ROČNÍK/VOL. LXIV
ROK/YEAR 2011
5
METALLURGIC AL
JOURNAL
O D B O R N Ý Č A S O P I S P R O M E TA L U R G I I A M AT E R I Á L O V É I N Ž E N Ý R S T V Í
B R A N C H P E R I O D I C A L F O R M E TA L LU R G Y A N D M AT E R I A L E N G I N E E R I N G
DOBRA
A D V A N C E D M E TA L T E C H N O LO G I E S
W W W. H U T N I C K E L I S T Y. C Z
ISSN 0018-8069
A D V A N C E D M E TA L
T E C H N O LO G I E S
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Vydavatel
OCELOT s.r.o.
Pohraniční 693/31
706 02 Ostrava-Vítkovice
IČO 49245848, DIČ CZ49245848
Registrace v obchodním rejstříku Krajského
soudu v Ostravě, oddíl C, vložka 30879
Redakce, kontaktní adresa
OCELOT s.r.o.
Redakce časopisu Hutnické listy
areál VŠB – TU Ostrava, A 534
17. listopadu 15/2127
708 33 Ostrava-Poruba
www.hutnickelisty.cz
www.metallurgicaljournal.eu
Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inženýrství
.
Obsah
paliva, koksárenství
Ing. Stanislav Czudek, PhD, Ing. Radek Hermann, Dr. Iwona Jelonek,
prof. dr hab. Krystyna Kruszewska
Zkoumání vztahu mezi petrografickou skladbou uhlí a parametry
CSR/CRI korespondujícího karbonizátu
3
výroba oceli
prof. Ing. Karel Michalek, CSc., Doc. Ing. Libor Čamek, Ph.D., Ing.
Tomáš Huczala, Ing. Vladimír Troszok
Možnosti odsíření vysokolegované a střednělegované oceli
na elektrické obloukové peci při použití vhodných syntetických
strusek na bázi CaO-Al2O3
7
Ing. Jan Počta, CSc.
596995156
e-mail: [email protected]
Ing. Lukáš Pindor, Ph.D., Ing. Jiří Cibulka, Ing. Rostislav Milata, Ing. Jan
Kufa
Vliv charakteru licích prášků na tuhnutí peritektických ocelí
16
Asistentka redakce
Ing. Jan Roháč, CSc., Ing. Alexius Pawlik
Výzkum slučitelnosti elektromagnetického hladinoměru VÚHŽ
s elektromagnetickými míchači v krystalizátoru
21
Vedoucí redaktor
Jaroslava Pindorová
e-mail: [email protected]
Redakční rada
Předseda:
Prof.Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc., Dr.h.c.,
VŠB-TU Ostrava
Členové:
Ing. Michal Baštinský, EVRAZ VÍTKOVICE
STEEL, a.s.
Ing. Karol Hala, U.S. Steel Košice, s.r.o.
Prof. dr. hab. inž. Leszek Blacha,
Politechnika Šląska
Prof. dr. hab. inž. Henryk Dyja, Politechnika
Częstochowska
Prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc. Univerzita
obrany
Ing. Henryk Huczala, TŘINECKÉ
ŽELEZÁRNY, a.s.
Prof. Ing. František Kavička, CSc., VUT
v Brně
Ing. Ludvík Martínek, Ph.D., ŽĎAS, a.s.
Doc. Ing. Karel Matocha, CSc.,
MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ
VÝZKUM s.r.o.
Ing. Radim Pachlopník, ArcelorMittal
Ostrava, a.s.
Prof. Ing. Ľudovít Pariľák, CSc., ŽP VVC
s.r.o.
Ing. Jiří Petržela, Ph.D., VÍTKOVICE
HEAVY MACHINERY, a.s.
Ing. Jaroslav Pindor, Ph.D., MATERIÁLOVÝ
A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o.
Ing. Vladimír Toman, Hutnictví železa, a.s.
Prof. Ing. Karel Tomášek, CSc., TU
v Košiciach
Grafika titulní strany
Miroslav Juřica,
e-mail [email protected]
výroba trubek
Ing. Rostislav Turoň, Ing. Tomáš Huczala, Ing. Josef Bořuta, CSc., Ing.
Petr Unucka, Ph.D.
Výzkum napěťově deformačního chování 9Cr ocelí s ohledem na
strukturní změny během procesu výroby bezešvých trubek při
zavádění technologie tváření v podmínkách teplé válcovny Velký
Mannesmann v TŘINECKÝCH ŽELEZÁRNÁCH, a.s.
materiálové inženýrství
Ing. Petr Unucka, Ph.D., Ing. Jan Kufa, Aleš Bořuta, Ing. Lukáš Pindor,
Ph.D., Ing. Rostislav Turoň
Tvařitelnost oceli S355J0 ve vztahu k tvorbě povrchových vad
kontilitých sochorů
33
Ing. Miroslav Olszar, Ing. Martin Olszar
Příprava ultrajemnozrnných ocelí metodou STTAD
40
koroze
Ing. Richard Baron, Ing. Vojtěch Faja, Ing. Otakar Blahož
Vliv stupně protváření na korozní odolnost austenitických ocelí při
válcování speciálních profilů
hutní výroba v ČR a SR
Registrační číslo
MK ČR E 18087
Mezinárodní standardní číslo
ISSN 0018-8069
43
47
z hospodářské činnosti podniků
50
ze spolkového života a odborných akcí
53
ze života škol
56
recenze
61
společenská kronika
62
hutnictví ve světě
66
Tisk
T-print s.r.o., Průmyslová 1003, 739 65
Třinec
26
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Hlavní články v časopisu jsou uváděny
v českém, slovenském nebo anglickém
jazyce.
Časopis vychází 6x ročně. Cena
jednotlivého čísla 200,-- Kč. K ceně se
připočítává DPH. Roční předplatné
základní 1190,- Kč, studentské 20 %
sleva proti potvrzení o studiu.
Předplatné se zvyšuje o poštovné
vycházející z dodávek každému
odběrateli. Předplatné se automaticky
prodlužuje na další období, pokud je
odběratel jeden měsíc před uplynutím
abonentního období písemně nezruší.
Objednávky na předplatné přijímá
redakce. Informace o podmínkách
publikace, inzerce a reklamy podává
redakce.
Za původnost příspěvků, jejich věcnou
a jazykovou správnost odpovídají
autoři. Podklady k tisku redakce
přijímá
v elektronické
podobě.
Recenzní posudky jsou uloženy
v redakci. Žádná část publikovaného
čísla nesmí být reprodukována,
kopírována nebo elektronicky šířena
bez písemného souhlasu vydavatele.
© OCELOT s.r.o., 2011
ISSN 0018-8069
Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inženýrství
.
C o n t e n t
Fuel, Coke Making
Czudek, S. - Hermann, R. - Jelonek,I. – Kruszewska, K.
Research of Relationship between Petrographic Coal Constitution
and Corresponding CSR/CRI Parameters of Coke
3
Steel Making
Michalek, K. - Čamek, L. - Huczala, T. – Troszok, V.
Possibilities of High-alloy and Middle-alloy Steel Desulphurization
Under Conditions of EAF by Use of Synthetic Slag Based on CaOAl2O3
7
Pindor, L. - Cibulka, J. - Milata, R. – Kufa, J.
Influence of Mould Powder Characteristics on Solidification of
Peritectic Steel Grades
16
Roháč, J. – Pawlik, A.
Investigation of Compatibility of VUHZ Mold Level Detector with
Mold Electromagnetic Stirrers
21
Tube Production
Turoň, R. - Huczala,T. - Bořuta,J. - Unucka, P.
Research of Stress-Deformation Behaviour of 9Cr Steels with
Respect to Microstructural Changes during the Production of
Seamless Tubes at Implementation of Forming Process at the Hot
Rolling Mill "Big Mannesmann" of Trinecke Zelezarny, a.s.
26
Material Engineering
Unucka, P. - Kufa, J.- Bořuta, A. - Pindor, L. – Turoň, R.
Formability of the S355J2 Steel in Relation to Formation of Surface
Defects of Continuously Cast Billets
33
Olszar, M. – Olszar, M.
Treatment of Ultra Fine–grained Steels Using the STTAD Method
40
Corrosion
Baron, R. - Faja, V. – Blahož, O.
Effect of the Forming Grade on Corrosion Resistance of Austenitic
Steels during Rolling of Special Sections
43
Časopis zařazen Radou vlády ČR pro
výzkum a vývoj do seznamu recenzovaných
neimpaktovaných
periodik
vydávaných
v ČR.
Hlavní články jsou evidovány v mezinárodní
databázi
METADEX
a
ILLUSTRATA
TECHNOLOGY, obě spravované firmou
ProQuest, USA.
Abstrakty hlavních článků jsou evidovány
v české a anglické verzi na webových
stránkách Hutnických listů.
Dodavatelé příspěvků ve všeobecné informační části:
● Hutnictví železa, a.s. ● VŠB – TU Ostrava, FMMI, doc. Ing. Václav Kafka, CSc. ● Ing. RNDr. Bohumil Tesařík ●
Mgr. Viktor Mácha ● Dopisovatelé ● Redakce
Inzerenti a objednatelé reklamy:
● TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s. ● VÚHŽ a.s. ● MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. ● Hanácké
železárny a pérovny, a.s.
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Paliva, koksárenství
Fuel, Coke Making
paliva,
koksárenství
Zkoumání vztahu mezi petrografickou
CSR/CRI korespondujícího karbonizátu
skladbou
uhlí a parametry
Research of Relationship between Petrographic Coal Constitution and
Corresponding CSR/CRI Parameters of Coke
Ing. Stanislav Czudek, Ph.D, Ing. Radek Hermann, TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Třinec - Staré Město,
Dr. Iwona Jelonek, prof. dr hab. Krystyna Kruszewska, University of Silesia, Polsko
Tato problematika je řešena v rámci projektu RFCR-CT-2010-00008, jehož cílem je ověření nového způsobu
predikce kvality koksu na základě rozšířené analýzy macerálů komponent úhelné směsi. V současné době provozně
provádíme dříve citovanou analýzu pouze v „základním rozsahu“. Existují však přístroje, které jsou schopny
provést „rozšířenou analýzu“. Výsledky této rozšířené analýzy jsou následně použity jako vstupní údaje v modelu
pro predikci kvality koksu. Předpokladem je přesnější odhad parametrů CSR/CRI koksu v porovnání s použitím
modelů používajících jako vstup jen analýzu základní.
Metallurgical coke is a solid carbon fuel used to melt iron ore and to produce high quality steel. It is received in the
industrial carbonisation process of coal blends heating at the temperature up to 1200 oC out of contact with air in
coke ovens. Coke fuel has increased caloric value in comparison to fossil carbon because it consists of 90-98 % of
clean carbon. The quality of coal carbonization process depends strongly on the coking coal blends composition
and its properties. To obtain satisfactory coke strength and stability it is necessary to precisely predict its properties
in the running carbonisation process. The planned scientific activities will be resolved by using empirical methods.
The relative strength or stability of coke could be based on petrographic analysis. It has been shown that to achieve
the high quality of coke it is required a relatively low percentage of inert components – the inert material should be
given in proper proportion. The ratio of inert to reactive components in the coal feed blend is used to determine the
coke strength and stability.
The traditional method of determination of coal components is based on optical features such as texture, colour,
relief, etc. The reactive inertinite is a portion of total inertinite (mostly semifusinite) that undergoes radical changes
during carbonization and is of reflectance intermediate between that of vitrinite and the semi-inert/inert portion of
inertinite. It is therefore very difficult, if not impossible, to put the exact boundary between reactives, semireactives
and inerts using maceral analyses. Since classical methods of maceral analysis fail to define the reactive inertinite
precisely enough, several individual approaches have been made.
Due to the desire to use less expensive coal fuels to produce high quality metallurgical coke, great effort is expended
upon seeking ways to achieve high strength coke using alternative fuels. Non-coal waste materials are often
introduced to coal blends for coke production. The possibilities of introducing the waste materials like tyres,
plastics, remnants of electronic chips production are investigated to utilize them in the most effective and
environmentally friendly way. The addition of the alternative fuels to coal blends should reduce emission of CO2
and other pollutants and should not decrease quality of coke.
The industrial coke making technologies require effective systems for monitoring, control and optimization of coking
coal blends during running process. The systems should analyse feed coal blend in a very short time and suggest
3
Paliva, koksárenství
Fuel, Coke Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
necessary modifications for improving the composition of the coal blend. The system should be flexible for different
kinds of feeding coal blends with alternative fuels addition.
The aim of the project is verification of using the “advanced maceral analysis” for coke quality prediction. Maceral
analysis is currently used only in the “basic range”, but devices exist, which can perform “advanced analysis”. The
results of this analysis are used as an input in model for coke quality prediction. The reason of using previously
mentioned model is to achieve more exact predicted estimation of CSR/CRI parameters in comparison with the
models, which just use the “basic range” of maceral analysis.
Úvod
Zhodnocení dosažených výsledků
Cena paliva pro výrobu surového železa hraje klíčovou
roli v ekonomice této technologie. Jednou z hlavních
energonosných látek, nauhličovadel pro tuto technologii
je koks, tudíž jeho cena také výrazně ovlivňuje
ekonomický výsledek hospodaření provozu výroby
surového železa a výroby koksu. Z pohledu struktury
ceny koksu je možno konstatovat, že nejdůležitějším
(největším) faktorem je pak cena uhelné vsázky.
Neustálé hledání optima míchání uhelné směsi pro
výrobu vysokopecního koksu má tudíž velký význam a
to nejen z pohledu změn ceny jednotlivých komponent
dříve zmiňované směsi, ale také z hlediska nových
metod analýzy těchto komponent umožňujících získání
komplexnějších informací o připravovaných vsázkách
koksárenských baterií.
V první řadě bylo provedeno mapování již dříve
zmíněných složek ve vybraných vzorcích uhlí z Kanady,
Jihoafrické republiky a v neposlední řadě různých
regionů Evropy. V současné době zahajujeme druhou
fázi testování - výběr vhodných typů uhlí pro tvorbu
uhelných směsí optimálních pro výrobu požadovaných
jakostních parametrů koksu.
Pro řešitele to znamená provedení laboratorních a
následně provozních koksovacích zkoušek navržených
uhelných směsí včetně kvantifikace dopadu změn
složení těchto směsí na kvalitu koksu.
Provedené testy na dříve citovaném okruhu vzorků uhlí
byly doplněny o hodnotu Re Scan. Tato hodnota
reprezentuje reaktivní petrografické složky uhlí (uhelné
směsi), které mohou ovlivňovat jakostní parametry
vyrobeného koksu. Data pro stanovení hodnot Re Scan
jsou získávána na mikroskopu fy Zeiss, viz obrázek 1 na
pracovišti koordinátora projektu.
Organizace řešení projektu
Na řešení projektu spolupracují subjekty z oblasti
průmyslu, výzkumu a školství:
1) UNIWERSYTET ŚLĄSKI w Katowicach (Polsko) –
příjemce projektu, management projektu, rozšířená
macerálová analýza uhlí
2) CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES
CIENTIFICAS (Španělsko) – obrazové analýzy uhlí
3) ÚSTAV GEONIKY AKADEMIE VĚD (ČR) –
analýzy uhlí a koksu
4) PETROGRAPHICS SA (Jihoafrická Republika) rozšířená macerálová analýza uhlí
5) KOMBINAT KOKSOCHEMICZNY ZABRZE S.A.
(Polsko) - karbonizační testy v průmyslovém měřítku
6) THYSSENKRUPP STEEL AG (Německo) obrazové analýzy uhlí a koksu
7) TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY (ČR) – karbonizační
testy na zařízení karbotest a v průmyslovém měřítku.
Cíle projektu
Hlavním cílem projektu je definice optimálního podílu
reaktivních a inertních petrografických složek ve směsi
pro výrobu vysokopecního koksu.
Obr. 1 Mikroskop
Fig. 1 Microscop
Díky lepšímu poznání petrografického složení
komponent uhelné směsi očekáváme kvalitnější řízení
procesu tvorby suroviny pro výrobu vysokopecního
koksu a zároveň zajištění vyšší stability jeho jakostních
parametrů.
V rámci projektu byly mezi jinými následně provedené
statistické analýzy ukazující vztah nově navrženého
parametru s vybranými, „klasickými parametry“ uhlí a
4
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Paliva, koksárenství
Fuel, Coke Making
korespondujícího koksu. Dle provedené korelační
analýzy lze konstatovat, že nový parametr nekoreluje
s žádným „klasickým parametrem“ uhlí, s výjimkou
dilatace, viz tabulka 1 a obrázek 2.
