Congresso di Fonderia Assofond, ottobre 2012 1 Click to editmaster title style Click to edit Mastr subtitle style VARIAZIONE DELLA QUALITA DEI ROTTAMI DI ACCIAIO NEGLI ULTIMI ANNI E RIPERCUSSIONI SULLA PRODUZIONE DI GETTI IN GHISA SFEROIDALE Dipl. Ing. Gerald Schlagl, Servizio Tecnico Rio Tinto
Riepilogo 2 Industria automobilistica Sviluppo dell impiego di qualità diverse di acciaio dal 1990 nel settore automobilistico Incremento nell ultimo decennio nell impiego di acciai microlegati nell industria automobilistica Il microalligamento per ottenere delle particolari proprietà di resistenza negli acciai Effetti degli elementi micro alliganti come oligoelementi nella produzione di getti in ghisa sferoidale Che cosa il fonditore può fare?
3 Fonte: Wikipedia
Sviluppo della qualità dei rottami di acciaio: 4 sempre più lamiere micro legate d acciaio 80% 70% 60% < 200 MPa 220-380 MPa 400-600 MPa > 600 MPa 50% 40% 30% 20% 10% 0% Génération 1990 Corsa 2001 Peugeot 307 BMW Série 7 Laguna II 2001 Laguna II
5 Tipi di acciaio microlegato Gli acciai microlegati si sono imposti nella realizzazione di componenti di mezzi di trasporto, grazie alle caratteristiche favorevoli durante la lavorazione. Vengono utilizzati nella fabbricazione di elementi della carrozzeria e della scocca. Le proprietà elevate di resistenza derivano da un indurimento a seguito della precipitazione di carbonitruri molto fini e distribuiti. Ciò si ottiene mediante l aggiunta in lega di piccole quantità di Ti e Nb. Gli acciai laminati a caldo acquistano un indurimento per soluzione solida (microcristalli) mediante aggiunta di Mn, Si, Mo, B e P. I trattamenti superficiali comportano un inquinamento di P e Zn
Analisi tipica di acciai recenti 6 tahlsorte C max Si max Mn max P max S max Al max Nb max V max Ti max Mo max B max Re min Rm min Rm max A80%min Mpa Mpa Mpa <3mm S315 0,100% 0,150% 1,300% 0,025% 0,010% 0,015% 0,050% 0,080% 315 390 510 20% S355 0,100% 0,150% 1,500% 0,025% 0,010% 0,015% 0,060% 0,080% 355 430 550 19% S420 0,100% 0,150% 1,600% 0,025% 0,010% 0,015% 0,070% 0,100% 420 480 620 16% S460 0,100% 0,150% 1,600% 0,025% 0,010% 0,015% 0,080% 0,120% 460 520 670 14% S500 0,100% 0,150% 1,700% 0,025% 0,010% 0,015% 0,080% 0,120% 500 550 700 12% S550 0,100% 0,150% 1,800% 0,025% 0,010% 0,015% 0,080% 0,120% 550 600 760 12% S600 0,100% 0,500% 1,900% 0,025% 0,010% 0,015% 0,080% 0,150% 0,150% 0,500% 0,005% 600 650 820 11% S650 0,100% 0,600% 2,000% 0,025% 0,010% 0,015% 0,080% 0,150% 0,150% 0,500% 0,005% 650 700 880 10% S700 0,120% 0,600% 2,100% 0,025% 0,010% 0,015% 0,080% 0,150% 0,150% 0,500% 0,005% 700 750 950 10% Esempio di un acciaio prodotto in Germania destinato alla laminazione a caldo, in modo specifico per l industria automobilistica. Congresso Assofond, Salzburg ottobre 2012 2012 Gerald G.Schlagl
Evoluzione degli elementi dannosi 7
Sviluppo della qualità dei rottami di acciaio: 8 sempre più lamiere in acciai microlegati Porsche Congresso Assofond, Salzburg ottobre 2012 2012 G.Schlagl Gerald Schlagl
9 Oltre agli elementi microalliganti i diversi trattamenti superficiali generano nella produzione di getti in ghisa sferoidale dei problemi metallurgici e di salvaguardia dell ambiente Titanio Vanadio Boro Niobio Molibdeno Manganese Zinco Fosforo????????
