1. Produkcja stali i wyrobów walcowanych.

Stal jest tworzywem, na którym spoczywa odpowiedzialność za dalszy innowacyjny światowy rozwój w dziedzinie techniki .

Produkcja stali:

1) proces wielkopiecowy

2) procesy stalownicze: elektryczny (60%), konwektorowy (40%, stal ciekła), martenowski.

3) odlewanie stali: COS (w Polsce - 80%), do wlewnic (w Polsce – 20%)

4) proces walcowania. Wyroby walcowania: długie, płaskie (blachy i taśmy), rury bez szwów.

2. Produkcja stali surowej w 2015:
Polska: 9 106 tys. ton

Unia Europejska: 166 181 tys. ton

Chiny: 803 830 tys. ton

Świat: 1 599 484 tys. ton

3. Przeróbka plastyczna na zimno i na gorąco.

Czynnikiem decydującym o rodzaju przeróbki plastycznej jest tak zwana temperatura

rekrystalizacji, przy której pojawiają się pierwsze zrekrystalizowane mikroziarna

odbudowującej się po zgnieceniu struktury metalu. Określenie temperatury rekrystalizacji nie jest

rzeczą prostą, dla czystych metali wynosi ona w przybliżeniu:

Trekr. = 0,4 x Ttopn. [oC]

Dla stali, w dużym przybliżeniu wynosi ona 550-600 oC.

Przeróbkę plastyczną na zimno nazywa się proces prowadzony poniżej temperatury

rekrystalizacji. Dzięki temu zniot, którego doznały ziarna metalu, pozostaje w nich całkowicie

lub częściowo i powoduje umocnienie metalu.

Przeróbkę plastyczna na gorąco nazywa się odkształcenie plastyczne metalu powyżej

warunków jego rekrystalizacji, określoną temperaturą i czasem. Jeśli proces zachodzi

powyżej temperatury rekrystalizacji w dostatecznie długim czasie, wówczas odkształcone kształty

ulegają rekrystalizacji, w wyniku której metal nie ulega umocnieniu przez przeróbkę

plastyczną (kryształy uwalniają się od naprężeń wynikłych z poddania ich zgniotowi).

W dużym uogólnieniu przyjąć można, że przeróbka plastyczna na gorąco prowadzona jest w

zakresie temperatur: 0,6-0,7 Ttopn. (na przykład dla stali o zawartości 0,1 % C mieści się w

zakresie 850- 1200 oC).

4. Umocnienie - Kryształy czystych metali mają pewną wytrzymałość wewnętrzną spowodowaną tym, że podczas poślizgowego ruchu dyslokacji następuje zrywanie i ponowne tworzenie wiązań międzyatomowych. Bardzo duże opory własne struktury krystalicznej na jednostkę długości linii dyslokacji występują w przypadku wiązań kowalencyjnych. Z tej przyczyny, oraz ze względu na strukturę krystaliczną, materiały ceramiczne charakteryzują się bardzo dużą wytrzymałością, natomiast metale są miękkie, gdyż opory własne struktury krystalicznej dla ruchu dyslokacji są w nich niewielkie. Wytrzymałość materiału krystalicznego można zwiększyć (spowodować umocnienie) przez wytworzenie w nim przeszkód dla ruchu dyslokacji. Wytworzenie takich przeszkód jest szczególnie ważne w przypadku metali, gdyż w metalach dyslokacje mogą się łatwo przemieszczać.

Rekrystalizacja to proces zachodzący w metalach podczas wyżarzania rekrystalizującego, którego efektem jest odbudowa struktury krystalicznej metalu po zgniocie i przywrócenie mu pierwotnych właściwości fizycznych i mechanicznych.

5. Plastyczność a własności plastyczne i wytrzymałościowe

Stan metalu lub stopu w czasie jego trwałego odkształcania nazywa się stanem plastycznym,

a proces trwałej zmiany postaci, zachodzący w tym stanie, określa się jako odkształcenie

plastyczne. Poszczególne objętości metalu przemieszczają się względem siebie pod działaniem sił zewnętrznych i metal otrzymuje żądany kształt bez naruszenia spójności międzykrystalicznej, przy czym tę jego zdolność nazywamy plastycznością.

