Zwykle po argonowaniu albo po procesie R-H i D-H jest w stali 3¸5ppm wodoru, 50¸80ppm azotu, 30¸40ppm tlenku węgla (CO).
W Hucie Katowice produkuje się stal ŁH15 typowa łożyskowa o składzie:
C – 42 %
Mn – 0,3%
Si – 0,25%
P – 0,02%
S – 0,015%
Cr – 1,5%
Ni – 0,2%
Mo – 0,02%
Po argonowaniu stal ta ma:
H2 - 3¸30ppm; N2 - 20¸130ppm.
RYSUNEK 24
Argonowanie jako proces metalurgiczny zostało wprowadzone w Polsce w 1970 roku i obecnie wszystkie Polskie huty proces ten stosują. Ilość zużywanego argonu na tonę stali waha się od 0,03m3¸2,6m3, ciśnienie podawane do argonu 2¸7 atmosfer, czas przedmuchiwania 3¸16 minut.
Proces VOD (lub LD-Vac) wytwarzania stali kwasoodpornych i odpornych na korozję.
Charakterystyczną cechą stali odpornych na korozję jest duża zawartość dodatków stopowych a w szczególności chromu, niklu, niewiele molibdenu i bardzo niska zawartość węgla najlepiej poniżej 0,05%. Tak niską zawartość węgla w stali bardzo trudno otrzymać i dlatego musimy się posłużyć procesem duplex to znaczy podwójnym procesem: wytapiania stali i jej obróbki pozapiecowej. Proces VOD jest najbardziej skomplikowanym procesem metalurgicznym gdyż walczymy w nim o wysoką temperaturę stali, brak zgaru chemicznego chromu lub maksymalne jego ograniczenie, walczymy o korzystną atmosferę nad kąpielą metalową stali a jest nią tlenek węgla CO.
RYSUNEK 25
Termodynamiczne i praktyczne badania dowiodły że im wyższa temperatura stali, im niższa zawartość węgla w stali i wyższe ciśnienie cząstkowe CO nad kąpielą metalową tym mniejszy zgar chemiczny chromu a co za tym idzie jego oszczędność jako pierwiastka kosztownego.
Chrom w piecu elektrycznym łukowym utlenia się do Cr2O3 i Cr3O4 przechodzi do żużla:
- reakcja zachodzi w obie strony.
Reakcja jest obustronna i przebiegała by w nieskończoność gdyby niestworzone warunki temperatury stali i podciśnienia w komorze próżniowej.
RYSUNEK 26
Wpływ temperatury stali na równowagową zawartość chromu (Cr) i węgla (C) przy ciśnieniu tlenku węgla nad stalą PCO=1,02 * 105 Pa (1 atmosfera).
Zgar (ubytek) chromu w piecu elektrycznym łukowym jest ogromny dlatego dodajemy do pieca łukowego żelazochrom jako dodatek stopowy tuż pod koniec wytapiania a przed spustem stali do kadzi. Tę stal z kadzią przenosimy do komory próżniowej gdzie natychmiast rozpoczyna się dmuchanie tlenu, wytwarzając atmosferę CO. W ten sposób widać że wypalanie się chromu w komorze próżniowej przy dmuchaniu tlenem jest najniższe przy wysokiej temperaturze stali i niskiej zawartości węgla poniżej 0,05%.
Jest to najnowocześniejszy pogląd na termodynamikę otrzymywania stali odpornych na korozję w których jest 18% chromu.
, z tego równania znajdujemy a[Cr]:
gdzie:
K – stała równowagi termodynamicznej pomiędzy tymi składnikami reakcji
a – aktywność pierwiastka lub gazu właśnie w tej reakcji
Z tego ostatniego równania wynika że aktywność przebiegu reakcji w lewo będzie tym niższa im niższe jest ciśnienie równowagowe tlenu węgla CO i im mniej jest węgla w stali. Obniżając zatem ciśnienie nad metalem CO obniżamy stratę chromu.
Z punktu widzenia metaloznawczego gdyby węgla w stali odpornej na korozję było by dużo powstał by z niego węglik chromu Cr23C6, Cr7C3 – twarde fazy nieodporne na korozję.
Przebieg procesu VOD jest następujący:
a) do pieca elektrycznego łukowego ładujemy złom stali chromowej i chromoniklowej a także złom stali węglowych w postaci rur, prętów, szyn kolejowych i konstrukcji. Po stopieniu stali wsadowej świeżymy tlenem za pomocą lancy tlenowej do zawartości węgla 0,2¸0,3% i krzemu 0,2%. Spuszczamy stal do kadzi o temperaturze 1670¸1700°C. Próbka na skład chemiczny. Pomiar temperatury (max. 1600°C).
b) VOD – próżnia:
1) ciśnienie 800 Pa (60 Tr) – lanca – tlen – mieszanie Ar
2) tlen®stop
próżnia®1Tr
argon®tak
Tlen w stali reaguje z C i daje CO.
3) tlen – stop
próżnia – stop
argon – stop
- pomiar temperatury (1700°C)
- odtlenianie Fe-Si
- żelazostopy (Fe-Cr, Ni)
- żużle syntetyczne
4) próżnia – 1 Tr
argon – tak
tlen – stop
5) próżnia – stop
temperatura spustu - 1550°C I rozlewamy stal do walcowni
Stale LC-SONK.
Stale LC-SONK są to najnowocześniejsze stale odporne na korozję (Cr, Ni) są to stale austenityczne o zawartości węgla C <0,03%, przeszły specjalne zabiegi uszlachetniania próżniowego i obróbki tlenem. LC – low carbon.
Proces AOD.
Proces AOD jest to proces również próżniowy, również z tlenem i próżnią przeznaczony nie tylko do wytapiania stali LC-SONK ale również wszystkich innych gatunków stali wysokostopowych, a więc: żaroodpornych, żarowytrzymałych, odpornych na zużycie a przede wszystkim stali z dużą ilością dodatków stopowych nie tylko chromu i niklu.
27
Tika02