Paliwa

W procesie spiekania, grudkowania (wypalanie) a przede wszystkim w procesie

wielkopiecowym głównymi paliwami sa:

a). koks jako podstawowe paliwo powstaje w bateriach koksowniczych przez sucha destylacje

wegla. Koks powinien zawierac jak najmniej popiołu i H2O. (Popiół 8-11%, H2O 0,3-7%,

cz.l. 0,5 -1,5%). Koks powinien by c wytrzymały na rozkruszanie (<M40 ok. 75-85) i scieranie

(M10 ok. 5-7%)

b). Paliwa gazowe

_ Gaz ziemny 96% CH4

_ Gaz ziemny naazotowany 70% CH4 i ok. 28%N2

_ Gaz koksowniczy H2 = 50 i CO ok.25%

c). Paliwa płynne - głównie olej opałowy zwany mazutem zawiera 96% weglowodanów

cie_kich, oraz smoła pogazowa,

d). Paliwa stałe zastepcze - pył weglowy.

Proces wielkopiecowy

Urzadzenia do procesu wielkopiecowego

Podstawowym agregatem jest wielki piec, którego profil przedstawia (rys ).

Urzadzeniami towarzyszacymi sa:

_ urzadzenia do załadunku wsadu a w tym urzadzenia zasypowe,

_ nagrzewnice dmuchu wraz z zestawami doprowadzajacymi dmuch,

_ urzadzenia hali spustowej,

_ urzadzenia odpylajace i oczyszczajace gaz w najbardziej nowoczesnych

technologiach,

_ urzadzenia do wdmuchiwania pyłu weglowego,

_ urzadzenia do odzysku ciepła spalin z nagrzewnic,

_ turbiny rozpre_ne do produkcji energii elektrycznej,

_ kadzie typu torpedo do transportu surówki.

Profil wielkiego pieca

a). gardziel ma kształt walca, kształt ten sprzyja symetrycznosci uło_enia wsadu przy

załadunku,

b). szyb ma kształt scietego sto_ka, uwzglednia to zwiekszenie objetosci materiałów

wsadowych wskutek ich nagrzewania podczas schodzenia w dół pieca,

c). przestron ma kształt walca, poniewa_ materiały sie nie rozszerzaja przechodzac w stan

plastyczny i płynny. Brak zmian objetosci, a raczej skurcz, jest spowodowany zajmowaniem

wolnych przestrzeni miedzy kawałkami wsadu przez ciecz,

d). spadki maja kształt odwróconego sto_ka scietego - ułatwia to spływanie płynnych

produktów do garu,

e). gar ma kształt walca i słu_y do magazynowania płynnych produktów wytopu w okresach

pomiedzy kolejnymi spustami.

Dno garu stanowi trzon, całosc konstrukcji spoczywa na fundamencie.

Wszystkie pierwiastki, poza Żelazem, wchodzące w skład stali określa się jako domieszki, które

sklasyfikować moŻna w czterech grupach, a mianowicie :

- składniki wchodzące w skład kaŻdej stali w mniejszej lub większej ilości i określone metodą

analizy chemicznej lub fizycznej : węgiel, mangan, krzem, fosfor i siarka,

- składniki ukryte, wchodzące w skład kaŻdej stali, ale z uwagi na skomplikowane metody ich

wykrywania zazwyczaj nie określane : tlen, wodór i azot zwane wtrąceniami gazowymi w stali,

- składniki stopowe, wprowadzane specjalnie, w celu nadania stali odpowiednich właściwości

uŻytkowych. Najczęściej stosowanymi dodatkami stopowymi w stalach są : mangan, chrom,

nikiel, wolfram, molibden, wanad, niob, miedź, tytan, glin oraz niemetale jak np. bor,

- składniki przypadkowe, które przechodzą do stali na skutek przypadkowej obecności

w materiałach wsadowych.

Materiały wsadowe w procesach stalowniczych.

NiezaleŻnie od zastosowanej techniki wytapiania stali materiały wsadowe w procesach stalowniczych

moŻna podzielić na dwie grupy :

- metaliczne :

- zasadnicze, tj. surówka przeróbcza, złom stalowy lub Żeliwny,

- odtleniacze oraz dodatki stopowe (Żelazostopy) dodawane w końcowym okresie albo po

zakończeniu procesu w celu odtleniania stali lub do uzupełnienia jej składu chemicznego.

