Szabó Zoltán*
Alacsony zárványtartalmú acél gyártásának feltételei Egyre nagyobb az igény a tiszta acélok elõállítására. Egyre több rendelésben írják elõ a még megengedett zárványossági fokozatot. A szerzõ a dezoxidáció elméleti összefoglalása után szakirodalmi és saját üzemi adatainak felhasználásával elemzi az alacsony zárvány tartalmú acélok gyártásának feltételeit. A vizsgálat az Al-mal dezoxidált, Si-mentes lágyacélok gyártásának körülményeire terjed ki elsõsorban.
1. Bevezetõ. Az acéltermékek felhasználói egyre jobb minõségû és tisztább acélok elõállítását igénylik. Növekszik az olyan rendelések száma, amelyek maximálják az acélok zárványtartalmát. Különösen tiszta acélt igényelnek a hidegalakításhoz, a tengeri csõvezetékek építéséhez, alacsony hõmérsékleten is szívós acélokat felhasználó rendelõk. Az acél tisztaságát annak gáz- és zárvány tartalmával, a zárványok nagyságával, alakjával és a kémiai összetételével jellemezzük. Az acélokban eredetük szerint kéttípusú zárvány található: külsõ eredetû és belsõ eredetû zárvány. A külsõ eredetû zárványok az acélgyártás során, az acéllal érintkezõ tûzálló anyagokból és/vagy a salakból, a belsõ eredetûek pedig a metallurgiai folyamatok lejátszódása során kerülnek az acélba (gázok, dezoxidációs termékek). A tûzállóanyagokat elõállító ipar fejlettségének eredményeként külsõ eredetû zárványok gyakorlatilag nem terhelik az acélt. A zárványok zömét ennek megfelelõen a dezoxidációból származó belsõ eredetû zárványok teszik ki. A dezoxidáció során keletkezett zárványok kémiai összetétele — amely meghatározza tulajdonságukat — a dezoxidációhoz felhasznált dezoxidáló anyagok minõségétõl függ. A leggyakrabban használt dezoxidációs technológiákban az alumínium a meghatározó dezoxidáns. Ennek felhasználását két hatása indokolja: — kicsi oldott mennyisége is alacsony oxigénszintet biztosít az acélban, — 0.01% fölötti mennyisége az acélok öregedésállóságát biztosítja. Az alumínium, mivel a legerõsebb dezoxidáló szer, az acél kémiai összetételének beállításához adagolt ötvözõelemek (Si, Mn) keletkezett oxidjait is redukálja. Ennek eredménye, hogy az Al-mal dezoxidált acélok (Al > 0,02%) csak alumíniumoxid zárványokkal terheltek. Az alumínium erõs nitridképzõ hajlama miatt az acélban oldott nitrogént AlN formában leköti, és ezzel biztosítja az öregedésállóságát. Az acél, a leggondosabb kéntelenítés mellett is, mindig tartalmaz bizonyos mennyiségû kenet, amely az oxidációs szakaszban FeS formában van jelen az acélban. Az acélhoz ötvözött mangán azonban, erõsebb szulfidképzõ hajlama miatt, a lehûlés során, MnS-dá alakítja,
The demand for making clean steels is increasingly large. More and more orders prescribe the still admitted cleanness grade. The author after theoretical summary of deoxidation, using the professional literature as well as his own operational data, analyzes the conditions of making steels with low inclusion content. The examination extends first of all to the manufacturing conditions of Aluminium reduced Silicone-free mild steels.
