobija in vanadija ima mikrostrukturo iz poligonalnega ferita in perlita. Številna perlitna zrna so velika in v njih so često bainitni vložki. Dodatek 0,05 % vanadija spremeni mikrostrukturo le toliko, da ni bainitnih vložkov v velikih perlit-nih zrnih. Povečanje količine vanadija na 0,11 % ohrani enake komponente kot v jeklu z 0,05 % V, vendar so velika perlitna zrna manj številna in v povprečju manjša. V jeklu z 0,16 % V je mikrostruktura podobna, vendar so le posamična velika A t 0,5 ure A, 8ur ........F, 0,5ure „ F, 8ur Bs? ■ "V.. L/ • * . fesi" »Mi m . «,-. -v % s M m -. -- ■m ov 0 Nb m SL 0 05 V V -' -C . v/r '' - a- iM^®^ u>10 v «£.. « V <&s\ f Vri '. ... ■t* - m i. Slika 5 Pov. 100 X, jeklo C 4320 z različnimi dodatki niobija in vanadija A — austenitna zrna po avstenizaciji 0,5 ure in 8 ur pri 920" C F — feritna zrna po avstenizaciji 0,5 ure in 8 ur pri 920° C in ohladitvi na zraku Fig. 5 Magnification 100 X, Č 4320 steel vvith various additions of niobium and vanadium A — austenite grains after austenitization half and 8 hours 920" C F — ferrite grains after austenitization half and 8 hours at 920° C and cooling in air perlitna zrna. V jeklu z 0,024 % Nb imamo tudi po 8-urni avstenitizaciji mikrostrukturo iz enakomernih poligonalnih zrn ferita in perlita. Torej tudi mikrostruktura iz ferita in perlita potrjuje, da dodatek 0,03 % Nb v jeklu ohrani po dajšem ogrevanju enakomerno in finozrnato mikrostrukturo, ki zagotavlja jeklu dobre mehanske lastnosti. 3.3. Rekristalizaeija jekla in rast avstenitnih zrn po vroči deformaciji Preizkuse vroče deformacije in statične rekri-stalizacije smo napravili pri 1000° C Preizkušance smo ogrevali 1 uro pri 1250° C, nato ohladili na 1000° C z zadržavanjem 5 minut v peči, ogreti na to temperaturo; deformirali z enim udarcem pod padalnim kladivom; nato enega takoj kalili v vodi, druge pa kalili v vodi po izotermnem zadržanju pri 1000° C v trajanju 30 sek, 1 min, 2 min in 5 min. To metodo zasledovanja statične rekristalizacije jekla po vroči deformaciji smo uporabili že v preteklosti (6). Ogrevanje pri 1250° C je potrebno, da se niobijev in vanadijev karbonitrid raztopi v av-stenitu, to je, da imamo pri vroči deformaciji enako stanje jekla kot v gredicah pred začetkom valjanja. Na kaljenih vzorcih je težko opredeliti realno velikost avstenitnih zrn v trenutku gašenja vzorcev. Posebno je to težko v primerih, ko avstenit ni rekristaliziral, ampak so zrna ostala stlačena od deformacije, in v primerih, ko se je izvršila le rekristalizaeija jekla in so zato avstenitna zrna zelo drobna. 0, 031 Nb 0,091 Nb OV.ONb 0,056 V BHS m Mt&Mt&mm stut 0 sec 30 sec 60 sec 120 sec 300sec Slika 6 Pov. 100 x, mikrostruktura jekla C 4320 z različnimi dodatki niobija in vanadija, ki je bilo po deformaciji pri 1000° C in različno dolgem zadržanju pri tej temperaturi kaljeno v vodi Fig. 6 Magnification 100 x. Microstructure eof Č 4320 steel vvith various additions of niobium and vanadium which vvas after deformation at 1000° C and various times of holding at this temperature quenched in water Zato rezultate teh preizkusov prikazujemo na sliki 6 v obliki posnetkov kaljene mikrostrukture. Temperaturo deformacije 1000° C smo izbrali zato, ker je blizu dejanske temperature konca valjanja jeklenih palic. Stopnja deformacije 34 % je bila enaka pri vseh vzorcih. Med deformacijo in kaljenjem vzorcev so pretekle največ 3 sek, zato pokaže vzorec, ki je bil kaljen takoj po deformaciji, pravo velikost zrn rekristaliziranega avstenita. Preizkušanci, ki so bili zadržani po deformaciji različno dolgo pri 1000° C, pa pokažejo, kolikšna je hitrost rasti zrn rekristaliziranega avstenita. Pazljiv ogled posnetkov na si. 6 pokaže naslednje: — Zrna rekristaliziranega avstenita imajo v vseh jeklih podobno velikost. Torej legiranje jekla z vanadijem in niobijem ne povzroči razlike v velikosti zrn, ki nastanejo s statično rekristalizacijo avstenita, ki je bil deformiran v vročem. — Legiranje jekla z vanadijem ne vpliva na začetek statične rekristalizacije. V primerjalnem jeklu in v jeklih z 0,05 do 0,16 % V je avstenit re-kristaliziran že v preizkušancu, ki je (bil kaljen takoj po deformaciji. — V jeklu z 0,031 % Nb je avstenit nepopolno rekristaliziran takoj po deformaciji. Rekristaliza-cija je končana šele po 1-minutnem zadržanju pri 1000° C. Po istem zadržanju se šele začne rekrista-lizacija avstenita v jeklu z 0,091 % Nb in še ni končana tudi po 5-minutnem zadržanju jekla pri 1000° C. Torej niobij zadržuje statično rekristalizacijo avstenita tem bolj, čim več ga je v jeklu. Že 0,031 % Nb v raztopini toliko zadrži rekristalizacijo avstenita, da pri valjanju ne bi prišlo do rekristalizacije v času, ki je na voljo med deformacijo jekla v dveh zaporednih kalibrih v primeru, da je temperatura valjanja 1000° C ali nižja. — Rast zrn rekristaliziranega avstenita je približno enako hitra v primerjalnem jeklu in v jeklih, legiranih z vanadijem. Torej legiranje jekla z vanadijem ne vpliva na hitrost, s katero rastejo zrna avstenita po vroči deformaciji. — Rast zrn rekristaliziranega avstenita je počasnejša v jeklu 0,031 % Nb kot v primerjalnem jeklu in v jeklih, legiranih z vanadijem, še počasnejša je rast zrn rekristaliziranega avstenita v jeklu z 0,091 % Nb. To pove, da zavira niobij tudi rast zrn rekristaliziranega avstenita in to tem bolj, čim več ga je v jeklu. Že dodatek 0,03 % Nb pa zmanjša rast zrn na stopnjo, ki je zanemarljiva v tehnoloških pogojih predelave v primerjavi z jekli brez niobij a. Zato lahko pričakujemo, da bo imelo jeklo, ki je legirano že z 0,03 % Nb, v valjanem stanju zelo finozrnato mikrostrukturo, če le končna temperatura valjanja ne bo previsoka. 