- niemetaliczne :

- topniki, wprowadzające składniki potrzebne do otrzymania Żądanego składu tworzącego się

w procesie stalowniczym ŻuŻla. Sa to : wapno (CaO), kamień wapienny (CaCO3), piasek

(SiO2), boksyt (Al2O3), fluoryt (CaF2),

- utleniacze, czyli materiały wprowadzane do pieca stalowniczego w celu utlenienia domieszek wsadu metalowego i przeprowadzenia ich do ŻuŻla. Są to : ruda Żelaza lub manganowa, zendra walcownicza, a takŻe wdmuchiwane do pieca powietrze czy tlen.

Utlenianie domieszek kąpieli metalowej.

W kaŻdym procesie wytapiania stali mamy do czynienia z płynnym metalem i ŻuŻlem. Metal jako cięŻszy

umiejscowiony jest pod ŻuŻlem. Domieszki usuwane są z metalu i przechodzą do ŻuŻla.

Proces ten nazywa się świeŻeniem stali. Źródłem tlenu do wypalania domieszek są : ruda Żelaza,

atmosfera pieca, powietrze lub tlen gazowy. Tlen rozpuszcza się zarówno w metalu, jak i w ŻuŻlu. Ilość tlenu w metalu określa t.zw. współczynnik podziału, stały dla danej temperatury, ale z nią rosnący.

LFeO =(FeO)/[O]

Dla stworzenie warunków szybkiego przebiegu reakcji utleniania domieszek, konieczne jest zapewnienie znacznie większej od równowagowej koncentracji FeO w ŻuŻlu ) O ( 22

 , co zapewnia przechodzenie O2

z metalu do ŻuŻla.

Główną rolę w przekazywaniu tlenu do metalu spełnia ŻuŻel. Ta ilość O2, która przeszła do metalu powoduje utlenianie znajdujących się w nim domieszek wg. reakcji :

[C] + [O] = {CO} (3)

[Si] + 2[O] = (SiO2) (4)

[Mn] + [O] = (MnO) (4)

2[P] + 5[O] = (P2O5) (5)

Nierozpuszczalne w metalu produkty tych reakcji przechodzą do ŻuŻla, natomiast gazowy CO uchodzi do

atmosfery pieca.

Tlen w ŻuŻlu uzupełniany jest z atmosfery pieca (granica ŻuŻel-atmosfera) wg. reakcji :

FeO + 1/2O2 = Fe2O3 (6)

które z kolei na granicy podziału ŻuŻel-metal reaguje z Fe wg. reakcji :

Fe2O3 + Fe = 3FeO (7)

Zwiększenie stęŻenia FeO na granicy ŻuŻel-metal powoduje zmniejszenie współczynnika LFeO, a zatem

układ dąŻąc do równowagi rozpuszcza O2 w metalu, które wypala domieszki.

Odsiarczanie stali.

Występujący w metalu FeS i MnS są w nim rozpuszczalne. Zatem procesy odsiarczania stali polegają na

związaniu siarki w związki chemiczne, nierozpuszczalne w metalu, a mianowicie CaS i MgS. Zatem

reakcje odsiarczania w czasie wytopu stali zachodzą na powierzchni podziału ŻuŻel-metal wg. schematu :

[FeS] + (CaO) = (FeO) + (CaS) (8)

[FeS] + (MgO) = (FeO) + (MgS) (9)

Reakcje 8 i 9 powodują obniŻenie zawartości siarki w metalu [S] i wzrost jej zawartości w ŻuŻlu (S).

Stosunek zawartości siarki w ŻuŻlu do zawartości w metalu (S)/[S] przyjęto nazywać współczynnikiem

podziału siarki. Wartość tego współczynnika wzrasta z podwyŻszaniem temperatury, poniewaŻ zwiększa się prędkość dyfuzji siarki, a ŻuŻel staje się bardziej płynny i aktywny, co przyspiesza przebieg reakcji. Usuniecie utworzonego ŻuŻla, wprowadzenie nowego ŻuŻla bogatego w CaO i nie zawierającego siarki,

umoŻliwia przejście nowych porcji siarki z metalu do ŻuŻla.

Powstawanie ŻuŻla i jego rola w procesach stalowniczych.

śuŻle stalownicze powstają z :

- materiałów ŻuŻlotwórczych, dodawanych specjalnie dla otrzymania potrzebnych ilości ŻuŻla

o Żądanym składzie chemicznym,

- skały płonnej rudy Żelaza czy manganu dodawanych jako odtleniacze,

- części wyłoŻenia ogniotrwałego niszczonego pod działaniem kąpieli metalowej, ŻuŻla

i temperatury.

