Spôsob kontinuálneho liatia pásikov z feritickej nehrdzavejúcej ocele bez mikrotrhlín medzi dvoma valcami

Číslo patentu: 285817

Dátum: 01.08.2007

Autor: Mazurier Frédéric

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Opisuje sa spôsob kontinuálneho liatia pásikov z feritickej nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou 10 mm alebo menšou priamo z tekutého kovu medzi dvoma vodorovnými chladenými otáčajúcimi sa valcami, pri ktorom oceľ obsahuje hmotnostne C % + N % <= 0,12, Mn % <= 1, P % <= 0,04, Si % <= 1, Mo % <= 2,5, Cr % 11 až 19, Al % <= 1, Ti % + Nb % + Zr % <= 1 a ako zvyšok železo a nečistoty pochádzajúce z výrobného procesu
ukazovateľ gamap tekutého kovu je 35 % až 60 %, pričom ukazovateľ gamap je definovaný vzťahom: gamap = 420 C % + 470 N % + 23 Ni % + 9 Cu % + 7 Mn % - 11,5 Cr % - 11,5 Si % - 12 Mo % - 23 V % - 47 Nb % - 49 Ti % - 52 Al % + 189
drsnosť Ra povrchu valcov je väčšia ako 5 mím. V okolí menisku tekutého kovu medzi valcami sa použije inertný plyn tvorený objemovo aspoň zo 60 % plynom rozpustným v oceli.