3.4. Mehanske lastnosti Mehanske lastnosti so prikazane na slikah 7 in 8, v odvisnosti od naraščajoče količine niobija in vanadija. Iz grafikonov lahko razberemo, da dodatek vanadija skoraj ne vpliva na mehanske lastnosti jekla Č 4320, pač pa dodatek niobija nekoliko zmanjša mejo plastičnosti in trdnost v norma-liziranem in v poboljšanem stanju. To tolmačimo z zmanjšanjem kaljivosti jekla zaradi bolj drobnih avstenitnih zrn. 1500 6 I s 1000 c 500 -V.. LNb Trdnost, poboljšano C.i320 ■Meja plastičnosti, normalizirano rTrdnost, normalizirano i? g .c 5 80 SO iO 20 1 Kontrakcija, normalizirano K Nb r-Kontrakcija, poboljšano I Raztezek, normalizirano V Nb_ L Raztezek, poboljšano ~ 0 0,05 0,1 0,15 Količina niobija in vanadija v % Slika 7 Odvisnost med količino niobija oz. vanadija in mehanskimi lastnostmi (meja plastičnosti, trdnost, raztezek in kontrakcija) jekla Č 4320 v poboljšane in normaliziranem stanju Fig. 7 Relationship between the amount of niobium or vanadium and the mechanical properties (yield point, strength, elon-gation, contraction) of Č 4320 steel as quenched and tempered, and normalized Legiranje jekla Č 1221 z vanadijem in niobijem ne vpliva na mehanske lastnosti v normaliziranem in poboljšanem stanju, če izvzamemo majhno povečanje meje plastičnosti v normaliziranem stanju. Sprememba mehanskih lastnosti v normaliziranem in poboljšanem stanju dosega največ 15 % pri legiranju jekel z 0,15 % V, zmanjšanje pa ne dosega 10 % pri legiranju z do 0,1 °/o ,Nb. Zato sklepamo, da se lahko vpliv obeh elementov zanemari qaAaCb B H3rOTOBAeHHH COpTOBOH CTaAH C BbmOAHCHHeM B0ex OCHOBHbIX MeTaAAyprHMeCKHX HCCAeAOBaHHH, C OIipeAeAeHHeM BeAHHHHbl h CTaSttAHOCTH ayCTeHHTHHX 3epeH npH HarpeBe Ha 920 h HCCAeAOBaHHH peKpHCTaAAH3a®ni CTaAH C 4320 no Aeop.MauHH npn 1000 npn stoh CTaAH onpeAeAeHa TaioKe Topnesan 3aKaAKa no JKomhhh. 3KcnepHMeHTaAbHbie o6pa3Hbi noKa3aAH, mto MexaHmecKHe CBOHCTBa craAH c AoSaBKoft hho6hh ao 0,09 % u BaHaAHa Ao 0,16 % oCTaioTCH b npeAHHcaHOM AHana30He. Ao6aBKa hho5hh yMeHbinaeT BeAHMHHV 3epeH h npn npoAOAHteHHH HarpeBa ybeah*tHBacT HX CTa-fiHAbaocTb, BAHaHHe »ce BaHaAHa ropa3AO CAaSee. ITo3TOMy, nocAe 8-mh MacoBoro HarpeBa npn 920 noaymeha npH6A. Ta >Ke caMaa BeAHiHHa 3epeH b CTaAH C 4320 c 0,024 % Nb KaK h rrpn craAH roro >Ke copTa c 0,16 % V. nph 0AH0-qac0B0M HarpeBe pa3HHita HHTeHCHBHOCTH baj[ a r i h h o6ohx 3Ae,\ieHTOB 3HaMHTe.\bHO Menbine. AoSaBKa hho6h» b koah-opMaHHH npH 1000 MeacAV Teii Ao6aBKa BaHaAHH ao 0,16 °/o cymecTBeHHO He BAiiaeT Ha peKpHCTaAAH-3amuo. AerapoBaHne ct3ah c HnoSneM chh>KaeT 3aKaAKy, a c BaHa-Ane.M yBeAi«HBaeT, ho CBOHCTBa 3aKaAeHHOti craAH ocTaiOTca B npeA-nncaHHbix npeAeAax. Ha ocHOBaHHH Aa6opaTopHbix HCCAeAOBaHHH H3rc>TOBAeHa b 3AeKTponeHH CTaAb npoMbiniAeHHoro np0H3B0ACTBa C 4320 c 0,02 % Nb, h H3 Hee 3ar0T0BKH 100 X 100 mm H3 pacnAaBa HenpepbiBHoro AHTbH. HccAeAOBaHHe 3Toro pacnAaBa noKa3aAH, mto MHKpocTpyKTypa, BeAH«iHHa t|>eppHTHbix 3epeH h MexaHHKHTeAbHoro HarpeBa npn 9200 aycTeHHTHbie 3epHa noAoOHbi AByM cTaAHM H3 copTa npnSA. c 0,03 % aAlOMhhhh , KOTOpbie nocAy>K!iAH aah cpaBHeHHfl, a nocAe 8-mh MacoBoro HarpeBa sth 3epHa y»e MeHbmeH BeAHHHHbi h AOAee paBHOMepHOH CTpyKTy-pbi. Pe3yAbTaTH hccaeaobahhii noka3aah, mto aah uemehtyemott CTaAH C 4320 mojkho ynoTpe5HTb KaK Ao6aBKy ao 0,03 % Nb, kotopoh noc,\y/Krrr aah kohtpoah BeAHMHHbt aycreHHTHbix 3epeH H Mo>KeT HBASTCSI KaK 3aMeCTHTeAb AoSaBKH aAIOMHHHa. IlpH 3tom He Hacry-naiOT npn pa3AHBKe h H3rOTOBAeHHH HHKaKHe 3aTpyAHeHH». Primerjalne preiskave konvencionalnega in kontinuirno ulitega cementacijskega jekla v C. 4320, ki je legirano z niobijem UDK: 669.14.018-298:620.17 ASM/SLA: Ay-b, S21, Nb D. Kmetič, F. Vodopivec, F. Vizjak, J. Žvokelj, B. Arzenšek Zaradi ekonomskih prednosti se vedno večji delež jekla lije po kuntinuirnih postopkih. Od slovenskih železarn je napravo za konti litje prva dobila Železarna Štore in za njo Železarna Jesenice. Predelovalna industrija bo imela na razpolago vedno več konti jekla. Zaradi specifičnih lastnosti, ki izvirajo iz načina izdelave, so za uporabnost teh jekel potrebne določene preiskave. Namen dela je seznaniti uporabnike z lastnostmi in uporabnostjo cementacijskega jekla Č. 4320, pri katerem smo dosegli afinacijo kristalnih zrn z niobijem. 1. UVOD Od kvalitetnih konstrukcijskih jekel, zlasti ce-mentacijskih, se zahteva poleg homogenosti in predpisanih mehanskih lastnosti tudi določena velikost primarnih in sekundarnih kristalnih zrn. Za afinacijo kristalnih zrn se najpogosteje uporablja aluminij. Pri konti litju gredic manjšega preseka, jekla v ponovci ne moremo pomirjati z aluminijem, ker se vključki aluminijevega oksida nabirajo v izlivnem kanalu in onemogočajo normalno litje. Nekaj aluminija sicer dodajajo pri litju v curek, vendar premalo, da bi imelo jeklo dovolj topnega aluminija, torej aluminija, vezanega v ni-trid, ki regulira velikost kristalnih zrn. Podoben afinacijski učinek ikot aluminij ima niobij, ki pa pri litju ne povzroča nobenih težav. Tudi v kristalizacijski strukturi gredic ni razlik v primerjavi s talinami brez dodatka niobija. V prvem delu razprave''2 smo obravnavali fizikalno metalurške značilnosti cementacijskega jekla Č. 4320 z dodatkom niobija. V tem nadaljevanju obravnavamo njegovo obnašanje pri toplotni obdelavi in cementaciji ter ga primerjamo z jeklom iste vrste, v katerem so kristalna zrna stabilizirana z aluminijem. 2. REZULTATI PREISKAV 2.1. Izdelava motorskih delov Da bi ugotovili, kako se to jeklo obnese v praksi, smo v sodelovanju z UNIOR-jem in TOMOS-om izbrali za preiskave dva elementa motorja (si. 1), ojnico in sojemalec (zagonski zobnik). Tako smo lahko poleg fizikalno metalurških preiskav naredili tudi tehnološke preizkuse na pulzatorju (ojnice) in trajnostne preizkuse sojemalcev. Slika 1 Makroposnetek ojnic in sojemalcev izdelanih iz konti jekla Č. 4320 Iegiranega z Nb Fig. 1 Macropicture of shaft and starter toothed vvheel made of continuously čast Č. 4320 steel alloyed with niobium Kemična sestava primerjalnega konvencionalnega jekla Č. 4320 in konti jekla, kjer smo kot afinator uporabili niobij, je podana v tabeli 1. Tabela 1: Kemična sestava jekel v % Jeklo Si Mn Cr Nb Alte C. 4320 0,16 0,18 1,05 0,016 0,014 0,88 — 0,01 C. 4320 Nb 0,14 0,26 1,0 0,015 0,019 0,85 0,02 — Ojnice smo utopno skovali v UNIOR-ju. V TO-MOS-u so jih mehansko obdelali, izdelali sojemalce in vzorce toplotno obdelali v cementacijski peči IPSEN 4 pri enakih pogojih ikot teče redna proizvodnja teh elementov. Sojemalci so v celoti ce-mentirani, pri ojnicah pa je cementirano le večje oko, v katerem teče kotalni ležaj, steblo in manjše oko (drsni ležaj) pa sta pri cementaciji zaščitena s pasto No-Carb. Najvažnejši parametri termične obdelave in zahtevane ter izmerjene globine ce-mentacije in trdote so navedene v tabeli 2. Tabela 2: Ojnice Sojemalci Temperatura cementacije 920° C 920° C Čas naogljičevanja 4,5 ure 2 uri Temperatura kaljen j a 820° C 820° C Temperatura popuščanja Čas popuščanja Zahtevana globina cementacije Dosežena globina cementacije Zahtevana trdota cementiranih delov Dosežena trdota cementiranih delov (Č. 