70
60
Tab. 1 Korelační analýza
Tab. 1 Correlation analysis
V
50
daf
B
SI
Re Scan
40
1,000
-0,005
-0,707
0,248
30
b
-0,005
1,000
0,221
0,772
SI
-0,707
0,221
1,000
0,261
Re Scan
0,248
0,772
0,261
1,000
V
daf
Korelace
CSR
80
60
62
64
66
68
70
72
74
76
78
Obr. 4 Párová korelace
Fig. 4 Pair correlation
Potvrzená závislost byla dále testována za účelem
determinace regresních rovnic pro prognózu parametrů
CSR/CRI podle hodnoty Re Scan. S ohledem na
charakter dat byl zvolen lineární model v obecném tvaru
[Y] ~ p1+p2*[X], kde Y je parametr CSR nebo CRI a X
je hodnota Res Scan. Výsledky regresní analýzy jsou
uvedeny v tabulkách 3 a 4 a zobrazeny na obrazcích 5 a
6.
Korelace
b
140
? Re Scan
58
120
100
80
60
40
20
0
Tab. 3 Vícenásobná lineární regrese (CRI)
Tab. 3 Multiple linear regression (CRI)
? Re Scan
58
60
62
64
66
68
70
72
74
76
78
Obr. 2 Párové korelace
Fig. 2 Pair correlation
Tento fakt naznačuje, že nové přidané informace o uhlí
jsou kvalitativně jiné. Souvisí jenom s dilatací, což
naznačuje spojitost s plastickými vlastnostmi uhlí.
Obdobná analýza provedena s použitím jakostních
parametrů korespondujícího koksu prokázala statisticky
významný vztah s hodnotami CSR/CRI (reaktivita
koksu podle metodiky japonské společnosti Nippon
Steel), viz tabulka 2 a obrázky 3 a 4.
CSR
Ro
CRI
1,000
-0,940
-0,255
-0,843
CSR
-0,940
1,000
0,337
0,791
Ro
-0,255
0,337
1,000
-0,058
Re Scan
-0,843
0,791
-0,058
1,000
Koeficient determinace R^2 :
0,711239402
Predikovaný korelační koef. Rp :
0,410559006
Střední kvadratická chyba predikce
MEP :
Akaikeho informační kritérium :
41,07336704
56,45403946
Fisher-Snedecorův test významnosti modelu
Re Scan
Hodnota kritéria F :
32,01999268
Kvantil F (1-alfa, m-1, n-m) :
4,667192732
Pravděpodobnost :
7,82E-05
Závěr : Model je významný
Regresní křivka - Sheet1
CRI
60
50
Korelace
CRI
60
0,843350107
Testování regresního tripletu
Tab. 2 Korelační analýza
Tab. 2 Correlation analysis
CRI
Vícenásobný korelační koeficient R :
40
30
50
20
40
10
58
30
20
58
62
64
66
68
70
72
74
76
62
64
66
Obr. 5 Regresní přímka (CRI)
Fig. 5 Regression line (CRI)
? Re Scan
60
? Re Scan
60
78
Obr. 3 Párová korelace
Fig. 3 Pair correlation
5
68
70
72
74
76
78
Paliva, koksárenství
Fuel, Coke Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Tab. 4 Vícenásobná lineární regrese (CSR)
Tab. 4 Multiple linear regression (CSR)
Vícenásobný korelační koeficient R :
0,7905587878
Koeficient determinace R^2 :
0,624983197
Predikovaný korelační koef. Rp :
0,2877845679
Střední kvadratická chyba predikce
MEP :
Akaikeho informační kritérium :
60,85934698
lze použít v modelu pro predikci parametrů CSR/CRI
vyrobeného koksu a tím zpřesnit již existující model
v našem podniku. Je předpoklad, že po dokončení
projektových prací bude doplněno kvalitativní
hodnocení parametrů uhlí a potažmo koksu o nové
poznatky, údaje, metodiku a to za účelem zlepšení
technologie celkové výroby surového železa z pohledu
nákladů.
62,44950982
Poděkování
Výzkum, který vedl k těmto výsledkům, získal finanční
prostředky z Výzkumného fondu pro uhlí a ocel
(RFCS) Evropského společenství na základě grantové
dohody č. RFCR-CT-2010-00008 (RATIO-COAL).
Testování regresního tripletu
Fisher-Snedecorův test významnosti modelu
Hodnota kritéria F :
21,66511339
Kvantil F (1-alfa, m-1, n-m) :
4,667192732
Pravděpodobnost :
0,0004507647
Literatura
Závěr : Model je významný
[1] N. SHAPIRO, R.J. GREY, G.R. EUSNER, Recent development
in coal petrography, Blast Furnace, Coke Ovens and Row
Materials, Am. Inst. Mining Engineers, 20 (1961), 89-112
Regresní křivka - Sheet1
CSR
80
[2] J.J. AMMOSOW, J.V. EREMIN, S.F. SUCHENKO, L.S.
OSHURKOWA, Calculation of coking charges on the basis of
petrographic characteristics of coals. Koks i chim., 12 (1957), 912
70
60
[3] K.J. KRUSZEWSKA, Reports on the activities of the
International Committee for Coal Petrology Reactive Inertinite
Working Group (1985 – 1995)
50
40
30
58
[4] K. KRUSZEWSKA, The use of reflectance to determine maceral
composition and the reactive-inert ratio of coal components, Fuel,
68 (1989), 753-757.
? Re Scan
60
62
64
66
68
70
72
74
76
78
Obr. 6 Regresní přímka (CSR)
Fig. 6 Regression line (CSR)
[5] K.J. KRUSZEWSKA, Reactive inertinite: definition and methods
of determination, International Conference: Coal Structure and
Reactivity. Cambridge (1990)
Provedené regresní analýzy ukázaly, že lze najít
statisticky významný model pro predikci obou výše
citovaných parametrů.
[6] K.J., KRUSZEWSKA, A new method of measurements of
vitrinite reflectance and maceral content. Proceedings of the XIII
International Congress on the Carboniferous and Permian, Prac.
Państwowego Instytutu Geololgii,. CLVII. (1997) 233-238
[7] K.J., KRUSZEWSKA, Reactive inertinite in South African coals.
Proceedings of 2nd Symposium on Gondwana Coals, Porto
(1998)
Závěr
Provedené laboratorní testy potvrdily vhodnost
stanovení nového parametru Re Scan. Tento parametr
Recenze: prof. Ing. Miroslav Kaloč, CSc.
doc. Ing. Ján Kret, CSc.
__________________________________________________________________________________________________________________
Stát prohrál spor s Mittalem o miliardy
tyden.cz
21.8.2011
Ocelářská společnost ArcelorMittal Ostrava nemusí platit miliardové pokuty českému státu za
předražování koksu v letech 2004 a 2005. Pokuty udělilo firmě indického multimiliardáře Lakšmího Mittala
Finanční ředitelství v Ostravě a následně je potvrdilo i ministerstvo financí. Městský soud v Praze však v
dubnu 2010 uznal žalobu indického obra, pokuty zrušil a vrátil je resortu k dalšímu řízení a dopracování.
Ministerstvo pak správní řízení překvapivě ukončilo a definitivně tím přišlo o možnost získat miliardy do
státního rozpočtu. Spory státu a společnosti ArcelorMittal se táhnou již od roku 2003. Indové několikrát
výrazně zdražili koks sesterským Vysokým pecím Ostrava, což následně pocítily na nákupu surového
železa i tehdejší ocelárny Vítkovice Steel (dnes Evraz Vítkovice). Jejich majitelem byl do roku 2005 právě
stát.
SB
6
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
výroba oceli
Možnosti odsíření vysokolegované a střednělegované oceli na elektrické
obloukové peci při použití syntetických strusek na bázi CaO-Al2O3
Possibilities of High-alloy and Middle-alloy Steel Desulphurization Under
Conditions of EAF by Use of Synthetic Slag Based on CaO-Al2O3
Prof. Ing. Karel Michalek, CSc., Doc. Ing. Libor Čamek, Ph.D., Vysoká škola báňská -Technická univerzita
Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Ing. Tomáš Huczala, Ing. Vladimír Troszok,
TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Třinec - Staré Město
Článek popisuje poznatky a dosažené výsledky experimentálních taveb provedených na Elektroocelárně Třineckých
železáren, a.s., jejichž cílem bylo ověření možností hlubokého odsíření oceli v podmínkách redukční fáze tavby
v zásadité 10 t elektrické obloukové peci. Experimentální postupy s použitím průmyslově vyráběné syntetické strusky
byly aplikovány při výrobě vysokolegovaných chromových ocelí a středně legovaných nástrojových ocelí, jejichž
odsíření je z hlediska termodynamiky obtížnější než odsíření chromniklových ocelí. S využitím navržených
technologických postupů bylo dosaženo nízkých obsahů síry v oceli, a to až 0,002 hm. %. Dosažení těchto obsahů je
podmíněno vhodným složením strusky zejména její bazicity a poměru CaO/Al2O3. Za kritický faktor, který výrazně
ovlivňuje konečné obsahy síry a tedy i stupeň odsíření oceli, lze na základě analýzy výsledků jednoznačně považovat
obsah FeO v redukční odsiřovací strusce. Vyšší obsah MgO ve strusce (až 25 hm. %) neměl přitom zásadní vliv na
dosažené výsledky odsíření oceli.
The article deals with the results of experimental heats performed at the Electric Steel Plant of Třinec Steelworks.
The aim was to verify the possibility of deep desulfurization of steel in the basic electric arc furnace in size of 10 t.
Experimental procedures with the use of industrially produced synthetic slag were applied in the production of
high-alloy chrome steels and middle-alloy tool steels at which the desulfurization in terms of thermodynamics is
harder than chrome-nickel steel desulphurization. With the use of technological processes is possible to achieve low
contents of sulphur in steel, below 0.002 wt.%. Achieving these contents depends on a suitable of slag basicity, and
in particular on ratio of CaO/Al2O3. Based on the analysis of results, a critical factor that significantly affects the
final content of sulphur and thus the efficiency of desulphurisation of steel, the content of FeO in the reduction slags
is clearly considered. Higher MgO content in the slag (up to 25 wt.%) had no significant influence on the results of
steel desulphurization.
1. Úvod
technologických zařízení pro výrobu a mimopecní
zpracování oceli. Pomocí výrobní technologie s
použitím syntetických strusek můžeme tak dosáhnout v
elektrické obloukové peci (EOP) a následně po odpichu
oceli v licí pánvi (LP) vysokých parametrů odsíření s
koncovými obsahy síry až 0,002 hm. %. Pozitivní je
doba zpracování oceli, která se projeví nejen v možnosti
zvýšení výkonu jednotlivých výrobních agregátů, ale
také ve snížení celkových nákladů zahrnující spotřebu
energie, struskotvorných přísad, feroslitin, legujících
prvků, žáruvzdorných materiálů a další.
Pouze zvládnutím technologie a metalurgie procesů lze
docílit požadovaný stupeň odsíření oceli při dosažení
optimalizace struskového režimu a dodržení základních
termodynamických a kinetických podmínek strusky a
kovu.
Velkou předností je možnost použití kvalitních
průmyslově vyráběných syntetických strusek, které jsou
zárukou vyvážených a kvalitních výsledků a přinášejí
řadu metalurgických a následně ekonomických výhod.
Tyto lze spatřovat nejen v oblasti dosažení požadované
čistoty oceli, ale také v možné náhradě absence
moderních
a
rovněž
finančně
náročných
2. Základní faktory ovlivňující
požadovaný stupeň odsíření oceli
7
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Při výrobě oceli v EOP je jedním z limitujících faktorů
pro dosažení požadovaného stupně odsíření obsah síry
obsažený v základní skladbě kovonosné vsázky
externího ocelového odpadu nebo kovu interního
výskytu (legující přísady, pevné surové železo,
struskotvorné látky aj.). Na rozdíl od ryze kyslíkových
výrobních procesů, kde převládají z hlediska odsíření
nevhodné oxidační podmínky, je proces tavby v EOP
mnohem variabilnější s možností volby podmínek
vedení tavby a s tím spojeného struskového režimu.
V EOP lze vytvořit nejen standardní oxidační
podmínky, které jsou nutné pro proces oduhličení,
oxidace doprovodných prvků a proces odfosfoření, ale
rovněž i redukční podmínky, které naopak poskytují
možnost úspěšného odsíření oceli.
Z kinetického hlediska má na odsíření oceli kladný vliv
zvýšená teplota. Zvýšení teploty napomáhá snížení
viskozity strusky i kovu, zvýšení součinitele difúze síry
a snížení povrchového napětí, což vede k rychlejšímu
přiblížení reakce rovnovážnému stavu. Efekt vhodné
kinetiky probíhajících procesů je však úzce spjatý se
splněním základních termodynamických podmínek.
Tyto teoretické závěry jsou potvrzeny i praktickými
zkušenostmi, že nízká bazicita strusky, vyšší obsahy
zejména FeO a také MnO, P2O5 a Cr2O3 ve struskách a
vysoká aktivita kyslíku v tekuté oceli působí velmi
nepříznivě na průběh odsíření oceli.
3. Současné technologicko-metalurgické
postupy při výrobě oceli s nízkým
obsahem síry v podmínkách
elektroocelárny TŽ, a.s.
Podle iontové teorie strusek lze popsat odsíření
iontovými rovnicemi:
[S] + 2e = (S2-)
(1)
(O2-) - 2e = [O]
(2)
[S] + (O2-) = (S2-) + [O]
(3)
Technologie výroby oceli s nízkým obsahem síry pod
0,005 % je v podmínkách EOP Elektroocelárny TŽ, a.s.
v současné době založena na použití vápenatých strusek
obsahujících CaF2 (fluorid vápenatý - kazivec).
Příznivý vliv CaF2 na průběh odsíření je v odborné
literatuře a v metalurgické praxi všeobecně známý. U
strusek s vyšším obsahem oxidu křemičitého můžeme
příznivé působení CaF2 vysvětlit reakcí, při níž se
křemičitanové
anionty
rozkládají
za
vzniku
jednodušších a potřebných kyslíkových aniontů a
plynného SiF4[1].
Podle rovnice (2) odevzdá anion kyslíku rozpuštěný ve
strusce na rozhraní struska – kov dva elektrony a
přechází do kovu jako atom. Pro zdárnou funkci musí
současně s přechodem kyslíku ze strusky do kovu,
probíhat reakce (1), při které převezme atom síry při
přechodu z kovu do strusky na mezifázovém rozhraní
dva elektrony a rozpustí se ve strusce jako anion síry.
Jak vyplývá z rovnice (3) i z výrazu rovnovážné
konstanty KS, lze úpravou vyjádřit vztah pro výpočet
hmotnostního obsahu síry v kovu (4).
[%S ] =
f O ⋅ [%O ] ⋅ a ( S 2 − )
K S ⋅ a(O 2− ) ⋅ f S
4 (F-) + (SiO44-)
=
4(O2-) + SiF4(g)
(5)
U strusek s nízkým obsahem oxidu křemičitého lze
příznivé působení CaF2 vysvětlit snižováním teploty
tavení strusky vlivem tvorby eutektických lehce
tavitelných fází CaO-CaF2 případně CaO-Al2O3-CaF2
s nízkou teplotou likvidu a nižší viskozitou, které jsou
znázorněny na obr. 1 [2]. CaF2 působí také na snížení
aktivity síry ve strusce a vede ke zvýšení schopnosti
strusky vázat síru.
Nevýhody technologií s použitím kazivce lze spatřovat
ve dvou hlavních aspektech:
(4)
Z rovnice vyplývá, že pro dosažení nízkého obsahu síry
v kovu je zapotřebí dosáhnout zejména:
vysoké hodnoty aktivity volných kyslíkových
aniontů ve strusce, tzn. vysoké zásaditosti strusky
s vysokým podílem zásaditých a nízkým podílem
kyselých oxidů
nízké aktivity kyslíku ao v oceli, tzn. nízkého obsahu
rozpuštěného kyslíku a nízké hodnoty aktivitního
koeficientu fo.
při styku kazivce s tekutým kovem nebo tekutou
struskou se uvolňují ekologicky závadné fluoridy,
které zhoršují pracovní a životní prostředí; fluoridy
se koncentrují v kostních tkáních ve vazbě na Ca a
Mg, čímž zabraňují těmto prvkům vykonávat jejich
biochemické funkce.