Text

Pozerať všetko

N s m) SK PATE TOVY SPI 285817(22) Dátum podania prihlášky 29. 3. 2000(24) Dátum nadobudnutia (5 l) Im C 1 (2006) účinkov patentu 6. 9. 2007 vesmik ÚPV SR č. 9/2007 B 22 D 11/06(31) Číslo prioritnej prihlášky 99/05053 Cnc 33/13(32) Dátum podania priorimej prihlášky 22. 4. 199933 ÚRAD (33) Krajina alebo regionálna 3 l PRIEMYSELNÉHO organizácia priority FR Vĺ-ASTNÍCTVA (40) Dátum zverejnenia prihlášky 9. 5. 2002 SLOVENSKEJ REPUBLIKY Vestník ÚPV SR e. 05/2002(47) Dátum sprístupnenia patentu verejnosti l. 8. 2007(62) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT PCT/FR 00/00781(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT W 000/64613(54) Názov Spôsob kontinuálneho iatia pásikov z feritickej nehrdzavejúcej ocele bez mikrotrhlln medzi dvoma valcamiOpisuje sa spôsob kontinuálneho liatia pásikov z feritickej nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou 10 mm alebo menšou priamo z tekutého kovu medzi dvoma vodorovnými chladenými otáčajúcimi sa valcami, pri ktorom oceľ obsahuje hmotnostne C N S 0,12, Mn S l, P s 0,04,Sil,Mos 2,5,Crll ažl 9,Alsl,Ti/ Nb Zr s l a ako zvyšok železo a nečistoty pochádzajúce z výrobného procesu ukazovateľ gama tekutého kovu je 35 až 60 , pričom ukazovateľ gamap je definovaný vzťahom gamap 420 C 470 N 23 Ni 9 Cu 7 Mn- 11,5 Cr- 11,5 Si-l 2 M 0-23 V-47 Nb-49 Ti-52 Al l 89 drsnosťRa povrchu valcov je väčšia ako 5 m. V okoli menisku tekutého kovu medzi valcami sa použije ínertný plyn tvorený objemovo aspoň zo 60 plynom rozpustným v oceli.Vynález sa týka spôsobu kontinuálneho liatia kovov priamo z tekutého kovu na pásiky z feritickej nehrdzavejúcej ocele, ktorých hrúbka je rádovo niekoľko rnilímetrov,spôsobom nazývaným liatie medzi valcamí.V posledných rokoch je možné pozorovat zreteľný pokrok vo vývoji odlievania pásikov z uhlíkových alebo z nehrdzavejúcich oceli priamo z tekutého kovu. Spôsob,ktorý sa dnes používa, je liatie tekutého kovu medzi dva chladené valce otáčajúce sa okolo vodorovných osí vo vzájomne opačnom zmysle a orientovaných proti sebe, pričom minimálna vzdialenosť medzi ich povrchmi sa rovná hrúbke, ktorú má mať odlievaný pásik (napríklad niekoľko mm). Priestor, vymedzený na liatie ocele, je definovaný protiľahlými povrchmi valcov, na ktorých začína tuhnutie pásika a je definovaný bočnými uzatváracimi doskami zo žiaruvzdomého materiálu, zameranými proti povrchu valcov. Tekutý kov začína tuhnúť v styku s vonkajšími povrchmi valcov, na ktorých sa tvoria stuhnute kôry, ktoré sa spojujú v úrovni hrdla, teda zóny, v ktorej je vzdialenosť valcov minimálna.Jedným z hlavných problémov pri výrobe tenkých pásikov z feritickej nehrdzavejúcej ocele liatím medzi valce je významné nebezpečie výskytu chýb na pásiku, ktoré sa nazývajú mikrotrhliny. lde o povrchové nesúdržnosti malých rozmerov, ktoré sú predsa len postačujúce k tomu, že sa spôsob nehodí na použitie pri výrobe produktov tvarovaných za studena, ktoré sa z nich zhotovujú. Mikrotrhliny sa tvoria v priebehu tuhnutia ocele a majú hĺbku rádovo 40 m a šírku na povrchu približne 20 m. Ich výskyt pochádza zo zmršťovania ocele pri tuhnutí kôry po liatí v styku s valcamí po celej dĺžke styku. Tieto podmienky je možné opísať ako prechádzajúce dvomi po sebe nasledujúcimi etapami. Prvá etapa vzniká pri počiatočnom styku medzi tekutým kovom a povrchom valca, pričom vzniká na povrchu valca kôra tuhej ocele. Druhou etapou je rast hrúbky tejto lejacej kôry až v hrdle, kedy sa spojí s kôrou vytváranou na dmhom