elhárítva ezzel az acél vörös törékenységének veszélyét. Ennek tudható be, hogy az acélok mindig tartalmaznak bizonyos mennyiségû mangánt, amelynek mennyisége általában meghaladja a szabványokban elõirt kén mennyiségének tízszeresét. A fentieknek megfelelõen az Al-mal dezoxidált acélok belsõ eredetû zárványai Al2O3, AlN és MnS összetételûek. A megdermedt acélban az alumíniumoxid zárványok nem egyenletesen oszlanak el, hanem u.n. oxidfelhõket alkotnak, amelyben gömb, dendrit, fürt és romboid formában válnak ki. A meleghengerlés alatt a fenti zárványelrendezõdés megváltozik. Az alumíniumoxid zárványok a hengerlés irányában sorba rendezõdnek, a mangánszulfid zárványok pedig fonallá, nagyobb zárványok esetén lepénnyé nyúlnak el. Az ilyen zárványelrendezõdés okozza az acélok mechanikai anizotrópiáját, amely a hegesztett acélszerkezeteknél, összetett igénybevétel esetén, a teraszos töréseket eredményezik. A sorba rendezõdött Al2O3 zárványok felelõsek a hidegen hengerelt — nagyon vékony lemezek gyártásánál — a hengerlésirányú felszakadásokért is.
2. Az acélok zárványtartalmának csökkentése. Az acélgyártás oxidációs reakcióinak lejátszódtatásához az acél oxigéntartalmát az oxidálandó elem egyensúlyi oxigéntartalmát meghaladó értékre kell növelni. Az acélgyártás oxidációs periódusa, a termodinamikai törvényeknek megfelelõen, a karbon oxidációjával fejezõdik be, ezért az oxidáció végén az acél oxigéntartalmát a jelen lévõ karbontartalom határozza meg, de az acél kõmérséklete is hatással van rá. Minél nagyobb hõmérsékleten fejezõdik be az oxidáció, annál nagyobb az egyensúlyi oxigéntartalom. Mivel a karbon-oxigén reakció heterogén kémiai reakció, az oxigéntartalom mindig nagyobb az egyensúlyi értéknél. Az egyensúly feletti oxigén mennyiség annál több, minél kisebb az acél karbon tartalma. Ez az összefüggés reakciókinetikai okokkal magyarázható. 0,05% alatti karbontartalmú acél oxigéntartalma elérheti, illetve meg is haladhatja a 700–1000 ppm (1 ppm=10-4%) értéket, különösen akkor, ha az acél hõmérséklete is magas. Az oxidációs periódus végén ez a nagy mennyiségû oxigén oldott FeO formá-
* Dr. Szabó Zoltán ny. metallurgiafejlesztési fõmérnök, a Dunaferr Zrt. fõtanácsosa.
DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2006/4.
203
ban van az acélban. Lehûlés során az oldhatóságának csökkenése miatt kiválik, és alacsony olvadáspontja miatt (kb. 1100 °C) a kristályos acél kristályhatárain helyezkedik el. Melegalakítás hõmérsékletén a megolvadt FeO hártya miatt nincs összetartó erõ a kristályok között, ezért a hengernyomások hatására az acél széttöredezik, és selejtté válik. E jelenség elkerülése miatt kell az acélt dezoxidálni. Dezoxidációhoz azok az elemek jöhetnek szóba, amelyek az alábbi kritériumoknak megfelelnek: — az oxigénhez nagyobb az affinitásuk, mint a Fe-nak, — a keletkezett oxidjuk nem oldódik az acélban, de a salakban igen, — jelenlétük, az acél tulajdonságait károsan nem befolyásolja, — kis mennyiségük is alacsony oxigén mennyiséggel tart egyensúlyt, — nem drágák. A fenti kritériumoknak az alumínium és részben a szilícium felel meg legjobban. A dezoxidáció során az acélhoz adagolt dezoxidáló elem reakcióba lép az acélban oldott FeO-val, és adagolt mennyiségének függvényében elbontja annak egy részét. A reakció a dezoxidáló elem oxigénegyensúlyának eléréséig játszódik le, és ott megáll. A dezoxidáció folyamatát szemlélteti az 1. ábra [4]. Az ábrán látható hiperbolikus összefüggés a dezoxidáló elem oxigénegyensú-