4320) Dosežena trdota cementiranih delov (Č. 4320 Nb) Zahtevana trdota stebla ojnice Dosežena trdota stebla ojnice (Č.4320) Dosežena trdota stebla ojnice (Č. 4320 Nb) Slika 2 Povečava 50 X. Mikrostruktura cementirane plasti na oj-nici in na zobu sojemalca — jeklo Č. 4320 Nb 2.2. Mikrostruktura in trdota Mikrostruktura ojnic in sojemalcev je podobna pri obeh vrstah jekel. Cementirana plast ima mar-tenzitno mikrostrukturo, ki proti notranjosti prehaja v mešano martenzitno bainitno mikrostrukturo (si. 2). Tudi na necementiranem delu ojnice je mikrostruktura ob robu martenzitna, v notranjosti pa martenzitno bainitna (si. 3). Delež marten-zita v mikrostrukturi je odvisen od velikosti preseka, saj so manjši preseki bolj prekaljeni. Večja kristalna zrna, ki jih opazimo na nekaterih presekih ojnice, so značilna za področja, ki so bila pri zadnjem udarcu kladiva le malo deformirana (kritična stopnja deformacije). ;Na teh mestih je pre-kaljivost boljša zaradi večjih zrn. 900 eoo 700 0 600 1 1 500 o 'I 400 3000 0.2 0.4 0,6 0.8 1,0 1.2 1.4 1.6 1,8 2.0 Oddaljenost od drsne ploskve v mm Slika 5 Potek mikrotrdote na cementiranem delu ojnice Fig. 5 Variation of microhardness in the čase of the shaft 800 700 -i s 600 £ .g 2 500 p | 400 30°0 0.2 0,4 0.6 0.8 1,0 1,4 1.6 1,8 2,0 Oddaljenost od površine v mm Slika 6 Potek mikrotrdote pri sojemalcih Fig. 6 Variation of hardness in the starter toothed wheel Fig. 2 Magnification 50 X. Microstructure of the čase on the shaft and the tooth of the starter toothed wheel — Č. 4320 Nb steel 150° C 180° C 60 min. 60 min. 0,8—1,1 mm 0,2—0,4 mm 0,85 mm 0,4 mm 60—64 HRC 56—60 HRC 63,2 HRC 59 HRC 61,7 HRC 57,9 HRC 30—45 HRC — 39,6 HRC 36,1 HRC Slika 3 Povečava 200 X. Martenzitno bainitna mikrostruktura na sredini dveh različnih presekov ojnice — levo konvenci-onalno jeklo C. 4320, desno konti jeklo Č. 4320 Nb Slika 4 Povečava 100 X. Martenzitno bainitna mikrostruktura na sredini preseka sojemalca — levo konvencionalno jeklo C. 4320, desno konti jeklo C. 4320 Nb Avstenitna zrna so pri ojnicah finejša kot pri sojemalcih (si. 4) zaradi večje stopnje deformacije jekla in nizke končne temperature kovanja (1020—1050° C). V velikosti avstenitnih zrn med obema jekloma ne opazimo razlike. Vzorci iz konti jekla imajo v strukturi nekaj več bainita in bainit-nega ferita. Fig. 3 Magnification 200 X. Martensite bainitic microstructure in the centre of two various sections of the shaft — left: conventional C. 4320 steel, right: continuously čast Č. 4320 Nb steel Fig. 4 Magnification 100 X. Martensite bainitic microstructure in the centre of cross section of the starter toothed vvheel — left: conventional Č. 4320 steel, right: continuously čast C. 4320 Nb steel Makro trdote cementirane plasti in jedra ojnic in sojemalcev ustrezajo predpisanim vrednostim. Globino cementirane plasti smo določili iz profilov mikro trdot (si. 5 in 6) v odnosu na mejno trdoto, ki smo jo izračunali po enačbi (5): G = 0,6 M + 0,4 J Pri tem pomenijo G mejno trdoto globine ce-mentacije, M maksimalno trdoto cementirane plasti in J trdoto jedra. Povprečna globina cementirane plasti je pri obeh vrstah jekel enaka in znaša pri ojnicah 0,85 mm in pri sojemalcih 0,4 mm. Globino cementacije smo določili tudi metalograf-sko na normaliziranih vzorcih (si. 7). Izmerjene vrednosti se dobro ujemajo z izračunanimi. Meritve makro in mikro trdote so pokazale, da so ojnice in zobniki, izdelani iz konti jekla, nekoliko mehkejši. tSfcrkj ■ "v,V*.- -j,' ..... Slika 7 Povečava 50 X. Normalizirana mikrostruktura cementira-nega dela ojnice iz konvencionalnega jekla Č. 4320 (levo) in iz konti jekla C. 4320 Nb (desno) cementiranih vzorcih je pri absolutnih vrednostih trajne vrtilno upogibne trdnosti med jekloma določena razlika. Razmerje med trajno vrtilno upogibno in natezno trdnostjo je pri teh vzorcih bistveno višje kot pri kaljenih in popuščenih (0,67 oz. 0,65) in tudi v tem primeru ni odvisno od načina izdelave jekla. Pri nateznem preizkusu se cementirana plast krhko lomi, žilavost jedra ne pride do izraza in preizkušanci imajo nižje vrednosti mehanskih lastnosti kot v kaljenem in po-puščenem stanju. Cementiirana plast pa zaradi •" ~ .". - »t-:***. * ■ Fig. 7 Magnification 50 X. Normalized microstructure of the čase of the shaft made of conventional C. 4320 steel (left) and of continuously čast Č. 4320 Nb steel (right) 2.3. Mehanske lastnosti Cementirane vzorce za določitev mehanskih lastnosti smo termično obdelali istočasno z ojni-cami, kaljene in popuščane pa smo pripravili na Metalurškem inštitutu pri enakih temperaturah, kot so bile obdelane ojnice (tabela 2). Mehanske lastnosti kaljenih in popuščanih preizkušancev ustrezajo v standardih predpisanim vrednostim. Meja plastičnosti in natezna trdnost sta pri konti jeklu nekaj nižji, pri raztezku (15 %) in kontrakciji (40 %) pa med jekloma ni razlike. V konti jeklu smo opazili večje silikatne vključke, ki izvirajo iz procesa izdelave jekla. V velikosti kristalnih zrn ni razlike. Zato lahko razlike v mehanskih lastnostih in tudi v trdoti pripišemo različni kemični sestavi jekla, saj ima konvencional-no jeklo Cekv 0,524, konti jeklo pa 0,488. Za vrednotenje uporabnosti konstrukcijskih jekel je pomembna dinamična trajna trdnost, saj so strojni elementi večinoma obremenjeni izmenično. Dinamične lastnosti smo določili enkrat na za to pripravljenih preizkušancih in drugič direktno na ojnicah, oz. na zagonskih zobnikih. Trajno vrtilno upogibno trdnost smo določili po metodi stopnic (7). Pri kaljenih in popuščanih vzorcih imata jekli zaradi odstopanj v kemični sestavi različno trajno dinamično trdnost. Razmerje trajne vrtilno upogibne in natezne trdnosti pa je pri obeh jeklih enako in znaša 0,42. Tudi pri svoje trdote močno poviša vrtilno upogibno trdnost, ker je pri taki obremenitvi najmočneje obremenjena površinska plast preizkušanca. 