valci na vytvorenie pásika úplne stuhnutého. Styk medzi oceľou a povrchom valca je určovaný topografiou povrchu lejacích valcov spolu s povahou inertného plynu ochrannej atmosféry v lejacom priestore a chemickým zložením ocele. Všetky tíeto parametre pôsobia na ustavenie prestupu tepla medzi oceľou a valcom a riadia podmienky tuhnutia kôry, Boli podniknuté rôzne pokusy na vývoj spôsobu liatia medzi valce umožňujúceho získat schodným spôsobom pásiky bez neprípustných povrchových chýb, ako sú mikrotrhliny.Riešenie v prípade uhlíkových oceli sa zameriava na nutnost dobrej matrice so zreteľom na výmenu tepla medzi oceľou a povrchom valcov, Snahou je najmä zväčšiť tepelný tok, vychádzajúci z ocele pri nástupe tuhnutia, lcjacími valcami. Na to sa navrhuje V patentovom spise čislo EP-A-O 732 163 použiť valce s veľmi malou drsnosťou (Ra až 5 um) v spojení so zložením ocele a s podmienkami spracovania, ktore podporujú tvorenie zo strany kovu, tekutých oxidov, ktoré zmáčajú medziľahlý povrch oceľ/valec. Pokial ide o nehrdzavejúce austenitické ocele, odporúča sa V patentovom spise čislo EP-A-O 796 685 liať oceľ, ktorej pomer Creq/Nieq je vyšší ako 1,55 spôsobom k minimalizácii fázových zmien pri vysokej teplote a uskutočňovať také liatie s použitím valcov majúcich na povrchu spojite fazet ky s priemerom 100 až 1500 m a s hĺbkou 20 až 150 m a uchovávať v lejacom priestore plyn rozpustný v oceli alebo zmes plynov zloženú prevažne z takých rozpustných plynov.Pri nehrdzavejúcich feritických oceliach sa navrhuje v patentovom spise číslo JP-A-55376 l 2 liat ocel s nízkym obsahom uhlíka (menším ako 0,05 ) a dusíka (menším ako 0,05 ) a obsahujúcu níób (0,1 až 4 ) a titán. Pásikje taktiež potrebné chladit pri výstupe z valcov zvýšenou rýchlosťou a riadiť potom teplotu navíjania pásika. Tieto podmienky spracovania a liatia sú nákladné a namáhavé a náročné nuansy (jemné rozdiely) obmedzujú oblasti použitia takto získaných výrobkov.Úlohou vynálezu je navrhnúť spôsob liatia tenkých pásikov z nehrdzavejúcej feritickej ocele, ktorých povrch je bez mikrotrhlín. Tento spôsob nemá vyžadovať podmienky liatia predovšetkým ťažké na uskutočnenie a mal by sa dať aplikovat pri veľkej množine druhov takých ocelí.Spôsob kontinuálneho liatia pásikov z feritickej nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou 10 mm alebo menšou, priamo z tekutého kovu medzi dvoma vodorovnými chladenými otáčajúcimí sa valcami, spočíva podľa vynálezu v tom, že ~ ocel obsahuje hmotnostne C N 5 0,12, Mn 5 1,Pg 0,04,Sig 1,Mo 52,5,Cr ll až l 9,Al 5 1,Ti Nb Zr 5 l a ako zvyšok železo a nečistoty pochádzajúce z výrobného procesu- ukazovateľ gamap tekutého kovu je 35 až 60 , pričom ukazovateľ gama je definovaný vzťahom gamap 420 C 470 N 23 Ni 9 Cu 7 Mn-11,5 Cr-11,5 Si-12 Mo-23 V-47 Nb-49 Ti -52 Al 189- drsnost Ra povrchu valcov je väčší ako 5 m- v okolí menisku tekutého kovu medzi valcamí sa použije inertný plyn tvorený objemovo aspoň zo 60 plynom rozpustným V oceli.Ako je zrejmé, spočíva vynález V kombinácii podmienok týkajúcich sa zloženia kovu a V sledovaní možnosti tvorenia austenitu pri vysokých teplotách po stuhnutí kovu. Ďalej sa týka minimálnej drsnosti lejacích povrchov a určenia podmienok zloženia inertného plynu. Pri dodržaní týchto podmienok sa dosiahne eliminácia tvorenia mikrotrhlín na povrchu pásika, bez toho, aby sa predpisovali veľmi obmedzujúce podmienky na spôsob liatia a bez toho, aby sa obmedzovali príliš široké oblasti použitia produktov, ktoré sa