196467. lajstromszámú szabadalom • Aktivátoranyag acél ötvözetrendszerek vagy hegesztési varratok minőségének javítására és ezt tartalmazó porbeles hegesztőhuzal
4 196467 5 szintentartésa mellett, fokozva az elméleti rácserö teherviselésre hasznosítható arányát. Az aktivátoranyagot alkotó összetevők a kereskedelemben kapható ötvözetek, előnyösen ferroötvözetek illetve célszerű vegyuletek alakjában kerülnek felhasználósra. Az acélgyártásnál a keveréket maximálisan 10 mm-es szemcsenagyságban, jól összekevert állapotban, könnyen kezelhető nagyságú csomagolásban az üstbe ötvözzük csapolás közben, kihasználva a folyékony acélsugár keverő hatását, vagy a gyakorlatban egyre inkább használatos üstbefúvó rendszerek segítségével a csapolás befejezése után a folyékony acélba fúvatjuk. Porbeles hegesztőhuzal gyártásánál az aktivátoranyagot néhány tized, célszerűen 0,05-0,25 mm-es szemcsenagyságban, jól öszszekevert állapotban alkalmazzuk. Az aktivétor anyagának az elektróda belsejében való elhelyezése a porbeles elektróda gyártására alkalmazott szokásos módszerrel történik. Az egyes ötvözóelemek tulajdonsága és azok célszerű aránya az ötvözőrendszerekben olyan lokális fizikai-kémiai, nukleélódási és kinetikai feltételeket teremt az ötvöződés, a megszilárdulás, a hevítés és melegalakítás, valamint az újrakristályosodás folyamán, amely jelentős mértékben növeli az egyes elemeknek a szilárdság növelésére hasznosuló mennyiségét és ezirányú hatékonyságét. A célszerű arányban alkalmazott alkotóelemek közül az acélokban egyesek olyan olvadásponté komplex vegyületeket alkotnak, amelyek részben aktív méretű csírákat hoznak létre mór az olvadékban, fokozva ezzel a kristályosodó képességet, csökkentve a dermedés idejét, részben hatásukra a primér szemcseméret, a dúsulások lehetősége csökken, az újrakristályosodás kedvező feltételei jelentősen javulnak. A találmány szerinti ötvözetarónyok ezek után olyan kinetikai feltételeket teremtenek a dermedés és az újrakristályosodás folyamán, amelyek jelentős mértékben növelik az egyes elemek interszticiós oldódási aktivitását és az ily módon oldódó mennyiségüket, majd ezáltal az előfeszített rácsok számát és feszitettségük mértékét is. Az interszticiós récselőfeszités intenziven növeli a metallurgiai úton létrehozott diszlokációk számát, amelyek egyrészt elősegítik, másrészt meghatározzék azok mozgását akadályozó kiválások képződését. A keverék célszerű alkotóelemei közül egyesek komplex, nagy nyirószilérdságü fémes kiválásokat képeznek, melyek egyrészt hatékonyan növelik, másrészt a récshibákba települve stabilizálják az alapanyag rácsának belső feszültségét. Ily módon a metallurgiai úton létrehozott, növelt számú rácshibák elősegítik a fémes kiválások képződését, meghatározva azok helyét és elhelyezkedésüli sűrűségét is, ezzel jelentősen fokozva a kiválások horgonyzó funkcionálásának hatékonyságát az igénybevétel hatására meginduló diszlokációfront mozgásában. A keverék alkotóelemei közül egyesek inkább a szemcsehatárokon lévő rácshibákba települve a környezetükben lévő fématomok diffúziós sebességét csökkentik és ezzel az itt létrejövő nem-koherens kiválások folyamatét késleltetik. Megakadályozzék ezzel a nem kívánatos kiválásoknak a szemcsehatérok mentén történő feldúsulását, azok környékének ötvözőelemekben való inhomogénné válását. A homogén szemcsehatárok szilárdsága jelentősen növekedik ezáltal, késik azoknak az igénybevétel hatására bekövetkező korai felrepedése, növekedik a kúszási-törésig a nyúlás és kontrakció, fokozódik az ötvözetrendszer képlékenysége, hideg- és melegalakithatósága, kifáradási hatéra, igénybevételére hasznosítható szilárdsága. A keverék alkotóelemei közül mások olyan kis fajsúlyú zárványokat képeznek, amelyeknek könnyű a salakba történő felúszása, igy jelentősen csökkentik az acél káros zérvénytartalmát. Ezenkívül olyan komplex gömb alakú zárványok is képződnek, melyek egyrészt az acélban maradnak, a képlékenyalakítés sorén is megtartják eredeti formájukat, másrészt a felületükön megkötik a kén-atomokat, szulfid burkot képezve, ezáltal jelentősen csökkentik a vas-szulfid képződésének lehetőségét, így kedvezőbb képlékenységi és anizotrópiái tulajdonságokat biztosítanak az acélnak. A találmány szerinti keverék ily módon automatikusan biztosítja az adott acélok kohászati minőségének javulását, a szilárdításmechanizmusok termikus hatások alkalmazása nélküli maradéktalan működését, azoknak - az alapanyagnak megfelelő - optimális arányú érvényesülését, kombinációjuk additív szuperponálódásét, jelentős mértekben növelve az acélok hasznosítható szilárdságát. A találmány szerinti keverék hatásét a következő példák szemléltetik. Az 1. sz. táblázat az aktivétoranyaggal kezelt A-l; A-2; A-3; A-4 és A-5, valamint ezekhez közelálló B-l; B-2; B-3; B-4 és B-5 bázis adag (az aktivétoranyag nélküli kontroll minta), továbbá az aktivátoranyagot tartalmazó FWi jelű porbeles hegesztöhuzal kémiai összetételét tartalmazza tömeg%-ban. Az adatokat 50 tonnás UHP + AOD acélgyártó berendezésen állítottuk elő. Az acélgyártáshoz használt aktivátor keverékét a 2. sz. táblázat tartalmazza. A gyártást kővetően hagyományos melegalakitással 12,5 mm vastag lemezeket hengereltünk. A lemezek mechanikai tulajdonságait melegen hengerelt és három különböző hőmérsékleten megeresztett állapotban a 3. sz. táblázat tartalmazza, összehasonlítva a bázis adag hasonló állapotaival. A bázis adag eredményeit 100%-nak véve, feltüntettük az aktivétoranyaggal gyártott adagok eredményeinek %-os arányét is. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