- zanieczyszczeń złomu, dodawanego do wsadu metalicznego,

- produktów utlenienia domieszek surówki i złomu tworzących fazy tlenkowe lub siarczkowe.

śuŻel stanowi więc produkt uboczny procesu stalowniczego, jednak odgrywa zasadniczą rolę

w przebiegu procesu rafinacji stali i decyduje o jej jakości. Do podstawowych zadań ŻuŻla w procesach

stalowniczych naleŻą :

- utlenienie lub odtlenienie niektórych składników wsadu metalowego,

- ochrona ciekłego metalu przed szkodliwym działaniem składników atmosfery pieca

stalowniczego,

- odsiarczenie i odfosforowanie kąpieli metalowej,

- zapewnienie maksymalnego przejścia Żelaza i dodatków stopowych do kąpieli metalowej,

- związanie jak największej ilości zanieczyszczeń zawartych w kapieli metalowej, co pozwala

ograniczyć ich stęŻenie w wytapianej stali, a tym samym podwyŻszyć jakość produkowanej stali.

7

śuŻel najlepiej pełni swoją rolę jeśli będzie miał :

- odpowiedni skład chemiczny zaleŻny od rodzaju procesu stalowniczego i okresu tego procesu,

- odpowiednio niską lepkość dynamiczną.

Metody otrzymywania stali.

Otrzymywanie stali moŻe odbywać się róŻnymi metodami wymagającymi odmiennych urządzeń

i technologii.

Metody otrzymywania stali dzielimy na :

- procesy konwertorowe :

- z bocznym dmuchem,

- z dolnym dmuchem,

- bessemerowski,

- tomasowski,

- z górnym dmuchem,

- proces martenowski (historyczny),

- procesy elektrotermiczne :

- piece oporowe,

- piece łukowe :

- z łukiem pośrednim,

- z łukiem bezpośrednim,

- z zakrytym łukiem,

- piece indukcyjne :

- bezrdzeniowe,

- rdzeniowe.

Różne procesy konwertorowe

Konwertor LD (Linz-Donawitz) wykorzystywany jest w przypadku surówki o niskiej zawartości fosforu. W przypadku surówki o wysokiej zawartości fosforu stosuje się zmodyfikowany proces (proces LD/AC = proces Linz-Donawitz/Arbed-CRM). Inne rodzaje procesów produkcji stali to OBM (proces tlenowo-dennicowy Maxhuette) lub proces Q-BOP i proces LWS (proces Loire-Wendel-Sprunch). RóŻnią się one od konwertora LD tym, Że zamiast górnego wdmuchiwania tlenu przez lancę, tlen i topniki są wdmuchiwane przez zanurzone dysze znajdujące się w dnie pieca

Specjalną odmianą jest proces KMS (proces Klöckner-Maxhütte-Steel Making), w którym tlen wdmuchiwany jest od strony dennicy razem z wapnem i pyłem węglowym.

Elektrometalurgia stali.

Rodzaje pieców elektrycznych :

- oporowe - przetworzenie energii w czasie przepływu prądu przez wsad metaliczny albo w

specjalnych elementach grzewczych, przekazujących ciepło do nagrzewania metalu

drogą promieniowania lub konwekcji,

- łukowe- przetworzenie energii w łuku elektrycznym :

- łuk pośredni (nad wsadem między poziomymi elektrodami),

- łuk bezpośredni (między poziomymi elektrodami),

- łuk zakryty (między zanurzonymi we wsadzie końcami elektrod),

- indukcyjne- metal nagrzewa się prądem powstającym wskutek indukcji elektromagnetycznej :

Podstawowym tworzywem Żelazonośnym do produkcji stali elektrycznej jest złom stalowy. Pozostałe

materiały wykorzystywane w procesie to :

- topniki - materiały ŻuŻlotwórcze (głównie palone wapno i wapno dolomitowe),

- nawęglacze (węgiel, złom elektrod węglowych, koks),

- dodatki stopowe (głównie Żelazostopy),

- odtleniacze (glin, Żelazokrzem i Żelazo-krzemo-mangan),

- spieniacze ŻuŻla (rozdrobnione materiały węglowe).

- bezrdzeniowe o duŻej częstotliwości (cewkę wtórną stanowi metal znajdujący się w tyglu),

- rdzeniowe o małej częstotliwości (cewkę wtórną stanowi pierścieniowa rynna pieca nad

kąpielą metalową).