vyrobia z liatych pásikov.Vynález bližšie objasňuje nasledujúci podrobný opis.Nutnou podmienkou k úspešnému odlievaniu tenkých pásikov medzi valcamí je matrica výmeny tepla medzi pásikom v priebehu tuhnutia a valcami. Dobrá matrica tohto prestupu vyžaduje, aby boli známe a boli reprodukovateľne podmienky priľnutia stuhnutej lejacej kôry na stenách valca. Lebo pri liatí pásikov z nehrdzavejúcej feritickej ocele obsahujúcej 1 l až 19 chrómu, dochádza po úplnom stuhnutí kôry proti valcu k nasledujúcemu javu. Stuhnutá kôra predstavuje predovšetkým štruktúru úplne feritickú(fáza delta), potom v priebehu chladnutia, teda ked ešte spočíva stále na povrchu valca, podlieha premene feritu delta na austenit gama v rozmedzí teplôt 1300 až 1400 °C. Táto fázová premena vyvoláva lokálne zmrštenie kovu,ktorého výsledkom sú rozdiely v hustote medzi obidvoma fázami, ktoré sú citlivé v mikroskopíckom meradle. Tieto zmrštenía môžu byť dostatočne významne na lokálny výskyt straty styku medzi stuhnutou kôrou a povrchom valca.Ako vyplýva, menia tieto straty styku radikálne lokálne podmienky prestupu tepla. Spoločne so stavom povrchu valcov a s povahou inertného plynu v priehlbínách uvedeného povrchu zosilňovača tejto fázovej premeny súvisiacej so zložením kovu, ovplyvňuje teda intenzitu výmeny tepla.Zosilňovač premeny delta gama v nehrdzavejúcich feritických oceliach môže byť opísaný ako ukazovateľ gamap. Ten predstavuje maximálne množstvá austenitu prítomného v kove pri vysokej teplote. Tento ukazovateľ gamap sa vypočíta známym spôsobom zo zloženia kovu podľa vzorca nazývaného Tricot et Castro (pričom percentá sú míenené hmotnostne) gamap 420 C 470 N 23 Ni 9 Cu 7 Mn-ll,5 Cr-ll,5 Sí-l 2 Mo-23 V-47 Nb-49 Tí-52 Al 189.Pri štúdiu, ktoré viedlo k vynálezu, sa zistilo, že hodnota ukazovateľa gamap je dobrým indikátorom na mieru tepelného toku odvádzaného lejacírni valcami v priebehu tuhnutia, pri zachovaní všetkých ostatných skutočností. Tepelný tok odvádzaný z kovu valca môže byť experimentálne kvantiñkovaný strednou hodnotou vypočítanou z miery zahriatia chladiacej kvapaliny valcov. Skúsenosť ukázala,že stredný tepelný tok, odvádzaný z kovu valca, je tým menší, čím väčšia je hodnota ukazovateľa gamap.Nutnou podmienkou na zabránenie výskytu trhlín na tenkých pásikoch z nehrdzavejúcej feritickej ocele liatych medzi valcami je, aby v priebehu počiatočného styku medzi tekutým kovom a valcami bol odvádzaný tepelný tok vysoký. Na to je výhodné, aby inertný plyn obklopujúci povrch tekutého kovu v susedstve menisku (čo je pomenovanie prieniku medzi povrchom tekutého kovu a valcom) obsahoval plyn rozpustný v oceli alebo tvorený úplne takým plynom. Klasicky sa na to používa dusík, ale použitie vodíka, amoniaku alebo oxidu uhličitého je tiež mysliteľné. Ako plyn nerozpustný v oceli doplňujúceho prípadne do 100 inertnú atmosféru sa používa klasicky argón, je však tiež mysliteľné použitie iného v oceli nerozpustného plynu, ako je hélium. Pomocou plynu, prevažne rozpustného v oceli,sa realizuje lepší styk medzi oceľou a valcami, pretože nerozpustný plyn mení výhodu rozpustného plynu v prenikaní kovu do priehlbín na povrchu valca. Rovnako slabá drsnost povrchu valcov podporuje zvýšený tepelný tok, pretože vyplýva z rozšíreného styku medzi valcom a kovom.Predsa len po začiatku tuhnutia zvyšuje veľmi vysoký stredný tepelný tok nebezpečie heterogenity medzi lokálnymi hodnotami toku. Tieto heterogenity môžu byt počiatkom povrchových trhlín na pásiku, pretože vyvolávajú