183069. lajstromszámú szabadalom • Ejárás acéltuskók folyamatos öntésére
1 183 069 2 A találmány tárgya eljárás acéltuskók folyamatos öntésére, amelynek során acélolvadékot folyamatosan formába öntünk, a formát hűtjük, majd a formából legalább részben megdermedt tüsköt vezetünk ki és ezt hűtőközeg közvetlen vagy közvetett ráfúvatásával lehűtjük. Ismeretes, hogy az öntött tuskókkal, például acéltuskókkal szemben támasztott egyik legfőbb követelmény az alkotók és a szennyezők egyenletes eloszlása. Az alkotók és a szennyezők kifejezéseket a hagyományos értelemben használjuk, azaz alkotónak nevezzük azokat az anyagokat, amelyek vegyi rendszert vagy fázist, vagy fázisok kombinációját képezik és az adott mikroszerkezet jellegzetes konfigurációját biztosítják, szennyezőknek pedig azokat az elemeket vagy vegyületeket nevezzük, amelyek jelenléte az anyagban nem kívánatos. Az alkotók közé tartoznak tehát mindazok az anyagok, amelyek az adott öntött acél kémiai rendszerét alkotják, nem tartoznak viszont ezek közé azok az elemek és vegyületek, amelyek ezeket a rendszereket zavarják. Ugyancsak zavaróak az acélöntvényben jelentkező kiválások is, amelyek nehezítik a további megmunkálást, például kovácsolást vagy hengerlést, vagy később a huzalhúzást. A szegregáció vagy kiválás kifejezést ugyancsak a hagyományos értelemben használjuk, vagyis arra a jelenségre vonatkozik, amikor az alkotók vagy szennyezők a fémolvadék megdermedése során nem egyenletesen oszlanak el az anyagban. A szennyezőknek különböző helyeken történő felhalmozódását, illetve koncentrálódását nevezi rendszerint a szakirodalom szegregációnak. Szegregáció lép fel, amikor a dermedés során a dendritek ágai között feldúsulás jön létre. Ezt rendszerint mikroszegregációnak nevezik. A mikroszegregáció következtében az ötvözet összetétele egyetlen krisztalliton belül is változhat. Makroszegregáció jelentkezik viszont az elsődleges vagy másodlagos lunkerképződés során a lunkerek körül és a hasonló zónákban. Az ilyen makroszegregáció határozott vonalként figyelhető meg a tuskók metszeteiről készített csiszolatokon. A lunkerek alakjának megfelelően emelkedő vagy kúpos alakban történhet a kiválás. A kiválási zónák rendszerint a tuskó középső részén alakulnak ki és többnyire az itt levő globulitos szemcsék között. A mikroszegregációt bizonyos esetekben izzítással lehet eltüntetni, a makroszegregáció azonban megmarad mind az izzítás, mind a megmunkálási lépések során. A lunkerek körül létrejövő szegregációt olykor lunkerkiválásoknak is nevezik. Általában az acélban létrejövő kiválások azokból az alkotókból jönnek létre, amelyeket a vas mint oldó már nem tud oldatban tartani a dermedés során. Az így kivált alkotók a solidus-liquidus határon gyűlnek fel és nyilvánvalóan a legalacsonyabb olvadáspontú helyen fognak koncentrálódni a dermedés utolsó szakaszában. Ismeretes azonban ennek a folyamatnak a fordítottja (inverz szegregáció) is, amelynek során a nagy mennyiségű adalékanyagot oldatban tartó folyadék bezárul a dendritek ágai közé és így az adott ötvözőelem koncentrációjának csökkenése jelentkezik a tuskó felületétől a belseje felé haladva. Az inverz szegregáció során tehát az egyes alkotóelemek és szennyezők az öntött tuskó külső felületén válnak ki nagyobb mennyiségben a fémolvadék megdermedése során. Az acélöntés hagyományos módszereivel előállított acéltuskókban a szegregáció mértéke általában viszonylag nagy. Minthogy ezekben az ötvözetek- , ben elég sok ötvöző és szennyező is van, általában inverz szegregáció jelentkezik. Ezért lenne kívánat tos, hogy az alkotók és/vagy szennyezők ilyen egyenetlen eloszlását és az ennek következtében jelentkező megmunkálási nehézségeket kiküszöböljük. Ezek következtében ugyanis az előállított termék mind belül, mind a felületén számos hibát tartalmazhat; Ahhoz azonban, hogy az acélban levő szennyezők mennyiségét csökkentsük, általában igen költséges finomítási technológiát kell alkalmazni az öntés előtt. Ez bizonyos esetekben egyszerűen kivitelezhetetlen, és olyan esetek is vannak, amikor valamely speciális alkotó hozzáadása kifejezetten kívánatos vagy szükséges. Általában az acélokban a következő szennyezők és ötvözőelemek hajlamosak a kiválásra: kén, oxigén, foszfor, mangán, szilícium és karbon.Ugyanakkor bármelyik említett ötvöző kiválása az acél szempontjából kifejezetten káros. A szegregáció eredményeképpen egyenetlen szakítószilárdság alakulhat ki az acélban, ami megakadályozhatja a huzallá történő húzását. Gázalakú szennyezők kiválása porózus zónákat hozhat létre, elsősorban az öntvény felső részében, amelyek többek között az öntvény felületi minőségét rontják. (Lásd ebben a témában még Whitmore, B. C. és Hlinka, J. W. „Continuous Casting of Low-Carbon Steel Slabs by the Hazelett Strip-Casting Process”, Open Hearth Proceedings, 1969.) A mangán nagyobb méretű kiválása igen sok termékben okoz problémát. Ennek az az oka, hogy a mangán erős hatást gyakorol az ausztenitnek a perlites, bajnites és martenzites átalakulására. Folyamatosan öntött tuskókban például gyakran tapasztalható mangán kiválása a magrészben az öntés során, ami hajlamossá teszi az anyagot a helyi martenzit képződésre. Ennek eredményeképpen huzalhúzás során sűrű szakadás léphet föl. Az ismertetett problémákat a szakemberek régóta ismerik, de a szakirodalomban csak nagyon kevés publikáció ismertet gyakorlati adatokat ezzel kapcsolatban. Á mikroszegregáció szabályozásának egy lehetőségével és annak a végtermékre váló hatásával foglalkozik Hans Van Vuuren cikke (Ste- - elmaking Proceedings, 61. kötet, Chicago Meeting, 1978. április 12-20., 306-334. oldal). A szerző arra a következtetésre jut, hogy a martenzit kialakulása a magrészben általában elkerülhető bizonyos acélokban, ha a mangán mennyiségét 0,75 s%-nál kisebb értéken, a foszforét pedig 0,020 s%-nál kisebb értéken tartjuk és a hengerlés utáni hűtést megfelelően szabályozzuk. Jóllehet a folyamatosan végzett öntéskor jelentkező szegregációs értékekről nem történik említés (bár az ISCOR már akkor végzett folyamatos öntést és 205 x 315 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