460 450 440 430 430 420 410 400 t. 4320 \ / \ /N n2 / a t = o49 N/mrr om= 1070N/mr otvu = 450 N/rr z m om m2 zloma C.4320 Nb / \ / \ oi = BC SN/mt n2 \ / \ / \ / am=960 N/mm2 otvu=405N/mm2 III I 2 5 6 7 9 10 11 12 13 3 4 Zaporedje preizkušancev Slika 8 Potek vrtilno upogibnih preizkušanj za obe vrsti jekla v poboljšanem stanju Fig. 8 Rotation-bending testing of both steel after quenching and tempering V diagramih na slikah 8 in 9 je prikazan potek vrtilno upogibnih preizkušanj. Navedene so tudi vrednosti meje plastičnosti (ac), natezne trdnosti (O in trajno vrtilno upogibne trdnosti (ctvu). Najustreznejše podatke o trajni trdnosti smo dobili z neposrednim preizkušanjem ojnic na statično dinamičnem preizkuševalnem stroju IN- 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 12 13 Zaporedje preizkušancev Slika 9 Potek vrtilno upogibnih preizkušanj za obe vrsti jekla v cementiranem stanju Fig. 9 Rotation-bending testing of both steel being čase hardened STRON (500 KN). Preizkušali smo steblo ojnic, ki je kaljeno in popuščeno. Obe očesi, cementirano in necementirano, sta vpeti v čeljusti. Oljnice smo pulzirali pri frekvenci 25 Hz. Na lom ojnic vplivajo številni dejavniki (mehanske lastnosti, mikro-struktura, napake na površini, obdelava površine), zato so se ojnice lomile v širšem področju najožjega preseka stebla. Wohlerjevi krivulji za obe vrsti ojnic sta prikazani v diagramu na sliki 10. 30r Število obremenitev Slika 10 Wohlerjevi krivulji za obe vrsti ojnic Fig. 10 Wohler curve for both shafts Trajna dinamična trdnost je pri obeh vrstah ojnic skoraj enaka. V področju, kjer pride do zloma pri končnem številu nihajev (malonihajna utrujenost), ko so amplitude cikličnih napetosti tako visoke, da prihaja do elastično plastičnih deformacij, se krivulji nekoliko razlikujeta. Sojemalce smo v TOMOS-u preizkušali na napravi, ki ponazarja delovanje v motorju. Obremenitev v motorju je 3 Nm. Preizkušanci iz obeh vrst jekla so vzdržali predpisano število zagonov (23000). Tudi pri povišani obremenitvi ni prišlo do lomov zob, niti nismo opazili nobenih znakov obrabe. 3. ZAKLJUČEK Iz industrijskega jekla Č. 4320 z dodatkom niobija in brez aluminija smo izdelali in toplotno obdelali preizkusne vzorce dveh elementov motorja, ojnice in sojemalce. Fizikalno metalurške lastnosti jekla in rezultate tehnoloških preizkusov smo primerjali z vzorci iz konvencionalnega jekla. Mehanske lastnosti konti jekla ustrezajo vrednostim, ki jih predpisujejo standardi. Zlasti je pomembno, da je razmerje med dinamičnimi in statičnimi lastnostmi pri obeh jeklih enako in da imajo motorski deli ustrezno trajno trdnost. Niobij ne vpliva na cementacijsko sposobnost jekla. Vpliva pa posredno na kaljivost, saj je finejša mikrostruktura slabše prekaljiva. Na osnovi teh primerjalnih preiskav lahko zaključimo, da ima dobro izdelano konti jeklo Č. 4320, pri katerem smo dosegli afinacijo kristalnih zrn z niobijem, ustrezne mehanske lastnosti in velikost kristalnih zrn. Pri izdelavi elementov, pri katerih je potrebna daljša toplotna obdelava pri temperaturah nad 900 »C, ima to jeklo zaradi večje stabilnosti avstenitne strukture boljše lastnosti kot konvencionalno jeklo. Literatura 1. F. Vodopivec, G. Manojlovič, F. Vizjak, O. Kiirner, D. Gnidovec: Afinacija avstenitnih in feritnih zrn v kontinuirno ulitih jeklih. Poročilo MI, Ljubljana 1977 (ob-lj avl j eno v železarskem zborniku) 2. F. Vodopivec, F. Vizjak, G. Manojlovič, D. Kmetič: Afinacija kristalnih zrn v kontinuirno litih jeklih, Poročilo MI, Ljubljana 1979 (objavljeno v železarskem zborniku) 3. D. Kmetič, F. Vodopivec, M. Gabrovšek: Kinetika nastajanja ferita v mikrolegiranem jeklu, železarski zbornik št. 1/2, 1980 (39—47) 4. F. Vodopivec: Opredelitev parametrov za perlitno kovanje. Poročilo MI, 1978 5. J. Žumer: Globina cementacije pod kritično lupo. Zbornik posvetovanja o 'toplotni obdelavi, Ravne na' Koroškem 1980 (112—122) 6. D. Kmetič, F. Vodopivec, B. Ralič: Uvodjenje korištenja elektronske mikrosonde u rešavanju tehnoloških problema črne metalurgije — IX., Ispitivamje konti livenog i konvencionalno livenih kvalitetnih čelika istih vrsta Poročilo MI, 1979 7. J. Žvokelj: Preizkušanje vrtilno upogibne trdnosti nekaterih konstrukcijskih in orodnih jekel, Poročilo MI, 1974 8. J. Žvokelj: Ponašanje jekel pri utrujanju z nizkim številom nihajev do loma, Poročilo MI, 1979 ZUSAMMENFASSUNG Auf Grund der vorherigen Untersuchungen haben wir aus einer industriellen Stahlschmelze eines mit Niobium legierten Einsatzstahles, Č. 4320 ohne Aluminiumgehalt zwei Versuchselemente des Otomotors, die Kurbehvelle und das Antriebszahnrad hergestellt und vvarmebehandelt. Die physikalischen und metallurgischen Eigenschaften des Stahles und die Ergebnisse der technologischen Versuche sind mit den Ergebnissen, erhalten an Teilen aus konven-tionell hergestellten Stahles verglichen worden. Die mecha-nischen Eigenschaften des stranggegossenen Stahles ent-sprechen den Wlerten die durch Normen vorgeschrieben sind. Es ist sehr wichtig, dass das Verhaltnis zvvisehen den dynamischen und statischen Eigenschaften bei beiden Stahlen gleich ist, und dass die Motorenteile eine ent- sprechende Dauerfestigkeit besitzen. Niobium beeinflusst nicht die Einsatzhartungsfahigkeit des Stahles. Indirekt beeinflusst er die Hartbarkeit, denn das feinere Mikro-gefiige ist schlechter durchhartbar. Die Ergebnisse zeigten, dass ein gut hergestellter und stanggegossener Einsatzstahl Č. 4320, bei dem die Affination der Kristallkorner durch Niobium erzielt worden ist, ent-sprechende mechanische Eigenschaften und Kristallkorn-grosse besitzt. Bei Erzeugung der Teile bei welchen langere Warm-behandlung bei Temperaturen iiber 900 °C notig ist, hat dieser Stahl wegen der hoheren Stabilitat des Austeni-tischen Gefuges bessere Eigenschaften wie konventionall erzeugter Stahl. SUMMARY Based on previous investigations the industrial'ly made melt of case-hardenable Č. 4320 steel vvith added niobium and vvithout aluminium was used for test saimples of two motor constituentjs, i.e. of a shaft and of starter toothed wheel, ali foeing heat treated. Physicail metallurgicaJ properties of steel and the results of technological tests were compared vvith the results obtained vvith the samples imade of conventional steel. Mechanical properties of the conti-nuously čast steel correspond to the values prescribed by the standards. EssentiaJ is the fact that ratio betvveen the dynamic and the static properties of both steel is the same and that motor constituents have sufficient fatigue strength. Niobium does not influence the case-hardena-bility of steel. It directly influences the hardenability sin-ce the finer microstructure has lovver through-hardena-bility. Results shovved that correctly made continuously čast C. 4320 steel vvith refined crystal grains vvith niobium has corresponding mechanical properties and the size of obstal grains. For the parts vvhich demand longer heat treat-ment above 900 °C this steel has better properties than the conventional steel due to greater stability of austenitic structure. 