{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade.

Page 58

N P P G r o u p + Ch e m c o s t a r Eu r o p e s .r.o.

Nekovové příměsi – modifikace – kvalita kovu

PhD. Valerij Golubcov

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

NPP Group

Ing. Artem Tokarev NPP Group

Ing. Wlodzimierz Wlodek Chemcostar Europe s . r. o .

Ú vo d Použití komplexních mikrokrystalických modifikátorů Insteel-1.5 a Insteel-3.2 při mimopecním ošetření vysokopevnostní oceli vápníkem, vzácnými zeminami a baryem zaručuje snížení znečištění oceli nekovovými vměstky, odstranění hrubých defektů na povrchu bloků kovu, vysokou kvalitu povrchu bram a listů a také zvýšení mechanických a korozních vlastností vývalků.

N e kovové v m ě s t k y Nekovové vměstky – cizí struktury v tekutém a tuhém kovu – jsou chemické sloučeniny kovů a nekovy. Podle zdrojů literatury je v jedné tuně oceli od 1 do 10 trilionů (1012…1013) nekovových vměstků, v procentech je to 0,1 %. Jejich rozměry kolísají od 5 do 200 μm. Celkem může být v oceli až do 0,1 % těchto cizích struktur. Nekovové vměstky jsou koncentrátory napětí, urychlují vznik a rozvoj trhlin. Velkou roli zde hraje atomový vodík, který se usazuje na hranicích ostroúhlých vměstků (hlavně korundu a sulfidů manganu). Značný význam má i koeficient termického rozpínání (KTR) nekovových usazenin. V literatuře byly zkoumány vlivy typu nekovo-

332

vých vměstků na odolnost oceli. Ocel 45 byla v průběhu frakčního lití dezoxidována hliníkem, silikokalciem a ferocerem. Nejnižší odolnost měl kov dezoxidovaný různým množstvím hliníku. V tekuté oceli se tvořilo lehce tavitelné sírovité eutektikum, které krystalizuje jako poslední a snižuje plasticitu, vrubovou houževnatost a odolnost oceli. Doplňkové přidání 0,15 % silikokalcia a 0,15 % feroceru (každý zvlášť nebo oba dva společně) způsobilo zvýšení mechanických vlastností oceli. Vliv vměstků na odolnost oceli

s menším koeficientem termického rozpínání (KTR) než u oceli (například oxid hlinitý, hlinitan vápenatý, spinel). Vměstky s vyšším KTR (například sulfidy manganu) vytvářejí dutiny, které se naplňují difundujícím vodíkem. Pravděpodobnost vzniku mikrotrhlin a následných makrotrhlin je minimální za předpokladu, že se hodnoty KTR nekovových vměstků a matrice shodují. Méně nebezpečné jsou v tomto smyslu (hodnota KTR je shodná s KTR matrice) oxidy manganu, kalcia, oxysulfidy ceru. Úkolem metalurgů je vytvořit v kovu přesně takovéto vměstky. Modifikace

Modul elasticity a koeficient termického rozpínání oxysulfidů ceru jsou velmi blízké analogickým parametrům oceli, proto úroveň termického napětí kolem nich nebude vysoká a v každém případě podstatně menší než u vměstků oxidu hlinitého a jeho derivátů. Sférická forma všech těchto typů vměstků způsobuje snížení koncentrace napětí a zvýšení odolnosti oceli. Proběhlo srovnání zahrnující koncentrace nekovových vměstků v oceli a parametrů, které působí proti únavové hranici kovu. Byl určen stupeň nebezpečí vměstků různých typů, přičemž za měrnou jednotku se vzaly ty nejméně nebezpečné. Pro ocel 45 byly koeficienty nebezpečnosti vměstků stanoveny výpočtem – pro oxid hlinitý – 9, pro alumosilikáty – 6, pro oxid křemičitý – 4, pro sulfidy – 3, silikokalcia – 2, oxysulfidy ceru – 1. Analýza těchto hodnot dokazuje negativní vliv ostroúhlých křehkých vměstků na odolnost oceli. Snížení obsahu oxidu hlinitého a jeho derivátů má kladný vliv na únavovou odolnost oceli, přičemž snížením obsahu vměstků se nerozumí jejich úplné odstranění z oceli. Někdy stačí vytvořit na vměstcích oxidu hlinitého plastickou vrstvu (jak k tomu dochází při konečné dezoxidaci hliníkem a silikokalciem) nebo vytvořit vícekomponentní příměsi s  podobnými vlastnostmi, jako má ocel (např. oxysulfidů ceru, jak k tomu dochází při dezoxidaci hliníkem a ferocerem a také při komplexní dezoxidaci hliníkem, silikokalciem a ferocerem). Je charakteristické, že dokonce i podstatně malá příznivá změna povahy vměstku přináší citelné zlepšení odolnosti oceli vůči únavě způsobené vodíkem. Tak např. konečná dezoxidace oceli ferocerem a odstranění sulfidů z okrajů zrn a tvorba jemně rozptýlených oxysulfidů ceru zvýšily odolnost oceli 10G2FR při zkouškách na vzduchu o 25 % a v  prostředí hydrogenace o více než 60 %. Maximální napětí vzniká v procesu ochlazení v  ocelové matrici okolo vměstků

S l é vá re ns t v í . L X V . z á ř í – ř í j e n 2017 . 9 –10

Mimopecní ošetření oceli, tj. zpracování kovů v pánvi, je účinným nástrojem pro řešení mnoha metalurgických úkolů, z nichž jedním je zlepšení kvality produkce kovů (kovových výrobků). Použití sloučenin kalcia však nevede ke stabilním výsledkům při zlepšování kvality oceli vzhledem ke specifickým vlastnostem kalcia, zejména vzhledem k nízké teplotě varu ve srovnání s teplotou zpracovávaného kovu. K získání takových vměstků je nutné použít komplexní mikrokrystalické modifikátory obsahující kromě kalcia také baryum a kovy vzácných zemin, zirkon, titan atd. Při použití vícesložkových slitin je možné vytvořit komplexní lehce tavitelné oxidové a oxysulfidové sloučeniny a eutektika. Úloha modifikace souvisí s: – produkcí globulárních nekovov ých vměstků, rychle odstranitelných z tekutého kovu; – změnou parametrů krystalizace (zvýšením její rychlosti, zjemněním transkrystalizační zóny apod.), což vede k podstatnému zjemnění makro- a mikrostruktury litého a deformovaného kovu; – oslabením vývoje segregace (odměšování) a zvýšením rovnoměrnosti rozdělení uhlíku, síry, fosforu a příměsí neželezných kovů v odlitku, což je zvláště důležité při výrobě velkých ingotů a odlitků; – snížením kontaminace oceli nekovovými vměstky, změnou jejich složení a vlastností; – přenosem příměsi neželezných kovů z  nízkotajícího stavu do dostatečně žáruvzdorných sloučenin, oslabením jejich negativního vlivu na plasticitu litého kovu za horka a odolnost proti vzniku trhlin. Získání pozitivních výsledků ve zlepšení kvality kovu závisí jak na způsobech zavádění modifikátorů, tak na kvalitě samotných činidel.

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 9-10 2017  

Slevarenstvi 9-10 2017  

Profile for inasport