185299. lajstromszámú szabadalom • Ötvözet vanádiummal ötvözött acélok előállításához
1 185 299 2 A találmány tárgya főalkotóként vanádiumot, mangánt, szilíciumot, alkáli-földfémet és adott esetben nitrogént tartalmazó ötvözet növelt folyáshatárú hegeszthető szerkezeti acélok és vanádiummal gyengén ötvözött acélok előállításához. Az összes acéltermelésnek világviszonylatban kb. 70%-át teszik ki a szerkezeti acélok. E tömegacélokkal szemben a minőségi követelmények állandóan fokozódnak. A fejlesztés kezdetben a nagyobb szilárdság elérésére, később a. folyási-határ növelésére irányult. Ezt követően elsőrendű követelménnyé vált az acélok feldolgozhatóságának javítása, a tér három irányban mért tulajdonságaik izotrópiája és a jó hegeszthetőség biztosítása. A gyártási technológia fejlődésében mérföldkövet jelentett a mikroötvözés, mely az acél tulajdonságokat gazdaságosan javította. A leggyakoribb mikroötvöző az Al, V, Nb, Mo, Ti és ezen nitridképző elemek mellett alkalmazott nitrogén. A mikroötvöző elemek az acél szilárdsági tulajdonságát kedvezően befolyásolják azonban általában növelik az átmeneti hőmérsékletet, ami kedvezőtlenül hat a hegeszthetőségre. Ezt a kedvezőtlen hatást mérsékli, ha a mikroötvözést nitrid alakú nitrogén bevitelével kombinálják. A mikroötvöző elemeket elsősorban hagyományos ferroötvözetek formájában juttatják be az acélfürdőbe. így pl. a vanádiumot ferrovanádium, a niobiumot ferroniobium, a titánt ferrotitán stb. formájában. A nitrogénnek az acélfürdőbe történő bejuttatására többféle módszer ismeretes. így pl. a mésznitrogén (CaCN2) porbefúvás, vagy egyes nitridképzőfémekkel történő nitrogénbevitel mint a nitridált fémmangán, vagy ferromangán. A hagyományos ferröötvözettel pl. ferrovanádiummal történő mikroötvözésnél az egyes mikroötvöző elemek jelentős leégésével kell számolni. így a ferrovanádium esetében 15-25%-kal. A leégés mértékét alapvetően a mikroötvöző elem oxigénhez való affinitása határozza meg. Ezen túlmenően még számos egyéb tényező pl. az acélfürdő oxigéntartalma, hőmérséklete, a gyártó berendezés, acél minőség stb. is befolyásolja. Mi-vel a mikroötvöző elemek mind műszaki, mind gazdasági szempontból jelentős értéket képviselnek, ezért fontos követelmény a leégés, illetve a veszteség mértékének csökkentése és a találati biztonság növelése. A találmány szerinti főalkotóként vanádiumot, mangánt, szilíciumot, alkáli-földfémet és adott esetben nitrogént tartalmazó ötvözet hozzájárul finom szemcsézetü, ferritet tartalmazó - ferritperlit szövetű - acélvégtermék eléréséhez, mely a növelt folyáshatár és az alacsony átmeneti hőmérséklet egyidejű kielégítésére képes. Amennyiben az ötvözet nitrogént is tartalmaz, fontos a vanadium nitrogénhez viszonyított arányának helyes beállítása, mivel többlet nitrogén az acél ridegedéséhez vezet. A mikroötvözésnél figyelembe kell venni az acél gyártási módját is, mivel pl. az acél nitrogéntartalma a gyártási módtól függően is változik. így Siemens-Martin acélnál 40-70 ppm Elektroacélnál 80-160 ppm Konverter acélnál 30-50 ppm A konverteres acélnál tehát nagyobb mértékű nitrogén bevitelére van szükség, mint az egyéb eljárásoknál. A találmány lényege olyan ötvözet, amely alkotóként 25-55% vanádiumot, 15-45% mangánt, 1-15% szilíciumot és 1-10% alkáli-földfémet tartalmaz és adott esetben 1-15% nitrogént is tartalmaz. Az ötvözet gyártása az egyéb ferroötvözetek pl, a ferrovanádium gyártásához hasonló módon történik. A találmány szerinti ötvözet - összetételénél fogva - biztosítja a vanádium igen kedvező hasznosulását. Ezt a kedvező vanádiumhasznosulást a vanádiumnak az oxidációtól való többlépcsős védelme eredményezi. Az alkáli-földfémek, a szilícium, és a mangán egy-egy védelmi lépcsőt jelentenek - oxidjaik képződésének termodinamikai normálpotenciáljának megfelelően. A védőelemek dezoxidációs termékei - a találmány szerinti összetételnél - az acélgyártás hőmérsékletén alacsony olvadáspontú, kedvező összetételű, jól koaguláló zárványokat hoznak létre, melyek kedvezően befolyásolják az acél hengerelhetőségét. Az ötvözet összetételnek megfelelő alkáli-földfémtartalom - amellett, hogy elősegíti a kedvező zárványösszetétel kialakítását - a megnövekedett fürdőmozgás következtében gyorsítja a vanádium oldódását, és ezzel biztosítja egyenletes eloszlását az acélfürdőben, és csökkenti az inhomogenitást az acéltuskó belsejében. Előnye még az adott ötvözetnek, hogy - a vanádiumkihozataí javítása mellett - növeli az acélban a vanádium találati biztonságát, azaz csökkenti az egyes adagokban a vanádium értékek eltérését. A találmány szerinti ötvözet előnyösen használható nemcsak a hagyományos, de az - acél minőségének megfelelően kiválasztott - komplex dezoxidálószerekkel végzett dezoxidálás pl. CaSiBaAl után is. A találmány közelebbi bemutatását szemléltetik a következő példák. /. példa A ferroötvözetgyártásban ismert módon - aluminotermikus redukcióval - a következő elegyet dolgoztuk fel: Vanádiumpentoxid (V205-98,9%) 125 kg Kalcíumszilicid 18 kg Alumíniumdara 65 kg Ferromangán 40 kg Égetett mész 30 kg Csapolás után a kapott fém 51,6% vanádiumot, 24,8'% mangánt, 7,2% szilíciumot és 2,3% kalciumot tartalmazott. Ezt az ötvözetet - 2 mm alá törve - kisnyomású nitrogén atmoszférában, 900-950 °C-on 8 órán keresztül nitridáltuk. A kapott ötvözet 6,3% nitrogént tartalmazott. 2. példa X 60 minőségű acél gyártásakor a vanádium ötvözést 123 adagnál 80%-os ferrovanádiummal, 100 adagnál pedig a találmány szerinti ötvözettel 5 10 15 20 25 3C 35 40 45 50 55 60 65 2
