HIC-álló acélok gyártása
A hidrogén indukált repedés (HIC) gyakori kihívást jelent, különösen a kőolaj- és finomítóiparban, ahol az acél tisztasága és általános minősége kiemelkedő fontosságú.
A HIC-álló acélok gyártási folyamata magában foglalja a kritikus kéntelenítési technikákat, beleértve a magnézium befecskendezését és az alsó argon befecskendezéssel történő keverést.
A tiszta acél előállítása olyan technológiákon alapul, amelyek az acélban található zárványok szabályozását és/vagy eltávolítását célozzák. Az acélban található nemfémes zárványok típusai és jellemzői gyakran jelentős hatással vannak az acél mechanikai tulajdonságaira, és meghatározzák az acél tisztaságát is. Ezért ezen jellemzők pontos elemzésére van szükség az acélgyártási folyamat optimalizálásához a minőségi acélok előállítása érdekében.
A hidrogén által kiváltott repedés (HIC) és a szulfidos feszültségrepedés (SSC) a kőolaj- és finomítóiparban gyakran előforduló, hidrogén által kiváltott károsodások két típusát képviseli. Az első esetben (HIC) általánosan elismert, hogy az acélok ellenállása főként mikroszerkezeti jellemzőiktől – nemfémes zárványoktól és szegregációs sávoktól – függ.
A megnyúlt mangán-szulfidokat tekintik a legveszélyesebb iniciációs helyeknek. A második esetben (SSC) úgy vélik, hogy az acélok ellenállása előnyösen összefügghet a szilárdsági szintjükkel, míg a mikroszerkezeti jellemzők kevésbé fontosak. A bemutatott tanulmány a HIC és az SSC vizsgálatára szolgál szén-mangán acélokban, amelyek hőkezelésükben (mikroszerkezet, mechanikai tulajdonságok szintje) és tisztaságukban különböznek.
Az MnS zárvány a HIC legkárosabb iniciátora, ezért alapvető intézkedésként csökkenteni kell a kéntartalmat a savas környezetben használt acéloknál. Az acélgyártási folyamat fejlődésének köszönhetően a kéntartalom egészen alacsony szintre, 0,0008 tömeg% (8 ppm) alá csökkenthető.
A Ca-kezelést általában azért alkalmazzák, hogy megakadályozzák a megnyúlt MnS kialakulását, és szabályozzák a szulfidzárványok gömb alakúvá válását, valamint ha megfelelő a Ca-tartalom a repedésállósághoz. Ha a Ca-tartalom viszonylag magas az S-tartalomhoz képest, a feleslegben lévő Ca oxidokat képezhet, amelyek a HIC iniciátoraként működhetnek. Számos olyan paramétert vezettek be, amelyek a hatékony Ca-tartalmat képviselik, és a Ca-tartalmat szűk tartományban kell gondosan szabályozni; például 3
1. táblázat: Nagy szilárdságú csőacél kémiai összetételére vonatkozó követelmények, [ppm]
Az 1. ábra a HIC-álló acélgyártás folyamatát mutatja. A konverteres reaktor (BOF) eljárás előtt a forró fémet a forró fém kéntelenítő állomáson kéntelenítik magnézium és CaO befecskendezésével. A konverterbe csak alacsony kéntartalmú hulladékot szabad betáplálni. A dezoxidációhoz szükséges alumíniumot és a salakképző szereket a csapolás során adagolják. A fő ötvözőanyag feldolgozása is ekkor történik.
Az üstöt ezután a buborékoltató állomásra szállítják, ahol egy felső lándzsa segítségével argont fújnak bele, hogy a fémet és a salakot összekeverjék a kéntelenítés céljából. Ezután az üstöt vákuumkezelésre szállítják. Az acélt alsó argonbefecskendezéssel keverik a mély kéntelenítés és gáztalanítás biztosítása érdekében.