Plusy pozapiecowej obróbki

Do najbardziej znaczących efektów uzyskiwanych dzięki zastosowaniu procesów metalurgii

pozapiecowej zaliczyć naleŻy :

 zdecydowane ograniczenie zanieczyszczeń stali takimi składnikami jak: siarka,

fosfor, azot, wodór, tlen,

 uzyskiwanie optymalnego stopnia czystości pod względem zawartości wtrąceń

niemetalicznych w stali,

 wręcz precyzyjną dokładność co do zakresu zawartości składników stopowych w

stali,

 wysoką jednorodność chemiczną i termiczną metalu, adekwatną do wymagań

procesu ciągłego odlewania stali.

ramach procesów pozapiecowej obróbki stali moŻna prowadzić następujące operacje

technologiczne :

 kontrola oraz regulacja (dwukierunkowa) temperatury ciekłej stali, regulowane i kontrolowane wprowadzanie dodatków stopowych, niezbędne dla

korekty składu chemicznego stali, odtlenianie stali do wymaganego poziomu końcowej zawartości tlenu oraz „usuwanie” wtrąceń niemetalicznych z kąpieli metalowej, odsiarczanie stali (w zakresie zróŻnicowanym w zaleŻności od wymagań) oraz

ewentualne odfosforowanie,  próŻniowe odwęglanie, odtlenianie oraz odgazowanie,

 regulacja morfologii niemetalicznych wtrąceń siarczkowych i tlenowych

1. Kryteria metalurgiczne.

A. Temperatura

- wyrównanie strat cieplnych następujących w czasie przykładowo

przedmuchiwania stali gazem obojętnym, czy próŻniowego odgazowania,

- utrzymanie przez dłuŻszy czas wymaganej temperatury stali w kadzi, celem

umoŻliwienia odlania jej na maszynie COS,

- przetrzymywanie stali w kadzi w celu odlania cięŻkiego wlewka z kilku wytopów. B. Odgazowanie

- odtlenianie stali,

- odwodorowanie stali,

- odazotowanie stali.

C. Odwęglanie

- potrzeba redukcji zawartości tlenu rozpuszczonego w stali,

- produkcja stali o bardzo niskiej końcowej zawartości węgla.

D. Odsiarczanie i modyfikacja wtrąceń niemetalicznych

- obniŻenie zawartości siarki w stali do wymaganego poziomu,

- modyfikacja siarczkowych, względnie siarczkowych i tlenkowych wtrąceń

niemetalicznych.

E. Końcowy skład chemiczny stali

- odciąŻenia piecowego agregatu stalowniczego,

- poprawa uzysku dodatków stopowych i odtleniaczy,

- precyzyjne osiąganie poŻądanego składu chemicznego wytapianego gatunku stali.

2. Kryteria technologiczne procesu.

- procesy konwertorowe pod ciśnieniem atmosferycznym - przykładowo procesy

AOD i ASM, w czasie przebiegu których moŻna realizować : odsiarczanie,

odwęglanie i odtlenianie stali, wprowadzanie dodatków stopowych do kąpieli

metalowej oraz chemiczne nagrzewanie kąpieli metalowej,

- procesy konwertorowe w próŻni - przykładowo proces VODC, w czasie którego

moŻna realizować : odsiarczanie, odwęglanie, odgazowanie i odtlenianie stali,

wprowadzanie dodatków stopowych do kąpieli metalowej oraz chemiczne

nagrzewanie kąpieli metalowej,

- procesy kadziowe pod ciśnieniem atmosferycznym - przykładowo proces LF,

umoŻliwiający : odtlenianie i odsiarczanie stali, wprowadzanie dodatków

stopowych i wdmuchiwanie sproszkowanych materiałów, nagrzewanie elektryczne

stali oraz przetrzymywanie jej w kadzi,

- procesy kadziowe w próŻni - przykładowo proces VOD pozwalający na

odsiarczenie, odwęglenie i odtlenienie stali, wprowadzanie dodatków stopowych

do kąpieli oraz na chemiczne nagrzewanie stali, czy proces VAD umoŻliwiający

odtlenienie, odgazowanie i odsiarczanie stali, wprowadzanie dodatków stopowych

oraz nagrzewanie elektryczne kąpieli i przetrzymywanie metalu w kadzi.

