Pierwsze dziesięć pytań z PITP.

1. Rudy żelaza- występowanie, wzór chemiczny, skała płonna.

Główne rudy żelaza:

- Magnetyt Fe₃O₄ - barwa żelazisto - czarna. Jest to najważniejsza ruda żelaza, już od średniowiecza eksploatowana w Kowarach, Kletnie i okolicy Szklarskiej Poręby. Znana jest także z Dolnego Śląska oraz z masywu suwalskiego a także wielu skał osadowych (m.in. piaski bałtyckie i wydmowe) .

- Hematyt Fe₂O₃ - czerwona. W niewielkich ilościach występuje w wielu skałach magmowych, zwłaszcza zabarwionych na czerwono. W Polsce występuje w Górach Świętokrzyskich, na Dolnym Śląsku oraz w Tatrach.

- Syderyt FeCO₃ - brunatny. - Syderyty przez wieki były ważnymi rudami żelaza lecz są to rudy ubogie i dlatego ich znaczenie gospodarcze zanika. Występują w Rudkach k. Nowej Słupii, w Zagłębiu Częstochowskim a także w osadach ilastych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego a także w Lubelskim Zagłębiu Węglowym oraz na Dolnym Śląsku. Jest częstym składnikiem żył kruszcowych. 

2. Produkty procesu wielkopiecowego i ich wykorzystanie.

W WYNIKU PRZETOPU MATERIAŁU WSADOWEGO OTRZYMUJEMY Z WIELKIEGO PIECA NASTĘPUJĄCE PRODUKTY: 

-gazy wielkopiecowe - mieszanina tlenku węgla, azotu i dwutlenku węgla. Gaz ten, spalany jest w nagrzewnicach i służy do ogrzewania wdmuchiwanego powietrza, co znacznie podnosi efektywność procesu. Jest też często stosowany jako paliwo po wzbogaceniu go gazem koksowniczym lub gazem ziemnym.

-surówka żelaza - główny produkt wielkopiecowy (redukcji rud żelaza) o zawartości węgla ok.4%. Służy do produkcji stali, staliwa i żeliwa. Wystepuje surówka biała (węgiel jako cementyt Fe₃C) i szara (węgiel jako grafit). Surówka biała służy do produkcji stali a szara do produkcji żeliwa.

-żużel wielkopiecowy - materiał do budowy dróg, kruszywo do betonu, izolację termiczną (wełna mineralna) i jako zamiennik cementu. W wielu przypadkach udało się już osiągnąć całkowite wykorzystanie żużlu wielkopiecowego.

3. Charakterystyka procesu konwertorowego wytapiania stali (materiały wsadowe, produkty).

Proces konwertorowy polega na usuwaniu niepożądanych domieszek przez ich utlenianie w wysokiej temperaturze przy użyciu tlenu. Głównymi pierwiastkami które utleniają się w tym procesie są węgiel, krzem, mangan, fosfor i siarka. Proces utleniania prowadzi się aż do uzyskania żądanego składu chemicznego. Istnieje kilka technik produkcji stali metodą konwertorową tlenową. Najpowszechniej stosowaną metodą jest wdmuch tlenu przez lancę tlenową przez gardziel konwertora. Dzięki temu uzyskujemy polepszenie jednorodności składu chemicznego i temperatury kąpieli metalowej. Reakcje utleniania w tym procesie są reakcjami egzotermicznymi wywołującymi wzrost temperatury ciekłego żelaza.

Etapy procesu konwertorowego:

- załadunek wsadu metalicznego stałego czyli złom stalowy (ok.30%) przez koryta wsadowe

- zalewanie surówki do konwertora - surówka o zaw. C 4,3%

- dmuch podstawowy - na tym etapie konwertor stawia się w pozycji pionowej i wprowadza się do niego chłodzoną wodą lancę przez którą wdmuchuje się tlen

- spust metalu do kadzi z jednoczesnym podaniem żelazostopów, nawęglaczy i odtleniaczy w celu odtlenienia i uzupełnienia składu chemicznego stali.

Produktem jest ciekła stal uspokojona.

4. Charakterystyka procesu wytapiania stali w piecu elektrycznym łukowym.

Piec łukowy - piec elektryczny, w którym wsad nagrzewany jest łukiem elektrycznym osiągającym temperaturę do kilkunastu tysięcy stopni Celsjusza, co umożliwia nagrzewanie roztapianego wsadu do temperatur od 1400 do 2000 °C.

Sposoby nagrzewania wsadu łukiem elektrycznym:

- łuk pośredni (w których łuk płonie ponad wsadem między poziomymi elektrodami, ciepło zaś przenosi się do wsadu przez promieniowanie (bezpośrednio lub odbite od ścian komory) ,

- łuk bezpośredni (w których łuk płonie między elektrodami, a wsadem),

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

Konstrukcja typowego elektrycznego pieca łukowego składa się z:

- układu posadowienia pieca,

- pancerza,

- trzonu,

- ścian bocznych,

- sklepienia,

- toru wielkoprądowego,

- kolumn nośnych z ramionami elektrod,

- elektrod.