3AKAKMEHHE Ha ociioBaHHH npeAeAyn(HX HCCAeAOBaHHH H3TOTOBHAH H3 pacnAaBa UCMCHTVCMuii CTaAH Č. 4320, AerapoBaHHoro c HHo5neM 6e3 AoSaBKH a.uoMHHHa, nOAy>ieHHOro npoMbmiAeHHbiM cnoco6oM o6pa3-Ubi AByx -jacmchtob MOTOpa, otaočau h pa3roHHbie mecrepHii. 3th oniiTHHe o5pa3ULJ TaiOKe TepMiraecKH oSpaSoTaHbi. H3HK.o-MeTaAAyprnmyiO. npOTHOCTb. TaiOKe yctahobaeho, mto hhoShh He oKan.inaer baiihinic Ha cnoco6-HOCTb UCMeilTaUtlH CTaAH, HO KOCTBeHHO BAHHeT Ha 3aKaAKy, TaK itaK SoAee MeAKaa MHKpoCTpyKTypa yMeHbiuaeT npoKaAHBaeMoeTb. B Hiore HccAeAOBaHHa noKa3aAH, ito xopouio H3r0T0BAeHHaa cTaAb AAa HenpepbiBHoro AHTba C. 4320, na KOTOPOH aHHa}K KpHCTaAAH-qecKHx 3epeH bbinoahch c 'jacmchtom hho6nem oBAaAaeT coorBeTCT-bvkjiiihmh MexaHmecioiMH CBOHCTBaMH h HMeeT 5KeAaeMyio Be.MiqiiHy KpHCTaAAimeCKHX 3epeH. IlpH H3r0TOBAeHHH H3AeAHH, KOTOpbie Tpe-5yK>T SoAee AAHTeAbHyio TepMmecKyio o5pa6oTKy npn T-pe CBbimi 900° 3Ta CTaAb, n3-3a SoAee bhcokoh cra6nABHOCTH aycTeHHTHoft CTpyKiypbi, HMeeT SoAee ČAaronpHaTHbie CBOHCTBa, < \Q \ \\ \ \ \ \ V i 1600 1700 1800 1900 2000 T (KJ Slika 4 Temperaturna odvisnost viskoznosti žlinder A II—B II Fig. 4 Viscosity — temperature relationship for slag AII—B II r RŽ 'Am 15, kar lahko zaradi znanih talilnih lastnosti CaF2 po analogiji prenesemo tudi na večkomponentne fluoridne žlindre. Sestave raziskanih sintetičnih rafinacijskih žlinder leže v območju položnega dela solidus črte faznega diagrama A1203. CaF2. Zato je razlika temperatur na li-kvidus črti med posameznimi sestavami minimalna, saj se le-te nahajajo v intervalu 1808—1823 K. Tudi podatki o viskoznosti v trikomponentnem sistemu CaO—A1203—CaF216, ki veljajo za sicer nekoliko drugačne sestave, potrjujejo gornje navedbe in ugotovitve. Enako lahko ugotovimo tudi za rezultate viskoznosti rafinacijskih žlinder,17 kjer je ujemanje objavljenih rezultatov in rezultatov naših raziskav zelo veliko. 4. ZAKLJUČKI Rezultate izvedenih raziskav lahko strnemo v nasledne zaključke: 1. RezuLati meritev viskoznosti z novim elektronskim vibracijskim viskozimetrom so potrdili rezultate, ki smo jih opisali v prvem delu te študije.1 Dobljene izkušnje so že omogočile določene izboljšave posameznih delov merilne naprave in s tem merilne tehnike. Naša prizadevanja težijo za tem, da bomo napravo izboljševali še naprej in tako omogočili merjenje vrednosti, oz. račun viskoznosti tudi v najnižjih viskoznostnih območjih. Pomanjkljivost izvedenih računov viskoznosti je nezanesljivost podatkov o gostoti raziskovanih žlinder. Le-te so vselej žlindre posebnih tehnoloških postopkov izdelave jekla in zato večinoma tudi posebne sestave. Podatke o gostoti takih žlinder pa ni mogoče najti v literaturnih virih ter je potrebno privzemati vrednosti bolj ali manj podobnih žlinder. 2. Razlike med viskoznostjo sintetičnih rafinacijskih žlinder iz redne proizvodnje ter žlinder, ki smo jih laboratorijsko izdelali, skoraj ni. Tudi viskoznosti posameznih vrst rafinacijskih žlinder se zaradi sorazmerno majhne razlike vsebnosti CaF2 med seboj le malo razlikujejo. S temperaturo viskoznost vseh preiskanih vrst žlinder močno pada in jo je mogoče s pomočjo uporabljenega viskozimetra izmeriti dovolj natančno tudi pri vrednosti, ki so manjše od 10—1 Pas. Izmerjene vrednosti so v skladu s podatki iz literaturnih virov. Literatura 1. Rosina A.: Meritve viskoznosti metalurških žlinder z vibracijskim viskozimetrom; I. Viskoznost rafinacijskih žlinder za EPŽ, Železarski zbornik (Ljubljana) 15 (1981), št. 1, 19—24 2. Štengeknejer S. V.: Elektromagnitnij vibracionij visko-zimetr, Zavodskaja laboratorija (Moskva), XXX (1964), No. 2, 238—239 3. Smoljarenko V. D., Jakušev A. M., Edneral F. P.: Metodika izmerenija vjazkosti rasplavlenih šlakov alek-trovibracionim viskozimetrom, Zavodskaja laboratorija (Moskva), XXX (1964), No. 8 , 969—972 4. Parabin V. V., Pesčihin L. A., Ljamcev K. K.: K vopro-su o viskozimetrii metalurgičeskih rasplavov vibraci-onim metodom; Zavodskaja laboratorija (Moskva), XL (1974), No. 4, 415—417 5. Arsentev P. P., Vinogradov B. G., Lisickij B. S.: Izme-renije vjazkosti rasplavov na osnove železa na elektro-vibracionom viskozimetre; Izvestija visših učebnih za-vedenij — Cemaja metalurgija, (Moskva), (1974), No. 7, 181—183 6. Nikitin G. M.: Avtomatičeskaja laboratornaja ustanov-ka dlja opredelenija vjazkosti šlakovih rasplavov; Za-vodskaja laboratorija (Moskva), 42 (1976), No. 4, 456— —457 7. Krutin V. N., Ušakov L. A.: Fazovij vibracionij metod izmerenija vjazkosti; Zavodskaja laboratorija (Moskva) XLII (1976), No. 10, 1197—1199 8. Jakušev A. M., Popravko V. V.: Vjazkost rafinirovočnih šlakov s razžižajuščimii dobavkami; Izvestija visših učebnih zavedenij. Černaja metalurgija (Novokuzneck) 19 (1976), No. 3, 59—62 9. Gancerovskij O. G., Čepelenko Ju., Ovčanik A. N.: Pri-menenije matematičeskih metodov dlja obobščenija danih o vjazkosti šlakov; Izvestija visših učebnih zavedenij; Cernaja metalurgija (Moskva) 20 (1977), No. 10, 38-41 10. Hodgmen C. H.: Handbook of Chemistry and Physics; Fortienth Ed: Chemical Rubber Publishing Co., (Cleve-land, Ohio), (1958) 2169 11. VDI WARMEATLAS 1974: Blatt D c 7, Blatt D c 9, Ver-lag VDI, (Diisseldorf), (1974) 12. Kozakevitch P.: Viscosite des latiers de hauts four-neaux: Latiers des 'marches en ferromanganese; Revue de la Metallurgie (Pariš) 62 (1967), No. 1, 9—14 13. Elliot D. F., Gliser M., Ramakrišna V.: Termohimija staleplavitelnih procesov, Izdateljstvo »Metalurgija« (Moskva), <1969) 252 14. Mitchell iA., Burel B.: The phase diagram of CaF:— Al203 electroslag fluxes; Journal of Iron and Steel Institute (London), Vol. 208, Part 3 (1970), 407 15. Žmodin G. I., Catterdži A. K.: Osobenosti kristalizaciji šlakov sistemi A1,03—CaF2; Izv. AN SSSR, Metali (Moskva), 12 (1971), No. 6, 46—52 16. Povolockij D. Ja., Miščenko V. Ja., Vjatkin G. P., Pu-zirev A. V.: Fiziko-hemičeskije svojstva rasplavov sistemi CaO—A1,C>3—CaF.'; Izvestija visših učebnih zavedenij, Cernaja metalurgija (Moskva), 13 (1970), No. 12, 8—12 17. Manjugin A. P., Sokolov G., Sergeev A. G.: Isledovanie fizičeskih svojstv rafinirovočnih šlakov; Izvestija visših učebnih zavedenij, Cernaja metalurgija (Moskva!, 18 <1975) No. 3, 67—70 ZUSAMMENFASSUNG Mit der Hilfe des neu entvvickelten elektronischen