2. Sulattamisen periaate

2. Sulattamisen periaate Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto Valamiseen tarvittava sula metalli saadaan aikaan sulattamalla sopivaa metalliromua tai metalliharkkoja sulatusuunissa. Sulattamiseen tarvittava lämpöenergia saadaan joko polttoaineista tai nykyisin yhä yleisimmin sähkön avulla. Kuva. Sulatuksen raaka-ainetta Kuva. Sulatusuuni Metalli raaka-aineen lisäksi tarvitaan myös erilaisia lisäaineita joilla aikaan saadaan haluttu sulan analyysi ja ominaisuuksia. Kuva. Seosaineita Kuva. Seosaineita 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 1

Seosaineet ja raaka-aineet panostetaan uuniin sulatustapahtuman kestäessä sekä lisätään sulatustapahtuman eri vaiheissa Kuva. Raaka-ainetta panostetaan uunin Kuva. Uuni panostettu täyteen Kuva. Sulatus aloitetaan Sulatustapahtumassa raaka- ja seosaineet sulavat, ja sulatuslämpötila nostetaan erityiseen valulämpötilaan, joka aina on huomattavasti sulamislämpötilaa korkeampi. Kuva. Raaka-aine sulatetaan Kuva. Sula kaadetaan valuastiaan Kuva. Sula kaadetaan muottiin 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 2

Sulatettu metalli kaadetaan tulenkestävästä kaavaushiekasta valmistettuun muottiin, josta se saadaan jäähtymisen jälkeen jälkikäsiteltäväksi valmiiksi valukappaleeksi. 2.1. Sulatuksen raaka-aineet Sulatustapahtumassa tarvitaan erilaisia raaka-aineita sekä seos- ja lisäaineita. Kuva: Sulaton kiertoromua Kuva. Sulatuksen raaka-aineita Tämä on valimokohtaisten tarpeiden mukaan jaettavissa monellakin tavoilla. Teräs ja rautavalimon sulatuksen raaka-aineet voidaan jakaa esimerkiksi seuraavalla tavalla: Metalliset perusraaka-aineet Teräsromu (kierrätysteräs) Harkkorauta Kiertoromu Ostettu valurauta- ja teräsromu Rautavalimon seosaineet Hiiletysaineet: Grafiitti Petrolikoksi 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 3

Ferroseokset: MgFeSi FeSi FeCr FeMn FeMo Ymppäysaineet Valuteräksen lisäaineet Ferroseokset: Ferropii Ferromangaani Ferrokromi Pii Nikkeli Koboltti Alumiini Kalsium. Molybdeeni Volframi Vanadiini Titaani Niobi ja tantaali Boori Zirkonium 2.2 Valurautavalimon panosraaka-aineet - teräsromu Teräsromua käytetään runsaasti sekä GJS- että GJL rautojen valmistuksessa. Teräsromun soveltuvuutta rajoittaa kemiallinen koostumus (analyysi), fyysinen koko ja saatavuus. Vaikka teräksiä on useita erilaisia, pääasiassa rautavalimoita kiinnostaa vain kolmeen pääryhmään kuuluvat raaka-aineet: 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 4

Seostamattomat rakenneteräkset pääasiassa GJL:n valmistukseen Matalamangaaniset kylmämuokatut teräkset GJS:n valmistukseen Kiskoromu pääasiassa GJL:n valmistukseen Teräsvalimoissa teräsraaka-aineet jaetaan Niukkahiiliset teräkset (0,05-0,25% C) Keskihiiliset teräkset (0,25-0,60% C) Runsashiilisiä teräksiä (0,60-2,10% C) Valimossa normaalisti käytetyt teräsromuluokat vaatimuksineen Määrittely esimerkki: Raaka-aineen max. kappalekoko: ( mm X mm x mmm ) ja paksuus (mm) Tilavuuspaino: t/m³ Kappale minimipaino g ja max. paino kg Ohjeellinen analyysi: vanhaa seostamatonta terästä, valssaus-, takomo-, tai valuterästuotteita. Lajittelun tulee perustua teräksen käyttötarkoitukseen jne. 2.3 Valurautojen nimikkeet Standardit on laatinut Euroopan Standardisointikomitea, CEN. Komiteassa on 19 jäsenmaata, Suomi mukaan luettuna. Tunnuksiin perustuvat nimikkeet koostuvat enintään kuudesta positiosta, joista kaikkia ei tarvitse käyttää. Positio 1 sisältää eurooppalaisen standardin tunnuksen EN Positio 2 sisältää tunnuksen GJ, jossa G tarkoittaa valua ja J rautaa Positio 3 sisältää grafiittirakenteen kirjaintunnuksen: L = Suomugrafiitti S = Pallografiitti 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 5