ODLEWANIE STALI

Zalety odlewania stali z góry :

- prostota, oszczędności w sprzęcie,

- mniejsze zanieczyszczenie wtrąceniami niemetalicznymi,

- większy uzysk ciekłego metalu,

- mniejsza temperatura metalu przed odlewaniem,

- korzystniej rozmieszczona jama usadowa we wlewku stali uspokojonej.

Wady odlewania stali z góry :

- skorupy,

- łuski.

Zalety syfonowego odlewania stali :

- moŻliwość równoczesnego odlewania od kilku do kilkudziesięciu wlewków,

- dobra powierzchnia wlewków (metal podnosi się we wlewnicy spokojnie),

- moŻliwość regulacji szybkości odlewania.

Wady syfonowego odlewania stali :

- zanieczyszczenie stali wtrąceniami niemetalicznymi z cegieł lejowych i kanałkowych,

- wyŻsza temperatura metalu,

- zuŻycie materiałów ogniotrwałych na wyłoŻenie leja i płyt,

- pracochłonność w przygotowaniu zestawów odlewniczych,

- mniejszy uzysk metalu.

Zalety metody ciągłego odlewania stali :

- moŻliwość uzyskania metalu o określonych, powtarzalnych własnościach na długości

i szerokości odlewanego pasma,

- moŻliwość uzyskania metalu o stałych, powtarzalnych wymiarach,

- wzrost uzysku metalu o 10 do 15% w porównaniu z odlewaniem tradycyjnym,

- wyeliminowanie walcowania wlewków tradycyjnych w walcowni zgniatacz,

- wyeliminowanie długotrwałego nagrzewania wlewków.

Techniki ciaglego odlewania stali

- kompaktową produkcję taśm (CSP): ta technika stosuje krystalizatory typu

lejkowego z grubością odlewania około 50 mm. - produkcja taśm w linii (ISP): Odlewana Żyła o grubości około 60 mm podlega miękkiej redukcji (przy jeszcze ciekłym rdzeniu Żyły) za pomocą rolek mieszczonych poniŻej krystalizatora, po czym następuje kształtowanie skrzepniętej Żyły tworzące kęsisko płaskie o grubości około 15 mm. - ciągłe odlewanie kęsisk płaskich i walcowanie (CONROLL): stosuje proste krystalizatory o bokach równoległych z grubością odlewania 70- 80 mm.- bezpośrednia produkcja taśm (DSP): maszyna ciągłego odlewania z krystalizatorem 90 mm i miękką redukcją do 70 mm.

PRYERÓBKA PLASTYCZNA

Odkształceniem nazywa się zjawisko zmiany kształtu i wymiarów ciała pod wpływem

działania sił zewnętrznych. Odkształceniem plastycznym nazywamy takie odkształcenie, Że po ustaniu działania sił ciało (metal) nie powraca do pierwotnej postaci i wymiarów. W ciałach idealnie plastycznych, po przekroczeniu granicy plastyczności odkształcenia trwałe powiększają się bez przyrostu sił.

Klasyfikacja procesów przeróbki plastycznej :

I . Według najbardziej charakterystycznych zmian wymiaru przedmiotu :

a) wydłuŻanie (zwiększanie długości, przy nieznacznej zmianie szerokości),

b) zwiększanie szerokości,

c) spęczanie (zmniejszenie długości przy nieznacznej zmianie szerokości),

d) zmniejszanie szerokości,

e) wgłębianie (miejscowe zgniatanie materiału, który usuwając się pod naciskiem na

boki tworzy wgłębienie),

f) przesuwanie (przemieszczenie części metalu w stosunku do pierwotnego połoŻenia

całego przedmiotu),

g) zakrzywianie (zmiana krzywizny przedmiotu),

h) skręcanie (wzajemny obrót równoległych przekrojów przedmiotu).

II. Według zasięgu odkształcenia :

a) kształtowanie powierzchniowe (zasięg odkształcenia ogranicza się do powierzchni

przedmiotu bez zmiany jego zasadniczego kształtu - walcowanie gwintów, wybijanie

monet),

b) kształtowanie materiału jako bryły (obejmuje swym zasięgiem cały przedmiot przy

zmianie jego kształtów - walcowanie blach i prętów, kucie, przeciąganie drutów),

c) kształtowanie powłok (ma miejsce, gdy grubość przedmiotu jest bardzo mała w

stosunku do innych jego wymiarów - gięcie, wywijanie i wytłaczanie blach,

przeciąganie rur).

