179333. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés acélok zárványtartalmának csökkentésére és szövetszerkezetének finomítására
5 17933-6 mutatja. Ha a dezoxidálást nem 1 atm., hanem attól nagyobb nyomáson végezzük, akkor a kalcium dezoxidáló képessége p = 1,6 atm. nyomáson az 1 ’ pontnak, a magnézium dezoxidáló képessége p = 3,9 atm. nyomáson a 2’ pontnak megfelelő értékre nő, amit a AG° negatívabbá váása számszerűen is mutat. Az 1. ábráról az is leolvasható, hogy 1600 °C-on kalcium esetében p = 1,6 atm., magnézium esetében p = 3,9 atm. fölé emelni a nyomást értelmetlen, mert nincs hatása. Ha viszont a dezoxidálás hőmérsékletét növeljük, akkor ennek megfelelően a nyomást is tovább kell növelni. Látható, hogy a magnézium esetében a nyomás növelése 1600°C-on nagyobb mértékű és hatásosabb — a kb. háromszor akkora nyomás háromszor akkora változást hoz létre AG° értékében - mint a kalcium esetében. Ha viszont a dezoxidálás műveletét vákuumban pl. p = 0,001 atm. nyomáson végezzük, akkor a kalcium dezoxidáló képessége az 1 ” pontnak, a magnézium dezoxidáló képessége a 2” pontnak megfelelő értékre csökken, amit a AG° pozitívabbá válása számszerűen is kifejez. Vákuum hatására a AG° értékében bekövetkező változás a kalcium és a magnézium esetében is azonos. Eljárásunk lényege tehát, hogy az acélt kalcium és/vagy magnéziumtartalmú ötvözettel nyomás alatt dezoxidáljuk, majd a dezoxidálás befejezése után vákuum létrehozásával az acélból a bevitt kalciumot és/vagy magnéziumot majdnem teljes egészében kiforraljuk. A dezoxidálás során a kalcium és a magnézium dezoxidáló képessége amikor a nyomást növeljük nő, amikor vákuumot létesítünk csökken, ami annak a következménye, hogy az acél nyomás alatt a dezoxidálás hőmérsékletén több kalciumot és magnéziumot képes oldani, míg vákuumhatására a kalcium és a magnézium kiforr az acélból, mert a nyomás változtatásával megváltozik a forráspontjuk. Nyomás növelésével forráspontjuk emelkedik, vákuum hatására pedig csökken, amit a 2. ábrán a töréspontok - ezek egyben az adott nyomáshoz tartozó forráspontok — eltolódása számszerűen is mutat. Mivel a legfontosabb dezoxidáló elemek közül csak a kalcium (1487 °C) és a magnézium (1102 °C) forráspontja alacsonyabb az acél dezoxidálási hőmérsékletétől (1600 °C), ezért eljárásunk megvalósításához feltétlenül szükséges a kalcium és/vagy magnézium tartalmú ötvözet. Az eljárással kezelt acél zárványtartalma kisebb valamennyi eddig ismert zárványtalanító eljárással kezelt acélénál, mert nyomást egy se alkalmaz és így ezekkel az eljárásokkal az 1. ábra szerinti 1 illetve 2 pontnak megfelelő értékig juthatnak el az oxigén szinttel, az 1’ illetve 2’ pontnak megfelelő alacsonyabb értékre már csak az általunk felfedezett eljárás és kezelőrendszer segítségével. Ez azonban csak egyik előnye eljárásunknak. A másik előnyét a könnyebb érthetőség kedvéért a 2. ábrán mutatjuk be. Amikor a dezoxidálás után vákuum létesítésével kiforraljuk az acélból a kalcimot és/vagy magnéziumot, akkor az acélban még visszamaradt kevés kalciummal és/vagy magnéziummal egyensúlyban levő oxigénszintet az 1” illetve 2” pontok mutatják, amely lényegesen magasabb az 1’ illetve 2’ pontok által kijelölt oxigénszinttől, amit a dezoxidálás során elértünk. Emiatt lehűlés során - bár az egyensúlyi állandó számszerű értéke változik — mindaddig nem válnak ki a másodlagos zárványok, amíg valamelyik az acélban visszamaradt dezoxidáló elemre nézve — az egyensúlyi állandó számszerű megváltozása következtében - az oxigénszint el nem éri a dezoxidálás során elért legalacsonyabb oxigénszintet. Hogy ez mikor kövekezik be, azt a 2. ábráról könnyen megállapíthatjuk. Ha ugyanis az egyes dezoxidáló elemek dezoxidáló képességét a hőmérséklet függvényében mutató görbéket elmetsszük a dezoxidálás során elért legalacsonyabb oxigénszint vonalával, akkor a kapott pontok kijelölik azt a hőmérsékletet, ahol ez bekövetkezik. Ezek a metszéspontok 3X és 4X. (Ha a dezoxidáló ötvözet szilíciumot, alumíniumot és magnéziumot tartalmaz, akkor a 3X, ha a dezoxidáló ötvözet szilíciumot, alumíniumot, kalciumot, magnéziumot és ritkaföldfémet tartalmaz - utóbbi összetétele: Ce = 48-56%, Nd = 15-20%, Pr = 4-7%, La = 20-25%, egyéb ritkaföldfémek és szennyezők egyenként < 1%-nál - akkor a 4X.) Ez lehetővé teszi az acél túlhűlését és azt is, hogy az elsődleges zárványok összetételétől lényegesen eltérő összetételű szilárd — kalcium és/vagy magnéziumoxidban szegény vagy azoktól mentes - másod, harmad, negyedleges zárványok keletkezzenek, amelyek a túlhűlés miatt igen apró méretben és igen nagyszámban válnak ki, a csíraközéppontokat alkotva az acél szövetszerkezetének rendkívüli finomodását eredményezik. Ha vákuumot nem létesítenénk a dezoxidálás után és így a kalcium és/vagy magnézium kiforralása elmaradna, akkor lehűlés során az egyensúlyi állandó számszerű megváltozása miatt azonnal elkezdenének kiválni az elsődleges zárványokkal közel azonos összetételű kalcium és/vagy magnéziumoxidban dús folyékony másodlagos zárványok, emiatt az acél szövetszerkezetének a finomodása - a túlhűlés és a nagyszámú csíraközéppont képződés elmaradása miatt — nem jönne létre, s a zárványok a krístályhatárok mentén válnának ki, rendkívül kedvezőtlenül befolyásolnák az acél mechanikai tulajdonságát. Találmányunkat közelebbről az alábbi kiviteli példákon keresztül mutatjuk be. 1. példa Mélyhúzható lágyacél előállításához olyan fémolvadékot állítottunk elő, amely 0,1-0,2 súly% karbont, 0,4— 0,6% mangánt, 0,05—0,1% szilíciumot, 0,04—0,1% alumíniumot, maximum 0,15% foszfort, max. 0,15% ként tartalmazott. A zárványtalanítást (dezoxidálást, kéntelenítést, hidrogéntelenítést) 1600 °C hőmérsékleten 4 atmoszféra nyomás alatt végeztük. A zárványtalanító ötvözet a vason kívül 45% szilíciumot, 25% aluminiumot és 4% magnéziumot tartalmazott. Ezt a zárványtalanító ötvözetet fúvatólándzsán át argongázzal juttattuk az acélfürdőbe. Miután a zárványtalanítás lejátszódott, 10'2 torr vákuumot hoztunk létre. Ily módon az ötvözetben 70 ppm oxigén és 5 10 13 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