Dalším negativním faktorem ovlivňujícím stupeň
odsíření oceli je přítomnost „lehce redukovatelných“
oxidů v rafinační strusce – mimo FeO také MnO, P2O5 a
Cr2O3. Jejich sumární procentuální obsah pro dobře
pracující rafinační strusky se většinou doporučuje max.
do obsahu 3 hm. %.
kazivec ve struskách způsobuje zvýšené opotřebení
vyzdívky pece a licích pánví zejména v oblasti
struskových čar a tím významně snižuje celkovou
životnost vyzdívek.
8
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
Obr. 1 Vliv CaF2 na teplotu likvidu a viskozitu strusky[2]
Fig. 1 Influence of CaF2 on liquidus temperature and slag viscosity
4. Výběr vhodných průmyslově
vyráběných syntetických strusek
pro provozní testování
V mnohých zahraničních i našich hutních provozech se
výrazně omezuje používání kazivce jako struskotvorné
přísady a hledají se jeho ekonomicky přijatelné náhrady
v podobě průmyslově vyráběných homogenních
syntetických strusek. Tyto struskotvorné přísady mají
vysokou odsiřovací schopnost a používají se samostatně
nebo většinou ve spojitosti s přísadou páleného vápna.
Nejvíce používanými jsou strusky na bázi Al2O3-CaOSiO2 (výjimečně Al2O3-CaO-MgO), které tvoří
v souladu s binárními resp. ternárními diagramy
sloučeniny s nízkým bodem tavení (pod 1500 °C).
V důsledku toho se formuje struska s vysokou tekutostí,
což vytváří z kinetického hlediska předpoklady pro
dobré odsíření oceli.
Na základě analýzy dostupných literárních údajů a
vlastních zkušeností řešitelů byla pro provozní testování
v podmínkách Elektroocelárny TŽ, a.s. cíleně vybrána
syntetická struska firmy REFRATECHNIK pod názvem
REFRAFLUX 4842 S.
Materiál ve formě pelet a jejich zlomků s granulometrií
od 5 mm do 15 mm je znázorněn na obr. 2. Tento
materiál, který byl původně určen pro provoz
konvertorové ocelárny. I když se jednalo o dodávku
z roku 2008, byla granulometrie nezměněná a bez
prachového podílu.
V současné nabídce renomovaných firem jsou kvalitní
průmyslově vyráběné syntetické strusky, které jsou
dodávány s různým poměrem Al2O3/CaO a ve formě
kupříkladu granulí, pelet, briketek, nadrcených kusů aj.
Jejich předností je především záruka přesného
požadovaného
chemického
složení
s vysokou
homogenitou.
Základ chemického složení syntetické strusky vycházel
ze směsi dvou oxidů – 41,1 hm. % Al2O3 a 46,2 hm. %
CaO, včetně 4,9 hm. % SiO2, 1,2 hm. % MgO, 0,2
hm. % FeO a 1,9 hm. % TiO2.
Další skupinou struskotvorných materiálů jsou směsi
připravované
z různě
upravovaných
odpadních
materiálů nebo jiných technologických produktů. Směsi
tohoto typu lze také pojmenovat jako „ředidla“ či
„tavidla“ pro ztekucení pánvových strusek, která však
samostatně nemohou významně aktivovat podmínky pro
hluboké odsíření. Za všechny lze zmínit kupříkladu
odpadní produkt vznikající při aluminotermickém
způsobu výroby ferovanadu. Nevýhodou tohoto
produktu je rovněž to, že obsahuje kolem 3,5 hm. %
V 2O 5.
Na obr. 3 je znázorněna oblast chemického složení
testované průmyslově vyrobené syntetické strusky v
ternárním diagramu Al2O3-CaO-SiO2 [3]. Jedná se o
syntetickou strusku, která je určena pro použití
s vápnem, u kterého zabezpečuje vysokou rychlost
asimilace a následné ztekucení celé struskové soustavy.
9
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Obr. 2 Vzhled granulometrie syntetické strusky
REFRAFLUX 4842 S
Fig. 2 Granulometry of the synthetic slag
REFRAFLUX 4842 S
5.
Obr. 3
Oblast chemického složení testované syntetické strusky
REFRAFLUX 4842 S v ternárním diagramu Al2O3-CaOSiO2
Fig. 3 Area of chemical composition of the tested synthetic
slag REFRAFLUX 4842 S in the ternary diagram Al2O3
– CaO – SiO2
Výrobní podmínky experimentálních
taveb
EOP při výrobě žáropevné vysokolegované oceli
jakosti P91 (X10CrMoVNb9-1) a u nástrojové středně
legované oceli jakosti 19569 (X63CrMoV5.1). Tab. 1
je uvedeno interní uvolňovací chemické složení u obou
ocelí.
Výrobní postupy odsíření byly testovány na 10 t
Tab. 1 Interní uvolňovací chemické složení oceli P91 a 19569, hm. %.
Tab. 1 Internal release chemical composition of P91 and 19569 steels, wt. %.
Složení; hm. %
P91
X10CrMoVNb9-1
1.4903
19569
X63CrMoV5.1
C
Si
Mn
P
0,060,12
max.
0,50
0,300,60
max.
0,020
0,580,68
0,7-1,1
0,250,55
max.
0,015
S
Cr
Ni
Mo
Nb
max.
0,010
8,00- max.
9,50 0,40
0,851,05
0,060,10
max.
0,010
4,55,5
0,8-1,2
Technologie tvorby redukční strusky s vysokým
rafinačním účinkem byla založena na použití směsi
páleného vápna a syntetické strusky Refraflux, přičemž
obě složky se do EOP přidávaly střídavým dávkováním
na hladinu lázně. Poměr obou složek byl zvolen tak, aby
se složení strusky po roztavení pohybovalo
v optimálních dimenzích, vhodných pro odsíření oceli v
hodnotách 50 až 55 hm. % CaO, 18 až 25 hm. % Al2O3,
≤ 10 hm. % SiO2, ≤ 12 hm. %MgO. Z hlediska dobré
tekutosti strusky a její sulfidické kapacity bylo úkolem
dodržovat optimální poměr CaO/Al2O3 a její bazicitu.
Pozornost byla věnována především obsahu oxidu
železa, oxidu manganu, oxidu fosforu a oxidu chrómu.
V
W
0,180,25
0,20,4
N
0,0300,070
Al
max.
0,040
max.
0,6
žáruvzdorného opravárenského materiálu z půdy a
struskových čar pece, rovněž dochází k fyzikálněchemickým pochodům pod oblouky EOP a významný je
také faktor legování FeCr přes víko EOP do vytvořené
redukční strusky. Konečné složení strusky na konci
redukčního údobí je tedy značně rozdílné od
počátečního složení.
Z hlediska složení kovové lázňe bylo v souladu s teorií
odsíření oceli velmi důležité udržovat nízkou aktivitu
kyslíku v kovu. Tento požadavek byl v podmínkách
EOP zabezpečen vyššími obsahy dezoxidačních prvků
v tekutém kovu (zejména Al) během celého procesu
odsíření.
Udržet složení strusky v požadovaném rozmezí není
v podmínkách EOP jednoduché. I při správně zvoleném
optimálním dávkování struskotvorných přísad, může být
složení mimo uvedený rámec a to v důsledku toho, že
neustále probíhají reakce mezi struskou a kovem.
Dochází k erozi a korozi žáruvzdorné vyzdívky pece,
uvolňování nánosů strusky z předchozích taveb,
Pro zdárný průběh požadovaných chemických reakcí je
kromě zajištění termodynamických podmínek nutno
zabezpečit i vhodné kinetické podmínky. Vzájemné
promíchávání strusky a kovu bylo v podmínkách EOP
prováděno dmýchání argonu přes půdní dmyšnou
tvárnici objemovými průtoky 15-50 l.min-1, podle
10
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
průběhu jednotlivých výrobních fází. Následná tepelná a
chemická
homogenizace
byla
prováděna
prodmýcháváním argonem porézní tvárnicí ve dně licí
pánve.
byl do jisté míry jedinečný. Celkem bylo provedeno 14
taveb s cílem dosáhnout požadovaných složení
redukčních strusek a ostatních metalurgickotechnologických parametrů a tím dosáhnout i
požadovaného odsíření oceli. Porovnání základních
chemických analýz strusky a oceli z vybraných
testovaných taveb jakosti P91 a 19569 jsou uvedeny
v tab. 2 a 3.
6. Dosažené výsledky
Je nutno uvést, že průběh každé experimentální tavby
Tab. 2 Vybrané chemické analýzy konečné redukční strusky a oceli u t. č. 716 a 731 (P91), hm. %.
Tab. 2 Selected chemical analyses of the final reduction slag and steel at heats No. 716 and No. 731 (P91), wt. %.
č. tavby
716
731
CaO
47,8
43,1
Al2O3
25,5
21,2
MgO
11,5
12,6
SiO2
8,5
7,2
FeO
0,5
5,57
Cr2O3
0,47
5,70
MnO
0,36
1,35
Soc
0,0020
0,0110
Odpich. teplota
1642°C
1688°C
Tab. 3 Vybrané chemické analýzy konečné strusky a oceli u t. č. 649 a 686 (19569), hm. %.
Tab. 3 Selected chemical analyses of the final reduction slag and steel at heats No. 649, and No. 686 (19569), wt. %.
č. tavby
649
686
CaO
45,6
36,5
Al2O3
23,0
20,8
MgO
19,4
25,7
SiO2
6,0
9,2
FeO
1,5
3,0
Cr2O3
0,71
1,13
MnO
0,45
0,72
Soc
0,0020
0,0070
Odpich. teplota
1653°C
1630°C
zejména pak v méně kvalitním opravárenském materiálu
použitém pro mezitavbové opravy vyzdívky. Strusky při
tomto obsahu MgO vykazovaly vyšší viskozitu, což
ztěžovalo průběh odsíření. Je nutno ale konstatovat, že i
při těchto vyšších obsazích MgO bylo dosaženo
v některých případech finálního obsahu síry v oceli až
na hranici 0,002 hm. %. Porovnání vlivu zvýšeného
MgO v redukčních struskách je pak uvedeno na
následujících grafech.
Z obou tabulek je zřejmé, že složení redukčních strusek
i při shodném dávkování syntetické strusky Refraflux a
páleného vápna vykazovalo rozdíly. Poměr CaO/Al2O3
se u většiny taveb pohyboval v rozmezí 1,8 až 2,1,
bazicita (CaO/SiO2) pak v rozmezí 5 až 8.
6.1 Vliv obsahu MgO v redukční strusce
na parametry odsíření oceli
U některých taveb byl zaznamenán zvýšený obsah MgO
v redukční strusce (v některých případech až 25 hm. %),
jehož zdroj lze spařovat v opotřebení vyzdívky a
Na obr. 4 a obr. 5 je zobrazen vývoj chemického složení
oceli a strusky v průběhu redukčního údobí u tavby č.
686 a t. č. 731.
Obr. 4 Vývoj chemického složení oceli a strusky v průběhu redukčního údobí u tavby č. 686
Fig. 4 Development of chemical composition of steel and slag during the reduction period in the heat No. 686 (19569, X63CrMoV5.1)
11
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Obr. 5 Vývoj chemického složení oceli a strusky v průběhu redukčního údobí u tavby č.731 (P91, X10CrMoVNb9-1)
Fig. 5 Development of chemical composition of steel and slag during the reduction period at the heat No. 731 (P91, X10CrMoVNb9-1)
Pokud pomineme rozdílné obsahy chromu v oceli u
jednotlivých jakostí oceli a zaměříme se pouze na obsah
MgO v redukční strusce, tak můžeme konstatovat, že za
podmínek značně rozdílných obsahů MgO u obou taveb
(26 a 12 hm. %) při srovnatelných teplotách i poměrech
CaO/Al2O3
bylo dosaženo obdobného, nicméně
nízkého stupně odsíření oceli (30 až 40%) a koncových
obsahů síry 0,007 a 0,011 hm. %.
Oblasti chemického složení konečné redukční strusky
tavby č. 686 a tavby č. 731 jsou znázorněny v
kvaternárním diagramu Al2O3-CaO-MgO-SiO2 při
20 hm. % Al2O3 na obr. 6.
t. č. 686
t. č. 731
Obr. 6 Oblasti chemického složení konečné redukční strusky testovaných jakostí oceli u taveb 686 (19569, X63CrMoV5.1) a731 (P91,
X10CrMoVNb9-1) v kvaternárním diagramu Al2O3-CaO-MgO-SiO2 při 20 hm. % Al2O3[3].
Fig. 6 Areas of chemical composition of the final reduction slag of tested steel grades at the heats No. 686 (19569, X63CrMoV5.1) and No.
731 (P91, X10CrMoVNb9-1) in the quaternary chart Al2O3-CaO-MgO-SiO2 at 20 wt. % Al2O3 [3].
Obdobným způsobem jsou znázorněny na obr. 7 a obr. 8
vývoje chemického složení oceli a strusky v průběhu
redukčního údobí u tavby č. 649 a t. č. 716.
12
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Obr. 7 Vývoj chemického složení oceli a strusky v průběhu redukčního údobí u tavby č. 649 (19569, X63CrMoV5.1)
Fig. 7 Development of chemical composition of steel and slag during the reduction period in the Heat No. 649 (19569, X63CrMoV5.1)
Obr. 8 Vývoj chemického složení oceli a strusky v průběhu redukčního údobí u tavby č. 716 (P91, X10CrMoVNb9-1)
Fig. 8 Development of chemical composition of steel and slag during the reduction period at the heat No. 716 (P91, X10CrMoVNb9-1)
87 %), kterým odpovídají i velmi nízké koncové obsahy
síry, a to 0,002 hm. %.
Pokud opět pomineme rozdílné obsahy chrómu v oceli u
jednotlivých jakostí a zaměříme se pouze na obsah MgO
ve strusce, tak můžeme konstatovat, že za podmínek
značně rozdílných obsahů MgO v redukčních struskách
u obou taveb (19 a 11 hm. %) při srovnatelných
teplotách i poměrech CaO/Al2O3 bylo dosaženo
obdobného, ale vysokého stupně odsíření oceli (78 až
Oblasti chemického složení konečné redukční strusky
tavby č.649 a tavby č.716 jsou znázorněny
v kvaternárním diagramu Al2O3-CaO-MgO-SiO2 při 20
hm. % Al2O3 na obr. 9.
t. č. 649
t. č. 716
Obr. 9
Oblast chemického složení konečné redukční strusky testovaných jakostí oceli u taveb 649 (19569, X63CrMoV5.1) a 716 (P-91,
X10CrMoVNb9-1) v kvaternárním diagramu Al2O3 – CaO – MgO – SiO2 při 25 hm. % Al2O3 [3]
Fig. 9 The area of chemical composition of the final reduction slag of tested steel grades in the heat No. 649 (19569, X63CrMoV5.1) and No.
716 (P-91, X10CrMoVNb9-1) in the quaternary chart Al2O3 – CaO – MgO – SiO2 at 25 wt. % Al2O3 [3]
13
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Z porovnáním znázorněných oblastí na obr. 6 a obr. 9 je
možné usoudit, že negativní vliv zvýšeného obsahu
MgO v redukční strusce na stupeň odsíření nebyl vždy i
při vyšším obsahu v uvedených oblastech u
experimentálních taveb prokázán. Zvýšení viskozity
redukční strusky při vyšším obsahu MgO zřejmě nebylo
tak významné, aby zásadně ovlivnilo průběh odsíření.
hodnot se stupeň odsíření poměrně významně snižuje
a při obsahu 3 až 4 hm. % FeO dosahuje pouze hodnot
kolem 30 až 40 hm. %. Tento poznatek je zcela
v souladu s teorií i praxí odsíření redukčními struskami.
6.3 Dosažený stupeň odsíření v EOP
Jak je zřejmé z obr. 11 a obr. 12 dosažené stupně
odsíření při použití směsi Refraflux - vápno jsou zcela
porovnatelné s tavbami, u nichž byla použita klasická
technologie (vápno + kazivec), v některých případech
bylo dosaženo výsledků výrazně lepších.
6.2 Vliv obsahu FeO v redukční strusce
na parametry odsíření oceli
Velmi negativně se ze všech sledovaných parametrů,
které ovlivňovaly průběh odsíření a celkový stupeň
odsíření, projevil obsah FeO v redukčních struskách.
Jako příklad lze uvést průběh chování síry v redukčním
údobí u tavby č. 731 (ocel P91) – viz obr. 5.
