167061. lajstromszámú szabadalom • Kristálycsíra tartalmú dezoxidáló ötvözet

167061 3 4 10-40%-a karbid, karbonitrid, nitrid, borid és szilicid, célszerűen TiC, TiCN, BN, BC, VC, vegyületként van jelen, továbbá 0,1—2% magnéziumot, 0,05-6% báriumot és maximálisan 1% SiC-ot, 1% karbont, 0,05% ként és 0,15% foszfort tartalmaz. További jellemzője a találmányunk szerinti ötvözetnek, hogy a titán, bor és vanadium, karbid, karbonitrid, nitride borid, és szilicid vegyületeit maximálisan 1000 Á alatti szemcseméretben homogén eloszlásban tartalmazza. Tapasztalatunk szerint a jó szemcsefinomító hatás elérésére az ötvözet Ti, B és V tartalmának 10-40%-a kész kristálycsíra formájában kell legyen, míg a fennmaradó mennyiségük elemi állapotban fejti ki a dezoxidálási műveletnél az oxigén- illetve a nitrogénmegkötő hatását. A dezoxidáló hatást is figyelembevéve célszerű, hogy az ötvözet fő komponensei közül a Ca 2—6%, az Al 15-50% és a Si 30-50% mennyiségben legyen az Fe mellett. Továbbá ezen alapötvözetben a titán, bor, vanadium magnézium és bárium 0,8-12,5%-ban. valamint a kén és a foszfor maximálisan 1%-ban legyen jelen. Ismeretes, hogy az oldatok vagy olvadékok zöme a lehűtést követő megszilárdulás után kristályos szerkezetet mutat. A kristályok keletkezését mikroszkopikus méretű, néha mindössze néhány atomcsoportnyi szilárd anyag, kristály csíra keletkezése vezeti be. A teljes lehűlés után a szövetszerkezet kristályainak mérete az anyagminőségen túl a lehűlés körülményeitől is függ. Fémek esetében az ötvözőanyagok minősége és a hőkezelés mikéntje az anyag szövetének szemcseszerkezetét és ezáltal az anyag mechanikai tulajdonságát nagymértékben befolyásolja. A hőkezelési módszer a szövetszerkezetnek termodinamikai szempontból stabil vagy instabil voltát is meghatározza, ami a mechanikai tulajdonságokra kihat. Azonban adott fémminőséghez a hőkezeléssel csak bizonyos határok között lehet befolyásolni a szemcseszerkezetet az egyébirányú nem kívánt következmények elkerülése végett. így pl. ha gyors hűtéssel akarják javítani a szemcsefinomságot, a finomabb szemcseképzó'dés mellett fellép az a hátrány, hogy az acél ridegebb lesz és emellett a ridegség mértéke sem egyenletes egy keresztszelvény profiljában. Kívánatos tehát egy olyan eljárás, amellyel az acélminőségtől független mesterséges kristálycsírákat lehet a folyékony nyersacélba bevinni, amelyek körül megindul az acél kristályosodása. A bevitt kristály csírák száma nagymértékben meghatározza az acél szilárdulás utáni szemcsefinomságát. Ezt a kívánalmat elégíti ki a találmányunk szerinti ötvözet. Vizsgálataink értelmében a bevitt kristálycsiráknak a szemcsefinomító szerep betöltéséhez az acélgyártás hőmérsékletét lényegesen meghaladó olvadáspontú vegyületeknek kell lenniök, már a dezoxidáló ötvözetben finom eloszlásban önálló fázist kell alkossanak és a folyékony acélba kerülve megolvadás, feloldódás és koagulálás nélkül kell eloszoljanak. A kristálycsírák mérete célszerűen 100 Á alatt kell legyen és nem szabad meghaladja -az 1000 Á-öt. A kristálycsírák anyaga idege? az acéltól és nagyobb mennyiségben vagy nagyobb méretű szemcséi esetében egyértelműen káros, mert rontja az acél minőségét. így a dezoxidálószerben csak annyi lehet a %-os mennyiségük, amely még elvégzi a szemcse-5 finomítást, de diffúzió vagy egyéb módon káros koaguláció nem jöhet létre, amely megnövelhetné ezen anyagok szemcseméretét az acélban és így zárványokat képezhetne. A dezoxidáló és szemcsefinomító tulajdonló ságoktói függetlenül fontos, hogy az ötvözettel ne kerüljön az acélba olyan káros szennyező anyag, amely az acél minőségét ronthatja. Ilyen anyagok a kén, foszfor és esetenként a karbon, amelyek megengedhető maximális mennyisége S=0,05%, 15 P=0,15%, C=l%, amely feltételt az eljárás során a kiindulási anyagok megfelelő minőségének megválasztásával biztosítunk. A fenti ötvözet előállításához az ötvözetet alkotó elemeknek és vegyületeknek az oxidos 20 ér ceit és egy megfelelő karbonhordozót, célszerűen kokszot 200 p alatti, célszerűen 60 p körüli szemcseméretűvé őröljük és brikettáljuk és a briketteket vagy ugyanezen anyagokat együttesen tartalmazó természetes ásványokat mini-25 malisán 2000 C° hőmérsékleten karbotermikusan redukáljuk és az ötvözetet lecsapoljuk. A találmányunk szerinti ötvözet előállítási eljárásánál szükséges az ötvözet összetételét biz-30 tosító elemek érceit úgy összeállítani, ill. megválasztani, hogy a redukálandó keverék magnézium- és bárium-tartalmú vegyületeket is olyan mennyiségben tartalmazzon, hogy a kész ötvözetben a Mg 0,1-2% és a Ba 0,05-6% mennyi-35 ségben legyen jelen, mert ezek döntően elősegítik azt, hogy a kristály csírákat képező fémek egy része önálló fázist alkotó vegyületek formájában zömmel 100 Ä alatti méretű elkülönült szemcsékben keletkezzen és csökkentik ezek koagu-40 lációs hajlamait. A magnézium dezoxidáló hatása melletti szemcsefinomító hatása eddig is közismert volt, de mégis viszonylag ritkán tudták alkalmazni az acélgyártók, mert az 1,74 fajsúlyú fémes állapotú Mg és ismert ötvözetei nagyon kis 45 fajsúlyúak és a 7,8 fajsúlyú acélból gyorsan felúsznak anélkül, hogy hatásukat ki tudnák fejteni. Ezen hátrányuk és drágaságuk miatt általában mellőzik ezeket. Találmányunk esetében azonban az acél és a 4,5—5,5 fajsúlyú ötvözet 50 közötti fajsúlykülönbség lényegesen kisebb s így a Mg a többi komponenssel együtt tudja hatását kifejteni. Továbbá a Ba-nak az önmagában is nagy primer dezoxidáló tulajdonsága mellett még fontosabb az a hatása is, hogy "jelenlétében az 55 alumíniumnak tovább nő az oxigénmegkötő képessége. A kündulási anyagkeverék összeállításánál figyelembe kell venni, hogy a különféle elemek gőztenziója a karbotermikus redukció üzem-60 hőmérsékletén nagymértékben különbözik és így különböző illanási veszteségek lépnek fel és a karbon egy része is kiég. A legnagyobb veszteség a Si esetében lép fel. Az 1. példában ismertetjük a találmányunk 65 szerinti Ötvözet előállítását és egy a találmányunk