— az acélban maradó, oldott formában jelen levõ mennyiségre, — az oxigénnel reagáló és oxid formában jelen levõ mennyiségre. A dezoxidáló elem elsõ részét hasznosuló, a második részét leégõ mennyiségnek nevezzük. A hasznosuló elem mennyisége az oldva maradt oxigénnel tart egyensúlyt. Az ábrába berajzolt pontozott szaggatott vonal egy kisebb oxigéntartalomra vonatkozó állapotot mutat. Látható, hogy azonos dezoxidálási egyensúly esetén a dezoxidációs termék mennyisége csökken, az oldott (aktív) oxigéntartalom pedig nem változik. A dezoxidált acélban két formában jelen levõ oxigén, amelyek összege az acél összes oxigén tartalmát jelenti Oössz =Oaktiv+Ooxid a további technológiai mûveletek (acélkezelés, pihentetés, leöntés) során nem egyformán viselkedik: — az oxidoknak lehetõségük van, a kinetika törvényeinek megfelelõen, a salakba való felúszásra, — az acélban oldott oxigénnek ilyen lehetõsége nincs. A lehûlés során a hõmérsékletcsökkenés hatására azonban további oxidképzõdésben vesz részt, és a környezeti hõmérsékleten már csak dezoxidációs oxid formában található az acélban. A dezoxidáció hõmérséklete és a dermedési hõmérséklet között keletkezett oxidokat másodlagos, a szilárd halmazállapotban kiváló oxidokat pedig harmadlagos dezoxidációs termékeknek nevezzük. Az elmondottak azt jelentik, hogy az acélban jelenlevõ összes oxigénbõl a dezoxidáció, és azt követõ lehûlés során dezoxidációs oxid képzõdik. Az elsõdlegesen kivált oxidoknak a felúszási lehetõsége adott, a másodlagos és a harmadlagos dezoxidációs termékek salakba emelkedésének azonban gyakorlatilag semmi esélye nincs. Ennek ismeretében könnyû belátni, hogy a tiszta acél gyártásának alapvetõ feltétele a nagyon alacsony oldott oxigén biztosítása a dezoxidáció során, valamint a dezoxidáció termékeinek minél nagyobb fokú eltávolítása az acélfürdõbõl [1].
1. ábra: Az acél oxigéntartalmának változása a dezoxidáció során lyát mutatja a dezoxidáció hõmérsékletén. Az Ofv vonal az acél oxigéntartalmát jelzi a dezoxidáció elõtt — az oxidációs szakasz végén —, a rajta elhelyezett pont pedig az adagolt dezoxidáló szer mennyiségét mutatja. A dezoxidáció lejátszódásának irányát a sztöchiometriai arányoknak megfelelõ szaggatott vonal mutatja, hiszen a reakció mindig megfelel ennek az aránynak. A dezoxidációs reakció az egyensúly elérésénél befejezõdik. A reakció lejátszódása után az acélban jelen levõ oxigén két részre oszlik: — az FeO formában oldva maradó (aktív) oxigénre (Oaktív) — a dezoxidáló elemmel reakcióba lépõ és oxidformába kicsapódó oxigénre (Ooxid) Ennek megfelelõen a dezoxidációhoz felhasznált elem is két részre oszlik:
204
2.1. Az alumíniummal dezoxidált acélokban keletkezett zárványok alakja és nagysága Az alumíniummal végrehajtott dezoxidáció során keletkezett Al2O3 zárványok igen változatos formában találhatók az acélban. A folyékony acélban kimutathatók az alumíniumoxid dendritek, fürtök, aggregátumok, síklapokkal határolt és gömbszerû zárványok. Ezeket a tipikus zárványokat a 2. ábra mutatja [2]. Kutatások eredményei szerint az acélban található alumíniumoxid zárványok morfológiája a folyékony acél oxigéntartalmától, alumínium tartalmától, a hõntartás idejétõl (a csapolástól az öntés végéig eltelt idõ) és a gázöblítés módjától függ [3]. A zárványok nagysága összefüggésben van az alakjukkal. A szakirodalomból átvett adatokból készített 1. táblázat mutatja az egyes zárványtípusok nagyságát [2].
DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2006/4.
Ezek a tények azt jelentik, hogy alacsony oxigéntartalmú acél gyártásánál elsõsorban a nagyobb zárványoktól kell megtisztítani az acélt.