Obsah síry v lázni na počátku redukčního údobí byl
0,018 hm. %, po provedení redukční rafinace pak
0,006 hm. %. V závěru redukčního údobí však došlo
však k opětovnému zvýšení obsahu síry v oceli na
hodnotu 0,009 hm. % (před odpichem) a 0,011 hm. %
(analýza oceli v pánvi).
Příčinu tohoto chování lze vydedukovat z průběhu
složení strusky a kovu. Jak je zřejmé z obr. 5, docházelo
v závěru tavby při finálním ohřevu taveniny na
odpichovou teplotu pomocí oblouků k reoxidaci a
nárůstu obsahu FeO ve strusce až na hodnoty kolem
5,5 hm. %. Spolu s tím se podstatně snížil obsah CaO
(až na 43 hm. %) a vzrostl obsah MgO, patrně
z opotřebení
vyzdívky
resp.
s
uvolněného
opravárenského materiálu. Za hlavní příčinu nárůstu
obsahu síry lze tedy považovat její „zpětný“ přechod ze
strusky do kovu při zvýšené teplotě a zvyšujícím se
obsahu FeO ve strusce. Mechanismus zpětného
přechodu síry ze strusky do kovu je potvrzen i
souběžným snižováním obsahu síry ve strusce.
Fig. 11
Stupeň odsíření oceli P91 u experimentálních taveb
s použitím syntetické strusky Refraflux (červené sloupce)
The degree of desulphurization of the steel P91 in
experimental heats using synthetic slag Refraflux (red
columns)
500
90
450
stupeň odsíření
80
400
obsah síry
70
350
60
300
50
250
40
200
30
150
20
100
10
50
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Konečný obsah síry v oceli, ppm
Stupeň odsíření oceli , %
100
Obr. 11
8
Obr. 12 Stupeň odsíření oceli 19569 u experimentálních taveb
s použitím syntetické strusky Refraflux (červené sloupce)
Fig. 12 The degree of desulphurization of the steel 19569 in
experimental heats using synthetic slag Refraflux (red
columns)
Obsah FeO ve strusce, hm. %
Obr. 10 Vliv obsahu FeO ve strusce na stupeň odsíření oceli
a konečné obsahy síry
Fig. 10 Effect of FeO content in the slag on degree of
desulphurization and final sulphur contents
7. Závěr
Uvedené chování síry v oceli během redukčního údobí
je společné všem provedeným tavbám, u kterých došlo
ke zvýšení obsahu FeO. Jak je patrné z obr. 10
významnějších stupňů odsíření η = (Spoč-Skon)/Spoč lze
dosáhnout pouze za předpokladu velmi nízkých obsahů
FeO ve strusce (pod 1 hm. %). Při překročení těchto
V Elektroocelárně TŽ, a.s. byla u taveb na EOP
provedena optimalizace procesu odsíření oceli
spočívající ve využití syntetické strusky REFRAFLUX
4842S s požadavkem cílových obsahů síry pod 0,005
hm. %.
14
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
Technologie provozních experimentálních taveb byla
zaměřena na odsíření dvou základních značek
vysokolegované oceli P91 (X10CrMoVNb9-1) a středně
legované oceli 19569 (X63CrMoV5.1) s obsahy chromu
9,5 hm. % a 4,5 hm. %.
Poděkování
Práce vznikla za finanční podpory Ministerstva
průmyslu a obchodu České republiky v rámci řešení
projektu číslo
FR-TI3/374
Bylo zjištěno, že i při zhoršení kinetických podmínek
při vyšších obsazích MgO v redukční strusce (až 26 hm.
%) v důsledku vyšší viskozity strusky, lze dosáhnout
velmi nízkých obsahů síry ve vyrobené oceli a to až
0,002 hm. %.
Literatura
Výsledky experimentálních taveb potvrdily, že vyššího
stupně odsíření je možné dosáhnout pouze za velmi
nízkých obsahů FeO ve strusce, nejlépe pod 1 hm. %.
[1]
KALOUSEK, J., DOBROVSKÝ, L. Teorie hutních pochodů.
Učební texty VŠB–TU. Ostrava, 2004. ISBN 80-248-0658-4.
[2]
CHATTERJEE, A.K., ZHMODIN, G.I. The Phase Equilibrium
Diagram of the System CaO-A12O3- CaF2. Journal of Materials
Science, Vol. 7, (1972), s. 93-97.
[3]
ALLIBERT, M., GAYE, H., GEISELER J. ET. AL. Slag atlas.
Vol. 1995, ISBN 3-514-00457-9.
Na základě dosažených výsledků byly doporučeny
změny výrobní technologie EOP, které umožnily
dosáhnout výsledných obsahů síry v oceli pod
0,005 hm. %. Podstata doporučené technologie spočívá
nejen v aplikaci nové syntetické strusky, nýbrž i
vytvoření nutných termodynamických a kinetických
podmínek, aby natavená struska prakticky vykazovala
deklarovanou odsiřovací účinnost.
Recenze: prof. Ing. Jozef Kijac, CSc.
Ing. Ludvík Martínek, Ph.D.
____________________________________________________________________________________________________________________
NWR vykázala v prvním pololetí zisk 87 milionů eur
euro.cz, jak
24.8.2011
Těžební společnost NWR vykázala v druhém čtvrtletí čistý zisk 84 mil. € a tržby 455 mil. €, za celé první
pololetí vlastník OKD podle neauditovaných výsledků utržil 840 mil. € a vytvořil zisk 87 mil. €. Výsledky
vykazují výrazné meziroční zlepšení, se 17% nárůstem výnosů a 48% navýšením EBITDA, což odráží
silnou cenovou hladinu v globálním měřítku a robustní poptávku z odvětví spotřebovávajících ocel ve
střední Evropě. Jedná se však jen o část celkového obrazu. Podpora efektivity a produktivity dosažená
díky realizaci investičního programu POP 2010 a dalších provozních opatření umožňuje omezovat
dopady navyšování cen vstupů. Zlepšení ziskovosti a kladné hodnoty volného cash flow vedly k
rozhodnutí oznámit dividendu ve výši 0,16 € za akcii druhu A v souladu s dividendovou politikou NWR
vyplácet 50 % konsolidovaného čistého zisku v průběhu ekonomického cyklu.
Firma v první polovině roku vytěžila 5,832 mil. t uhlí a prodeje uhlí činily 5,403 mil. t. Pololetní produkce
koksu dosáhla 400 kt a externí prodeje 321 kt. Produkce uhlí tak byla meziročně o 7 % vyšší, externí
prodeje uhlí byly v důsledku vyšších objemů prodeje energetického uhlí vyšší o 10 %.
Pro letošní rok NWR předpokládá produkci ve výši zhruba 11 mil. t uhlí a externí prodeje ve výši 10,3 mil.
t uhlí. Nicméně očekává, že produktový mix o objemu 10,3 mil. t externích prodejů bude tvořen přibližně z
52 % energetickým uhlím, ze 4 % PCI (uhlím pro dmýchání do vysokých pecí) a ze 44 % koksovatelným
uhlím.
„S ohledem na současný neklid na trzích a nejisté makroekonomické prostředí, zejména v Evropě, je
firma ve svých krátkodobých výhledech přesto opatrná. Ačkoliv doposud nezaznamenala žádné konkrétní
známky zpomalení v regionálním trhu, má za to, že existuje riziko krátkodobé volatility cen a nestálosti
objemů prodeje v roce 2012. Bude proto trhy nadále bedlivě sledovat. Ohledně dlouhodobého výhledu
pro svůj cílový region však zůstává optimistou.
SB
15
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Vliv charakteru licích prášků na tuhnutí peritektických ocelí
Influence of Mould Powder Characteristics on Solidification of Peritectic Steel
Grades
Ing. Lukáš Pindor, Ph.D., Ing. Jiří Cibulka, Ing. Rostislav Milata, TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Třinec Staré Město, Ing. Jan Kufa, MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o., Ostrava - Vítkovice
Licí prášky hrají důležitou roli v procesu kontinuálního odlévání oceli. Jejich charakter a chování má vliv nejen na
procesy probíhající v krystalizátoru, ale také na povrchovou kvalitu kontislitku. Je tedy nezbytné pro každý druh
oceli vybrat patřičný licí prášek. Na trhu v současné době existuje několik výrobců, kteří produkují nepřeberné
množství osvědčených licích prášků se specifickými vlastnostmi, které by podle nich měly být pro daný druh oceli
optimální. A právě zde se ukazuje jistý fenomén, který je nejlépe popsatelný na příměru s lidským tělem. Ukazuje se
totiž, že stejně tak jako má podání určitého léku na různé lidi různé účinky, tak i licí prášky ukazují svou jedinečnost
a zároveň i specifičnost a v jednotlivých hutních podnicích se chovají odlišně. Roli zde samozřejmě hrají technické a
technologické odlišnosti jednotlivých oceláren a zařízení pro plynulé odlévání oceli. Z tohoto důvodu je pak důležitá
úzká spolupráce výrobce licích prášků s hutním subjektem, jejíž konkrétním cílem je na základě zpětné vazby
navrhnout a připravit nejvhodnější licí prášek. Zřejmě nejnáchylnější na charakter licího prášku jsou oceli
peritektické. Díky přeměně delta feritu na austenit vykazují tyto oceli, v porovnání s ostatními ocelemi, nelineární
typ povrchové smrštivosti.V tomto článku jsou srovnávány dva licí prášky určené pro peritektické oceli, které byly
v podmínkách sochorového ZPO v Třineckých železárnách,a.s. odzkoušeny při odlévání oceli S355, přičemž byl
hodnocen jejich vliv na povrchovou kvalitu odválcovaných tyčí.
Mould powders play a major role in the process of continuous casting. Their character and behaviour have impact
not only on the steelmaking processes inside the mould, but also on the surface quality of CC billets. Therefore, it is
important to find a proper powder for a particular steel grade. Nowadays, many producers offer very wide range of
proven casting powders with specific properties, which should be suitable for certain grades. A certain phenomenon
comparable to the human body functioning emerges in this context: if for example drug administration may have
different effects on different people, a similar model applies to casting powders with both their uniqueness and
exceptionality for each individual metallurgical company. Here the technical and technological differences in
steelmaking plants and continuous casting equipments count among the key factors. For this reason and based on
technical feedback it is important to establish close cooperation of mould powders producers with metallurgical
companies with the aim to design and manufacture the most suitable mould powder. Obviously, the group of
peritectic steel grades is the most sensitive to finding of the most beneficial casting powder. In comparison with the
rest of grades, non-linear surface shrinkage due to delta ferrite-to-austenite transformation appears during
solidification of peritectic steel grades. This paper surveys two types of mould powders: a new one with lower
viscosity and higher basicity, and the original one generally used on the billet caster for peritectic steel grades at
Trinecke zelezarny, a. s. Behaviour of both powders was checked by measuring the molten powder layer, powder
consumption and delta T. Influence of tested casting powders over surface quality of cast billets and rolled bars is
discussed as well. The billets cast with use of the newly developed casting powder showed worse surface quality
than with use of the original one, which was caused by slower melting behaviour of the tested powder. On the other
hand, the bars rolled from these billets showed better surface quality index than bars rolled from billets cast with
the original powder. The reason for such results is probably hidden in the higher basicity and lower viscosity of the
developed powder.
Úvod
interval tavení, a průběh viskozity v závislosti na
teplotě.
V poslední době se značně pokročilo v oblasti poznání
mechanismů spojených s funkcí licího prášku
v krystalizátoru na zařízení pro plynulé odlévání oceli
(dále jen ZPO). U licích prášků jsou sledovány jejich
fyzikálně-chemické parametry, které jsou nezbytné pro
pochopení interakce s tekutou ocelí na straně jedné a
relativně studeným vnitřním povrchem krystalizátoru na
straně druhé. Jedná se zejména o chemické složení
licích prášků a s ním související bazicitu, rychlost a
Volbou správného chemického složení licího prášku tak
lze zajistit optimální
průběh tuhnutí oceli
v krystalizátoru, přičemž funkce licího prášku nezabírá
pouze tepelnou a chemickou izolaci povrchu oceli či
absorbci vměstků, ale vztahuje se hlavně k odvodu tepla
z tuhnoucího předlitku a produkci tekuté strusky, která
působí jako lubrikant v tribologickém systému
16
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
stěnou krystalizátoru a meniskem oceli. Tato tekutá
struska je pohybem krystalizátoru následně infiltrována
do prostoru mezi smršťující se licí kůrou a
krystalizátorem, kde pak slouží nejen jako lubrikační
vrstva či absorbent nekovových vměstků, nýbrž také
kontroluje přestup tepla. Rychlost přestupu tepla
směrem ven z krystalizátoru pak záleží hlavně na
fyzikálně – chemických vlastnostech této strusky, která
tvoří mezi stěnou krystalizátoru a tuhnoucí ocelí tři
mezivrstvy (viz obr. 1). Blízko stěny krystalizátoru je
vytvořen sklovitý film, na který navazuje film
s krystalickou strukturou. V kontaktu s ocelí pak
zůstává struska ve stavu likvidu [3].
krystalizátoru. Tyto dvě poslední vlastnosti mají pak
bezprostřední vliv na kvalitu povrchu kontislitku.
Výběr licího prášku pro určitý druh oceli je prováděn na
základě doporučení výrobce licích prášků. Vhodnost
licího prášku se však z důvodů specifičnosti
jednotlivých oceláren a ZPO musí v praxi potvrdit až
dlouhodobými provozními zkouškami na daném ZPO,
přičemž rozhodující kritériem výběru bývá právě
povrchová kvalita kontislitků.
Z tohoto pohledu se ukazuje jako nejsložitější provedení
selekce licích prášků pro peritektické oceli, které mají
uhlíkový ekvivalent Cp (parametr vztahující se k
peritektické reakci) od 0.1 do 0.20 hmot. %. Během
tuhnutí peritektických ocelí dochází k přeměně delta
feritu na austenit a právě rozdílnost mechanických
vlastností austenitu a delta feritu způsobuje negativní
chování oceli při odlévání, jež se projevuje například
nerovnoměrnou tvorbou licí kůry v krystalizátoru,
tvorbou hlubších oscilačních vrásek, snížením tepelného
toku na rozhraní krystalizátoru a tuhnoucího povrchu
předlitku aj. [1]
V tomto článku jsou popisovány experimenty
srovnávající vliv dvou různých licích prášků určených
pro odlévání peritektických ocelí na ZPO v Třineckých
železárnách, a.s. (dále jen TŽ,a.s.) .Vyhodnocována zde
je nejen povrchová kvalita odlitých sochorů kvadrátu
150 mm, ale také povrchová kvalita z nich
odválcovaných tyčí.
Obr. 1 Schématické znázornění struskových a ocelových vrstev
v krystalizátoru [2]
Fig. 1 Schematic representation of various slag and steel layers in
the mould [2]
Výběr licího prášku
Výrobci licích prášků jsou většinou schopni nabídnout
pro určitý druh oceli několik typů licích prášků.
Jednotlivé typy se pak s ohledem na chemické složení
oceli většinou odlišují rychlostí tavení, intervalem
tavení, viskozitou a bazicitou, tedy vlastnostmi
působícími převážně na tření a tepelný tok
v krystalizátoru. Pro výběr správného licího prášku je
však nezbytné znát jeho funkci a s ní spojené i
mechanismy a procesy probíhající v krystalizátoru.
Charakteristické vlastnosti licích prášků
Mezi nejdůležitější vlastnosti, na které je třeba brát
ohled při výběru patřičného licího prášku, patří
viskozita, rychlost tavení, teplota krystalizace a odvod
tepla z tuhnoucího předlitku.
Dynamická viskozita
Viskozita je velmi důležitá vlastnost ovlivňující tření a
tepelný tok v krystalizátoru, přičemž primárními
faktory, které ji určují, jsou teplota a hlavně chemické
složení licího prášku.
V podstatě lze všeobecně říci, že licí prášek by se měl
za určitou dobu, v závislosti na jeho rychlosti tavení a
operačních parametrech ZPO, přeměnit na lubrikant,
jehož fyzikálně-chemické a reologické vlastnosti se
sladí s termo-mechanickými charakteristikami systému.
Schématické znázornění natavování licího prášku
v krystalizátoru je uvedeno na obr.1 [2].