napätie medzi rôznymi zónami povrchu, ktorý je ešte krehký. Bolo by teda možne nájsť kompromis medzi imperatívnymi rôznosťami, ktorých je nutné dbat pri podmienkach liatia,či by sa dalo zabrániť tvoreniu mikrotrhlín v priebehu všetkých etáp tuhnutia a chladnutia kôr proti valcom.Robia sa pokusy s rôznymi podmienkami liatia pásikov z nehrdzavejúcej feritickej ocele a vychádza sa od tekutého kovu. Skúša sa liatie pásikov s hrúbkou 2,9 až 3,4 mm medzi valcami, ktorých vonkajšie povrchy ochladzované vnútomým obehom vody sú z poniklovanej medi. V tabuľke l je uvedené zloženie liatych kovov pri rôznych skúškach(označených A až F) a zodpovedajúce hodnoty ukazovateľa gama, a v tabuľke II sú dosiahnuté výsledky rôznych skúšok vyjadrené kvalitou ziskaného povrchu v závislosti od zloženia ocele, zloženie inertného plynu a drsnosť valcov. Drsnost valcov je vyjadrená strednou drsnosťou Ra, defi nované normou ISO 4287-1997 pre aritrnetický priemer odchýlok proñlu drsnosti pozdĺž strednej priamky v zmysle miery Im. Stredná čiara je definovaná ako línia produkovaná ñltrovaním, ktorá pretína snímaný povrch tak, že povrchy, ktoré sú od nej vrchné, sú rovnaké ako povrchy od nej spodné. Podľa tejto definície jeTabuľka l Zloženie oceli liatych pri skúškachumsluuiąozs o i omyl u m nm 09445505 mi nosa upns ni la cnuiutío 0.011 npnu un np upn nosi onis umrieme uwagi a 3 45.1 s .,.,-a§j | 1 AH 0,01 ,« nwm., u 195 n ustlognlolunv n u n,m a s. mju na) cvseluwł 0,5 ws ops nw AM E w m na coo- ogn un »us mL i s um opłLyn u aTabuľka ll Vp yv lejacích parametrov na výskyt mikro rhlínOceľ gama, () Percento dusíka Ra (m) KvalitaPri oceli A, B a F sa vyskytujú mikrotrhliny i ked obsah dusíka v inertnom plyne (ktorý je zmesou dusíka a argónu) je 60 . Všetky ocele majú ukazovateľ gama 45,7 až 53,4 a boli odlievané na valci s Ra 7 alebo l 1 m.Poznatok pri oceli C ukazuje, že i ked je Ra 8,5 m a inertný plyn je bohatý na dusík, získajú sa systematicky mikrotrhliny, pokiaľ sa odlieva oceľ s nízkym ukazovateľom gamap (29,5 ). Poznatok pri oceli D, ktorých ukazovateľ gama, je 62,0 , ukazuje naopak, že sa získajú mikrotrhliny tiež, aj ked liata ocel má ukazovateľ gama, vyšší.Poznatok pri oceli E ukazuje, že aj ked sú podmienky zloženia ocele a inertného plynu vyhovujúce z hľadiska predchádzajúcich skúšok, vedie malá drsnost (Ra 4 m) k výskytu mikrotrhlín.Vysvetlenie rôznych výsledkov je nasledujúceNa získanie pásika bez trhlín je potrebné na prvom mieste, aby tepelný tok odvádzaný pri prvom styku medzi kovom a valcom bol vysoký. Ak nie je inertný plyn dostatočne rozpustný v oceli, je odvádzaný stredný tepelný tokpríliš slabý, ocel netuhne dostatočne homogénnym spôsobom za podpory výskytu mikrotrhlín. Z tohto pohľadu by bolo vopred taktiež žiaduce mat miemu drsnost valcov. Ak je však drsnost Ra príliš nízka, počet a celkový povrch miest započatia, tuhnutie sa príliš zvýši, čo vedie k príliš náhlemu ochladzovaniu, ktoré vyvolá výskyt mikrotrhlín. Navyše je nutne tiež brať do úvahy podmienky vyvolané následnými etapami procesu tuhnutia a chladnutia kôry. Skúsenosť ukazuje, že pri kombinovaní aspoň 60 obsahu rozpustného plynu v ínertnom plyne s drsnosťou valcov Ra vyššou ako 5 m sa dosiahnu uspokojivé výsledky.V postupujúcom procese tuhnutia a chladnutia lejacích kôr proti valcom je potrebné, ako uvedené, zabrániť príliš intenzívnemu odvádzaniu tepla, na zabránenie tepelným heterogenitám, ktoré sú tiež zdrojom mikrotrhlín. Z tohto pohľadu je drsnosť Ra minimálne 