2.2. A zárványok eltávolítása a folyékony acélból Az alumíniumoxid zárványok sûrûsége kb. 60%-a a folyékony acél sûrûségének, ezért a zárványok felfelé, a salak irányába történõ mozgása törvényszerû folyamatnak tekinthetõ. A felúszási sebesség a Stokes-törvénynek megfelelõen az alábbi összefüggéssel írható le [1]. 2gr2 (s1 – s2) V = ——————— 9η ahol — r a zárvány sugara — s a sûrûség (acél, zárvány) — η az acél viszkozitása
2. ábra: Tipikus zárványalakok a folyékony acélban 1. táblázat: A zárványok nagysága A zárvány alakja
Az elemzések
Az átlagos
száma
Méret (µm)
Szórás
Kicsi gömb
8980
0.53
0.26
Nagy gömb
102
2.58
0.92
Nyolclapú
613
2.41
0.73
Lemezalak
572
2.85
1.55
Fürt
427
59.6
44.5
Aggregátum
557
13.4
15.1
Nagy, soklapú
106
7.87
7.43
A táblázatból látható az acélban keletkezõ zárványok alakjának és méretének változatossága. A nagyméretû zárványokat tekintjük a legkárosabb hatásúaknak az acél minõsége szempontjából. Nagy zárványnak tekinthetõk a fürtök, az aggregátumok, a dendritek és a nagy, soklapú zárványok, mert ezeknek nagysága meghaladja az 5 mikrométer nagyságot. A folyékony acélban azonban a kicsi, gömbszerû zárványok fordulnak elõ legnagyobb számban, és a zárványok darabszámának 87–95%-át képviselik. A nagyobb oxigénhordozók viszont a nagy zárványok, elsõsorban a fürtök. Összehasonlításul álljon itt egy példa: 1 ppm oxigén egy gramm acélmintában elõfordulhat egy darab kb. 100 µm-es önálló alumíniumoxid részecske, vagy 109 darab 0,1 µm átmérõjû részecske révén.
DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2006/4.
A zárványok kicsi mérete és a folyékony acél nagy viszkozitása miatt a zárványok felúszási sebessége másodpercenként csak néhány µm-re korlátozódik (pl. egy 10 µm átmérõjû zárvány esetében ez a sebesség 30 µm/s–1 nagyságú) A kutatási eredmények és a gyakorlat által is igazolt tények viszont azt bizonyítják, hogy az acélban képzõdött nagy zárványok — a fürtök, a dendritek és az aggregátumok — gyorsan, a Stokes-törvényben foglaltaknál sokkal gyorsabban távoznak el a folyékony acélból. Ennek oka valószínûleg az alumíniumoxid és az acél között kialakuló felületi feszültségre vezethetõ vissza. Mérési eredmények bizonyítják, hogy 10 perces kezelés után a fent említett nagy zárványok eltávoznak az acélból, és
3. ábra: Az acél összes és aktív oxigéntartalmának gyakorisága az Al-mal dezoxidált acélokban
205
összes oxigéntartalma alacsony szinten stabilizálódik [2]. A Dunaferrben végzett vizsgálatok is alátámasztják ezt a megállapítást. A 3. ábra az acélok összes oxigéntartalmának gyakoriságát mutatja Al-mal dezoxidált acélok esetében. Az ábra 80 adag adatainak felhasználásával készült [4]. Mivel az Al2O3-fürtök képzõdése kedvezõen hat az acél tisztaságára, a dezoxidációhoz felhasznált Al mennyiségét úgy kell meghatározni, hogy huzalos korrekcióra ne legyen, vagy csak kis mennyiségben legyen szükség. A kisméretû zárványok eltávolítása az alumíniumoxid fenti tulajdonsága mellett is külsõ segítségre szorul, ezért az ipari gyakorlatban az acélfürdõ keverése vált általános technológiává.