S klesající
viskozitou
licího
prášku
dochází
k zrovnoměrnění odvodu tepla a to díky zvýšené
rychlosti doplňování sklovité vrstvy ve struskovém
filmu. Autor [4] uvádí, že pro zrovnoměrnění odvodu
tepla krystalizátorem je účinné kontrolovat parametr
„η.v“ , kde η je dynamická viskozita licho prášku při
1300°C (Poise), v je licí rychlost (m/min). Tato
závislost byla ověřena provozními zkouškami, přičemž
se ukázalo, že když je licí prášek vzhledem k licí
rychlosti příliš viskózní, nemůže hladce vtékat
k menisku a nevytvoří film o rovnoměrné tloušťce mezi
stěnou krystalizátoru a licí kůrou. Na druhou stranu
příliš nízká viskozita také způsobuje abnormalitu v
Během odlévání oceli je licí prášek pravidelně dodáván
na povrch tekuté oceli, kde tvoří vrstvu o tloušťce 10 15 cm. Tato vrstva je složena z vrchní, krycí,
nezreagované vrstvy, která je důležitá nejen z pohledu
zpětné reoxidace povrchu oceli, nýbrž i kvůli udržení
dostatečné teploty pro procesy probíhající na úrovni
menisku. S blížící se hladinou oceli se objevují
postupně různé plastické stavy licího prášku a v oblasti
bezprostředního styku s ocelí se vyskytuje již roztavený
licí prášek (struska), který zatéká do prostoru mezi
17
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Pro některé typy ocelí musí být přestup tepla velký, pro
jiné například peritektické oceli se doporučuje tento
tepelný tok snížit. Tepelný tok je obecně kontrolován
chemickým složením licích prášků.
zaplňování prostoru licím práškem. Je tedy nezbytné
použít licí prášek o optimální viskozitě.
S klesající viskozitou může být také snížena třecí síla
mezi licí kůrou a krystalizátorem a to převážně v rozích
krystalizátoru.
Licí prášky pro peritektické oceli
Na druhou stranu nižší viskozita zvyšuje měrnou
spotřebu licího prášku.
Peritektické oceli jsou náchylné na vznik trhlin díky
zvýšenému,
nelineárnímu
smršťování
tuhnoucí
povrchové vrstvy způsobené přeměnou delta feritu na
austenit. Tato skutečnost s sebou přináší i specifické
nároky na licí prášky a pro peritektické oceli jsou
obecně preferovány tyto vlastnosti licích prášků [7]:
- bazicita větší než 1,
- vysoká rychlost tavení,
- nižší tepelný tok,
- nízká viskozita při 1300°C,
- vysoká teplota krystalizace
- větší krystalická vrstva ve struskovém
filmu.
Rychlost tavení
Rychlost tavení licího prášku kontroluje množství
roztavené struskové vrstvy a je důležitým faktorem při
optimalizaci celého procesu. Udává se [4], že tato
rychlost tavení má být rovna nebo vyšší než rychlost
jeho spotřeby a to proto, aby se udržela konstantní
velikost struskového „bazénu“ na úrovni 5 - 10 mm.
Rychlost tavení je v licích prášcích ovlivněna také
obsahem uhlíku.
Teplota krystalizace
Teplota krystalizace taveniny licího prášku napovídá jak
velká část mezery mezi licí kůrou kontislitku a stěnou
krystalizátoru bude zaplněna vykrystalizovanou hmotou
a co zbývá na struskový film licího prášku v tekutém
stavu, který snižuje třecí síly v krystalizátoru.
Experiment
Vlastní experiment byl připraven pro provozní
podmínky sochorového zařízení plynulého odlévání
v TŽ, a.s., kde je odléván kvadrát 150x150 mm, který
slouží jako vstupní materiál pro kontijemnou a
kontidrátovou trať.
Při zvyšujícím se obsahu uhlíku v oceli odlévané na
ZPO klesá teplota likvidu oceli a teplota krystalizace
licího prášku by měla být nižší, aby byla k dispozici
tekutá tavenina potřebná pro zajištění vazkého mazání.
Vysoká teplota krystalizace taveniny licího prášku pak
na druhou stranu vytváří tlustší zkrystalizovanou vrstvu
struskového filmu a tato zkrystalizovaná vrstva s
početnými mikropóry způsobuje nižší odvod tepla [4].
Pro praktické ověření základních předpokladů, tedy že
pro odlévání peritektických ocelí je důležité používat
licí prášek s nízkou viskozitou a vysokou bazicitou, byl
připraven nový licí prášek, který byl odzkoušen u oceli
s typickým
chemickým
složením:
C ~ 0,17 %,
Mn ~ 1,30 %; Si ~ 0,30 %; P ~ 0,015 %; S ~ 0,02 %.
Porovnání základních charakteristických rysů běžně
používaného a nově připraveného licího prášku udává
tab. 1. Z tabulky je patrné, že nový licí prášek se
vyznačuje, oproti standardnímu licímu prášku, velmi
nízkou viskozitou a výrazně zvýšenou bazicitou. Oba
parametry by měly zajistit jak dobré zatékání licího
prášku do prostoru mezi povrchem předlitku a stěnu
krystalizátoru, tak také snížení odvodu tepla
v krystalizátoru. Negativním projevem nového licího
prášku pak je delší doba natavování, jež se může
projevit vyšší četností struskových míst na povrchu
plynule litých předlitků.
Tepelný tok
Na obr.1 je ukázáno, že mezi stěnou krystalizátoru a
tekutou ocelí se vyskytuje licí prášek jak ve stavu
taveniny, tak i v podobě utuhlé vrstvy skládající se
z amorfní a krystalické fáze [5]. Tepelný tok přes tyto
struskové vrstvy kontroluje rychlost tuhnutí oceli,
přičemž přestup tepla je realizován konvekcí, kondukcí
a radiací a nevztahuje se pouze na horizontální směr
(viz obr.2) [6].
Tab. 1 Základní parametry zkoušeného a standardního licího prášku
Tab. 1 Basic parameters of the new and standard mould powder
Vliv jednotlivých licích prášků na povrchovou kvalitu
byl vyhodnocen jak u litých sochorů, tak také u
válcovaného materiálu (konkrétně tyčí).
Obr. 2 Tvorba povrchové vrstvy oceli v krystalizátoru [6]
Fig. 2 Initial shell formation in the mould [6]
18
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
Výsledky a diskuze
Pro získání prvních informací o chování nového licího
prášku během odlévání bylo rozhodnuto o jeho prvním
nasazení na jednom licím proudu vybrané tavby. Na
zbylých sedmi licích proudech byl nasazen standardní
licí prášek. Pro získání objektivnějšího posouzení
rozdílných účinků obou prášků bylo porovnání
provedeno vůči licímu proudu, kde byl použit stejně
starý krystalizátor jako na licím proudu s novým licím
práškem. Taktéž odlévací rychlost byla během odlévání
celé pokusné tavby držena na stejné konstantní hodnotě
na všech licích proudech.
Chování licích prášků bylo během odlévání ověřováno
měřením tloušťky taveniny licího prášku na povrchu
hladiny oceli v krystalizátoru, měřením spotřeby licího
prášku a sledováním hodnoty delta T v krystalizátoru.
Bylo zjištěno, že nový licí prášek vykazuje pouze cca
třetinovou vrstvu tekuté fáze na povrchu hladiny oceli
v krystalizátoru, což je důsledek jeho pomalejšího
natavování a může znamenat významný problém. Neníli totiž na hladině oceli dostatečná vrstva nataveného
licího prášku, pak dochází k jeho nesouvislému zatékání
v krystalizátoru, čímž se v některých místech výrazně
zvyšuje tření. Pomalejší natavování nového prášku
potvrzuje také chování delta T chladící kapaliny
v krystalizátoru, které vykazovalo znatelnější rozptyl
právě u nového licího prášku. Vysoká fluktuace delta T
totiž svědčí o změnách tepelného toku v krystalizátoru
způsobené přítomností či nepřítomností licího prášku
v prostoru mezi stěnou krystalizátoru a licí kůrkou.
Obr. 3 Povrch sochorů odlitých na standardním licím prášku
Fig. 3 Surface of billets cast with use of the standard mould powder
Obr. 4 Povrch sochorů odlitých na novém licím prášku
Fig. 4 Surface of billets cast with use of the new mould powder
Dále bylo vypozorováno, že spotřeba licího prášku u
nového typu vzrostla o cca 30 %, což má svůj původ
v nižší viskozitě, protože tekutější licí prášek velmi
dobře zatéká do pracovního prostoru krystalizátoru.
Z obr. 5 jasně plyne, že index povrchové kvality tyčí
dosahuje vyšších hodnot právě u nového licího prášku,
kdy tyče pocházející ze sochorů odlitých na novém
prášku vykazují přibližně o 20 % lepší povrchovou
kvalitu, přestože na sochorech byly četnější výskyty
struskových míst. To je velmi zajímavé zjištění. Lepší
výsledky lze tak připsat vyšší bazicitě, která výrazně
snižuje přestup tepla v krystalizátoru a nižší viskozitě,
která zajišťuje dobré vnikání licího prášku do prostoru
mezi stěnou krystalizátorem a licí kůrkou.
Chování testovaného licího prášku vykazovalo během
odlévání
značné
odlišnosti
od
standardů
vypozorovaných běžně užívaného stávajícího licího
prášku. Bylo proto očekávané pozorovat jisté odlišnosti
v povrchové kvalitě sochorů i tyčí.
Praktické dopady nového licího prášku na povrchovou
kvalitu sochorů jsou zřetelné z obr. 3 a obr. 4. Povrch
sochorů odlitých na obou typech prášků byl velmi
dobrý, nicméně u testovaného typu se nacházely
občasné pozůstatky od nenataveného licího prášku, což
je projevem nižší rychlosti natavování.
0.9
0.82
0.8
Index povrchové kvality
0.7
Sochory odlité na obou typech prášků byly následně
cíleně nasazovány na válcovně jemných profilů,
přičemž výsledky byly kvantifikovány pomocí indexu
povrchové kvality.
0.68
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Standardní licí prášek
Obr. 5
Nový licí prášek
Porovnání indexu povrchové kvality mezi standardním a
nově testovaným licím práškem
Fig. 5 Comparison of surface quality index between standard and
new tested mould powder
19
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Závěr
Příspěvek vznikl za přispění projektu FR-TI2/536,
v rámci programu TIP 2010- MPO ČR.
Peritektické oceli mají, díky své podstatě, specifické
nároky na vlastnosti licího prášku. Zkoušky nového
licího prášku s vyšší bazicitou a nižší viskozitou se
prozatím pro potřeby sochorového zařízení plynulého
odlévání TŽ, a. s., jeví velmi slibně. Slabou stránkou
testovaného prášku je jeho pomalé natavování, které
není schopné zajistit dostatečnou tloušťku tekutého
prášku na hladině oceli v krystalizátoru. Nedostatečně
rychlé
natavování
se
pak
projevuje
jeho
nerovnoměrným vnikáním do pracovního prostoru
krystalizátoru, což má za následek místní zvýšení tření a
proměnlivost v přestupu tepla v krystalizátoru. Na
sochorech se pak také vyskytuje větší množství
povrchových necelistvostí, které jsou způsobeny
nenataveným licím práškem. Zajímavostí ovšem je, že i
přes výskyt povrchových vad dochází k výraznému
zlepšení povrchových kvality tyčí. Příčina je zřejmě
ukryta právě ve vyšší bazicitě a nižší viskozitě licího
prášku, čímž dochází k snižování a hlavně
zrovnoměrnění přestupu tepla a lepšímu zanášení licího
prášku mezi stěnu krystalizátoru a povrch plynule litého
předlitku. Výsledkem je tak pozitivní ovlivnění
povrchové kvality peritektických ocelí.
Literatura
[1] XIA, G., BERNHARD C., FUERST C., ILIE S.: Why are some
peritectic steels susceptible to surface crack formation for the
continuously cast slab? In Conference on Surface Quality of
Continuously Cast Semis. Carlton House Terrace, London UK, 6.
- 8. November 2006,
[2] MANTOVANI, F., SPAGNUL, S.: A Reliable powder control
based on an automatic closed loop system including
measurement, powder feeding and powder thickness control. In
Seventh European Conference on Continuous Casting, (7th
ECCC., Düsseldorf, Germany, 27th June - 1st July, 2011,
[3] http://www.saimm.co.za/Conferences/Slags2004/
104_G%F6rnerup.pdf
[4] NAKANO, T., KISHI, T., KOYAMA, K., KOMAI, T., NAITOH,
S.: Mold Powder Technology for Continuous Casting of
Aluminum-Killed Steel. Trans. Iron Steel Inst. Jpn. Vol. 24,
no. 11, 1984, pp. 950-956,
[5] http://www.fosecosteel.com/steel/downloads/
technical_papers/10.pdf
[6] RAMIREZ LOPEZ, P.E., MILLS, K.C., LEE, P.D.,
SANTILLANA,B.: A unified mechanism for oscillation mark
formation. In Seventh European Conference on Continuous
Casting, (7th ECCC., Düsseldorf, Germany, ,27th June - 1st July,
2011
[7] DEY, A., RIAZ, S.: Some results from mould powder
benchmarking exercise. In Seventh European Conference on
Continuous Casting, (7th ECCC). Düsseldorf, Germany, 27th
June - 1st July, 2011,
V další fázi se nyní pracuje na přípravě licího prášku,
který by oproti testovanému licímu prášku zajišťoval
rychlejší natavování při zachování zvýšené bazicity a
snížené viskozity. Užíváním takovéhoto licího prášku je
možno zajistit výrazné snížení výskytu povrchových
vad plynule litých sochorů i válcovaných produktů.
Recenze: prof. Ing. Jiří Bažan, CSc.
prof. Ing. Karel Michalek, CSc.
____________________________________________________________________________________________________________________
Česká republika si vymezí surovinové a energetické potřeby
euro.cz, Tereza Čapková
16.8.2011
Vláda v měsíci srpnu projednala energetickou a surovinovou budoucnost České republiky. Výhledy pro
příští léta předložil ministr průmyslu a obchodu Martin Kocourek. Bezpečnost ČR v této oblasti podle jeho
úřadu zatím jen okrajově řeší některé jiné strategické materiály. „Předkládáme východiska pro koncepci,
kterou v konečné podobě představíme nejspíš během příštího roku. Naše surovinová a energetická
bezpečnost totiž musí vycházet z aktualizované podoby státní energetické koncepce a státní surovinové
politiky. Oba dokumenty chceme dokončit v závěru letošního roku,“ uvedl ministr Kocourek.
Zatímco například o energetické bezpečnosti se podle něj v Evropské unii mluví už nejméně jednu
dekádu, ta surovinová je zatím stále spíše jen velkou neznámou. Doplnil, že Japonsko obdobnou strategii
dodržuje už přes padesát let a výrazně mu to pomohlo zařadit se mezi nejprůmyslovější země světa,
ačkoli vlastní nerostné zdroje nemá prakticky žádné.
Materiál ministerstva průmyslu a obchodu mapuje situaci v oblasti zajišťování surovinových a
energetických potřeb republiky. Nezabývá se jen domácími zdroji, reaguje také na situaci na globálních
trzích. Východiska pro koncepci identifikují rizika a navrhují možná řešení, kam patří například další
diverzifikace zdrojů a přepravních cest, posilování infrastruktury nebo zatraktivňování technického
školství tak, aby energetika i těžební průmysl dokázaly lákat nové odborníky. „Bez stabilního,
bezpečného a ekonomicky efektivního přístupu k surovinám a energiím nelze v současné době plně
zajistit ekonomickou, sociální, politickou a ani globální stabilitu, ani obstát ve stále sílící konkurenci
rostoucího počtu globálních hráčů,“ upozornil ministr.
SB
20
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
Výzkum
slučitelnosti
elektromagnetického
s elektromagnetickými míchači v krystalizátoru
hladinoměru
VÚHŽ
Investigation of Compatibility of VUHZ Mold Level Detector with Mold
Electromagnetic Stirrers
Ing. Jan Roháč, CSc., Ing. Alexius Pawlik, VÚHŽ a.s., Dobrá
Na krystalizátoru zařízení plynulého odlévání oceli se mohu setkat dvě obtížně slučitelná elektromagnetická
zařízení: elektromagnetický míchač tekuté oceli v krystalizátoru a elektromagnetický detektor úrovně hladiny tekuté
oceli v krystalizátoru - hladinoměr. Článek zmiňuje dvě základní uspořádání snímačů používaných
elektromagnetických hladinoměrů: snímač umístěný na hraně krystalizátoru a zavěšený nad hladinou tekuté oceli;
porovnává jejich základní vlastnosti z hlediska všeobecné použitelnosti a dále pak z hlediska jejich slučitelnosti
s elektromagnetickými míchači v krystalizátoru. Dále pro snímač umístěný na hraně krystalizátoru popisuje
jednotlivé druhy nežádoucích účinků na signál hladinoměru včetně principů vzniku těchto nežádoucích účinků.