5 m oprávnená v tom,že vrcholy drsnosti slúžia ako miesta započatia a rozvoja tuhnutia a dute partie, v ktorých kov prenikne bez nútenia až na dno dutín pôsobia ako spoje kontrakcií, absorbujúce objemové zmeny lejacej kôry pri tuhnutí a jej chladnutí. Nie je teda vhodné mat drsnost Ra vyššiu ako 20 m, pretože pokiaľ drsnosť, ktorá sa nachádza stlačená do negatívu na povrchu pásika je zvýšená, bude ťažké ju zmenšovat v priebehu neskorších etáp valcovania a premien za studena. Riskovalo by sa tým stretnutie s konečným produktom, ktorého vzhľad povrchu by nebol uspokojivý. Hľadaná drsnost valcov môže byt získaná všetkými známwni prostriedkami, ako je vrhanie, použitie laseru, fotogravúrou, elektroeróziou a podobnými spôsobmi.Vysoká hodnota ukazovateľa gamav, daná zložením kovu, zosilňuje premenu delta gama v celom oblúku styku. Stuhnuté kôry sú teda podrobované v uvedenom oblúku styku odľahnutía, ktorá zmení odvádzaný tepelný tok a udržujú ho na vhodnej úrovni, bez toho, aby viedol k míkrotrhlinám, ktoré by boli spôsobené krehkosťou kôry,pretože tá je už dostatočne stuhnutá. Skúsenosť ukazuje, že homá medza stanovená pre ukazovateľ gama je 35 . Od hodnoty ukazovateľa gamap 60 sa stávajú odľahnutía vyvolané premenou delta gama príliš významnými a vedú k výskytu mikrotrhlín nadmemým skrehnutím kôry.Vynález rieši teda kompromis medzi často protichodnými požiadavkami, diktovaný nutnosťou zabrániť prítomnosti povrchových mikrotrhlín na liatom pásiku, ktorého mechanizmy tvorenía sú početné. Vynález umožňuje obíst sa bez zvyčajnej prítomnosti drahých legujúcich prvkov(stabilizačných prvkov ako je hliník, titán, zirkón, niób,ktoré môžu byť prípadne obsiahnuté). Taktiež nevyžaduje zvláštne podmienky ochladzovania a navíjania pásika po opustení valca.Parametre chemického zloženia ocele, zloženie inertnćho plynu a drsnosti valcov na získanie pásikov z nehrdzavejúcej feritickej ocele liatej priamo medzi valce a bez povrchových mikrotrhlín, PATENTOVÉ NÁROKYl. Spôsob kontinuálneho liatia pásikov z feritickej nehrdzavejúcej ocele bez mikrotrhlín medzi dvoma valcami s hrúbkou pásikov 10 mm alebo menšou, priamo z tekutého kovu medzi dvoma vodorovnýrni chladenými otáčajúcimi savalcamLvyzn ačujúci sa tým,žeoceľobsahuje hmotnostne C N 5 0,12, Mn g l, P 50,04,Si 51,Mog 2,5,Crll ažl 9,Al 1, Ti Nb Zr 5 l aakozvyšokželezo a nečistoty pochádzajúce z výrobného procesu, ukazovateľ gama tekutého kovu je 35 až 60 , pričom ukazovateľ gamap je definovaný vzťahom gama 420 C 470 N 23 Ni 9 Cu 7 Mn- ll,5 Cr-1 l,5 Si-l 2 Mo-23 V-47 Nb-49 Ti- 52 Al 189, drsnosť Ra povrchu valcov je väčšia ako 5 um, v okolí menisku tekutého kovu medzi valcami sa použije inertný plyn tvorený objemovo aspoň zo 60 plynom rozpustným V oceli. 2. Spôsobpodľanároku Lvyznačuj úci sa t ý m , že inertný plyn je zmesou dusíka a argónu vo vzájomnom pomere 60 až 100 a 0 až 30 . 3. Spôsob podľa nároku l a 2, v y z n a č uj ú cis a t ý m , že drsnosť Ra valcov je 5 až 20 m.

MPK / Značky

MPK: B22D 11/06, C22C 38/26, C22C 38/18, C22C 38/28

Značky: feritickej, medzi, mikrotrhlin, liatia, spôsob, nehrdzavejúcej, kontinuálneho, ocele, valcami, dvoma, pásikov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-285817-sposob-kontinualneho-liatia-pasikov-z-feritickej-nehrdzavejucej-ocele-bez-mikrotrhlin-medzi-dvoma-valcami.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob kontinuálneho liatia pásikov z feritickej nehrdzavejúcej ocele bez mikrotrhlín medzi dvoma valcami</a>

Podobne patenty