Hipotezy przejścia w stan plastyczny:

1. HIPOTEZA HMH (HUBERA- MISESA- HENCKY’EGO)
   „Materiał przechodzi w stan plastyczny wtedy gdy energia odkształcenia postaciowego osiągnie wartość krytyczną właściwą danemu materiałowi lecz niezależną od rodzaju stanu naprężenia”

2. HIPOTEZA TRESKI
   „Materiał przechodzi w danym punkcie w stan plastyczny wówczas, gdy maksymalne naprężenie styczne osiągnie pewną graniczną wartość, charakterystyczną dla tego materiału”

6. Prawo Hooka:

7. Parametry procesu walcowania

W procesie walcowania żądany kształt przedmiotu otrzymuje się za pomocą

odkształcenia plastycznego materiału, wywołanego przez obracające się walce.
Rozróżniamy trzy zasadnicze rodzaje walcowania: walcowanie wzdłużne, poprzeczne i

skośne. Przy walcowaniu wzdłużnym odkształcenie dokonuje się między dwoma walcami o

osiach równoległych, obracającymi się w przeciwnych kierunkach. Na skutek tarcia, jakie

występuje między walcami a metalem, zostaje on wciągnięty między walce i odkształcony.

Początkowa wysokość walcowanego metalu h0 zmniejsza się do wysokości h1 natomiast

długość i szerokość powiększają się, przy czym zwykle długość powiększa się znacznie

więcej niż szerokość i z tego powodu poszerzenie często się pomija.

Walcarką nazywamy urządzenie złożone zwykle z trzech zasadniczych zespołów: klatki

walcowniczej, silnika napędowego oraz mechanizmu przenoszącego ruch obrotowy silnika na

walce.

Podział walcarek w zależności od liczby i rozmieszczenia walców:

• dwuwalcowe (duo),

• trójwalcowe (trio), jedna z odmian to trio Lautha,

• czterowalcowe (kwarto)

• wielowalcowe – 6- 12- 20-walcowe konstrukcji Sendzimira oraz specjalne do walcowania taśm i blach 5- i 6-walcowe Taylora,

• planetarne.

Walcowanie bruzdowe – w walcach bruzdowych, na których zachodzi wymuszone poszerzenie metalu z uwagi na odkształcenie plastyczne w wykrojach, mających zastosowanie przy walcowaniu kęsów, prętów i walcówki, kształtujących je w wykrojach wydłużających, lub do walcowania wyrobów kształtowych typu ceowniki, dwuteowniki, teowniki, szyny i inne kształtowniki, bądź rury

Wykroje:

Walcowanie na zimno

Przy walcowaniu na zimno, właściwości produktów z blachy taśmowej walcowanej na gorąco

(na przykład grubość, własności mechaniczne i technologiczne) są zmieniane przez

walcowanie pomiędzy walcami bez uprzedniego ogrzewania wsadu. Wsadem są kręgi

pochodzące z walcowni gorących. Proces technologiczny i kolejność poszczególnych operacji

w walcowni zimnej zależą od gatunków przetwarzanej stali.

Przeróbka stali niskostopowych i stali stopowych (stali węglowych) przebiega zazwyczaj w

następującej kolejności:

- trawienie,

- walcowanie,

- wyżarzanie,

- walcowanie wygładzające i wykańczanie.

Wyrobami walcowanymi na zimno są głównie taśmy i blachy cienkie (typowa grubość 0,16-3

mm) z wysokiej jakości wykończeniem powierzchni i dokładnymi własnościami

metalurgicznymi do stosowania w wyrobach o wysokich wymaganiach. Wykorzystywane są

one do wytwarzania produktów o wysokich standardach technicznych.

Walcowanie na gorąco

W walcowaniu na gorąco, rozmiar, kształt oraz własności metalurgiczne stali zmieniane są

poprzez wielokrotne gnioty nagrzanego metalu (temperatury sięgają od 1050 do 1300 °C)

pomiędzy napędzanymi elektrycznie walcami. Wejściowa forma i kształt stali poddawanej

walcowaniu na gorąco jest różna, są to : wlewki lane, kęsiska płaskie, kęsiska kwadratowe,

kęsy, profile wstępne dwuteowe - w zależności od wyrobu, jaki ma zostać wyprodukowany.

Walcownie gorące realizują zazwyczaj następujące procesy technologiczne :

- 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).