Poznání těchto principů umožňuje navržení, realizaci a provozní zavedení opatření vedoucích k potlačení vlivů
elektromagnetických míchačů umístěných v krystalizátoru na signál elektromagnetického hladinoměru. Při splnění
předpokladů, které jsou v článku prezentovány, je problematika elektromagnetické slučitelnosti dvou tak krajně
odlišných elektromagnetických zařízení, jakými jsou hladinoměr a míchač, řešitelná. Předpoklady je vhodné
zohlednit již v době projektové přípravy zařízení plynulého odlévání oceli.
Contemporary continuous casting machines utilize many special technologies for improvement of quality of cast
steel and for increasing of production efficiency. The focus is mainly on solidification of liquid steel, as well as on
high stability of the liquid steel level in the mold during casting. Electromagnetic stirrers in the mold (MEMS) are
used for solidification control and the best mold level stability is achieved with use of electromagnetic mold level
detectors. The paper mentions two basic types of electromagnetic mold level sensors: edge type sensor, which is
placed on the top edge of the copper mold wall and the sensor suspended above the liquid steel surface. The paper
briefly highlights the advantages and drawbacks of both types, including the MEMS influence. The main part of the
article deals with two basic principles of undesirable influence of MEMS on the mold level detector signal. On the
one hand it is direct penetration of interfering voltages of MEMS with frequencies close to the mold level detector
working frequency into the detector which results in additional “white” noise of the mold level detector output
signal. And on the other hand it is an interaction between the MEMS electro-magnetic field at its working frequency
and the mold level detector electro-magnetic field in ferromagnetic areas near the mold level sensor, which results
in shifting of the detector output signal in dependence on intensity of the MEMS current, and in jamming of the
detector output signal by MEMS working frequency, and especially by its harmonic frequencies. The paper
summarizes the techniques for suppression of the mentioned influences in dependence on the principle of
interference. The influence of “white” noise can be suppressed by suitable philosophy of switching of power
transistors of the MEMS inverter; by insertion of LC (chokes-condensers) filter between the inverter and MEMS
coils, or by suitable arrangement of the MEMS coils with shielding - a method patented by ABB. The interaction
between the MEMS and detector electro-magnetic field in ferromagnetic areas near the mold level sensor can be
suppressed to a certain extent by special functions, which are implemented into the mold level detector evaluation
unit. However, thick ferromagnetic coating of the copper mold wall just below the mold level sensor could be an
obstacle for smooth coexistence of MEMS and electromagnetic detector, especially at the moment of switching on
and off of the MEMS.
Úvod
kvalitního produktu - kontislitku - je mimo jiné velmi
důležitá stabilita hladiny oceli v krystalizátoru
a optimální proudění tekuté oceli v tekutém jádru
kontislitku, kterého se v některých případech dosahuje
použitím elektromagnetických míchačů (EMS). Kvalitní
regulace hladiny oceli v krystalizátoru je založena
zpravidla na použití elektromagnetického hladinoměru a
pokud je míchač umístěný v krystalizátoru (MEMS),
Moderní zařízení plynulého odlévání oceli (ZPO)
používají řadu speciálních technik pro průběžné
zlepšování kvality a efektivnosti produkce. V této
souvislosti je velká pozornost věnována dějům
souvisejícím s přechodem tekuté fáze oceli v pevnou,
která začíná v krystalizátoru ZPO. Pro získání
21
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
- Pro umístění do pracovní polohy potřebuje
manipulátor, nebo jej do pracovní polohy vždy po
začátku lití umisťuje obsluha.
- Překáží obsluze; proto se až na výjimky nepoužívá při
startu; lze s ním pouze obtížně provádět výměny licí
trubice na bramových krystalizátorech při odlévání
v automatickém režimu.
je nutno zajistit slučitelnost těchto elektromagnetických
zařízení.
1. Elektromagnetické hladinoměry tekuté
oceli v krystalizátoru
Nejstabilnější hladiny při odlévání se dosahuje
s elektromagnetickými hladinoměry tekuté oceli
v krystalizátoru. Používají se dva základní typy
elektromagnetických snímačů hladiny [1] (viz obr. 1):
ad b) Snímač na hraně krystalizátoru [2]
+ Snímá a průměruje poměrně velkou plochu hladiny
zpravidla v blízkosti licí trubice; regulace hladiny je
proto výrazně méně náchylná na lokální fluktuace
hladiny.
+ Neomezuje obsluhu; nepotřebuje manipulátor;
používá se pro auto-start i při výměně licí trubice při
odlévání v automatickém režimu.
+ Těleso snímače je ocelové, odolné vůči přelití
struskou i krátkodobému přelití tekutou ocelí; i značně
poškozený snímač je zpravidla opravitelný v dílnách
výrobce.
a) zavěšený snímač (suspended sensor),
b) snímač montovaný na hraně krystalizátoru (edge
type sensor).
- Ke snímači je blíže horní část krystalizátoru než
hladina tekuté oceli, proto dochází k nežádoucímu
ovlivňování elektromagnetického pole snímače - a tím
signálu hladinoměru - horní částí krystalizátoru, a to
především
feromagnetickým
pokovením
krystalizátorové desky. Prakticky dochází ke zhoršení
přesnosti měření.
- Kmitočet elektromagnetického pole, které snímač
používá, je kolem 1 kHz, což je v oblasti kmitočtů, které
jako rušení generují výkonové měniče (invertory)
elektromagnetických míchačů některých výrobců.
Obr. 1
Zavěšený snímač a snímač na hraně bramového
krystalizátoru; vrstevnice naznačují oblasti citlivosti obou
typů snímačů na lokální změny hladiny tekuté oceli
Fig. 1 Suspended sensor and edge type sensor on the slab mold;
contour lines indicate the areas of sensitivity of both sensor
types to local variations of liquid steel surface
2. Slučitelnost VÚHŽ elektromagnetického
hladinoměru s MEMS
2.1 Fyzikální příčiny vlivů MEMS na
elektromagnetický hladinoměr
Každý z těchto základních typů elektromagnetických
snímačů hladiny má své přednosti a nedostatky:
Analýzou principů ovlivnění signálu hladinoměru
elektromagnetickým polem MEMS lze oddělit dva
různé mechanismy ovlivnění, jež se na výsledném
nežádoucím znehodnocení signálu elektromagnetického
hladinoměru podílí různým způsobem.
ad a) Zavěšený snímač
+ Je blíže hladiny tekuté oceli, jejíž úroveň se měří.
Jeho signál proto tak v silné míře neovlivňují např.
vlastnosti desek krystalizátoru
a jejich případná
feromagnetická pokovení.
+ Kmitočet elektromagnetického pole, které snímač
používá, je v řádu desítek kHz, což je mimo pásmo
kmitočtů, které jako rušení generují výkonové měniče
(invertory) elektromagnetických míchačů.
A) Přímé pronikání rušivého napětí generovaného
výkonovým měničem MEMS ve frekvenční oblasti
blízké pracovnímu kmitočtu hladinoměru do snímače
hladiny a tím do elektroniky zpracovávající jeho signál.
Toto způsobuje přídavný tzv. „bílý“ šum výstupního
signálu detektoru hladiny.
B) Interakce mezi elektromagnetickým polem MEMS a
elektromagnetickým polem snímače hladiny ve
feromagnetických materiálech v blízkosti snímače.
Magnetická indukce ve feromagnetiku je nelineární
funkcí intenzity budicího pole [3], což vede ke dvěma
různým nežádoucím ovlivněním výstupního signálu
detektoru hladiny:
- Snímá poměrně malou plochu hladiny; regulace je
proto náchylná na lokální fluktuace hladiny pod
snímačem způsobené např. výronem argonu.
- Těleso snímače je keramické, v daných provozních
podmínkách zranitelné (mechanicky či rozstříknutou
ocelí).
22
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
Příčinou takových rozdílů je především rozdílnost
filozofie spínání výkonových tranzistorů v invertoru
daná hlavními cíli výrobce invertoru, kterých chce
dosáhnout. Pouze ty invertory, které pracují s konstantní
spínací frekvencí a regulaci svého výstupního napětí
realizují změnou šířky pulzů v čase symetricky
umístěných vzhledem k pevné frekvenci spínání,
vytvářejí sice vyšší úroveň rušení kolem své spínací
frekvence, ale naopak produkují jen nízké přídavné
rušení na polovině své spínací frekvence, čehož využívá
elektromagnetický hladinoměr.
B1) Posunu (ofsetu) výstupního signálu detektoru
hladiny v závislosti na intenzitě MEMS pole.
B2) Rušení signálu hladinoměru základní míchací
frekvencí MEMS a zvláště jejími harmonickými
složkami.
2.2 Možnosti potlačení vlivů MEMS na
elektromagnetický hladinoměr
Možnosti potlačení vlivu A)
Invertory některých výrobců MEMS negenerují
nadměrný šum v oblasti pracovního kmitočtu VÚHŽ
detektoru; naopak invertory jiných vytváří i stonásobně
vyšší rušení, které znehodnocuje signál detektoru
hladiny.
Pro invertory, jejichž spínání je založeno na jiných
principech, je obecně použitelným, byť dražším
řešením, zařazení pasivního LC filtru mezi invertor a
cívky MEMS. Obvyklá dolní propust prvního řádu pro
proudy řádu stovek ampérů, se kterými MEMS pracují,
je těžší a dražší než rezonanční LC filtr, se kterým bylo
v praxi dosaženo potlačení rušení v oblasti pracovního
kmitočtu hladinoměru více než desetkrát (obr. 2).
Významného snížení rušení lze dosáhnout i vhodným
provedením MEMS cívek opatřených stíněním. Tato
metoda je patentována společností ABB.
Možnosti potlačení vlivu B)
VÚHŽ hladinoměr je vybaven speciálním hardware
(hw) a software (sw) pro efektivní potlačení ofsetu (bod
B1)) i rušení harmonickými složkami MEMS (bod B2)).
K vyhodnocovací jednotce hladinoměru se pro tento
účel připojují snímače proudu MEMS k získání
informace o aktuální velikosti proudu EMS. Protože
rozsah vlivů B1) a B2) závisí především na vlastnostech
krystalizátoru, je nutno pro dostatečné potlačení
postupovat ve dvou krocích: během několik minut
trvající učící procedury, která se provede po výměně
krystalizátoru před prvním odléváním, si hladinoměr
změří aktuální posun (ofset) výstupního signálu
hladinoměru a jeho rušení harmonickými složkami pro
různé velikosti proudu MEMS a v druhém kroku pak
elektronika hladinoměru použije tyto údaje při odlévání
se zapnutým MEMS pro potlačení vlivu MEMS.
2.3 Nutné předpoklady pro dostatečné potlačení
vlivů MEMS na elektromagnetický hladinoměr
Předpoklady pro dostatečné potlačení vlivu A)
Při
projektování
použití
elektromagnetického
hladinoměru VÚHŽ musí být indikováno použití
MEMS v krystalizátoru. Pokud se předpokládá použití
MEMS výrobce, s jehož MEMS (přesněji výkonovým
měničem) se VÚHŽ dosud nesetkal, je nutná spolupráce
VÚHŽ s tímto výrobcem, jejímž cílem je ověření
vlastností daného výkonového měniče a v případě
nutnosti stanovení technických opatření pro potlačení
„bílého šumu“ v oblasti pracovního kmitočtu
hladinoměru.
Obr. 2 Resonanční pasivní LC filtr pro potlačení rušení invertoru
MEMS 400 A / 600 V
Fig. 2 Resonance type of passive LC filter for suppression of
interference of the MEMS inverter 400 A / 600 V
23
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
3. Příklady praktického použití metod
potlačení vlivů MEMS na
elektromagnetický hladinoměr
Předpoklady pro dostatečné potlačení vlivu B)
Z popisu příčin vzniku ofsetu signálu hladiny a rušení
harmonickými složkami při činnosti MEMS je zřejmé,
že velikost těchto nežádoucích vlivů závisí na množství
a vlastnostech feromagnetických materiálů v okolí
snímače hladinoměru. V praxi to znamená především
vyrobit chladicí skříň krystalizátoru z nemagnetické
oceli, což při použití MEMS je běžný požadavek.
Rozhodující vliv na velikost vlivů MEMS na signál
z hladinoměru má i případné feromagnetické pokovení
měděné stěny krystalizátoru, které se často používá pro
zvýšení životnosti krystalizátoru při odlévání. Pokud
uživatel
trvá
na
feromagnetickém
pokovení
krystalizátorové měděné stěny až po samotnou horní
hranu, na níž je umístěn snímač hladiny, je třeba zajistit
velmi malou tloušťku této vrstvy do 0,3 mm v horní
části desky vysoké asi 60 mm (obr. 3). Protože není
k dispozici spolehlivá nedestruktivní metoda měření
tloušťky feromagnetického pokovení na měděné desce jen elektromagnetický hladinoměr je na ni citlivý - je
nejspolehlivější cestou feromagnetické pokovení v této
kritické oblasti nepoužívat, neboť ani z provozního
hlediska pro toto nejsou důvody. V dané oblasti se při
obvyklých podmínkách tekutá ocel nevyskytuje a
pokovení pod snímačem hladiny nevyžadují ani jiné
důvody, jako např. opotřebení široké krystalizátorové
desky při změně šířky bramového krystalizátoru při
odlévání.
Činnost MEMS firmy ABB instalovaného na blokovém
krystalizátoru bez feromagnetického pokovení horní
části měděné krystalizátorové trubky se na výstupním
signálu elektromagnetického hladinoměru projevila
pouze zvýšeným šumem. Směrodatná odchylka při
odlévání se po zapnutí MEMS zvýšila z 0,4 mm na 1,5
mm. Úspěšně byly aplikovány dvě z výše zmíněných
metod potlačení vlivu A). Zařazení resonančního
pasivního LC filtru snížilo úroveň šumu napětí na
cívkách MEMS v okolí pracovního kmitočtu snímače i
šumu výstupního signálu hladinoměru asi 10krát.
Snížení šumu 5krát bylo dosaženo dodatečným
opatřením cívek MEMS stíněním vyvinutým
společností ABB. Toto druhé řešení se z provozního
hlediska ukázalo jako jednodušší a dostatečné.
Jiným příkladem je potlačení vlivu MEMS firmy
Danieli-Rotelec
instalovaného
na
bramovém
krystalizátoru s feromagnetickým pokovením až k horní
hraně krystalizátorových desek. Šum výstupního signálu
elektromagnetického hladinoměru působením vlivu A)
se zvýšil asi o polovinu, což může být přijatelné, ale
následkem vlivu B) výstupní signál hladinoměru
činností MEMS se posunul až o 40 mm a objevila se na
něm především druhá harmonická složka pracovního
kmitočtu MEMS o amplitudě až 10 mm v závislosti na
použitém krystalizátoru, tj. tloušťce a typu jeho
feromagnetického pokovení. Po optimalizaci algoritmů
potlačování rušení hladinoměr potlačuje posun signálu
8krát na přijatelných max. 5 mm a druhá harmonická
složka v ustáleném režimu MEMS je potlačena asi
100krát a zaniká v šumu.
Závěr
Na základě mnoha zkušebních i trvalých instalací
elektromagnetických hladinoměrů na bramových
i blokových
krystalizátorech
vybavených
elektromagnetickými míchači v krystalizátoru (MEMS)
byly identifikovány principy ovlivňování signálu
elektromagnetických hladinoměrů těmito typy míchačů.
Znalost principů ovlivňování byla dále využita k hledání
cest
potlačení
jejich
vlivů
na
signál
elektromagnetického hladinoměru.
Při
splnění
předpokladů prezentovaných v článku je problematika
soužití dvou tak krajně odlišných elektromagnetických
zařízení, jakými je hladinoměr a míchač, řešitelná, ale
vyžaduje individuální přístup ke každé realizaci a
vstřícnost všech zúčastněných.
Obr. 3
Doporučená oblast bez feromagnetického pokovení měděné
stěny bramového krystalizátoru o výšce X = 60 mm
Fig. 3 Recommended area with the height of X = 60 mm without
ferromagnetic coating of the slab mold copper plate
Všechny výše uvedené předpoklady dostatečného
potlačení vlivů MEMS se týkaly ustáleného stavu
činnosti MEMS. Posledním důležitým problémem
k řešení je potlačování popsaných vlivů při změně
proudu MEMS. Zkušenosti ukazují, že přijatelným
omezením rychlosti změny proudu MEMS lze zajistit
dostatečné potlačení v rozsahu proudu MEMS asi 10 až
100 %. Krátkodobou změnu signálu hladinoměru při
vlastním zapnutí a vypnutí MEMS je nutné řešit jinými
prostředky v regulátoru hladiny.