2.2.1 A zárványok eltávolítása az acél keverésével Az acélfürdõ homogenizálása érdekében, valamint a zárványok közötti ütközések elõsegítésére az acélt elektromágneses, mechanikusan, vagy inert gáz buborékoltatással keverik. Mindhárom esetben a zárványtalanító hatás a keverés intenzitásának függvénye. Minél nagyobb a keverõ hatás, a zárványtartalom csökkenése annál nagyobb. Az inert gázzal történõ keverés esetén az alumíniumoxid zárványok nem nedvesítõ tulajdonságai segítenek abban, hogy a zárványok különváljanak az acéltól, és a gázbuborékokhoz kötõdve a salakba kerüljenek. Annál jobb a gázöblítés zárványtalanítási hatásfoka, minél nagyobb a befúvatott gáz intenzitása, és minél hosszabb a kezelés ideje, valamint minél egyenletesebb a gáz eloszlása az acélfürdõben. A 4. ábra mutatja, hogy a zárványmennyiség a keverési idõ függvényében exponenciálisan csökken, és a keverés intenzitásával az eltávolítás hatásfoka javul. Az ábráról az is látható, hogy 5–10 perces gázöblítés után — a gázbefújás intenzitásától függõen — a tisztító hatás gyakorlatilag nem változik [2]. Kutatások arra is kitér-
5. ábra: Az üstkezelés végén az acélban lévõ Otot értéke az öntõüst-salak vasoxid tartalma függvényében kozzanak, azonban ezek zárványeltávolító képessége csökken. Ezen túlmenõen, ha a buborékok mérete kisebb 0,5 mm-nél, akkor azokat az acél konvekciója bezárttá teszi, és nem távoznak el az acélból. Az intenzív keverés, amely a zárvány felúszást elõsegíti, az acél újraoxidálódását is eredményezi. A reoxidációs hatást az acél összes oxigéntartalmának mérésével meghatározni nem lehet, mert a reoxidáció és a zárványfelúszás egyidejû lejátszódása ezt bizonytalanná teszi. Segíthet viszont az acél nitrogéntartalmának a mérése, mert annak növekedése a reoxidáció mértékével arányos. A levegõbõl felvett nitrogén az acél alumíniumtartalmával nitridet képez, és a dezoxidáció hõmérsékletén oldott állapotú, tehát eltávozni nem tud. Az acél reoxidációját az üstmetallurgiai kezelés során elõidézi az acélt borító salak kémiai összetétele is. Amennyiben ugyanis acélgyártási salak (primer salak) kerül az acélra, és annak FeO+MnO tartalma meghaladja az 1–2%-ot, a salak és a fém határfelületén az acél Altartalma ezeket redukálja. Annál nagyobb lesz a redukció mértéke, minél nagyobb a salak-fém fázisok érintkezési felülete. Az érintkezõ fázisfelületek nagysága a keverés intenzitásától függ. A Sidmár francia üzemében pozitív kapcsolatot találtak a salak vasoxidtartalma, és az acél összes oxigéntartalma között, amely összefüggés a 5. ábrán látható. A redukció lejátszódását az acél oldott (fémes) Al-tartalmának csökkenése is jelzi, amelyet az egyensúlyi oxigéntartalom növekedése, és az oxidok keletkezése miatt az acél összes oxigéntartalmának növekedése kísér. Ezt mutatja a 6. ábra.
4. ábra: Az acél összes oxigéntartalmának csökkenése mágneses keverés esetén tek, hogyan befolyásolja a zárványok felúszását a gázbuborékok száma és nagysága. A vizsgálat eredménye szerint a kicsi buborékok nagyszámú jelenléte növeli az esélyét annak, hogy a buborékok és a zárványok talál-
206
6. ábra: Fémes alumíniumveszteség a másodlagos metallurgia közben
DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2006/4.