III. według rodzaju ruchu względnego :

a) walcowanie (zgniatanie między obracającymi się napędzanymi walcami),

b) ciągnienie (przeciąganie materiału przez otwór ciągadła lub pomiędzy

nienapędzanymi walcami),

c) kucie (zgniatanie uderzeniem młota lub kowarki albo naciskiem statycznym prasy),

d) tłoczenie (cięcie lub kształtowanie plastyczne blach i taśm).

Walcowanie na zimno- trawienie,

- walcowanie,

- wyŻarzanie,

- walcowanie wygładzające i wykańczanie.

Walcowanie na gorąco:

- kondycjonowanie wsadu (oczyszczanie płomieniowe, szlifowanie).

- ogrzewanie do temperatury walcowania.

- zbijanie zgorzeliny.

- - walcowanie (walcowanie wstępne łącznie z redukcją szerokości, walcowanie na

wymiar końcowy i własności).

- wykańczanie (okrawanie brzegów, rozcinanie, cięcie poprzeczne).

Ciągarstwo.

Ciągadło składa się czterech

podstawowych części :

- stoŻka smarującego, który ma doprowadzić odpowiednią ilość smaru do części

roboczej ciągadła; wymiary tego stoŻka zaleŻą od rodzaju smaru, np. w przypadku

smarowania suchym proszkiem mydlanym kąt wierzchołkowy stoŻka smarującego

wynosi około 40°, a przy smarowaniu olejem 60-80°;

- stoŻka roboczego, w którym odbywa się całe odkształcenie materiału; stoŻek ten

charakteryzują kąt α i długość lst; obydwie te wielkości dobiera się w zaleŻności od

rodzaju metalu ciągnionego i warunków prowadzenia procesu;

- pierścienia kalibrującego, który nadaje przeciąganemu materiałowi Żądany wymiar;

pierścień charakteryzują dwie wielkości: średnica dk, której wielkość dobiera się w

zaleŻności od średnicy wymiaru końcowego, oraz długość lk;

- stoŻka wyjściowego.

Na typowy zakład ciągnienia drutu

składają się n następujące linie technologiczne :

- obróbka wstępna walcówki (mechaniczne usuwanie zgorzeliny, wytrawianie),

- ciągnienie na sucho lub na mokro (zazwyczaj kilka ciągów przy zmniejszających się

rozmiarach ciągadeł),

- obróbka cieplna (wyŻarzanie ciągłe/wyŻarzanie partiami, patentowanie, hartowanie w

oleju),

- wykańczanie.

Kuźnictwo.

Rodzaje procesów kucia :

a) kucie swobodne (bez ograniczenia płynięcia metalu na boki) :

- spęcznianie (zmniejszanie wysokości z równoczesnym zwiększeniem

przekroju

poprzecznego),

- wydłuŻanie (zwiększenie długości z równoczesnym zmniejszeniem przekroju

poprzecznego),

- przebijanie (wykonywanie w odkuwkach wgłębień lub otworów),

- gięcie (nadawanie odkuwkom Żądanego kształtu bez zmiany zasadniczych

przekrojów),

- cięcie (podział materiału na kilka części, odcięcie odkutej części),

- skręcanie (skręcanie jednego końca odkuwki przy równoczesnym

unieruchomieniu końca przeciwnego).

b) kucie półswobodne (z częściowym ograniczeniem płynięcia materiału),

c) kucie matrycowe (z ograniczeniem płynięcia metalu na boki) :

- matrycowe otwarte,

- matrycowe zamknięte

- wyciskanie.

d) kucie złoŻone (dwie następujące po sobie operacje : jedna wykonywana w matrycy,

druga swobodnie lub na odwrót).

Tłocznictwo.

Tłoczenie - operacje przeróbki plastycznej na zimno, które ze wsadu w postaci blach lub

taśm pozwalają na produkcję przedmiotów o kształtach przestrzennych.

Podział procesów tłoczenia :

- procesy cięcia - operacje przeprowadzone z naruszeniem spójności materiału

(wycinanie, odcinanie, rozcinanie, okrawanie, wygładzanie, dziurkowanie)

- procesy kształtowania - bez naruszenia spójności materiału z zachowaniem

warunku plastyczności do których zalicza się : gięcie, tłoczenie powłok czyli

ciągnięcia oraz inne operacje kształtowania i wyoblanie.

ODLEWNICTWO

umiejętność i technika wytwarzania przedmiotów metalowych o wymaganym

kształcie i wymiarach przez wypełnianie odpowiednio przygotowanych form odlewniczych

ciekłym metalem.