Vibrationskosimeter den wir in ŽEZB, 15 (1981), Nr, 1, 19—24 naher beschrieben haben, haben wir die Viskositat der syntetischen Raffinationsschlacken aus dem Licht-bogenofen gemessen. Mit der Hilfe dieses Viskosimeters haben wir die Viskositat von drei verschiedenen, am Markt erhaltlichen syntetischen Schlacken, und von drei weiteren jedoch aus reinen Stoffen hergestellten Schlacken gleicher Zusammen-setzung, gemessen. Die Schlacken unterscheideten sich untereinander vor allem in CaF2 Gehalt, welcher im Bereich von 18 bis 25 % variirte. Die Ergebnisse der Messungen wurden mit der Viskositat der Raffinationsschlacken aus dem Lichtbogenofeai der taglichen Pro-duktion verglichen. Die gemessenen Werte zeigen, dass die Unterschiede in der Viskositat im Temperaturbereich zvvischen 1730 und 1915% bei vvelchen die Messungen durchgefiihrt worden sind, verhaltnissmassag klein sind, die gemessenen Werte sind der Grosse nach von 4 .10—1 bis 10—2 pas. Mit dem steigenden CaF2-Gehalt fallt die Viskositat der syntetischen Schlacken. Die Viskositat dieser Schlacken ist kleiner als die Viskositat der Ver-gleichsschlacken aus der regularen Produktion, denn die syntetischen Schlacken erreichen die gleiche Viskositat wie die Vergleichsschlacken schon 50 bis 60 K friiher. SUMMARY By the new developed electron vibration viscosimeter, detailedly described in ŽEZB 15 (1981), No. 1, pp. 19—24, the viscosities of synthetic refining slags for steelmaking electric are furnace \vere measured. Viscosity of three various commercial synthetic slags and of three slags with the same composition but prepared of pure components was measured. Composition of slags varied mainly in the CaF2 contents being between 18 and 25 %. The obtained viscosity results were compared vvith the viscosities of refining slags of the normal manufactur-ing process in electric are furnace. The measured values shovv that the differencies in viscosities in the temperature range between 1730 and 1915 K are relatively small, and the viscosities are of order 4 . 10—1 to 10—2 pas. Increased portion of CaF2 reduces the viscosity of synthetic slags. Viscosity of tliose slags is smaller compared to that of the reference slag of the normal manufacturing process since the synthetic slags reach the same viscosity as the reference slag already at 50 to 60 K lower temperatures. 3AKAK)qEHHE nph noMomu coBpeMeHHoro 3AeKrpoHHoro BH6pamioHHoro bh-CK03HMeTpa, KOTopuS 6biA noApoSHO onncaH b ŽEZB 15 (1981) No 1, CTp. 19—24 BUnOAHeHbl H3MepeHH3 Ba3KOCTH CHHTeTHHHH-pOBaHHbIX UTAaKOB AAH AYrOBOli 3AeKTpOneMH. npn nOMOIUH BHCK03HMeTpa 6bIAa H3MepeHa BH3KOCTb Tpex pa3AHMHbIX CHHTeTiraeCKHX uiadkob OMepeAHOrO npOMbllllAeHHOrO npOH3BOACTBa H Tpex lUAaKOB OAHHaKOBOrO COdTaBa, H3rOTOBAeHHbIX H3 iHCTbix KOMrioiieHT. niAaKH pa3AHtaAHCb Me5KAY coCoh rAaBHMM c>6pa30M coAepajeHHbie pe3yAbTaTbi bsskocth cpaBHHBaAH c pe3yAbTaTaMH B33KOCTH pacj)HHHpOBaHHbIX IIIAaKOB aytoboh 3AeKTponeiH nepeAO-Boro npOH3BOACTBa. H3nepeHH6ie 3HaveHiia noKa3aAU, mto pa3HHubi bh3kocth e TeMneparypH0M Ananasoue mokay 1730—1915 K, npn kotopom BeAJicb lI3MepeHH3, HeaHaMHTeABHbt h COCTaBASIIOT 4 . 10—1 AO 10 —2pas C yBeAHieHHeM AOAH CaF2 B!13KOCTb CHHTeTHMeCKHX HIAaKOB ymehbmaetc». BasKocn, sthx niaakob MeHbiue bh3kocth iimaKa nopjiAKOBoro npo«3BOACTBa, noCAy>KHBHum aaa cpaBHeHHjt, TaK KaK cuHTeTHMecKHe uiAaKH Aoc-raraioT oAHHaK0Byi0 bh3kocti> npn cpaB-HeHHn c uiAaKaMH KAacoHMecKoro np0H3B0ACTBa y»e 50—60 K imate. Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — člani dr. Jože Rodič, dipl. inž., Franc Mlakar, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., Darko Bradaškja, tehnični urednik Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/172 od 23. 1. 1974 Naslov uredništva: ZPSŽ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-341, int. 800 — Tisk: TK »Gorenjski tisk«, Kranj VSEBINA UDK: 669.183.2:669.14.018.295:621.746.047 ASM/SLA: ST-e D9-q Metalurgija — jekla za patentirano žico — kontinuirno vlivanje jekla J. Arh, M. Demšar, A. Mlakar, M. Debelak Tehnološke lil praktične Izkušnje pri kontinulmem vlivanju jekel z vsebnostjo aluminija na petžilni kontinuirni llvnl napravi za gredice z ravno kokilo Železarski zbornik 15 (1981) 3 s 189—201 Izvršili smo preiskave vpliva različnega načina dezoksidacije z uporabo kalcijevih zlitin in obdelave jekla s CaSi v ponovci na mašenje izlivkov. Z določanjem celokupnega kisika, določanjem mikročistoče in analizo vključkov v primerjavi s številom čiščenj izlivka v ponovci s kisikom, smo ugotavljali vpliv posameznih parametrov izdelave jekla na mašenje izlivkov. Glavna vplivna faktorja, ki vplivata na intenzivnost mašenja sta vsebnost aluminija v jeklu in izkoristek aluminija pri dezoksidaciji. Poseben poudarek je dan SM jeklu, ki zaradi specifičnega načina izdelave in prisotne oksidne žlindre ni najbolj primerno za izdelavo jekel, ki so pomirjena z aluminijem za kontinuirno vlivanje. Avtorski izvleček UDK: 621.746.047:669.14.018.298 ASM/SLA: D9-q Ay-b, V, Nb Metalurgija — kontinuirno vlivanje jekla za cementacijo — velikost austenitnih zrn F. Vodopivec, F. Vizjak, S. Senčič, G. Manojlovič, D. Gnidovec Afinacija kontinuirno litega cementacijskega jekla C 4320 z niobijem Železarski zbornik 15 (1981) 3 s 203—211 Izdelanih je bilo več laboratorijskih cementacijskih jekel z različnimi dodatki niobija in vanadija in izdelano in konti ulito je bilo industrijsko jeklo z 0,02 % Nb. Preiskave so pokazale, da ta dodatek ne vpliva pomembno na lastnosti v normaliziranem stanju, vendar pa zmanjša in stabilizira austenitna zrna enakovredno dodatku 0,03 % Al v jeklo, ne da bi povzročal pri kontinuirnem vlivanju gredic s presekom 100 X 100 mm kakršnekoli težave. Avtorski izvleček UDK: 669.14.018.298:620.17 ASM/SLA: Ay-b S21, Nb Metalurgija — konti jeklo — cementacijsko jeklo — afinacija kristalnih zrn z niobijem — lastnosti jekla D. Kmetič, F. Vodopivec, F. Vizjak, J. Žvokelj, B. Arzenšek Primerjalne preiskave konvencionalnega in kontinuirno ulitega cementacijskega jekla C 4320, ki je legirano z niobijem železarski zbornik 15 (1981) 3 s 213—217 Iz cementacijskega jekla C 4320, pri katerem smo dosegli afinacijo kristalnih zrn z niobijem, smo izdelali ojnice in zagonske zobnike in jih cementirali in toplotno obdelali med redno proizvodnjo teh elementov. Primerjali smo lastnosti jekla, rezultate tehnoloških preizkusov ojnic pri pulziranju in trajnostnih