Literatura
[1] ROHÁČ Jan, PIŠOFT Václav: Einsatz der Emissions – und
elektromagnetischen. Badspiegelmessung in der
Stranggiesskokille, Stahl und Eisen 112, (1992) No. 3, p.89
24
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
[2] ROHÁČ Jan, PAWLIK Alexius, KRHUT Tomáš:
Electromagnetic mold level detectors, in AIST 2011Proceedings Volume I, p.1719
[3] BOZORTH Richard, M.: Ferromagnetism, D. van Nostrand
Company, Inc., Princeton 1959, New Jersey
Recenze: prof. Ing. Karel Michalek, CSc.
prof. Dr. Ing. Miroslav Pokorný
________________________________________________________________________________________________
Desatero grantového zelenáče
1. Včasné zahájení přípravy
Projekt lze sice napsat za jediný týden, dobrý projekt ale
potřebuje času nesrovnatelně více. S větší časovou
náročností přípravy je třeba počítat zejména v případě,
že má projekt partnery či je připravován v
mezinárodním konsorciu, ale i v případě, že je k
projektové žádosti nutno přiložit stavební povolení či
územní rozhodnutí, vyjádření k životnímu prostředí
apod. Lhůty vydání těchto dokumentů zpravidla nelze
zkrátit.
nepřipravenosti a neprofesionality, a zmenší se tak jeho
šance na úspěch.
6. Hodnotící kritéria
Hodnotící kritéria projektů jsou v mnoha případech
předem známa. Mějte je při psaní projektu po ruce,
budete se moci soustředit na části projektu, jejichž
nedostatečným popisem byste ztratili nejvíce bodů, a
eliminujete tak také možná opomenutí.
7. Konzultace a semináře vyhlašovatele
Nebojte se konzultovat projektový záměr již před
započetím přípravy projektu i jakékoli nejasnosti, na
které narazíte v průběhu psaní. Eliminujete tím možné
chyby v projektu. Navštěvujte také semináře a
informační dny, dozvíte se tam informace, které jinde
nezískáte a které mohou zvýšit šanci na úspěch vašeho
projektu.
2. Podrobné prostudování dokumentů
Před započetím přípravy projektu je nezbytné
prostudovat dokumenty upravující podmínky zvoleného
dotačního programu. Jedná se zejména o programový
dokument (upravující hlavní charakteristiky programu na co je program zaměřen, jaké aktivity podporuje, co
jsou základní cíle programu a co a za jakých podmínek
má napomoci k jejich naplnění), příručku pro žadatele a
výzvu k předkládání projektů, případně také příručku k
elektronické žádosti. Tyto dokumenty mějte po ruce po
celou dobu přípravy projektu.
8. Skutečné potřeby a udržitelnost projektu
Projekt by měl reagovat na skutečné potřeby cílové
skupiny (lidí, kterých se dotýká realizace projektu, tzn.
těch, kdo mají z projektu přímý i vzdálenější užitek),
které jsou v textu doložené, např. odkazy na průzkumy,
strategické dokumenty apod. Pouze reakce na reálnou
potřebu může projektu zajistit zájem o jeho aktivity a
určité příjmy z nich i po skončení dotačního
financování, tedy udržitelnost projektu.
3. Oprávněnost žadatele a místa realizace projektu
Ne ve všech programech mohou být žadatelem školy či
podniky a ne všechny projekty lze realizovat na území
Prahy nebo jinde. Ve výzvě si proto ověřte, zda váš
projektový záměr (konkrétní představa o budoucím
projektu - co a proč se v něm bude dít, jaký je jeho cíl,
pro koho je určen, kde, kdy a za kolik bude realizován)
můžete uskutečnit právě vy a můžete ho realizovat tam,
kde to máte v úmyslu.
9. Posouzení nezávislého čtenáře
Dejte svůj projekt přečíst někomu, kdo se nezúčastnil
jeho přípravy. Nezávislý čtenář pomůže odhalit v textu
nejen chyby a překlepy, ale i logické nesrovnalosti nebo
nejasnosti formulací.
4. Cíle a aktivity projektu jsou v souladu s výzvou
Soulad cílů a aktivit projektu s výzvou je základním
předpokladem úspěchu projektu. Hodnocení, zda je
tento předpoklad naplněn, je většinou již součástí
kontroly formální přijatelnosti projektu a je častým
důvodem pro vyřazení projektu z dalšího hodnocení. V
průběhu přípravy projektu si proto ověřujte, zda se
nevzdaluje od cílů a aktivit podporovaných výzvou.
10. Formální požadavky
Formálními požadavky nejsou jen čísla stránek, ale i
doložení všech příloh žádosti a dodržení jejich určitého
pořadí, pevně svázané listy, podpisy na různých místech
žádosti, určená podoba popisu obálky apod. Pokud
předepsané náležitosti nedodržíte, vypadne váš projekt
již při formálním hodnocení a nikdo jej nebude číst.
5. Vnitřní konzistence projektu
Při psaní projektu dbejte na to, aby byly vzájemně
provázány jeho klíčové části: aktivity, rozpočet,
harmonogram a realizační tým. Pokud váš projekt
nebude
vnitřně
konzistentní,
vyvolá
dojem
(Podle příručky M. Netolické: Technikův průvodce grantovým
financováním, Centrum spolupráce s průmyslem ČVUT FEL, Praha
2010; vybral a upravil : - tes - ).
25
Výroba trubek
Tube Production
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
výroba trubek
__________________________________________________________________
Výzkum napěťově deformačního chování 9Cr ocelí s ohledem na strukturní
změny během procesu výroby bezešvých trubek při zavádění technologie
tváření v podmínkách teplé válcovny Velký Mannesmann v TŘINECKÝCH
ŽELEZÁRNÁCH, a.s.
Research of Stress-Deformation Behaviour of 9Cr Steels with Respect to
Microstructural Changes during the Production of Seamless Tubes at
Implementation of Forming Process at the Hot Rolling Mill "Big
Mannesmann" of Trinecke Zelezarny, a.s.
Ing. Rostislav Turoň, Ing. Tomáš Huczala, TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Třinec - Staré Město, Ing. Josef
Bořuta, CSc., Ing. Petr Unucka, Ph.D., MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o., OstravaVítkovice
Příspěvek popisuje experimentální stanovení optimálních termických podmínek při ohřevu, děrování a poutním
válcování oceli X10CrMoVNb9-1 dle ČSN EN 10216-2 (P91 dle ASTM A335) do podoby bezešvých trubek
v podmínkách teplé válcovny Velký Mannesmann v TŘINECKÝCH ŽELEZÁRNÁCH, a.s. K postupu bylo využito
výstupů rozboru mikrostruktury a mechanických vlastností ze vzorků z tratě Velký Mannesmann v různém stádiu
rozpracovanosti a dále doporučení vyplývajících zkoumáním napěťově-deformačního chování této oceli na dvou
laboratorních pracovištích typu plastometr. Jedná se o pracoviště využívajících zařízení Plastometr SETARAM –
VÍTKOVICE, který je součástí laboratorního vybavení ve společnosti MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ
VÝZKUM s.r.o. Druhým laboratorním pracovištěm, je plastometr typu GLEEBLE, respektive jeho část, využívající
principu tlakové zkoušky s rovinnou deformací, kde studium deformačního chování probíhalo ve spolupráci s
VYSOKOU ŠKOLOU BÁŇSKOU-TECHNICKOU UNIVERZITOU v Ostravě. Výstupem byl návrh pro nalezení
optimální technologie tváření bezešvých trubek Mannesmannovým způsobem u této skupiny oceli a to přímo pro trať
Velký Mannesmann.
The article describes experimental identification of optimum thermal conditions during heating, punching, and
pilger rolling of steel grade X10CrMoVNb9-1 according to ČSN EN 10216-2 (or P91 per ASTM A335) into the form
of seamless tubes at the Big Mannesmann hot rolling mill of TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s. The research plan used
not only the outputs from the analysis of micro-structure and mechanical properties of the samples taken from the
Big Mannesmann mill at various levels of processing, but also the recommendations based on investigation of
strain-deformation behavior of this type of steel in two laboratory working sites, which both have at their disposal
plastometric measurement equipment. The first laboratory working site is represented by SETARAM–VÍTKOVICE
Strain-Gauge, which is a part of the company “MATERIAL AND METALLURGICAL RESEARCH Ltd.” named
MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. The second laboratory working site is the GLEEBLE type
strain-gauge, or better to say just more precisely only its part, using the principle of a pressure test with plane
deformation, where the deformation behaviour was studied in cooperation with the Technical University of Ostrava.
The aim of the research aim was to find an optimum technology for forming of seamless tubes with use of the
Mannesmann process for this type of steel grades manufactured directly on the Big Mannesmann mill. When
establishing the technology for forming of seamless tubes during experimental rolling, we used the findings and
recommendations indicated above with respect to the thermal regime together with the optimum time for heating,
logistics and the capacity of the mill, especially in its first block of equipment. The priority was to achieve and
maintain an optimum thermal profile along the length and across the section of the rolled product, so that the
material was not unnecessarily overheated or – at the end – it was not rolled in the range of temperatures that
would be critical for proper operation of the pilger mill. It should be noted that implementation of the entire
technology reflected also the correlation between the dimensions of input ingots and final product together with
26
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba trubek
Tube Production
fine-tuning of the calibration, mainly in the area of ingot punching The crucial point here was the adoption of
“punching philosophy” with the sub-critical deformation for certain dimension series of tubes when the rolled
product is heated up, punched and elongated in multiple passes (2x-3x,) and subsequently it is rolled to the final
seamless tube. This philosophy was adopted for alloyed materials at the Big Mannesmann mill in order to reduce
the evolution of internal irreparable defects due to a possibility of uncontrolled elongation and opening of the
hollow space during uneven wrapping of the material, which comes from the gap between the punching rolls and the
piercing plug. The priority is to roll a tube that does not show any defects mainly on the internal surface and that is
almost homogenous from the point of view of micro-structure with a fine structure having the lowest possible level
of δ-ferrite.
Úvod
Příkladem takovéhoto přesného použití může být systém
spalovacího kotle na uhlí založeném na generování
přehřáté páry pro výrobu elektrické energie. Pro přívod
a odvod médií v kotli slouží speciální systém rozvodů,
který je sestaven z bezešvých trubek různých jakostí
žáropevných ocelí, spojených speciálními svary, obr. 1.
V České republice postupně už od r. 2010 dožívají
odsířené uhelné elektrárny, které tvoří více než polovinu
instalovaného
výkonu
ČEZ.
Obnova
zdrojů
s elektrickou energií tepelných elektráren je kombinací
tzv. retrofitu (výměna staré technologie za novou) a
výstavby zcela nových elektrárenských bloků.
Samozřejmě to znamená i řízené definitivní ukončení
provozu některých technicky a morálně zastaralých
bloků. Rozsah tohoto programu představuje postupnou
investici zhruba 100 mld. Kč. v ČR (např. Elektrárna
Ledvice – pilotní projekt na USC kotel v ČR,
paroplynová
elektrárna
Počerady,
Paroplynová
elektrárna Malženice atd.)[1]
Popis technologie válcování 9 Cr ocelí na
trati Velký Mannesmann
Samotná výroba bezešvých trubek na dvou tratích Velký a Malý Mannesmann provozu válcovny trub
v TŘINECKÝCH ŽELEZÁRNÁCH, a. s. se sestává ze
dvou samostatných, ale technologicky na sebe
navazujících tvářecích operací. Tento příspěvek se
věnuje válcování bezešvých trubek 9 Cr ocelí na trati
Velký Mannesmann, zejména v jeho I. technologickém
uzlu, obr 2.
Vývoj nových technologií pro vyšší využitelnost
energetického
potenciálu
významných
zdrojů
používaných paliv (uhlí, plyn) přináší nové možnosti i
ve vývoji nových sofistikovaných materiálů, které
unesou pracovní zatížení při vysokém tlaku a teplotě.
Jde především o vývoj v oblasti žáropevných ocelí. Ten
se soustřeďuje především na modifikované 9 – 12% Cr
oceli s perspektivou použití do 625 až 650°C při
očekávané exploataci do 250 000 h a maximálním
zatížení 100 MPa, kdy tyto "high-tech" materiály jsou
vyvíjené pro přesně zadané provozní parametry zařízení
s využitím nových výrobních technologií [2, 3].
Obr. 2 I. technologický uzel teplé válcovny tratě Velký Mannesmann
Fig. 2 1st technological block of the Big Mannesmann hot rolling
mill
První technologický uzel teplé válcovny tratě Velký
Mannesmann začíná ohřevem materiálu na teplotu
atmosféry T1, která musí korespondovat s teplotou T2
pro děrování a následné kosé válcování dutého
tlustostěnného předvalku (Mannesmannův způsob)
z plného nebo předvrtaného vstupního materiálu
kruhového průřezu na dvouválcovém děrovacím stroji a
následné vyválcování tohoto předvalku na trubku
požadovaných rozměrů na poutnické stolici za
Obr. 1 Schéma kotle tepelné elektrárny
Fig. 1 Diagram of the thermal Power Plant boiler
27
Výroba trubek
Tube Production
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
předepsané výstupní doválcovací teploty T3. Druhý uzel
začíná opětným ohřev na teploty do oblasti austenitu
s následným kalibrováním vnějšího průměru s velmi
malou redukcí. Po té následuje operace tepelného
zpracování a dalších úpravárenských činností (např.
nedestruktivní kontrola rozměrů a vady). Samotnému
procesu tváření a tedy i tvařitelnosti této jakosti byla
zatím věnována pozornost pouze sporadicky. Právě
experimentálnímu studiu problematiky tváření trubek
z oceli X10CrMoVNb9-1 dle ČSN EN 10216-2 (dále
bude uváděno pod názvem P91 dle ASTM A335)
Mannesmannovým způsobem a implementaci výstupů
experimentálního zkoušení do technologie výroby
bezešvých trubek především tratě Velký Mannesmann
je věnován tento příspěvek. Nemůžeme však
opomenout, že samotné napěťově deformační chování
materiálu si v sobě nese odkaz technologie výroby
samotné oceli na ocelárně, která se odráží v chemické
složení
materiálu,
v
homogenitě
rozložení
charakteristických prvků pro danou ocel v celém
objemu vstupního polotovaru. Nezanedbatelnou roli zde
hraje i fakt, v jakém stavu je samotný vstupní materiál a
to jak z pohledu středových i povrchových nehomogenit, tak z hlediska rozměru a tvaru (lití do kruhových
kokil typu A nebo V). V tomto případě se jedná o
materiál z ingotu kruhového průřezu typu A, u kterého
je středová oblast před vstupem do karuselové pece
odstraněna vrtáním a povrch celoplošně ohrubován.
Experimentální
výzkum
–
deformačního chování oceli P91
tepla s výstupem pro stanovení optimálních teplotních
hranic technologie tvářecího procesu bezešvých trubek
v podmínkách tratě Velký Mannesmann a doladění
časového profilu propustnosti tratě.
Na plastometru SETARAM-VÍTKOVICE lze provádět
zkoušení v tzv. klasickém programu, který představuje
soubor nepřerušovaných zkoušek krutem. Tyto zkoušky
jsou prováděny za účelem experimentální analýzy vlivu
termomechanických a metalurgických činitelů, zejména
teploty, velikosti a rychlosti deformace na přirozené
deformační odpory (PDO), resp. tvařitelnost
zkoumaných materiálů a stanovení matematických
popisů kinetiky dynamické rekrystalizace. Nebo lze
zkoušet materiál v tzv. programu anizotermických
přerušovaných zkoušek krutem (APZ) při klesající či
stoupající teplotě, při zvolených semikonstantních
velikostech
a
rychlostech
deformací
a
mezideformačních přestávek. Tyto zkoušky se provádějí
za účelem zjištění účinku kumulace postupných
deformací na PDO a strukturní stav zkoumaných
materiálů včetně stanovení teplotních oblastí deformací
ovlivněných strukturních změn [4, 5].
