Välialtaan virtauksenohjauksen vaikutus sulkeumapuhtauteen kiiltohehkutetuilla ruostumattomilla teräksillä
Juvankoski, Satu (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202002206001
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202002206001
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli kehittää Outokummun Tornion sulattolinja 2 valukoneen välialtaan sulkeumien erottelukykyä testaamalla erilaisten välialtaan virtauksenohjainten käyttöä valun aikana. Teräslajiksi tutkimukseen valittiin 1.4301 austeniittinen teräs, jonka yksi lopputuotteen toimitustila on kiiltohehkutettu. Kiiltohehkutetut tuotteet ovat peilimäisiä ja ne tyypillisesti hankitaan esteettisiin kohteisiin. Sulkeumapuhtauden hallinta on näissä tuotteissa olennaisen tärkeää, sillä lopputuotteessa sulkeumat näkyvät erilaisina pinnan laadun ongelmina, kuten naarmuina ja tummempina kohtina.
Työssä sulkeumapuhtaus pyrittiin todentamaan sekä aihiosta otetuista näytteistä että vastaavista teräsnauhoista otetuista näytteistä. Fyysisten näytteiden lisäksi verrattiin Saksan kylmävalssaamoiden laatupalautetta saatuihin tuloksiin. Tutkimus tehtiin käyttäen optista valomikroskooppia. Työn aikana kokeiltiin kolmea erilaista virtauksen ohjainta välialtaassa ja myös verrattiin tilannetta ilman virtauksen ohjainta toteutettuun valuun. Nämä kolme koesarjaa muodostivat tutkimuksen perustan, jonka tehtävänä oli vastata tutkimuskysymykseen; millainen virtauksenohjain on Tornion terässulaton linjan 2 välialtaisiin sopivin sekä ovatko sillä laadullisesti saavutettavat hyödyt taloudellisesti niin merkittäviä, että niiden vuoksi kannattaa muuttaa nykyistä tuotantopraktiikkaa?
Työn tuloksena saatiin näytesarjat sulkeumista aihioissa ja lopputuotteessa kolmella eri tuotantopraktiikalla. Lisäksi tultiin tulokseen, että välialtaan virtauksenohjaimen käytöllä saavutetaan niin merkittäviä laadullisia parannuksia, että kustannukset maksavat itsensä takaisin sulkeumista johtuvien laatureklamaatioiden vähentymisenä. Virtauksenohjaimia on testattu kolmea erilaista tyyppiä, joista yksi ohjain vaikuttaa tulosten kannalta lupaavimmalta. Tällä hetkellä 2B pinnanlaadullisissa teräksissä ei ole syytä käyttää virtauksenohjainta valun aikana. Välialtaan virtauksenohjainten käytöllä voidaan saavuttaa positiivisia tuloksia myös muiden teräslajien kanssa, mutta ne vaativat lisätutkimuksia käytön avulla saaduista hyödyistä. The objective of this Thesis was to achieve better cleanliness on austentic stainless steels by improving Outokumpu Tornio Steel Melting Shop production line 2 with tundish flow control devices. The studied steel grade was austenite stainless steel EN 1.4301, which is often used for bright annealing. The attention was to test the effect of three different model of tundish flow control devices and compare the results, what is the best design to use for Bright annealing products. Bright annealing demands especially high steel cleanliness, because inclusion defects are easily visible on the mirror-like surface. The steel cleanliness was verified from samples taken from slabs and cold rolled coil sample. In addition, all samples were compared with data from Germany´s cold rolling mills surface inspection. If samples from slabs and coils were great and Germany´s inspection were good, the end-product quality were approved.
The research was implemented with LOM (light optical microscope) and part of samples were taken through SEM (scanning electron microscope)-method too. The target was developed same kind of research than Sangbeom et al. Technology to Control Inclusions in Stainless Steels, at year 2018. The slab samples were taken from inner bow, after that they were cut smaller parts to achieve 50 x 50 mm sample for observing. Before observing the samples were polished after 1 mm depth milling of the surface. The inclusions, which were bigger than 10µm or more, were calculated in this research.
The result of research was that there is significance for tundish flow control especially for bright annealing products. All samples were cleaner from inclusions with flow control devices. The situation without flow control is not disaster, but especially for bright annealing products the flow control was important. These results were taken only for grade EN 1.4301 and other grades need more research and samples. The results look great for tested steel grade.
Työssä sulkeumapuhtaus pyrittiin todentamaan sekä aihiosta otetuista näytteistä että vastaavista teräsnauhoista otetuista näytteistä. Fyysisten näytteiden lisäksi verrattiin Saksan kylmävalssaamoiden laatupalautetta saatuihin tuloksiin. Tutkimus tehtiin käyttäen optista valomikroskooppia. Työn aikana kokeiltiin kolmea erilaista virtauksen ohjainta välialtaassa ja myös verrattiin tilannetta ilman virtauksen ohjainta toteutettuun valuun. Nämä kolme koesarjaa muodostivat tutkimuksen perustan, jonka tehtävänä oli vastata tutkimuskysymykseen; millainen virtauksenohjain on Tornion terässulaton linjan 2 välialtaisiin sopivin sekä ovatko sillä laadullisesti saavutettavat hyödyt taloudellisesti niin merkittäviä, että niiden vuoksi kannattaa muuttaa nykyistä tuotantopraktiikkaa?
Työn tuloksena saatiin näytesarjat sulkeumista aihioissa ja lopputuotteessa kolmella eri tuotantopraktiikalla. Lisäksi tultiin tulokseen, että välialtaan virtauksenohjaimen käytöllä saavutetaan niin merkittäviä laadullisia parannuksia, että kustannukset maksavat itsensä takaisin sulkeumista johtuvien laatureklamaatioiden vähentymisenä. Virtauksenohjaimia on testattu kolmea erilaista tyyppiä, joista yksi ohjain vaikuttaa tulosten kannalta lupaavimmalta. Tällä hetkellä 2B pinnanlaadullisissa teräksissä ei ole syytä käyttää virtauksenohjainta valun aikana. Välialtaan virtauksenohjainten käytöllä voidaan saavuttaa positiivisia tuloksia myös muiden teräslajien kanssa, mutta ne vaativat lisätutkimuksia käytön avulla saaduista hyödyistä.
The research was implemented with LOM (light optical microscope) and part of samples were taken through SEM (scanning electron microscope)-method too. The target was developed same kind of research than Sangbeom et al. Technology to Control Inclusions in Stainless Steels, at year 2018. The slab samples were taken from inner bow, after that they were cut smaller parts to achieve 50 x 50 mm sample for observing. Before observing the samples were polished after 1 mm depth milling of the surface. The inclusions, which were bigger than 10µm or more, were calculated in this research.
The result of research was that there is significance for tundish flow control especially for bright annealing products. All samples were cleaner from inclusions with flow control devices. The situation without flow control is not disaster, but especially for bright annealing products the flow control was important. These results were taken only for grade EN 1.4301 and other grades need more research and samples. The results look great for tested steel grade.