Positio 5 sisältää murtolujuuden vähimmäisarvon N/mm², esim. EN-GJL-250 mahdollisen näytteen valmistustavan EN-GJL-100 G = valua J = rautaa L = suomugrafiittia 100= murtolujuus N/mm² EN-GJS-350-22-LT G = valua J = rautaa S = pallografiittia 350 = murtolujuus MPa 22 = murtovenymä % LT = Iskusitkeys matalassa lämpötilassa 2.4 Erilaisia raaka-ainemuotoja Seuraavassa esimerkkikuvia erilaisista raaka-ainemuodoista. Kuva. Seostamaton rakenneteräs (uusi levyke) Kuva. Seostamaton rakenneteräs (vanha) 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 6

Kuva. Pakettiromu Kuva. Silppu Valimoon myös ostetaan romuraaka-ainetta. Tällöin on huomioitava että sulatusprosessiin ei sovi kaikki saatava materiaali. Rajoituksia on esim. kosteuden, kaasujen seosainepitoisuuksien ym. ominaisuuksien johdosta. Kuva. Ostettua romua, esim. kiskoteräsromua Seuraavassa esitetään esimerkin omaisesti määriteltyjä kriteereitä kelpaamattomasta tavarasta (Huom! niissä on valumateriaali- ja valimokohtaisia erovaisuuksia) 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 7

2.4.1 Suljetut rakenteet Umpinainen vaihteisto Laatikko on mahdollisesti täynnä öljyä. Laatikko on avattava ja öljyt poistettava ympäristösäännösten mukaisesti Umpinaisia sylinterejä Sylinterit on ehdottomasti purettava ja nesteet poistettava ympäristösäännösten mukaisesti Umpinainen kaasupullo Kaasupullo on aina katkaistava ja mahdolliset imetyskennot on poistettava pullojen sisältä Umpinaisia sammutinpulloja, avaamaton sylinteri sekä runsaasti maa-ainesta Pullot on aina katkaistava ja sylinteri avattava. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 8

2.4.2 Palakoko ja analyysi eivät täyty Tilavuuspaino ei täyty. Paalattava, leikattava pienemmäksi tai sekoitettava raskaamman kierrätysteräksen joukkoon, jotta laatuvaatimuksissa määritellyt tilavuuspainorajat täyttyvät. Tilavuuspaino ei täyty. Huolimaton lajittelu. Kumitettua tai muuta palavaa materiaalia ei saa käyttää, sekä esim. sähkömoottorin kupari on epäpuhtaus Huolimaton lajittelu Kuparipitoiset kappaleet on ehdottomasti lajiteltava pois kierrätysteräksen joukosta 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 9

2.4.3 Materiaaliin kuulumatonta raaka-ainetta Kumia ja sähkömoottori. Kumitettua tai muuta palavaa materiaalia ei sallita lajitellun kierrätysteräksen joukkoon. Sähkömoottorin kupari on seosaine epäpuhtaus Kumiraaka-ainetta. Runsaaasti maa-ainesta Kierrätysteräskuorman lastaamiseen ja lajitteluun tulee kiinnittää huomioita, jotta mukaan ei tule maa-ainesta. Huolimaton lastaus, paperipaali kierrätysteräksen joukossa. Vastaanotettavasta romusta on aina tarkastettava, että lastissa ei näy silmämääräisesti materiaaliin kuuluvaa materiaalia 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 10