Przebieg procesu wytapiania stali w piecu łukowym:

1. Naprawa pieca po spuście.

2. Ładowanie wsadu.

3. Roztapianie wsadu.

4. Świeżenie wsadu.

5. Odtlenianie.

6. Wprowadzenie dodatków stopowych.

7. Spust.

8. Przygotowanie pieca do następnego wytopu.

Materiały wykorzystywane do produkcji stali elektrycznej:

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),

- utleniacze (ruda żelaza lub manganowa, zendra walcownicza, a także wdmuchiwane do pieca powietrze czy tlen),

- spieniacze żużla (rozdrobnione materiały węglowe).

Technologia wytapiania odzyskowego (bez świeżenia)

Cechą charakterystyczną tego procesu jest przetapianie odpadów stopowych w celu odzyskania z nich cennych pierwiastków stopowych. W procesie tym świeżenie jest ograniczone do minimum.

Proces może przebiegać:

a) całkowicie bez świeżenia - wsad: złom stopowy (70-80%, a nawet 100%), nieznaczna ilość niestopowego złomu niskowęglowej stali nieuspokojonej (20-30%), żelazostopów, wapna,

b) z bardzo krótkotrwałym świeżeniem - wsad: złom stopowy, nieznaczna ilość złomu niestopowego, niewielka ilość rudy lub zgorzeliny walcowniczej oraz wapna.

5. Obróbka pozapiecowa stali.

Procesy wykańczania stali polegające na jej rafinacji i końcowej regulacji składu chemicznego oraz temperatury.
Obróbka pozapiecowa realizowana jest na specjalnym stanowisku do obróbki ciekłej stali w kadzi, wykorzystując zazwyczaj system grzania łukiem elektrycznym, co umożliwia prowadzenie procesów rafinacyjnych, dodawanie dodatków stopowych w lepszych warunkach niż w piecu, przyczyniając się do wzrostu uzysku wprowadzanych pierwiastków. 
Zabiegi obróbki pozapiecowej polegają na:

• obróbce pod żużlem rafinacyjnym,

• uzupełnieniu i ujednorodnieniu składu chemicznego oraz temperatury w całej objętości kadzi,

• wprowadzaniu mikrododatków i modyfikatorów metodą drutów rdzeniowych (wprowadzanie dodatku w postaci drutu składającego się z otuliny z taśmy stalowej i rdzenia stanowiącego wymagany dodatek np. Ca, CaSi, Ti, Nb, S itp. pozwala zwiększyć ich uzysk oraz ograniczyć emisje do powietrza) lub w postaci kawałkowej,

• przedmuchiwaniu gazem obojętnym w celu oczyszczenia stali z wtrąceń niemetalicznych (gazem obojętnym wdmuchiwanym przez jedną kształtkę gazoprzepuszczalną umieszczoną w dnie kadzi np argonowanie).

Obróbka pozapiecowa stali wiąże sie z przygotowaniem stali w kadzi stalowniczej przed procesem COS.

6. Sposoby przeróbki plastycznej.

Obróbka (przeróbka) plastyczna - metoda obróbki metali polegająca na wywieraniu narzędziem na obrabiany materiał nacisku przekraczającego granicę jego plastyczności, mającego na celu trwałą zmianę kształtu i wymiarów obrabianego przedmiotu, bez zmiany jego objętości. Zawsze uzyskuje się poprawę własności mechanicznych.

Obróbkę plastyczną wykonuje się w trzech zakresach temperaturowych:

- na ciepło
- na zimno
- w podwyższonej temp.

Sposoby przeróbki plastycznej:

- walcowanie
- kucie,
- ciągnienie,
- tłoczenie.

7. Walcowanie blach.

Walcowanie- sposób obróbki plastycznej, w której następuje zgniatanie materiału pomiędzy obracającymi się walcami, a siły tarcia pomiędzy walcami a materiałem powodują równocześnie jego przemieszczanie.