10 Effetti sulla produzione di ghisa sferoidale: Perlite insufficiente (B) Carburi (Cr, V, Mn, Nb, Ti, W, Mo) Carbonitruri (Ti) Steadite (P) Degenerazione della grafite (Pb, Sb, Ti, Zr,Bi, As) Perlite eccessiva (Sb, Sn, Mo, P, Ti, Cu, Mn)
EN GJS: Quale qualità? Quali sono i limiti per gli elementi indesiderati?
12 ENGJS-400.18-LT: Azione del fosforo sulla tenacità alla frattura Effetto del fosforo:
13 ENGJS-400.18-LT: Azione del Mn Effetto del Mn: Il manganese è un elemento, che favorisce la formazione di carburi e di perlite Mn < 0.15 Livello di Mn per i tipi ferritici Mn < 0,15%, per i tipi perlitici Mn < 0,35%
Niobio 14 Effetto metallurgico in una sezione di 150 mm di EN GJS (RTIT, 2007) L effetto sinergico con altri elementi porta alla formazione di carburi in questo caso ai bordi delle celle. Fino all 0,1% affinamento della perlite ed aumento della la resistenza a trazione e la durezza Diminuzione dell allungamento e della lavorabilità (noto nella ghisa grigia) Elemento Nb Cr V Ti Percentuale 0,003% 0,028% 0,008% 0,008% Carburi 20% <1% 10% 50%
ENGJS-400.18-LT: Effetto della segregazione nei getti con pareti di grosso spessore
16 ENGJS-400.18-LT: Segregazione di carburi nei getti con pareti di grosso spessore : Elementi carburigeni
17 ENGJS-400.18-LT: Elementi carburigeni: Carburi in getti con pareti di grosso spessore a seguito di segregazione Carburi in campione con elevato P (0,042 %) A) P 0,5 % - Cr 0,6 % - V 38 % - Zr 6 % - Ti 49 % B) P 18 % - Cr 2,5 % - V 4 % Carburi in campione con basso P (0,006 %) A) Cr 1,74 % - V 1,65 % - Zr 6 % - Ti 49 % B) Cr 4,4 % - Z 76 % - Ti 13 % C) Cr 4,6 % - V 76 % - Ti 3 %
18 ENGJS-400.18-LT: Carburi in getti con pareti di grosso spessore Cilindro di laminatoio
19 ENGJS-400.18-LT: Inclusione da scoria dovuta alla presenza di ossidi diversi. A) SiO 2 55 % - MgO 28 % - FeO 7,6 % - Al 2 O 3 6,3 % - MnO 2 % - CaO 1 % B) Fe O97 % - MgO 1 % C) FeO 89 % - SiO 2 11 % RTIT: NOTA Di SERVIZIO: 24/02/2004
20 Ricerche RTIT ENGJS-400.18-LT: Esempio di analisi locali in un componente di generatore eolico di energia con pareti di grosso spessore Risultati industriali
21 Alcune raccomandazioni sugli elementi di disturbo presenti al riguardo del loro effetto: Perlitizzante Carburigeno Sulla formazione di grafite
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23 Congresso Assofond, Salzburg ottobre 2012 2012 Gerald G.Schlagl
24 Che cosa deve fare il fonditore? In una situazione ideale di fonderia, noi utilizzeremmo solo materiali di carica con purezza nota, da fonti conosciute a prezzi ragionevoli! La realtà invece ci obbliga a operare facendo compromessi, per produrre getti di alta qualità a prezzi concorrenziali nei confronti del cliente finale. Congresso Assofond, Salzburg ottobre 2012 2012 Gerald G.Schlagl
Che cosa deve fare il fonditore? 25 Non aspettare che i problemi si presentino; fare un lavoro di squadra con l ufficio acquisti onde assicurare la disponibilità di materiali di qualità certi e affidabili, in modo di minimizzare i rischi. Avere la consapevolezza dei rischi legati all impiego di rottami d acciaio microlegati e trattati superficialmente. Informarsi sulle fonti di rottami d acciaio e controllarle con regolarità! Identificare i fornitori di rottami d acciaio di qualità e mantenere contatti diretti bypassando gli intermediari. Fare uso in carica di una certa quantità di ghisa in pani a basso manganese di qualità nota, dove si sia sicuri di conoscere l analisi. Fare una scrupolosa separazione dei ritorni per il loro riutilizzo in fonderia. Non esitare a chiedere il supporto tecnico dei vostri fornitori nella risoluzione dei problemi di fonderia.
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