191664. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acélok kokillában, illetve öntőformában történő kezelésére
1 191 664 2 A találmány tárgya eljárás acélok kokillában, illetve öntőformában történő kezelésére. Az acélgyártás során a folyékony acél az öntés megkezdése előtti zárvány-, gáz-, kéntartalma, az öntés alatt felvett gáztartalom, valamint az öntés befejezését követő lassú dermedésből származó zárványtartalom, gáztartalom, szegregáció, összetételi dúsulások belső szerkezeti eltérések miatt sok esetben jelentős inhomogenitást mutat. Ezért felhasználásuk igényesebb célra nem alkalmas, vagy legyártásuk esetén nagymértékű a selejtképződés. Egy 5 tonnás acéltuskó például 1,5—2 óra, a 35 tonnás 8-9 óra, az 50 tonnás 10—12 óra alatt, a többszáz tonnás pedig 24 órát is meghaladó idő alatt dermed meg. A lassú dermedés miatt a dentritek köze, és a tuskó tengelyzónája ötvözőkben, valamint szennyezőkben dúsabb, mint a dentritek tengelye, illetve a tuskó pereme. A nagyobb méretű tuskók fejrészében pozitív, a lábrészében negatív dúsulás is található. Ezenkívül „V” és „A” jellegű dúsulások is keletkeznek. A dermedés klasszikus zónái és az abból származó problémák jól ismertek: az öntött tuskókban a hőt elvonó kokillafalhoz legközelebb, a tuskó peremén rendezetlen apró krisztallitok helyezkednek el, beljebb a hűtés irányában kialakult sugaras réteg van, és közepén ismét rendezetlen helyzetű, durvább krisztallitok találhatók. A sugaras kristályosodás különösen a kis hővezetésű tényezőjű fémekben számottevő. A kristályok ezekben a fémekben a dermedés folyamán meglehetősen sokáig növekednek, néha egészen a tuskó tengelyéig teijednek. Létrejöttüket elsősorban a kristály nagy lineáris növekedése, az olvadék belső részeinek lassú lehűlése okozza. Viszonylag kis számú csíra van jelen az olvadékban. Ennél fogva kicsi az új kristálycsírák keletkezésének sebessége. Az ilyen tuskók alakításkor könnyen repedjek A tuskó dermedése során végbemenő folyamatok eredményeképpen dúsulás jön létre, egyrészt a prim ér krisztallitokon belül (mikrodúsulás), másrészt magában a tuskóban (makrodúsulás). A mikrodúsulás mértékét főleg a tuskó mérete, és a dermedési hőmérséklet-köze befolyásolja. Annál erőteljesebb a dúsulás, minél nagyobb a tuskó tömege, valamint az adott fém szolidusz és likvidusz (azaz dermedési) hőmérséklet-köze. Az alkotók, illetve szennyezők közül különösen a S, C, P és H hajlamosak a dúsulásra. A dúsulás mértéke az egyes dentritek körzetében nem azonos. Az aprószemcsés külső kéreg kristályai közel azonos időben dermednek, ezért vegyi összetételük általában a tuskóban lévő acél átlagösszetételével megegyező. A sugaras kristályok dermedése.és növekedése során a dentritek közötti térben az acél. olvadáspontját csökkentő elemek (pl. S és P) dúsulnak elsősorban. A vegyi összetételi különbség ugyan diffúzió útján mérséklődik, de teljesen nem küszöbölődik ki. Makrodúsulás (réteges dúsulás) a réteges szilárdulás következtében jön létre; melynek elsődleges oka, hogy a folyékony acél halmazállapotból szilárd halmazállapotba való átmenet közben csökken az olvadékelem oldóképessége. Ezért a kezdetben dermedő kristályok ezekből az elemekből kevesebbet tartalmaznak, mint amennyi az acél átlagos összetételének megfelel. A kiválások következtében a dermedés előrehaladásával a megmaradt folyékony acélban nő az elemek részaránya, az utolsónak dermedt részekben a legnagyobb. A makrodúsulás a tuskó felső részében, a fogy.isi üregek környékén a legintenzívebb. A makrodúsulást számos tényező befolyásolja, például: A tuskóban lévő acél dermedésének időtartama: núnél lassúbb ez a folyamat, annál nagyobb a dúsulás. Viszonylag nagy gáztartalmú olvadékokban nagyobb a dúsulás, mert a dermedéskor kiváló és felemelkedő gázok magukkal ragadják a dúsult folyékony fémrészeket. Ez is közrejátszik abban, hogy általában a dúsulás a tuskó alsó részében kisebb, felső részében pedig nagyobb. Minél több az acélban oldott elem mennyisége, annál nagyobb a dermedés egyes szakaszaiban keletkező kristályok vegyi összetételi különbsége, s annál nagyobb a réteges dúsulás. Ugyancsak növeli a dúsulás mértékét az öntési hőmérséklet és az öntési sebesség növekedése. Az acélban oldott elemek mennyisége is befolyásolja a dúsulás mértékét. Karbonacélban például 0,5 %-nál nagyobb Mn-tartalom csökkenti a gázok kiválását. Az acélba adagolt A1 és Si szintén csökkentő hatású, különösen ha kokillába történik a kezelés. A dúsulásnak ismert a hólyagos és karbidos formája is. Gázhólyagok környezetében a kén és foszfor, és nemfémes szennyezők dúsulnak, mivel a gázhólyag rossz hővezetőképessége miatt az acél dermedése lelassul. Karbidképző elemekkel közepesen és erősen ötvözött acélok karbidjai szilárd oldatból való kiválása a dentritek közötti térségben és a szemcsehatárokon erőteljesebb. A dermedés alatt dúsultan elhelyezkedő oldott elemek és zárványok a lehűlés után is megtartják a kristályosodáskor elfoglalt helyüket. Diffúziós kiegyenlítődés ugyan a lehűlés alatt megindul, azonban tényleges kiegyenlítődés csak az interszticiósan oldott elemek mikrodúsulásában jöhet létre. A makrodúsulás a lehűlés végén is azon a szinten marad, amely dermedéskor kialakult, és majdnem teljesen megmarad a szubsztitúciósan oldott elemek mikrodúsulása is. Az acél kristályosodásakor 3-6%-os fajtérfogatcsökkkenés is van. Ezért dermedéskor fogyási üregek is képződnek, elsősorban a felső részben (primér lunker és szívódás), ße 'bizonyos esetekben alul is található (szekunder luhker és szívódás). Ezek miatt a készterméket selejtezni kell. Ezért a tuskó képlékeny alakításakor a lunkeres részt kivágják. Emiatt a kihozatal csillapított acélnál mindössze 80—85 %-os. Az öntés előtti kezelés ellenére (pl. üst metallurgia) end ogén zárványok még maradnak az acélban, s öntéskor oxigén, valamint exogén zárványok is bekerülnek az olvadékba. Ez utóbbi részben a reoxidációból, részben az üst tűzálló falazatából, az öntőszerelvényekből ered. Ezé rt nem minden esetben lehetséges a kellő tisztaságú tuskó előállítása. Megfelelő beavatkozás nélkül ezekből a tüskökből forgórészek, nyomástartó edények, forgattyústengelyek, stb. nem állíthatók elő. De a növekvő követelmények miatt (szűk összetételi, edzhetőségi előírás, stb.) ma már közepes méretű tuskóból származó termékek se használhatók fel igényesebb célra. Például egy 6 tonnás tuskóból hengerelt 050 mm-es köracél keresztirányú metszetén átlósan 72 elemzési pont alapján lézer-mikroanalizátorral végzett vizsgálat %-os nagyságrendet megköze-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