preizkusov zagonskih zobnikov z rezultati preizkusov na konvencionalnem jeklu, ki ima kot afina-tor dodan aluminij. Preizkusi so pokazali, da lahko konti jeklo C 4320 z dodatkom niobija enakovredno nadomesti konvencionalno jeklo. Avtorski izvleček UDK: 539.57 ASM/SLA: DIO-f, X29-s Metalurgija — sintetične rafinacijske žlindre za elektroobločno jeklarsko peč — meritve z elektronskim vibracijskim viskozimetrom A. Rosina Meritve viskoznosti metalurških žlinder z vibracijskim viskozimetrom II. Viskoznost sintetičnih rafinacijskih žlinder Železarski zbornik 15 (1981) 3 s 219—224 S pomočjo novo razvitega elektronskega vibracijskega viskozimetra smo določili viskoznost sintetičnih rafinacijskih žlinder za elektrojeklarske peči pri različnih temperaturah. Preiskane žlindre smo vzeli iz redne proizvodnje, sestavili pa smo jih tudi iz čistih komponent, da bi tako ugotovili vpliv nečistoč. Žlindre so v obeh primerih vsebovale 18—25 % CaFj. Ugotovljene razlike viskoznosti posameznih vrst žlinder so zelo majhne, tudi viskoznost žlinder iz. čistih komponent se zelo malo razlikuje od viskoznosti industrijsko izdelanih žlinder. Izmerjene viskoznosti žlinder v temperaturnem območju 1730-1915 K so med 4 . 10 ~1 in 10 . 10 —3 Pas. Avtorski izvleček INHALT UDK: 621.746.047:669.14.018.298 ASM/SLA: D9-q Ay-b, V, Nb Metallurgie — Stranggiessen von Einsatzstahl — Austenitkorngrosse F. Vodopivec, F. Vizjak, S. Senčič, G. Manojlovič, D. Gnidovec Affination des Stranggegossenen Einsatzstahles C 4320 mit Niobium železarski zbornik 15 (1981) 3 S 203—211 Es sind mehrere Laboratoriumschmelzen der Einsatzstahle mit verschiedenen Zusatzen von Niobium und Vanadium hergestellt worden. Industrieschmelzen mit 0.02 % Nb sind erzeugt und strang-gegossen worden. Die Untersuchungen zeigten, dass dieser Zusatz die Eigenschaften im normalisierten Zustand nicht nennenswert beeinflusst, dennoch verkleinert und stabilisiert er die Austenit-kbrner gleichvvertig einem Aluminiumgehalt von 0.03 % im Stahl ohne dass beim Stranggiessen der Kniippel von 100 mm 4 kt irgend-welche Schwierigkeit auftraten. Auszug des Autors UDK: 669.183.2:669.14.018.295:621.746.047 ASM/SLA: ST-e D9-q Metallurgie — Stahl fiir patentierte Drahte — Stranggiessen von Stahl J. Arh, M. Demšar, A. Mlakar, M. Debelak Technologlsche und praktische Erfahrungen beim Giessen aluminiumhaltiger Stalile an einer fiinfstrangigen Kniippelstrang-giessanlage mit gerader Kokllle železarski zbornik 15 (1981) 3 S 189—201 Untersuchungen iiber den Einfluss der verschiedenen Desoxy-dationsart mit komplexen Calziiunlegierungen und der Calzium-behandlung von Stahl in der Pfanne auf das Giesverhalten (Zuschmieren von Ausgiissen) sind durchgefiihrt vvorden. Mit der Bestimmung des Gesamtsauerstoffgehaltes, des mikroskopischen Reinheitsgrades und der Einschlusszusammensetzung, verglichen mit der notigen Zahl der Ausgussdurchbrennungen mit Sauerstoff in der Pfanne ist der Einfluss einzelner Herstellungsparameter auf die Verstopfung der Ausgiisse bestimmt worden. Die wichtigsten Ein-flussparameter vvelche die Intensitat des Zuschmierens bestimmen sind der Aluminiumgehalt im Stahl und das Ausbringen von Aluminium bei der Desoxydation. Der Nachteil des SM Stahles welcher wegen der spezifischen Erzeugungsart und der anwesenden oxydischen Schlacke fiir die Erzeugung von aluminiumhaltigen Stahlen fiir das Stranggiessen nicht gerade geeignet ist, wird besonders betont. Auszug des Autors UDK: 539.57 ASM/SLA: DIO-f, X29-s Metallurgie — syntetische Raffinationsschlachen fiir Lichtbogenofen — Messungen A. Rosina Viskositatsmessungen der Raffinatlonsschlacken mit dem Vibrationsviskoslmeter II. Viskositat der syntetlschen Ratfinatlonsschlacken železarski zbornik 15 (1981) 3 S 219—224 Mit Hilfe des neuentvvickelten Elektronnenvibrationsviskosi-meter ist die Viskositat der syntetischen Raffinationsschlacken fiir Lichtbogenofen bei verschiedenen Temperaturen bestimmt worden. Die untersuchten Schlacken sind der regularen Produktion ent-nommen vvorden, es sind aber auch aus reinen Komponenten zusam-mengesetzt worden um der Einfluss der Verunreinigungen fest-zulegen. Die Schlacken enthielten in beiden Fallen von 18 bis 25 % CaF2. Die festgestellten Unterschiede in der Viskositat der einzelnen Schlackensorten sind sehr klein. Auch die Viskositat der Schlacken die aus reinen Komponenten zusammengesetzt worden sind, unter-scheidet sich nur wenig von der Viskositat der im Betrieb her-gestellten Schlacken. Die gemessenen Viskositatswerte der Schlacken im Temperaturbereich von 1730 bis 1915 K sind zwischen 4 . 10 ' und 10 . 10 —3 Pas. Auszug des Autors UDK: 669.14.018.298:620.17 ASM/SLA: Ay-b S21, Nb Metallurgie — stranggegossener Einsatzstahl — Affination der Kristallkorner durch Niobium — Stahleigenschaften D. Kmetic, F. Vodopivec, F. Vizjak, J. žvokelj, B. Arzenšek Vergleichsuntersuchungen an einem Konventionell erzeugten und einem stranggegossenen Einsatzstahl C 4320 leglrt mit Niobium Železarski zbornik 15 (1981) 3 S '213—217 Aus einem Einsatzstahl C 4320, bei welchem die Affination der Kristallkorner durch Niobium erzielt worden ist, sind vvahrend der regularen Produktion Kurbehvellen und Antriebszahnrader hergestellt, einsatzgehartet und warmbehandelt worden. Die Eingeschaften des Stahles und die Ergebnisse technologi-scher Piiifungen der Kurbehvellen beim Pulsieren, und Dauerfestig-keitspriifungen der Antriebszahnrader sind mit den Ergebnissen der Priifungen an konventionell erzeugten Stahl, mit Aluminium als Affinator, verglichen worden. Die Priifungen zeigten, dass ein Stranggegossener Einsatzstahl C 4320 mit Niobzusatz gleichvvertig den konventionell erzeugten Stahl ersetzen kann. Auszug des Autors CONTENTS UDK: 669.183.2:669.14.018.295:621.746.047 ASM/SLA: ST-e D9-q Metallurgy — Steel for patented vvire — Continuous casting J. Arh, M. Demšar, A. Mlakar, M. Debelak Technologlcal and Practical Experiences in Continuous Casting of Steel vvith Aluminium hi a Flve-strand Continuous Casting Machine for Billets vvith a straight Mould Železarski zbornik 15 (1981) 3 P 189-201 Influence of various deoxidation methods vvith calcium alloys and treatment vvith CaSi in the ladte on the stuffing of nozzles vvas investigated. Determination of total oxygen and of the micropurity, and the analysis of inclusions compared vvith the number of nozzle openings by oxygen helped in determining the influence