2.5 Säteilevä materiaali 2.6 Romun säilytys ja erottelu Erityyppiset teräsromut tulisi varastoida erillään ja pitää mielellään katetussa tilassa lumelta, jäältä ja vedeltä suojassa. Likainen ja ruosteinen romu heikentää metallurgista laatua ja lisää kuonan määrää sulatuksessa. Märkä romu lisää räjähdysvaaraa sulaan joutuessaan. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 11

2.7 Valuraudan panosraaka-aineet 2.7.1 Harkkorauta Harkkoraudan tarkoitus on nostaa sulan hiili- ja piipitoisuutta. Tyypillisesti valurautavalimossa käytetyn harkkoraudan koostumus on seuraava: C: 3,5-4,5% Si: 0,1-1,0% Mn: 0,03-0,1% S: 0,015-0,05% P: 0,03-0,05% Kuva. Harkkorautaa Harkkorauta valmistetaan pelkistämällä rautamalmia masuunissa. Yleisimmät rautamalmit ovat: Hematiitti (Fe2O3) punainen hematiitti sisältää < 60% metallista rautaa. Magnetiitti (Fe3O4) puhtaampi malmi, joka sisältää < 70% metallista rautaa. Heikompilaatuisten rautamalmien rautapitoisuus on matalampi ja epäpuhtaudet täytyy poistaa sulatusprosessissa. Harkkoraudan käytettävyys valimossa määräytyy lähinnä fosforipitoisuuden perusteella. Fosforia ei voida poistaa rautamalmista masuunin pelkistävässä atmosfäärissä. Masuuniharkkorauta voidaan edelleen jalostaa sulattamalla se uudelleen sähköuunissa ja lisäämällä teräsromua. Näin saadaan matalampi hiili-, pii- ja rikkipitoisuus. Tällainen jalostettu harkkorauta on erittäin kallista ja sen käyttö valimon sulatusraaka-aineena on oltava perusteltua. Vuonna 2005 maailmassa tuotettiin 1544 miljoonaa tonnia rautamalmia. Kiina on maailman suurin rautamalmin tuottaja yli neljänneksen osuudella. Muita suuria ovat Brasilia, Australia ja Intia. Harkkoraudan tilavuuspaino on noin 4000 kg / m³ eli yli kolme kertaa suurempi kuin teräsromulla. Tämä vähentää varastoinnin tilantarvetta ja panostuksessa saadaan tiiviimpi panos ja uunissa parempi energiatehokkuus. Harkkoraudan sulamispiste 1145 ºC on myös selvästi alhaisempi kuin teräksen ~ 1485 ºC. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 12

Harkkoraudan rikin, hiilen, mangaanin ja piin koostumuksen säätely masuunissa riippuu uunin lämpötilasta. Korkeampi lämpötila: korkeampi hiili, pii ja mangaani matalampi rikki Matalampi lämpötila: matalampi hiili, pii ja mangaani korkeampi rikki 2.7.2 High Purity (HP) harkkorauta Harkkoraudassakin erilaatuisia, joista High purity harkkorauta on nimensä mukaisesti erittäin puhdas ja siinä on erittäin alhainen mangaani-, fosfori- ja rikkipitoisuus. Tällaisia ominaisuuksia tarvitaan esim. haluttaessa erittäin puhdas sulapanos tai kun harkkorauta on tarpeen esim. pakkasessa iskusitkeysominaisuutensa säilyttävä EN-GJS-400-18 LT pallografiittirautaa valmistettaessa. 2.7.3 Valurautaromu (kiertoromu, ostettu teräsromu, koneistuslastu) Valimon kiertoromu (valukanavistot, syötöt, susikappaleet) tulee lajitella valetun rautalajin mukaisesti niin, että esim. romulajit varastoidaan erikseen ja ohjataan edelleen vastaavien rauta tai teräslajien valmistukseen. Tällaisia voivat esim. teräsvalimossa olla esim. OTR 1998- (osuuskunta teollisuuden romu) laatuvaatimusten mukaisesti: Tällöin määritellään mm laatuluokka (esim, A1; Ensiluokkainen seostamaton teräs- ja takorautaromu) romun palakoko (esim.( 150x50x50 )cm) vahvuus: Ø 5mm min. materiaalista huomioitavaa: ei saa sisältää seosmetalleja, esim. Cu, Cr, Ni, Sn Kiertoromu Kiertoromun pitäisi olla sinkopuhdistettua ja pilkottu sopivan pieniksi paloiksi uuniin panostusta varten. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 13