Podstawowe własności odlewnicze :

a/ lejność - zdolność do wypełniania formy i dokładnego odtwarzania jej kształtu

(rysunek 3).

Czynniki wpływające na lejność:

- wynikające z natury metalu (skład chemiczny, zakres temperatury krzepnięcia,

ciepła właściwe, pojemność cieplna, napięcie powierzchniowe, rodzaj wtrąceń

niemetalicznych),

- związane z formą odlewniczą (ukształtowanie wnęki formy, własności materiału

formy, jakość powierzchni formy itp.),

- związane z warunkami odlewania (temperatura odlewania, stopień przegrzania,

szybkość i czas zalewania formy),

b/ skurcz odlewniczy - procentowe zmniejszenie wymiarów odlewu w stosunku do

odpowiednich wymiarów modelu (rysunek 4).

ZaleŻy: - rodzaj metalu, stan metalu, krzepnięcia w formie- hamowanie

c) skłonność do tworzenia jam skurczowych - spowodowana zmniejszeniem się objętości

metalu podczas stygnięcia w stanie ciekłym i podczas krzepnięcia. Objętość i

umiejscowanie jamy zaleŻy od rodzaju metalu, konstrukcji odlewu, warunków odlewania -

gdy nie ma uzupełniania metalu,

d) skłonność do tworzenia w odlewach napręŻeń wewnętrznych - spowodowanych

nierównomiernymi moŻliwościami swobodnego kurczenia się metalu we wnętrzu formy.

ZELIWIAK

śeliwiak jest najstarszym i obecnie jeszcze najpowszechniej stosowanym piecem

odlewniczym. Decydujące znaczenie ma w tym przypadku jego duŻa sprawność cieplna (w

porównaniu z innymi piecami paliwowymi), bardzo duŻa wydajność godzinowa oraz ciągły

charakter pracy, pozwalający na łatwe przystosowanie go do zmiennych warunków pracy

formierni.

śeliwiak koksowy jest to piec szybowy, w którym naboje wsadu metalowego na przemian z

nabojami koksu i topnika opuszczają się w dół szybu, do stref topienia i spalania, a gorące

gazy Żeliwiakowe unoszą się do góry, a zatem w przeciwprądzie w stosunku do materiał ów

wsadowych, nagrzewając i topiąc wsad metalowy oraz przegrzewając ciekłe Żeliwo.

Gazy o wysokiej temperaturze rzeczywistej (zwykle 1650-2000o C) powstają w strefie

spalania, rozciągającej się na określonej wysokości ponad poziomem dysz, w wyniku

egzotermicznych reakcji spalania paliwa w powietrzu wdmuchiwanym przez dysze. Ciekłe

Żeliwo, wraz z ciekłym ŻuŻlem, gromadzi się w kotlinie Żeliwiaka (lub w zbiorniku w

przypadku Żeliwiak ów ze zbiornikiem), skąd jest spuszczane okresowo lub w sposób ciągły.

Zjawiska fizykochemiczne, zachodzące podczas biegu Żeliwiaka, sprowadzić moŻna do trzech

podstawowych grup : procesów spalania i zgazowywania paliwa, procesów wymiany cieplnej

i zawiązanych z nimi zmian temperatury i stanu skupienia wsadu metalowego oraz procesów

metalurgicznych, związanych ze zmianą składu chemicznego Żeliwa.

Forma odlewnicza

Zespół modelowy :

- model - odtwarzający zewnętrzne kształty,

- rdzeń - element słuŻący do odtworzenia wewnętrznego kształtu odlewu. Wykonuje się

osobno, na ogół w rdzennicy. Rdzennik- część rdzenia osadzona w gnieździe,

- znaki rdzeniowe i znaki rdzennika - elementy odtwarzające gniazda i rdzenniki, nie

odtwarzające kształtu odlewu,

- model układu wlewowego - odtwarza zespół kanałów doprowadzających ciekły metal,

- modele przelewów i zasilaczy.

Zasadnicze typy modeli :

1. naturalne bez znaków rdzeniowych, odtwarzające bezpośrednio kształt odlewu,

stosowane do odlewów prostych (dzielone i niedzielone),

2. modele ze znakami rdzeniowymi - odtwarzające kształt zewnętrzny i wewnętrzny,

3. modele uproszczone - stanowią główne części modelu np. wzorniki obrotowe,

przesuwane itp.