Ze względu na kształt, wyroby uzyskiwane w wyniku walcowania na gorąco, dzieli się

zazwyczaj na dwa podstawowe rodzaje: wyroby płaskie i wyroby długie

Warunek chwytu pasma przez walce

f > tgα ρ=α
f - współczynnik tarcia,
α - kąt chwytu,
ρ - kąt tarcia.
Aby nastąpił chwyt pasma, kąt tarcia powinien być większy od kąta chwytu. Jeżeli tangens kąta chwytu będzie większy od współczynnika tarcia występującego na powierzchni zetknięcia walca i pasma, to proces walcowania okaże się niemożliwy. W takich przypadkach należy zmniejszyć wartość gniotu lub zwiększyć współczynnik tarcia f.

8. Ciągnienie:

Ciągnieniem nazywamy sposób przeróbki plastycznej materiału (metalu lub stopu) polegający na przeciągnięciu go przez otwór w specjalnie ukształtowanej matrycy, zwanej ciągadłem, pod wpływem przyłożonej z zewnątrz siły Fc, zwanej siłą ciągnienia.

Ogólnie podzielić je można na profile pełne (pręty i druty) oraz profile rurowe.

przemysł maszynowy w którym stosowane są one do wytwarzania elementów konstrukcyjnych, np. lin, śrub, nitów, zawleczek, sprężyn, łańcuchów, łożysk tocznych, osi, wałów napędowych itp. Druty znajdują zastosowanie również w budownictwie (do betonów sprężonych, żelbetu, siatek itp., a także do wyrobu wszelkiego rodzaju gwoździ i skobli), w elektronice i przemyśle elektrotechnicznym

Podstawowe narzędzia:

Podstawowym narzędziem ciągarskim jest ciągadło. Najczęściej spotykana

konstrukcja to ciągadło monolityczne, czyli wspomniana wcześniej matryca z odpowiednio ukształtowanym, najczęściej stożkowo zbieżnym otworem. Typowe ciągadło składa

się z dwóch wzajemnie ze sobą zespolonych części:

- oczka (rdzenia), wykonanego z materiału zdolnego do przeniesienia bardzo wysokich

nacisków oraz zapewniającego uzyskanie powierzchni o wysokiej gładkości,

- oprawy metalowej, zabezpieczającej oczko przed zniszczeniem i ułatwiającej zamocowanie

ciągadła w gnieździe ciągarki.

Ciągarki:

- ławowe - ruch ciągnionego materiału jest prostoliniowy. Oś materiału ciągnionego od momentu rozpoczęcia procesu ciągnienia do jego zakończenia jest linią prostą, nie zmieniającą położenia. Ciągarki ławowe znajdują zastosowanie głównie do ciągnienia prętów i rur o większych przekrojach. Maszyny te odznaczają się stosunkowo prostą budową i różnią się głównie w zakresie konstrukcji elementów przekazujących siłę ciągnienia.

- bębnowe (tarczowe) - materiał nawija się na bęben lub tarczę. Siła ciągnienia jest przekazywana od bębna.

9. Tłoczenie:

Tłoczenie przeprowadza się za pomocą przyrządów zwanych tłocznikami na prasach mechanicznych lub hydraulicznych.

Blachy do tłoczenia:

do tłoczenia stosowane są blachy i taśmy stalowe oraz blachy i taśmy z metali nieżelaznych. Blachy stalowe często są używane jako powlekane innymi materiałami. Najczęściej spotykanymi materiałami wśród metali nieżelaznych to: blachy i taśmy miedziane, mosiężne, aluminiowe i cynkowe.

Zdolność do odkształceń plastycznych, strukturalna postać węgla (jeśli występuje cementyt to źle), stan powierzchni (brak widocznych linii poślizgu).

Narysuj proces tłoczenia:

10 . Wyciskanie

Wyciskaniem nazywamy operację kucia matrycowego, która polega na tym, że metal

zamknięty w pojemniku pod wpływem nacisku narzędzia wyciskany jest przez otwór matrycy i otrzymuje kształt przekroju poprzecznego wyrobu odpowiadający kształtowi matrycy.

Wyciskanie stosuje się do otrzymywania odkuwek o różnych kształtach: cylindrycznych i stożkowych, gładkich i z występami, pełnych i drążonych. Metodą, tą można wykonywać również odkuwki o złożonych kształtach i różnych profilach przekroju poprzecznego.

W zależności od kierunku płynięcia metalu rozróżnia się następujące metody wyciskania:

- współbieżne,

- przeciwbieżne,

- boczne

- mieszane

Można wyciskać stale o niskiej plastyczności, ponieważ w procesie wyciskania występuje trójosiowy stan naprężeń (trójosiowe ściskanie), który powoduje znaczne zwiększenie plastyczności metalu.