Kiertoromu tulisi varastoida kuivissa ja puhtaissa olosuhteissa. Kuva. Kiertoromua Kiertoromu voidaan jakaa analyysinsa perusteella omiin jakoihinsa esim. hiiliteräs (koodi A) niukkaseosteiset ja nuorrutusteräkset (koodi N) ruostumattomat teräkset (R) haponkestavät auteniittiset teräkset (H) erikoisteräkset (E) mangaaniteräkset (M) Ostettu romu Valimot ostavat romua raaka-aineekseen ja markkinoilla on myös saatavilla analyysiltään riskituotteita. Ostetun valuromun käyttämistä voidaan harkita alhaisen laatuvaatimustason valukappaleiden valmistuksessa Tällaisien ostetun raaka-aineromun kemiallinen koostumus on useimmiten tuntematon ja romu koostuu eri tavoin seostetuista rauta- tai teräsvalu kappaleista. Erityisesti moottorin osista koostuva valurautaromu saattaa sisältää öljyä ja muita ei-toivottuja epäpuhtauksia. Tällainen epävarmuus on otettava huomioon romua hankittaessa ja käytettäessä. Panostettaessa on aina tunnettava panostettavan materiaalin koostumus. Kuva. Raaka-aineen analyysi tarkastetaan romupihalla 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 14

Kuva. Analyysi mittarissa Kuva. Analyysimittari Valurauta ja teräslastu Valurauta- ja -teräskappaleiden koneistuksessa syntyvä lastu voidaan sulattaa ja käyttää panosraaka-aineena. Kuljetettavuuden parantamiseksi ja sulatushäviöiden minimoimiseksi lastu kannattaa briketöidä. Briketöinnissä poistuu myös ylimääräinen lastuamisneste. Irtolastun käyttäminen keskitaajuusuunilla sulatettaessa on hankalaa ja saattaa aiheuttaa mm. kuona-, savu-, ja maavuoto-ongelmia. 2.8 Valuteräksen panosraaka-aineet Valuterästen laatuvalikoima edellyttää tiettyjen ohjeanalyysien varsin tarkkaa noudattamista. Valuraudat sen sijaan jaetaan lujuus- ja kovuusluokkiin. Valimoille on annettu vapaus peruskoostumuksen valinnassa mm. siksi, että valimot käyttävät erilaisia raaka-aineita ja sulanvalmistusmenetelmiä. Halutut ohjeanalyysit toteutetaan usein pääraaka-aineiden ja niiden käyttösuhteen valinnalla, mutta tavallista on myös, että turvaudutaan runsaspitoisiin seostusaineisiin tietyn alkuaineen lisäämiseksi koostumukseen. Jotkut alkuaineet voidaan lisätä teknisesti puhtaina kuten hiili grafiittina ja kupari ja nikkeli metalleina, kun taas monet lisätään runsasprosenttisina ferroseoksina. Useiden alkuaineiden, esimerkiksi kromin ja mangaanin, valmistus puhtaana on kallista. Toinen syy rautaseosten käyttöön on niiden helppoliukoisuus sulaan rautaan tai teräkseen. Lisäksi ferroseoksilla vaikutetaan jähmettyvien metallien lujuusominaisuuksiin ja kiderakenteeseen. Seosaineiden avulla voidaan myös poistaa haitallisia epäpuhtauksia, kuten happea tiivistysaineilla ja rikkiä kalsiumyhdisteillä. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 15