Materiały stosowane do wytwarzania modeli :

- drewno, łatwe w obróbce, małą odporność (wilgoć), szybkie zuŻycie, liściaste -

brzoza, grusza,

- tworzywa metalowe - przy produkcji seryjnej, trwałe Żeliwo, brązy, mosiądze,

aluminium, łatwo obrabialne,

- materiały ceramiczne - mała wytrzymałość, łatwość wykonania, niskie koszty, gips,

masy cementowe,

- masa woskowa - model jednorazowego uŻytku, metoda wytapianych modeli,

- tworzywa sztuczne - Żywice utwardzalne, laminaty, styropian itp.

Materiały formierskie.

Podział materiałów formierskich :

- podstawowe ( piaski, gliny formierskie, szamot, magnezyt itp.),

- pomocnicze ( spoiwa, materiały chroniące odlew przed przypaleniem się masy

formierskiej do odlewu, chroniące przed przylepieniem się masy do modelu).

Podstawowe materiały formierskie :

- naturalne piaski formierskie. Składają się z ziarn kwarcu - osnowy,

zapewniających odporność na temperaturę, materiałów ilastych - glin aktywnych

(kaolinitu, ilitu) oraz iłów-lepiszcza mineralnego, decydującego o zdolnościach

wiąŻących. Ilość osnowy - nie mniej niŻ 65 %, lepiszcza - do 35 %. W zaleŻności od

ilości lepiszcza dzieli się je na chude (3-8 %), półtłuste (8-15 %), tłuste (15-30 %) i

bardzo tłuste >30 %. Przydatność naturalnych piasków formierskich zaleŻy równieŻ

od wielkości, jednorodności i kształtu ziarn osnowy.

- gliny formierskie materiały zawierające więcej niŻ 50 % lepiszcza.

Pomocnicze materiały formierskie :

- spoiwa - materiały wiąŻące ziarna osnowy piaskowej. Dodaje się do piasku.

RozróŻnienie - ze względu na sposób wiązania :

- wysychanie - dekstryna, melasa, skrobia, - mała wytrzymałość w stanie suchym,

- krzepnięcie po ostygnięciu - smoła, kalafonia,

- wiąŻące chemicznie - oleje, Żywice syntetyczne, szkło wodne, cement, krzemian

etylu (do precyzyjnych), gips.

- materiały zapobiegające przypaleniu się masy do odlewu. Materiały ogniotrwałe o

duŻej odporności, które po zetknięciu się z ciekłym metalem wywołują procesy

chroniące masę przed przypaleniem. Głównie tworzywa węglowe - pył węglowy i

drzewny, pył koksowy, grafit.

- materiały wytwarzające powłoki ochronne na powierzchni form i rdzeni. Oprócz

węgla drzewnego, talk, pył kwarcowy,

- materiału zapobiegające przylepianiu się masy do modelu : pudry formierskie

(likopodium), mączki : korkowa, drzewna, kostna, ą

Wady odlewów :

Wady kształtu : uszkodzenie mechaniczne, niedolew, niedotrzymanie wymiarów, zalewka,

przestawienie, wypchnięcie, wypaczenie. Stwierdza się na podstawie oględzin i pomiarów

kontrolnych.

Wady powierzchni : między innymi :chropowatość, wŻarcie, pęcherze, fałdy, strupy,

wgniecenie, nadtopienie, zanieczyszczenia, naloty itp.

Wady ciągłości : pęknięcia, naderwanie, niespawy.

Wady wewnętrzne : np. bąbel, pęcherz, sitowatość, jama skurczowa, zaŻuŻlenie, segregacja

itp. Stwierdza się po obróbce mechanicznej w wyniku prześwietlania promieniami rentgena

lub badaniem ultradźwiękowym.

Wady materiału : skład chemiczny niezgodny z warunkami technicznymi, złe własności

uŻytkowe i wytrzymałościowe itp. Stwierdza się na podstawie analizy chemicznej, badań

metalograficznych,

wytrzymałościowych itp.

Przyczyny występowania wad :

1. niewłaściwa konstrukcja odlewu,

2. wadliwa konstrukcja lub wykonanie modelu,

3. niewłaściwy materiał formierski,

4. nieodpowiednie wykonanie formy,

5. niewłaściwe przygotowanie stopu,

6. źle dobrane warunki zalewania formy,

7. niewłaściwie wykonane wybijanie, czyszczenie i wykańczanie odlewu.

---