Wtrącenia niemetaliczne w staliwie topionym w małym piecu indukcyjnym

Transkrypt

1 A R C H I V E S of F O U N D R Y E N G I N E E R I N G Published quarterly as the organ of the Foundry Commission of the Polish Academy of Sciences ISSN (897-0) Volume Special Issue / / Wtrącenia niemetaliczne w staliwie topionym w małym piecu indukcyjnym J. Suchoń *, A. Studnicki, J. Szajnar Katedra Odlewnictwa Politechniki Śląskiej,ul. Towarowa 7, -00 Gliwice Poland * Kontakt korespondencyjny. jacek.suchon@polsl.pl Otrzymano , zaakceptowano do druku Streszczenie Czynnikiem decydującym o jakości wielu stopów w tym szczególnie staliwa jest ilość wielkość i rodzaj wtrąceń niemetalicznych. W prezentowanej pracy podjęto próbę określenia jak wpływają skład chemiczny, dodatki stopowe oraz sposób prowadzenia wytopu na ilość i rodzaj wtrąceń niemetalicznych. Słowa kluczowe: Staliwo, Wtrącenia niemetaliczne, Dodatki stopowe. Wprowadzenie Wtrącenia niemetaliczne stanowią bardzo istotny czynnik decydujący o właściwościach stali i staliw. Rodzaj występujących wtrąceń ich ilość uzależnione są od bardzo wielu czynników takich jak: skład chemiczny stopu, zastosowane modyfikatory i sposób dodania, użyte odtleniacze i sposób ich dodania, temperatura przegrzania metalu, rodzaj masy formierskiej czy zastosowanego zabiegu argonowania[-].istotne znaczenie mogą mieć nawet mikrododatki takie jak V, Ti Al [5]. Szczególnego znaczenia nabierają one gdy wytop prowadzony jest w piecu o pojemności kilkudziesięciu kilogramów ponieważ w tych warunkach zabiegi argonowania kąpieli stają się prawie niemożliwe. Przedmiotem przeprowadzonych badań było określenie wpływu zastosowanych dodatków stopowychna ilość i wielkość wtrąceń niemetalicznych.. Badania własne Materiałem wyjściowym do badań był złom stali CREUSABRO 8000 o składzie przedstawionym w tabeli. Na bazie tego materiału wykonano dwa wytopy. Tabela. Skład wyjściowy badanego materiału. C Si Mn P S Cr Mo Ni Ti V <0,8 0, <,60 <0,00 <0,00 <,60 >0,0 >0, 0,0 0,0 Przeprowadzone wytopy przebiegały następująco: Wytop : wsad 8,5 kg stali CREUSABRO 8000, żużel w ilości ok.% (0, kg) z suchego piasku kwarcowego, odtlenianie w piecu za pomocą ok.0,% (0,06 kg) FeCaSi oraz 0,0% (6g) Al. Wytop : wsad 8,5 kg stali CREUSABRO 8000, uzupełnienie wsadu: ok. %Ni (0, kg) i 0,5% Mo (0, kg FeMo), żużel w ilości ok.% (0, kg) z suchego piasku kwarcowego, odtlenianie w piecu za pomocą ok.0,% (0,06 kg) FeCaSi, wprowadzenie 0,06% (0g) FeV, po upływie ok. min. wprowadzono 0,06% (0g)FeTi. Analizę składu chemicznego otrzymanych materiałów przedstawiono w tabeli. Dla wykonanych wytopów A R C H I V E S o f F O U N D R Y E N G I N E E R I N G V o l u m e, S p e c i a l I s s u e / 0,

2 przeprowadzono analizę ilościową występujących wtrąceń niemetalicznych oraz mikroanalizę rentgenowską w celu zidentyfikowania rodzaju wydzieleń.wyniki tych analiz przedstawiono na rysunkach do. Tabela. Skład chemiczny otrzymanych staliw Nr C Si Mn P S Cr Mo Ni Al Cu Ti V 0,7 0,80 0,8 0,09 0,00 0,60 0, 0,9 0,07 0, 0, 0,9 0,80 0,08 0,00 0,60 0,7, 0,007 0,8 0,008 0,05 a) b) c) d) U = 56,80, W = 0,8, Z = 0,86978 Odchylenie stnd. = 9,, Korelacja = 0,9060, Test Fishera =, Rys.. Wytop. a) wtrącenia niemetaliczne pow. 05 x, b)wtrącenia niemetaliczne pow. 000x, c) rozkład ilości wtrąceń w klasach ich wielkości, d) matematyczny opis rozkładu ilości wtrąceń U = 90,8; W = 0,799; Z = 0,6597 Odchylenie stnd. = 7,89; Korelacja = 0,95;Test Fishera = 7, Rys.. Wytop. a) wtrącenia niemetaliczne pow. 05 x, b)wtrącenia niemetaliczne pow. 000x, c) rozkład ilości wtrąceń w klasach ich wielkości, d) matematyczny opis rozkładu ilości wtrąceń 9 A R C H I V E S o f F O U N D R Y E N G I N E E R I N G V o l u m e, S p e c i a l I s s u e / 0, 9-97