Seuraavassa eri alkuaineiden vaikutukset teräkseen 2.8.1 Hiili Hiili on terästen tärkein ja halvin seosaine. Hiilipitoisuuden kasvaessa terästen lujuudet kasvavat kaikissa lämpökäsittelytiloissa: karkaistuna, nuorrutettuna, normalisoituna ja pehmeäksi hehkutettuna. Sen sijaan venymä ja kurouma pienenevät. Terästen hitsattavuus riippuu niiden hiilipitoisuudesta. Niukkahiiliset teräkset (0,05-0,25% C) ovat hyvin hitsattavia. Niukkahiilisiä teräksiä käytetään yleensä normalisoituina. Keskihiiliset teräkset (0,25-0,60% C) sopivat nuorrutettaviksi. Kun terästen hiilipitoisuus nousee keskihiilisten terästen alueen alarajalta 0,25% C sen ylärajalle 0,60% C, lisääntyy taipumus kuumarepeämiin valussa ja hitsauksessa Runsashiilisiä teräksiä (0,60-2,10% C) käytetään karkaistuina työkaluteräksinä. Valuteräksinä runsashiilisiä teräksiä esiintyy kulumiskestävyyttä vaativissa kappaleissa. Näiden terästen puuroalue on laaja ja taipumus kuumarepeämiin suuri. Lisäksi ne ovat valun jälkeen hauraita ja vaikeita käsitellä. Terästen työstettävyys huononee hiilipitoisuuden kasvaessa. 2.8.2 Pii Pii parantaa jonkin verran terästen karkenevuutta ja lujittaa ferriittiä Piitä lisätään aina tiivistettyinä valettaviin teräksiin. Valuteräkset sisältävät piitä tavallisesti 0,2-0,5%. Tiivistyksessä syntyvät kovat SiO 2 -sulkeumat erottuvat huonosti sulasta ja kuluttavat koneistustyökaluja. Pii lisää terästen taipumusta hiilenkatoon lämpökäsittelyissä, mutta parantaa syöpymis- ja tulenkestävyyttä, joten sitä lisätään runsasseosteisiin kromi- ja kromi-nikkeliteräksiin 2,5 %:iin asti. Ferropiitä käytetään tiivistysaineena teräsvaluissa Huomattava osa sulatuspanokseen tarvittavasta piistä saadaan tavallisesti harkkoraudasta ja valurautaromusta. Puuttuva määrä (tai synteettistä valurautaa teräsromusta valmistettaessa pääosa) piistä, lisätään runsaspitoisina seosteina. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 16