2. táblázat: Az argonos kezelés zárványeltávolító hatása A vizsgált zárványjellemzõ
Darabszám
Dezoxidáció után
Argongázos
Argongázos
kivett próba
kezelés után
kezelés után
kivett próba
kivett 2 próba
3651
1478
1076
2
Átlagos terület [µm ]
10.8
3.27
0.05
Átlagos átmérõ [µm]
4.0
4.10
3.7
Legkisebb átmérõ
1.3
1.30
1.3
Legnagyobb átmérõ
35.4
27.80
24.03
Al2O3 csoportok
16
4
4
száma [db]
A keverõ hatás és a salak FeO+MnO oxidjai redukciójának összefüggése bizonyítható, ha összevetjük a salakredukció nagyságát az argonbefújás módjával. Gyakorlatból tudjuk, hogy az alsó gázbefújás könnyebben szabályozható, mint a felsõ lándzsán történõ gázbevitel, és a felsõ lándzsás technológiánál a keverõ hatás nagyobb, ezért a redukció mértéke is nagyobb. A fázishatáron a redukciós folyamatok mellett kéntelenítési folyamat is lejátszódik. A kéntelenítési folyamatnak ugyanis minden termodinamikai feltétele adott, és a gázbefújás felületnövelõ hatása pedig a kinetikai feltételt biztosítja. A Dunaferrben mindkét kezelési módot alkalmazzák, így összehasonlításra van lehetõség. A salakalkotók %os mennyiségének csökkenése akkor ad igazán korrekt összehasonlíthatóságot, ha az acélt borító salak tömege azonos. A gázöblítés tisztító hatása és a reoxidáció nagysága között egy dinamikus egyensúly alakul ki, amelyben az oxidrészecskék távozása megegyezik az újbóli oxidáció miatti oxigénáramlás nagyságával. Ennek tudható be, hogy a gázöblítésnél bizonyos idõ után nem változik az acél összes oxigéntartalma, valamint nem mutatható ki korrekt kapcsolat a gázbefújási idõ és az acélban maradó oxigén tartalom között. A Dunaferrben is készült néhány vizsgálat [5] a folyékony acél zárványtartalmának megítélésére. A korrekt próbavétel hiánya ellenére az acélkezelés tisztító hatása egyértelmûen nyomon követhetõ, amit a 2. táblázat foglal össze. Az argonozási idõ növelésének eredményeként a nagyobb zárványok további csökkenése valószínûsíthetõ, ami elvezet a tiszta acél biztosításához.
3. Az acél zárványtartalmának változása az üstmetallurgiai kezelés után A kutatások igazolták, és errõl már esett szó, hogy az Aladagolás után rövid idõ múlva a keletkezett alumíniumoxid fürtök eltávoznak az acélból. Mivel ezek hordozzák az acélt terhelõ oxigén zömét, az acél összes oxigén tartalma gyorsan alacsony értékre csökken. A megfelelõen kezelt acél általában 25–30 ppm összes oxigént tartalmaz, amelybõl 21–26 ppm alumíniumoxid zárványokhoz kötõdik, 3–4 ppm pedig oldott állapotú. (lásd! 3. ábra) Az öntés befejezéséig, az acél hõmérsékletének
DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2006/4.
csökkenése következtében, az egyensúlyi oxigéntartalom csökkenése miatt az oldott oxigén 2–3 ppm értékre csökken [6]. Az ekkor kiváló alumíniumoxid a már meglevõ zárványokhoz kapcsolódik, és növeli azok méreteit. A növekedés azonban olyan kis mértékû, ami a zárvány nagyságának megmérésével aligha érzékelhetõ (0,02–0,4 µm), kimutatható viszont a zárványok nagyságának növekedése a síklapú zárványoknál és az aggregátumoknál. Mivel az Oösszes ez alatt az idõ alatt lényegében nem változik, a zárványok növekedése azok összekapcsolódásával van összefüggésben. Az acél leöntése során is éri, érheti az acélt reoxidációs hatás. Az öntõsugár nem megfelelõ védelme, a nem megfelelõ összetételû fedõsalak a közbensõ üstön (pl. magas SiO2 tartalmú salak, amelyet az acél Al-tartalma redukál), a merülõ nyúlvány nem megfelelõ tömítése, vagy nem jó argonos védelme, valamint nem megfelelõ összetételû öntõpor használata, reoxidációs hatások forrása lehet. Ezeknek az oxigénforrásoknak a kizárására azért szükséges nagy gondot fordítani, mert ezek eredményezik az alumíniumoxid fürtök újbóli megjelenését. A kutatási eredmények szerint ezek a zárványok felelõsek az öntõkagylók szûküléséért ill. eltömõdéséért. A merülõ nyúlványon található lerakódások majdnem teljesen fürtökbõl és rendszertelen alakú síklapokkal határolt zárványokból állnak. A lerakódás három rétegbõl áll. Az elsõ réteg a tûzállóanyag felületi rétege, amelyen bizonyos mértékû infiltráció látható, és erre alumíniumoxidok rakódtak. A másik két rétegben nagy mennyiségû alumíniumoxid fürtöket és lemezszerû képzõdményeket találtak. Mivel az üstmetallurgiai kezelés végén az acélban csak kicsiny (< 5 µm) gömb alakú és síkfelületû részecskék aggregátumait, és nagyobb méretû (10–20 µm) soklapú részecskéket figyeltek meg, a fürtöknek az üstmetallurgiai kezelés után kellett képzõdniük. Legvalószínûbb, hogy a fürtképzõdés, a több oxigénforrás jelenléte ellenére, a cserélhetõ merülõ nyúlvány és a közbensõ üst között beáramló levegõ oxigénjének hatására jön létre, annak ellenére, hogy ott argonos gázvédelem van jelen. Az öntõkagylóra lerakódó alumíniumzárványok bizonytalanná teszik a teljes acéladag minõségének megítélését. Öntés közben ugyanis a kagylóról Al2O3 csomók vállnak le, amelyek bejutnak a kristályosodó acél felszíne alá, és egy részük a kristályosodási fronton megreked. Mivel a leválások a kristályosodási frontot véletlenszerûen, különbözõ mélységekben és változó mélységekben terhelik az öntött szálakban egyenlõtlen zárványelõfordulás található. Ennek a ténynek tudható be, hogy az egyik bramma jó minõségû, a másik pedig hibás. Az irodalmi adatok felhasználásával készült fenti öszszeállítás azt mutatja, hogy tiszta acél az üstmetallurgiai technológiával elõállítható, de a nem megfelelõ öntéstechnológia károsan hathat a készacél minõségére, ami felhívja a figyelmet ennek javítására.
4. Összefoglalás Hosszú idõ óta a metallurgusok azon munkálkodnak, hogy minél kisebb gáz- és zárványtartalmú acél gyártástechnológiáját készítsék el, mert a megrendelõk egyre
207
tisztább acélokat igényelnek. Munkájuk során új elemzõ és vizsgálati eljárások alakultak ki, olyan üstmetallurgiai eljárások bevezetésére került sor, amelyek lehetõvé tették az egyre tisztább acél elõállítását. Kutatási eredmények világossá tették, hogy az acél minõsége romlik, ha az öntés során az acélt reoxidációs hatások érik. E hatások csökkentése érdekében nagy gondot fordítanak az öntõsugár védelmére, az acél felszínének letakarására, hogy a levegõ oxidáló hatásától megvédjék az üstmetallurgiai állomásokon elõállított tiszta acélt. Az is egyértelmûvé vált, hogy az acéllal érintkezõ tûzálló anyagok, fedõporok, öntõporok is reoxidációs források lehetnek, ha kémiai összetételüket nem kellõ gondossággal választjuk ki.
Felhasznált irodalom [1] [2] [3] [4] [5] [6]
Szabó Zoltán: Acélgyártás Fõiskolai jegyzet. Rob Dekkers: Nem-fémes zárványok a folyékony acélban. Doktori értekezés 2002 Tönshoff és tsai: Stáhl und Eisen 1989. 10. Szabó Zoltán: Öntõkagylók szûkülésének megszüntetése a lágy acélok Ca-os kezelésével Tanulmány 1999 Takácsné Szabó Andrea: Az acélolvadékból vett érem próbák tisztasága. Tudomány Napja Dunaújváros 2006 Szabó Zoltán: Az acélok finomítása üstmetallurgiai kezeléssel. Fõiskolai segédlet 2002.
208
DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2006/4.