of smgle parameters of the steelmaking process on the stuffing effect in nozzles The main influencial parameters are the aluminium content in steel and the aluminium yield in the deoxydation process. A special emphasis vvas given to the open-hearth steel vvhich due to specific way of manufacturing and the present oxide slag is not very suitable for aluminium killed steel for continuous casting. Author's Abstract UDK: 669.14.018.298:620.17 ASM/SLA: Ay-b S21, Nb Metallurgy — Continuously čast steel — Case-hardening steel — Grain refining vvith niobium — Steel properties D. Kmetič, F. Vodopivec, F. Vizjak, J. žvokelj, B. Arzenšek Comparative Investlgations of Conventlonal and ContinuousIy Čast Case-Hardenable C 4320 Steel Alloyed vvith Niobium železarski zbornik 15 (1981) 3 P 213—217 Čase hardenable C 4320 steel being grain refined by niobium vvas applied for a shaft and starter toothed vvheel vvhich vvere car-burized and heat treated during the regular production of those parts. Steel properties, results of technologlcal pulsating fatigue tests of shafts and fatigue tests of starter toothed vvheels vvere compared vvith those off conventional steel where aluminium is added as the refining agent. The experiments shovved that continuously čast C 4320 steel vvith added aluminium can equivalently substitute the conventional steel. Author's Abstract UDK: 621.746.047:669.14.018.298 ASM/SLA: D9-q Ay-b, V, Nb Metallurgy — Continuous casting of čase hardenable steel — Size of austenitic grain F. Vodopivec, F. Vizjak, S. Senčič, G. Manojlovič, D. Gnidovec Grain Refinement of Continuously Čast Čase Hardenable C 4320 Steel vvith Niobium Železarski zbornik 15 (1981) 3 P 203—211 Some laboratory čase hardenable steel samples vvith various additions of niobium and vanadium vvere made, and an industriai melt vvith 0.02 % Nb vvas prepared and continuously čast. The inve-stigations shovved that this addition does not essentially influence the properties of as normaHzed steel, but it reduces and stabilizes the austenite grains like the addition of 0.03 % Al vvithout accom-panying troubles in continuous casting of 100 X 100 mm billets. Author's Abstract UDK: 539.57 ASM/SLA: DIO-f, X29-s Metallurgy — Synthetic refining slags for electric are steelmaking furnace — Measurements vvith electron vibration viseosimeter A. Rosina Viscosity Measurements of Metallurgical Slags by a Vibration Viseosimeter II. Vlscosity of Synthetic refining Slags Železarski zbornik 15 (1981) 3 P 219—224 Application of the nevv developed electron vibration viseosimeter enabled to determine the viscosity of synthetic refining slags for electric steelmaking furnace at various temperatures. The investigated slags vvere taken out of normal manufacturing process but they were composed of pure constituents in order to determine the influence of impurities. Slags in both cases contained 18 to 25 % CaF2. Obtained differencies in viseosities of single slags are very small, also the viscosity of slags composed of pure constituents differ very little from the viscosity of industrially made slags. Measured slag viseosities in the temperature range 1730 to 1915 K varied betvveen 4. 10 1 in 10 . 10 Pas. Author's Abstract COZlEP>KAHHE UDK: 621.746.047:669.14.018.298 ASM/SLA: D9-q Ay-b, V, Nb MeTaAAyprHH HenpepbiBHoe AHTbe ue.MCHTVeMOH ctsah — BeAHHHHa aycTeiiHTHtix 3epeH F. Vodopivec, F. Vizjak, S. Senčič, G. Manojlovič, D. Gnidovec a$<£)HHa>K neMcin veMOH CTaAH HenpepbiBHoro ahti>h č 4320 C HiiUOHCM Železarski zbornik 15 (1981) 3 C 203—211 H3TOTOBHAH AaSopaTopHbie o5pa3UM ueMeHTyeMoii CTaAH c pa3-ah^hhm coaepjkaimem iniooiih h banaahh. Taioice n3ix>tobaeha c npHMeHeHHeM HenpepbIBHOrO AHTbJI CTaAb KAaCCKHCCKjOrO npOMLI-uiAeHHoro npou3BOACTBa c 0.02 % Nb. hccaeaobamui noka3aah, ito sto Ao6aBAeHHe He HMeex cyme-CTBeHHOe BAHHHHe Ha CBOHCTBa CTaAH B HOpMaAH3aUHOHHOM COCTOH-hhh, ho TeM He Meiiee YMeHbiuaeT h CTa6iiAH3HpyeT aycTeHHTHbie 3epHa 3KBHBaAeHTHO AoSaBAeHHio 0,03 °/o Al B CTaAH 6e3 npHMHHeHHa 6mao KaKiix 3aTpYAHemiH npn HenpepuBHoM AHTbe 3aix>TOBOK ce-HeHHH 100 X 100 MM. ABTope<{>. UDK: 539.57 ASM/SLA: DIO-f, X29-s MeTaAAyprHH — cHHTeTH^eciaiH paHHaiiHOHHbie liiAaKH ,v\fl AVrOBOH 3AeKTpOneHHaUHOHHLIX HiAaKOB m« AyroBOH 3AeKTponeHH npn pa3AHiHbix TeMnepaTypax. HcAeAOBaHHbie uiAaKOB 6mah bshtu h3 ohepe,xiioro np0H3B0A-CTBa, IIlAaKH COCTaBAeHU TalOKe h3 1hctmx KOMHOHeHTOB, HTOGbl cpaBHeHHeM onpeAeAHTb bahmhhc HanHCTOTu. B o6ohx CAynaHx uuaK coAepacaA 18—25 °/o CaF2. VcTaHOBAeHbi omchb HeGoAbuine otctynaehhh bhskocth npn ot- AeAbHbIX BHHaX HIA3KOBJ TaKŽKC B5I3KOCTb IllAaKOB H3 '!HCTi,I.\ KOM-noHSHTOB oieHb He3HaKaHHeM aAiOMHHHn c imth>KHAbHoit vcraiioBKoft aab HenpepbiBHoro ahtmi aa» 3aroTOBOK c poBiioH h3aokhhi|Oh Železarski zbornik 15 (1981) 3 C 189—201 BbinoAHHAH HCCAeAOBaHH« bahhhhh pa3AHMHoro cnoco6a pac-KHCAeHHa C npHMeHeHHeM CnAaBOB KaAbllHfl H oGpaCoTKH CTaAH C CaSi B KOBHie Ha 3aKynopHBaHHe BbinyCKOB. C oirpeAeACHHeM cobo-KynHOTO KHCAOpOAa, COAep JK3HHH MHKpOMaCTHU 3arpH3HeHHH H aHaAH-3a BKAKKieHHH npH CpaBHeHHH C aKTOpbI, KOTOpbie BAHSUOT Ha HHTeH-CHBHOCTb 3aKynopHB3HHS BbInyCKOB 3 TO COAep>KaHHe aAIOMHHHH B CTaAH H HCnOAb30BaHHe aAIOMHHHfl npH paOKHCAeHHH. Oco6oe BHHMaHiie yAeAeHO CM-CTaAH, KOTopoe ©AaroAapa cne-hh(J)HMecKoro cnoco6a HaroTOBAeHHH h npHCyTCTBHfl oKHCAHTeAbHoro uiAaKa He oco6©hho noMOAfliuee aah h3r0t0baehhh CTaAefi yctno-KoeHHbix c aaiomhhhem, npeaha3ha«ehhbix aa» HenpepbiBHoro AHTbs. ABTopetfi. UDK: 669.14.018.298:620.17 ASM/SLA: Ay-b S21, Nb MeTaAAypra» — HenpepbiBHoe AHTbe — neMeHTyeMas CTaAb — aHHa>K KpHCraAAH4eCKHX 3epeH C hhočhcm — CBOHCTBa CTaAH D. Kmetič, F. Vodopivec, F. Vizjak, J. Žvokelj, B. Arzenšek HccAeAOBaiuifl cboiIctb cpaBHeHHeM KAaccHneCKOft n HenpepbiBHO otahtoii ueMeHTveMoii CTaAH C 4320 Železarski zbornik 15 (1981) 3 C 213—217 H3 ueMeHTyeMOH CTaAH C 4320, 'Ha KOTopoft BbmoAHeH a4>HHa3K KpHCTaAAHHeCKHX 3epeH C 3AeMeHTOM HH06He.M 6bIAH H3TOTOBAeH bi oiaoSah h pa3roHHbie HiecTepHH; hx ueMeHTirposaAH h tepmmeckh oopaooTaAH. CpaBHHAH DBoflCTBa CTaAH, npOCMOTpeAH pe3yAbTaTbI TeXHOAO-rHiecKHx onbiTOB H3r0T0BAeHHux orAoGeAb npH nyAb3auHH h pa3TOH-Hbix uiecTepeHb c pe3yAbTaTaMH ohutob c CTaAbio KAaccHMecicoro H3r0T0BAeHH«, B KOTOpOH AAS a4>HHHpOBaHHa npHMeHSH aAIOMHHHH. IlcoAeAOBaHHa nOKa3aAH, ito CTaAb C 4320 c AoGaBKoii hho5h« BnoAHe 3aMeHaeT CTaAb, H3roTOBAeHHyK) KAaocmecKHM cnocoCoM. ABTope.