2.8.3 Ferromangaani Mangaanin tarkoituksena on sitoa happea ja rikkiä teräksestä. Kuten pii, niin myös mangaani saadaan osaksi harkkoraudasta ja romusta, mutta osa on lisättävä runsaspitoisina seosteina. Valinnassa on kiinnitettävä huomiota ferromangaanin hiilipitoisuuteen, sillä sitä on saatavissa runsas-, keski- ja niukkahiilisenä, kun runsashiiliset ovat yleislaatuja Keski- ja niukkahiilisiä laatuja käytetään silloin, kun valmistettavan teräksen hiilipitoisuuden enimmäisohjearvo estää runsashiilisen ferromangaanin käytön. Niukkahiilistä ferromangaania tai mangaanimetallia käytetään mm. austeniittisten syöpymiskestävien terästen valmistuksessa. Ferropiimangaani on yleisesti käytetty sulan teräksen pelkistysaine. 2.8.4 Ferrokromi Kromia käytetään ruostumattomissa teräksissä ja se lisää terästen karkenevuutta ja kulumiskestävyyttä. Kromin lisääminen teräkseen suoritetaan tavallisimmin 70-90% Cr sisältävänä ferrokromina. Metallinen kromi voi tulla kysymykseen poikkeustapauksessa erittäin runsaasti seostetun rautaköyhän seoksen valmistuksessa. Keskihiiliset laadut ovat teräksen valmistuksessa sopivimmat. Niukkahiilisimpiä laatuja käytetään ruostumattomien ja syöpymiskestävien terästen valmistuksessa. Ferrokromi on lujaa vaikeasti murskattavaa, joten se tilattava lisäystavan edellyttämässä palakoossa. Ferropiikromi liukenee helposti runsaan hiili- ja piipitoisuutensa ansiosta. Sen tulee olla alle 0,5mm hienouteen jauhettua. Ferrokromia on saatavana myös n. 7% typpeä sisältävänä seoksena. Sitä käytetään yleisesti typellä seostettujen ruostumattomien (austeniittisten ja duplex-terästen) valuterästen valmistuksessa. 2.8.5 Nikkeli Nikkeli on ruostumattomissa teräksissä tärkeä austeniittisen rakenteen aikaansaava seosaine, joka parantaa yleisesti eri teräslaatujen sitkeysominaisuuksia. Nikkeli lisätään rautaan ja teräkseen metallina. Pelkistävää kuonaa käytettäessä, esimerkiksi valokaariuunissa, voi myöskin nikkelioksidi tulla kysymykseen. Raskaana ja rautasulissa hapettumattomana aineena, se on helppo seostaa. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 17

2.8.6 Koboltti Koboltti on nikkelin kaltainen metalli, jota käytetään muutamissa jaloteräksissä. Seostaminen suoritetaan metallisella kobolttina lisäten. 2.8.7 Alumiini Sitä käytetään valuteräksissä säännöllisesti noin 1-2 kiloa terästonnia kohti tiivistykseen. Alumiini sitoo tehokkaasti teräksessä olevan typen, estäen vanhenemisen, jolla tarkoitetaan sitkeysominaisuuksien huonontumista. Alumiinia käytetään terästen tiivistykseen ja joskus myös seosaineena. Monet ferroseokset sisältävät pieniä määriä alumiinia. Alumiini toimitetaan puhtaina harkkoina tai granuleina, joita käytetään teräsuuneissa kuonien pelkistykseen. Alumiini on teräksen sulatuksen tavanomainen loppupelkistysaine, jota lisätään teräkseen uunista valusenkkaan kaadettaessa. Lisäyksiin käytetään vain vähintään 99% puhdasta alumiinia. Tavallisesti alumiinikappale heitetään kaadon aikana sulan teräksen alastulokohtaan siten, että se imeytyy virran mukana pinnan alle. Suositeltavampaa on sitoa alumiinikappale - pienoisharkot ovat sopivia - rautalangalla terästankoon ja upottaa se syvälle teräkseen. Alumiinia on alettu käyttää myös ferroalumiinina, joka on raskaampana helpompi seostaa kuin puhdas alumiini. 2.8.8 Kalsium Teräsvaluissa sitä käytetään sulkeumien modifiointiin injektiomenetelmällä ja myös valuteräksen pelkistysaineena. Kalsium ei ole varsinaisesti seosaine. Sitä on saatavana esim. palamaisena senkan pohjalle. Kalsiumpiin lisäystapaan on kiinnitettävä huomiota, sillä ominaistiheydeltään hyvin kevyenä se jää helposti raudan pinnalle. 2.8.9 Molybdeeni Molybdeeni lisää karkenevuutta ja on karbidinmuodostaja, hienontaen raerakenneta ja päästönkestävyys paranee. Molybdeenillä käytetään tavallisimmin ferromolybdeeniä, joka sisältää 58-64% Mo ja noin 0,1% C. On myöskin runsashiilistä ferromolybdeenia enintään 1,5% hiilipitoisuudella.. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 18

Molybdeenitrioksidi MoO 3 höyrystyy 1255 C:n lämpötilassa aiheuttaen suuret häviöt. Koska molybdeeni on helposti pelkistyvä metalli, on valokaariuuneissa mahdollista käyttää seostamiseen kalsiummolybdaattia, joka sisältää 40% Mo ja 25% CaO 2.8.10 Volframi Volframi lisätään teräkseen 55-80% W sisältävänä ferrovolframina. Sen hiilipitoisuus on tavallisesti alle 1%. Volframia on sulatuksessa pyrittävä suojaamaan hapettumiselta vastaavasti kuin molybdeeniakin, sillä myöskin sen oksidi on melko helposti höyrystyvä. 2.8.11 Vanadiini Voimakas karbidin muodostaja ja käytetään rakeenkasvun lisäämisessä. Ferrovanadiini sisältää vanadiinia 30-80%. Se sisältää tavallisesti jäännöksen valmistusvaiheessa pelkistykseen käytettyä alkuainetta. Koska vanadiini on itsekin helposti hapettuva aine ja voi toimia pelkistimenä, suoritetaan ferrovanadiinin lisäykset sulaan teräkseen häviöiden välttämiseksi vasta muulla tavoin suoritetun pelkistyksen jälkeen. Tavallisimmin ferrovanadiini lisätään ränniin alle 0,5mm lajiteltuna murskeena. 2.8.12 Titaani Teräksen valmistuksessa pelkistysaineena tai sitomaan typpeä titaaninitridiksi. Ferrotitaanilaadut ovat valimoissa yleisimmin käytetyt. Titaanipitoisuus on tavallisesti 15-40%. Titaani on erittäin helposti hapettuva alkuaine, mistä syystä saanto edullisissakin lisäysolosuhteissa on vain 50-60%. Ruostumattomissa teräksissä titaani eliminoi hiilen haitallisen vaikutuksen, ns. herkistymisilmiön. Teräksen sulatuksessa lisätään ferrotitaani uunissa muualla tavoin suoritetun edeltävän pelkistyksen jälkeen samalla kun teräs kaadetaan valusenkkaan. Helposti hapettuvana metallina kehittää runsas titaanimäärä teräksen pinnalle "nahkaa". 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 19

2.8.13 Niobi ja tantaali Kuten titaania käytetään myös niobia ja tantaalia ruostumattomissa teräksissä estämään kromikardibien erkautumista. Lisäykset suoritetaan edeltäneen pelkistyksen jälkeen terästä uunista valusenkkaan kaadettaessa. 2.8.14 Boori Ferroboorin booripitoisuus voi olla 10-35% ja hiilipitoisuus 0,01-3%. Raudan lisäksi siinä voi olla 3-10% Al ja 1-2% Si. Ferroboori liukenee helposti sulaan rautaan. Lisäys tapahtuu pieninä rakeina. 2.8.15 Zirkonium Zirkoniumia on saatavissa seoksina, joissa pii on pääalkuaineena. 2.8.16 Kaasut Happi Hapen sitomista kutsutaan teräksen deoksiditoinniksi eli tiivistämiseksi. Ellei happea sidota pysyviksi oksideiksi, se muodostaa teräksen jähmettyessä hiilen kanssa hiilimonoksidia, joka aiheuttaa kapillaari ym. huokosia. Huokosvaaran lisäksi happi vaikeuttaa teräksen juoksevuutta sulassa tilassa ja sulan syöttöä jähmettymisvaiheessa. Vety Vety liukenee teräkseen atomimuodossa. Se aiheuttaa muodostaa huokosia etenkin alueille joissa on syöttövajausta. Vedyn aiheuttamilta vaaroilta voidaan välttyä käyttämällä kuivia raakaaineita sulatettaessa. Tyhjökäsittely poistaa parhaiten kaasut teräksestä Typpi Kuten vety, liukenee typpikin teräkseen atomimuodossa. Typpeä voidaan poistaa teräksestä samalla tavoin kuin vetyäkin eli keitolla, kaasuhuuhtelulla ja tyhjökäsittelyllä. 9.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Sulattamisen periaate - 20