Walcowanie blach grubych.
Jest to wyrób gorąco walcowany o grubości od 5 do 150 mm. O szerokości do 3800 mm, w postaci arkuszowej. (Blachy możemy produkować w postaci: arkusza i zwiniętą w krąg).
Może być walcowane w walcarce trio Lautha gdzie walec środkowy jest mniejszy, niż 2 zewnętrzne. Podstawową jednak walcarką jest walcarka kwarto (2 walce robocze i 2 mniejsze walce oporowe).
Walcarki tych typów mogą pracować w układzie:
-jedno klatkowym (kwarto nawrotna)
-dwu klatkowym

Walcowanie blach taśmowych

Walcowanie blachy:
-odlewanie kęsiska w sposób ciągły
-cięcie na określona długość
-dogrzewanie w piecu
-zbijacz zgorzeliny
-układ walcowniczy kilku klatkowy ciągły
-chłodzenie
-zwijanie

Wsad od 40-60mm grubość 1-12mm, szerokość 900-1500mm

8. Zintegrowane procesy odlewania i walcowania.

Zintegrowane linie odlewania i walcowania wyznacznikiem nowoczesności huty

Aby mówić ze proces jest zintegrowany muszą być:
-odlewanie wlewka w sposób ciągły i przekroju zbliżonym do gotowego wyrobu
- bezpośrednie połączenie procesu odlewania stali z procesem walcowania

Zalety zintegrowanego odlewania i walcowania:

-wykorzystanie ciepła zawartego we wlewkach dzięki stosowaniu bezpośredniego walcowania co prowadzi do obniżenia zużycia energii o 50-70% (znaczne obniżenie energii),
-walcowanie pasm w wyższych temperaturach co prowadzi do lepszego przerobu metalu na przekroju poprzecznym mniejszego obciążenia walcarek,
- zmniejszenie ilości i czasu operacji technologicznych, średnio z 5 godzin do pół godziny licząc od odlania płynnej stali do zwinięcia gotowej blachy,
- obniżenie progu rozpoczęcia rentownej produkcji blach w hucie.

Schemat zintegrowanego procesu odlewania i walcowania

Odlewanie ciągłe -> Nożyca -> Piec -> Nożyca awaryjna ->Zbijacz zgorzeliny -> Zespół walcowniczy -> Chłodnia laminarna -> Zwijarka

Wsadem w zintegrowanym procesie odlewania i walcowania jest walcówka, a wyrobem blacha.

9. Procesy kucia i wyciskania.

Kucie- sposób obróbki plastycznej, w którym kształtowanie materiału następuje uderzeniem lub naciskiem narzędzia wykonującego ruch postępowy.
Kucie dzieli się na :
-swobodne (wyrób kształtuje się przez zgniatanie kawałkami nieograniczającymi, przemieszczanie się materiału w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ich ruchu)
-matrycowe (swobodne przemieszczanie się materiału ograniczone jest ściankami wykroju matrycy- kuty materiał wypełnia wykrój i przyjmuje jego kształt)
Wyrobem procesu kucia jest odkuwka matrycowa lub swobodna.

Kucie swobodne polega na wzajemnym łączeniu podstawowych operacji, do których zalicza się:

-spęczanie- zwiększenie przekroju poprzecznego kosztem zmniejszenia wysokości
-wydłużanie- zwiększenie przekroju poprzecznego w kierunku jednej z jej osi i przyrost długości
-dziurowanie(przebijanie)- służy do wykonania w odkuwce otworu lub wgłębienia
-cięcie (osadzanie i przesadzanie)- operacja rozdzielenia materiału stosowana w przypadku odcinania nadmiaru wsadu od odkuwki
-gięcie- operacja stosowana dla odkuwek mających wygiętą oś np. wał korbowy
-skręcanie- operacja stosowana, gdy jedna część jest obrócona względem drugiej
-zgrzewanie- operacja (dla stali niskowęglowych) mająca na celu zgrzanie jednej części odkuwki z drugą.

Proces wyciskania - polega na tym, że materiał umieszczony w pojemniku o nazwie recypient jest wyciskany przez otwór matrycy i przyjmuje kształt przekroju poprzecznego wyrobu, odpowiadający kształtowi matrycy.

Wyciskanie , czyli prasowanie wypływowe.

Walcowanie-> Wyciskanie <-Kucie

10. Procesy tłoczenia.

Tłoczenie – proces technologiczny przeróbki plastycznej realizowany na zimno lub gorąco płyt, blach lub folii obejmujący cięcie i kształtowanie z nich przedmiotów małej grubości w stosunku do szerokości i długości.

Proces tłoczenia - zespół wszystkich podstawowych czynności tłoczenia wykonywanych na 1 przedmiocie.

Klasyfikacja procesu tłoczenia:

1) cięcie (odcinanie, wycinanie, dziurkowanie, przycinanie, okrawanie, rozcinanie, nacinanie, gładzenie)
2) kształtowanie plastyczne:
a) gięcie (wyginanie, zawijanie, zaginanie, zwijanie)
b) kształtowanie proste (skręcanie, profilowanie, prostowanie, wyginanie)
c) ciągnienie (wytłaczanie, przetłaczanie)
d) kształtowanie przestrzenne (dotłaczanie, obciąganie, wywijanie, dociskanie, rozpęczanie, wybijanie, zgniatanie obrotowe)