172104. lajstromszámú szabadalom • Vasalapú ötvözet acélok komplex zárványtalanítására
3 172104 4 nagyobb és legkisebb sebességét logaritmus koordinátarendszerben ábrázolva az 1 cm-nyi emelkedéshez szükséges idő nagyságát az 1. ábra sötét sávja tünteti fel. A sötét sáv felső határvonalát 17 = 0,0285 p/cmsec As = 2,5 p/cm3, alsó határvonalát 1? = 0,023 p/cmsec As = 4,8 p/cm3 értékek adják. Az ábra vízszintes tengelyén a zárványrészecske sugara cm-ben, a bal oldali függőleges tengelyen az 1 cm-nyi emelkedés ideje percben, a jobb oldali függőleges tengelyen az 1 cm-nyi emelkedés ideje mp, perc, óra, nap év-ben van feltüntetve. Acéljaink zárványainak szokásos méretét (10~5 - 2,5 * • 10'3 cm) az 1. ábrán a srafozott terület szemlélteti. Ebből az ábrából elsősorban az állapítható meg, hogy az acél viszkozitása, valamint a zárvány anyagának fajsúlya az emelkedés sebességére elég kevéssé hat, az emelkedés sebességét elsősorban a zárványrészecske mérete szabja meg. A zárványrészecske méretének növekedése oly módon érhető el, ha a dezoxidálás során a reakció előrehaladásával az egymásután képződött részecskék összeállnak, koagulálnak. A koagulálás lehetősége csak azoknál a zárványrészecskéknél van meg, amelyek az acél csapolási és öntési hőmérséklete közötti hőmérséklettartományban folyékonyak. A hagyományos dezoxidálószerek (FeMn, FeSi, A1 stb.) alkalmazásakor képződő dezoxidációs termékek (SiO, 1713 C°, MnO 1875 C°, Al203 2050C°) olvadáspontja magasabb az acél öntési hőmérsékleténél, szilárd állapotban lebegnek a folyékony acélban, így a fenti követelménynek nem tesznek eleget. A komplex dezoxidálószerek alkalmazásának célja, hogy dezoxidálás során olyan komplex oxidok keletkezzenek, amelyeknek olvadáspontja kisebb az acél öntési hőmérsékleténél, s így a fenti követelményt kielégítik. A komplex dezoxidálószerek alkalmazása azonban nem jelent zárványtalanítást is. A dezoxidálás során bármilyen komplex dezoxidálószerrel végezzük is azt, csak a zárványok egy fajtájának, nevezetesen az oxidzárványoknak az eltávolításáról van szó olyan mértékben, amilyen mértékben a dezoxidálás során képződött oxidzárványok a folyékony acélból felúsznak a felszínre. Komplex zárvány talanítás esetén viszont a zárványfajták többsége (oxid, szulfid, nitrid, karbid, antimonid, arzenid stb.) távolítódik el az acélból, természetesen itt is olyan mértékben, amilyen mértékben sikerül ezeket a zárványokat a folyékony acél felszínére felúsztatni. Ezért a dezoxidálás művelete és a komplex dezoxidálószer soha sem lehet egyenértékű a komplex zárványtalanítást végző kezelőanyaggal, amelynek kialakítása a szabadalom célja. Mivel a zárványtalanításnál minden esetben az oxidzárványok eltávolítása az elsődleges, ezért zárványtalanító kezelő anyagunk kialakításánál a fő hangsúlyt mi is erre fektettük. Ennek megfelelően zárványtalanító anyagunk alapját olyan Si, Ca, A1 tartalmú vasalapú ötvözet képezi, amelyben 3-30% Ca, 5-50% Si, 4-40% Al van. Kísérleteink során azt találtuk, hogy a fenti összetételű ötvözettel a zárványtalanítás során feltétlenül folyékony oxidzárványokat kapunk az acél öntési hőmérsékletétől nagyobb hőmérsékleten és ezen folyékony oxidzárványok további szilárd oxid, szulfid, arzenid, antimonid, karbid, nitrid stb. zárványokat képesek feloldani anélkül, hogy a megszilárdulás veszélye fennállna. Ennélfogva ez az ötvözet a komplex dezoxidáló szerek közül is kiemelkedik, mert nemcsak az oxidzárványok koagulálásának feltételét biztosítja, hanem ezenkívül még egyéb szilárd zárványok feloldására is képes anélkül, hogy megszilárdulásuktól az acél csapolási és öntési hőmérséklete közötti hőmérsékleten tartani kellene. Ha a zárvány koagulálhat, nem jelenti azt, hogy minden további nélkül gyorsan koagulálni is fog. önmaguktól a zárványrészecskék csak lassan koagulálnak, márpedig nem mindegy, hogy a koagulálás mennyi időt vesz igénybe, milyen gyorsan nőnek a zárványrészecskék, s ennek következtében milyen sebességgel úsznak felfelé, mert csak azok a zárványok fognak a folyékony acél felszínére úszni, amelyek olyan gyorsan koagulálnak, hogy megnövekedett méretük által megszabott emelkedési sebességük lehetővé teszi a folyékony acél felszínére történő felúszásukat a csapolás és öntés közötti (kb. 15-30 perc) időtartam alatt. Ha a koagulálás lassú, hiába van meg a feltétele a zárványrészecske mérete az acél csapolása és öntése közötti időtartam alatt nem éri el azt az értéket, amely lehetővé teszi a felúszást, így az acélban fog rekedni. Találmányunk lényegét az előzőekben leírtakon túlmenően az a felismerés is képezi, hogy ha a koagulálás feltétele biztosított, akkor a koagulálás folyamata, a zárványrészecske méretének növekedése és ezáltal a felúszása meggyorsítható, ily módon a zárványeltávolítás mértéke növelhető, ha a már fent említett alkotókon kívül az ötvözetbe további alkotóelemként magnéziumot is ötvözünk 1,5-15%-os mennyiségben. Kísérleteink igazolták, hogy az ötvözetben levő magnézium a már említett hőmérséklettartományban gőzzé válik, s a képződő magnézium gőzbuborék a zárványok gyűjtőhelyéül szolgál, valósággal összegyűjti a zárványokat. Ezenkívül a zárványok méretéhez képest rendkívül nagy méreténél ( 10"1 -10° cm) fogva a zárványrészecske kezdeti emelkedési sebességét méretének megfelelően négyzetes arányban megnöveli, s ez a két együttes hatás lehetővé teszi, hogy a zárvány részecskék igen rövid idő alatt felússzanak a folyékony acél felszínére, s így eltávolításuk lehetővé válik a csapolás és öntés között eltelt igen rövid idő alatt is. Ez esetben a zárványrészecske kezdeti emelkedési sebességét ugyanis nem a zárványrészecske sugara, hanem a magnézium gőzbuborék sugara szabja meg, amiben a zárvány benne van, s amelynek mérete a zárványrészecske méretéhez képest óriási. Már korábban is igyekeztek gázbuborékokat a zárványok összegyűjtésére és felúszásának meggyorsítására felhasználni, mint pl. az argongázzal történő átöblítésnél, amit még ma is alkalmaznak. Ezeknél a módszereknél azonban a folyékony 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