3 Si Cr Mn Fe Si Mo Cr..5 Mn Fe Cu.8.0 O. 8.8 Al Si S Ca Cr Mn.5.75 Fe Si Cr Mn Fe Rys.. Wyniki mikroanalizy rentgenowskiej wtrąceń niemetalicznych i osnowy dla wytopu A R C H I V E S o f F O U N D R Y E N G I N E E R I N G V o l u m e, S p e c i a l I s s u e / 0,

4 O Al Si Mo.8 0. Ti.5.90 Cr Mn Fe Cu O Al Si Mo Ca Ti Cr Mn Fe Ni Cu. 0.6 O Si Mo Cr.5. Mn..98 Fe Ni.7.7 Cu.7.7 Si.5.85 Mo Cr.5. Mn.. Fe Ni.5.5 Cu Rys.. Wyniki mikroanalizy rentgenowskiej wtrąceń niemetalicznych i osnowy dla wytopu 96 A R C H I V E S o f F O U N D R Y E N G I N E E R I N G V o l u m e, S p e c i a l I s s u e / 0, 9-97

5 . Podsumowanie Przeprowadzone badania wykazały istotny wpływ rodzaju materiałów wsadowych i składu chemicznego na wielkość i rodzaj wtrąceń niemetalicznych. W próbkach pobranych z wytopu obserwujemy występowanie dużej ilości drobnych wtrąceń niemetalicznych. Ich średnia wielkość co pokazano na rys.. wynosi, m (W=ln(P)). W przypadku wytopu czyli stopu o większej ilości dodatków stopowych obserwujemy wzrost średniej wielkości wtrąceń do. m oraz wmniejszenie ich ilości o czym świadczy spadek wartości parametru U. Jednocześnie mikroanaliza rentgenowska wykazała, że ze wzrostem ilości dodatków stopowych wzrósł stopień złożoności wtrąceń. Szczególnie uwidacznia się to na przykładzie tytanu i molibdenu których wprowadzenie do stopu od razu zostało uwidocznione w mikroanalizie rentgenowskiej wtrąceń. Analiza wyników wyraźnie wskazuje, że dominującymi wtrąceniami są tlenki, udało się odnaleźć siarczki. Nie stwierdzono natomiast występowania azotków. Literatura [] Wieloch, S. & Głownia, J. (988). Theoretical aspects of heterogeneous cast steel modification. Krzepnięcie Metali i Stopówt [] Hübner, K. J. & Głownia, J. (000). Techniques of argon treatment of steel in small capacity ladles vs steel cleanness. Krzepnięcie Metali I Stopów. (), -6. [] Głownia, J. & Hübner, K. J. (997). Morphology of Nitrides d u ring Deoxidation of Steel. Krzepnięcie Metali i Stopów., 5-6. [] Kalandyk, B. & Głownia, J. (006). Slag gas defects on industrial casting of carbon and alloys cast steels. Archiwum Odlewnictwa. 6(), [5] Kniaginin, G. (979). Effect of small additions of certain elements on the properties cast steel and steel. Przegląd Odlewnictwa., Podziękowania Prezentowane badania zostały wykonane podczas realizacji projektu N R finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Non-metallic Inclusions in Cast Steel Melted in a Small Induction Furnace Abstract Determinant of the quality of many alloys in particular cast a number of magnitude and type of non-metallic inclusions. In the present study attempts to determine how they affect the chemical composition, alloying elements and the manner in which the melt of the number and type of non-metallic inclusions. A R C H I V E S o f F O U N D R Y E N G I N E E R I N G V o l u m e, S p e c i a l I s s u e / 0,