V tomto případě byla provedena analýza deformačního
chování včetně ověření vlivu předehřevu na napěťovědeformační charakteristiky oceli P91 a to v následujícím
rozsahu:
výzkum
A) Pro stanovení optimální tvářecí teploty byly
provedeny nejprve krutové zkoušky bez předehřevu
v oblasti teplot 1150 až 1300°C za deformační rychlosti
0,503; 2,513 a 5,027 s-1. Tyto parametry experimentu
měly simulovat teplotní podmínky při procesu děrování
obr. 3. Získané hodnoty intenzity deformace do lomu
(Sef) pro jednotlivé teploty deformace (Td) jsou pak
mírou tvařitelnosti zkoušené oceli.
Deformační chování oceli P91 je nutno znát pro
stanovení
optimálních
deformačních
podmínek
technologického procesu válcování trubek. Je důležité
experimentálně
stanovit
procesy
dynamické
rekrystalizace v průběhu deformace za tepla a mezní
tvařitelnosti do vzniku lomu při různých napjatostních
stavech (děrování a poutnické válcování). Za tímto
účelem byly experimenty provedeny na torzním
plastometru SETARAM –VÍTKOVICE (torní napjatost
v procesu děrování, stanovení tvařitelnosti do lomu) a
Gleeble 3800 (tlaková napjatost při poutnickém
prodlužování).
B) Pro ověření vlivu předehřevu na napěťovodeformační charakteristiky byly rovněž provedeny
krutové zkoušky při konstantní zvolené teplotě
deformace 1150°C a rozdílných teplotách předehřevu.
Série izotermických zkoušek byla provedena
s předehřevy
v rozmezí
1150
až
1275°C
odstupňovaných po 25°C.
1) SETARAM-VÍTKOVICE (MATERIÁLOVÝ A
METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o.)
Pro fyzikální modelování tváření kovů a experimentální
studium strukturotvorných procesů, při výzkumu
zákonitostí jejich plastické deformace i při vývoji
nových, resp. optimalizaci stávajících technologií
tváření nejrůznějších materiálů a výrobků, lze velmi
efektivně
využít
možnosti
experimentálních
laboratorních zařízení typu plastometr. V rámci
výzkumu zhodnocení výsledků experimentálního studia
deformačního chování oceli P91 při tváření za tepla
v podmínkách VTTŽ byly provedeny zkoušky na
univerzálním plastometru SETARAM-VÍTKOVICE a
plastometr Gleeble 3800 americké firmy Dynamic
Systems INC v polských Gliwicích. Zkoušením byly
získány podklady identifikující deformační chování za
Obr.3 Teplotní závislost intenzity deformace do lomu u zkoušek bez
předehřevu v teplotním intervalu 1150-1300°C.
Fig. 3 Temperatutre depending of strain to fracture without preheating in a temperature interval between 1150 and 1300°C.
28
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba trubek
Tube Production
C) Pro studium deformačního chování a tvařitelnosti
byla následně provedena série krutových zkoušek se
zvolenou teplotou předehřevu 1200°C za různých
deformačních teplot. Zkoušky byly provedeny
v rozmezí 900 až 1200°C v intervalu 50°C. Za účelem
sledování vlivu rychlosti defomace na deformační
chování byly experimenty vykonány pro různé
deformační rychlosti, obr. 4 a 5.
Teplotní podmínky experimentů, popsané v odstavcích
B) a C), měly za úkol simulovat teplotní podmínky
v tvářecích procesech při a po děrování, tzn. proces
elongace na děrovacím stroji a rozválcování na poutní
stolici.
Obr. 5 Teplotní závislost kritického napětí na píku σp a kritické
intenzity deformace do lomu, z výsledků spojitých zkoušek
krutem oceli P91 s předehřevem 1200°C při různých
rychlostech deformace.
Fig. 5 The critical tension at the peak σp and critical intensity of the
deformation until the breaking, from the results of continuous
torque testing of the steel grade P91 with the preheating at
1200°C with different deformation speeds.
2) Gleeble 3800 (VŠB-TU Ostrava)
Pro potřeby důkladného matematického popisu průběhu
deformačního odporu zejména v závislosti na deformaci
ε, ale i na dalších termomechanických parametrech, jako
je teplota T [K] a případně deformační rychlost ε [s-1]
byla provedena série experimentů rovněž na plastometru
Gleeble 3800 při tlakovém namáhání.
Z grafů na obr. 6 lze konstatovat, že deformační odpor,
získaný z plastometrických zkoušek na zařízení Gleeble
3800, má očekávaný průběh. S teplotou se výrazně
zvyšují hodnoty napětí; zatímco při nejvyšší teplotě
1260°C se pohybujeme v oblasti okolo 50 MPa, tak při
nejnižší teplotě je deformační odpor skoro 7x vyšší a
dosahuje cca 350 MPa. Pokud bychom porovnávali tyto
závislosti s jinými známými výsledky u jiných ocelí, je
nárůst s poklesem teploty výraznější. Jak je z průběhů
zřejmé, dochází ve většině případů k dynamické
rekrystalizaci, která je charakterizována píkovým
napětím a píkovou deformací. Hodnoty píkových
deformací se pohybují mezi 0,3 až 0,4, z toho vyplývá,
že při klasické analýze křivky zpevňování
Hollomonovou rovnicí σ=k en bude mít exponent
zpevnění podobnou hodnotu. To vypovídá o veliké
zásobě plasticity za daných teplotních podmínek. Navíc
probíhající dynamická rekrystalizace vede ke snižování
napětí a tím i deformačnímu odporu a tím méně zatěžuje
tvářecí stroj.
Obr.4 Napěťově-deformační křivky pro jednotlivé deformační teploty
a dvě deformační rychlosti s předehřevem 1200°C.
Fig. 4 Evaluation of verification of the impact of preheating on the
strain-deformation characteristics with the preheating at 1200°C
with different temperatures and deformation speeds.
Z provedených krutových zkoušek bez předehřevu (ve
výše uvedeném rozsahu, obr. 3 až 5 byla získána data
identifikující parametry deformačního chování oceli
P91 za vysokých teplot, včetně matematického popisu.
Z hlediska tvařitelnosti se jeví jako nejvhodnější oblast
tváření okolo 1200°C, oproti tomu již jako nevhodnou
nejen z hlediska deformace, ale i ohřevu lze považovat
oblast blízkou 1300°C zřejmě z důvodu již enormního
hrubnutí zrna a natavování hranic zrn. Na základě
výsledků z provedených zkoušek se tedy jeví jako
optimální tvářecí teploty okolo 1200°C a ohřev na
teploty okolo 1250°C [6].
29
Výroba trubek
Tube Production
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Experimentální
výzkum
–
analýza
strukturního stavu a mechanických
vlastností v průběhu procesu výroby
bezešvých za tepla válcovaných trubek
Experimentální výzkum deformačního chování oceli
P91 byl veden ve dvou na sebe navazujících směrech.
Tím prvním bylo zmapování mechanicko-strukturního
stavu materiálu dodaného ve čtyřech úrovních
rozpracovanosti. Pro analýzu byl dodán zkušební
materiál: ingot v litém stavu, předvalek ve stavu
protvářeném po děrování, bezešvá trubka proválcována
na poutnické stolici a konečně bezešvá trubka po
tepelném zpracování – normalizace a popouštění.
Z hlediska metalurgického byly zkoumány vzorky ze
čtyř různých taveb oceli P91, analyzovaných po
průchodu jednotlivými etapami I. technologického uzlu
pro zmapování strukturních a mechanických
charakteristik.
Analýzou mikrostruktury (obr. 7), výše uvedených
vzorků byly zjištěny tyto skutečnosti:
- U všech studovaných vzorků se leptáním zviditelnila
martenzitická struktura, která je pro tuto ocel typická
(ocel je samokalitelná na vzduchu). Jsou zde patrné
rozdíly ve velikosti a orientaci martenzitických
jehlic u struktury z litého stavu a strukturami
různých úrovní tvářecího procesu.
- V martenzitické matrici vzorku po děrování
v blízkosti vnějšího povrchu i ve větší vzdálenosti
od něj byl zaznamenán výskyt proeutektoidního
feritu v důsledku oduhličení v průběhu děrování
nebo ohřevu za vysokých teplot.
- V martenzitické matrici byl zaznamenán i výskyt δ feritu s různým % zastoupením dle jednotlivých
stádií v procesu výroby bezešvých trubek. Výskyt δferitu ve struktuře po tepelném zpracování byl již
minimální, pod 1% plošného podílu, viz obr. 8.
- Celková mikrostruktura drobných martenzitických
jehlic a popuštěného feritu odpovídala požadavku na
homogenní mikrostrukturu po tepelném zpracování.
- Mikrostruktura se jeví po tloušťce stěny trubky jako
vcelku homogenní, heterogenita se vyskytuje
především spíše v celkovém průřezu trubky, což je i
důsledkem teplotní nehomogenity během ohřevu
materiálu, procesu tváření, především na poutnické
stolici a technologií tepelného zpracování
v závislosti na konečných rozměrových parametrech
trubky a to především na poměrném číslu mezi
průměrem hotovní trubky a tloušťkou stěny.
Obr. 6 Vyhodnocení ověření vlivu předehřevu na napěťovodeformační charakteristiky s předehřevem 1200°C při
různých teplotách a rychlostech deformace na zařízení
Gleeble 3800.
Fig. 6 Evaluation of verification of the impact of preheating on the
strain-deformation characteristics with the preheating at
1200°C with different temperatures and deformation speeds
on Gleeble 3800.
Pokud se týká rychlosti deformace, přesto že byla
měněna až o tři řády, tedy od 0,1 do 10 s-1,
nezaznamenali jsme podstatné zvýšení se stoupající
rychlostí deformace, ocel je tedy na změnu deformační
rychlosti méně citlivá [7].
Nutno poznamenat, že zkušební tyče pro výzkum
deformačního chování byly vyrobeny výhradně
z jednoho materiálu a to ingotu, jehož strukturní stav byl
litý (nehomogenní), navíc výrazně ovlivněn deformační
zónou po děrování středu lisováním (viz strukturní
stav). Tento byl vybrán výlučně z technických důvodů
pro dosažení potřebné délky zkušebních tyčí, ale
zejména pak pro možnost dosažení úměrného počtu
zkoušek z jednoho materiálu (stejná tavba - stejné
chemické složení – relativně stejný výchozí stav
zkoušky). Litý výchozí stav zkušebních tyčí je ovlivněn
tedy místem odběru, neboť středová část ingotu je
výrazně deformačně ovlivněna od protlačování a je toto
nutno zohlednit při interpretaci dosažených výsledků
krutových zkoušek.
Z výsledku mechanického zkoušení tahových zkoušek a
zkoušek vrubových byl potvrzen vliv heterogenity po
celém obvodu trubky. Největší vypovídací schopnost
vykazoval údaj o pevnosti Rm (MPa). Hodnoty pevnosti
mezi patní a hlavovou částí na bezešvé trubce po
rozválcování na poutnické stolici se mohou lišit až o
100 MPa. Tento vztah zřejmě souvisí s teplotním
profilem trubky při rozválcování, kdy patní část
30
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Výroba trubek
Tube Production
Obr. 9 Plošné měření teploty na vnějším povrchu pomocí termovize
A) při zavádění předvalku do poutní stolice (po opadnutí
okují) a B) při výstupu bezešvé trubky z poutní stolice
(povrch mírně zokujený).
Fig. 9 Measuring of temperature on the external surface by thermo
vision A) when the rolled product enters the pilger mill (after
falling off of scales) B) when the seamless tube exits the
pilger mill (some scales on the surface).
Závěr
Při zavádění technologie tváření bezešvých trubek bylo
využito v průběhu experimentálního válcování výše
uvedených poznatků a doporučení co se teplotního
režimu týče ve spojení s optimální dobou ohřevu a
logistikou propustnosti tratě, především v jejím prvním
uzlu. Prioritou bylo dosažení a udržení optimálního
teplotního profilu po délce i průřezu předvalku, tak aby
materiál nebyl zbytečně přehříván anebo na konci nebyl
válcován v oblasti teplot, které jsou kritické pro správný
chod poutnické stolice. Jako optimální se jeví teploty
kolem 1270°C, měřeno na vnitřní straně předvalku po
děrování a doválcovací teploty by neměly podkročit
870°C. Teplotní rozsah se upravuje vzhledem
k válcovanému rozměru bezešvé trubky. Důsledky
nesprávného sladění teplotního režimu s logistikou
průchodu materiálu I. technologickým uzlem tratě velký
Mannesmann jsou uvedeny na obr. 10 a 11.
Obr. 7 Analýza mikrostrukturního stavu oceli P91 v různém stádiu
rozpracovanosti: ingotu→ tepelně zpracovaná bezešvá
trubka.
Fig. 7 Analysis of micro structural state of the steel grade P91 at
different stages of processing: ingot→ heat treated
seamless tube.
Je důležité podotknout, že celá tvorba technologie se
odvíjela i od toho, jak mezi sebou korespondují rozměry
vstupních ingotů s požadovanou rozměrovou řadou
bezešvých trubek a doladění kalibrace, především
v oblasti děrování ingotu. Zde došlo k zásadnímu přijetí
filozofie děrování s tzv. podkritickou deformací od
určité rozměrové řady trubek, kdy předvalek je ohříván,
děrován a elongován násobně (2x-3x) a následně pak
rozválcován do hotovní bezešvé trubky. Tato filozofie u
legovaných materiálů na trati Velký Mannesmann byla
přijata
z důvodu
zmenšení
tvorby
vnitřních
neodstranitelných
vad
vlivem
možnosti
nekontrolovatelné elongace a rozevírání dutiny při
Obr. 8 Struktura tepelně zpracovaného vzorku oceli P91-normalizace
a popouštění (zvět.1000x).
Fig. 8 Structure of heat treated sample of the steel grade P91normalization and tempering (magn. 1000x)
vyděrovaného předvalku je válcována za již nižších
teplot, obr. 9. Z toho plyne, že trubka mění mechanické
vlastnosti po svém obvodu při dané technologii
postupného rozválcování v závislosti na trnu
v poutnické stolici (pozn. celý válcovací proces na
poutnické stolici s ohledem na rozměr hotovní trubky
trvá u těchto ocelí cca 6 min).
31
Výroba trubek
Tube Production
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
nežádoucích fází, způsobujícím změny ve struktuře
oceli (vyvolaným tepelně aktivovanými procesy
materiálu během creepové expozice), které mohou vést
k degradaci a ztrátě soudržnosti materiálu. Trubky jsou
vystaveny nadkritickému pracovnímu prostředí vlivem
tlaku a teploty a mohou vlivem těchto fází rychle ztrácet
plastické vlastnosti až do porušení materiálu ještě před
ukončením požadované creepové životnosti.
Obr. 10
Fig. 10
Rovněž že je třeba dodat, že tato filozofie nemusí platit
pro jiný typ tratí pro válcování bezešvých trubek.
Společným pojítkem je však nalezení mezních hranic,
kdy materiál i jednotlivé výrobní agregáty jsou již
přetěžovány a kdy může dojít k tvorbě defektů v lepším
případě na trubce a v tom horším k závažným
poruchovým stavům ve výrobním cyklu.
Patní část vyděrovaného předvalku při kombinaci vysoké
teploty ohřevu a technologie nadkritické deformace v
procesu děrování.
The tail part of the pierced rolled product in combination of
high heating temperature and the technology of abovecritical deformation during the piercing process.
Příspěvek vychází z výsledků řešení projektu FI
IM5/049 v rámci programu IMPULS 2008-2010
MPO ČR .
Literatura
[1] KUBOŇ, Z.; STEJSKALOVÁ, Š.; KANDER, L.: Dílčí zpráva“Výzkum deformačního chování oceli P91 při tváření za tepla
v podmínkách VTTŽ“,D18, MMV, spol. s.r.o., 2008, s. 49-50.
[2] FREMUNT, P. – PODRÁBSKÝ, T.: Konstrukční oceli, ČERM,
Brno, 1996, s. 132-138.
[3] KERN, T. U. ; STAUBLI, M. ; MAYER, K. H. ; ESCHER, K. ;
ZEILER, G.: Proc. of the 7th Liege Conf. Materials for Advanced
Power Engineering 2002, Ed.:J. Lecomte-Beckers, M. Carton, F.
Schubert, P. J. Ennis, 2002, Liege, s. II-1049
Obr. 11
Fig. 11
[4] BOŘUTA, J.; GEMBALOVÁ, P.; JÍLEK, L.; KUBINA, T.;
RUSZ, S.: History and present days of Materials Forming
Research in VITKOVICE. In HADASIK, E.; SCHINDLER, I.
(eds). Plasticity of Metallic Materials, Gliwice, Wydawnictwo
Politechniki Śląskiej, 2004, s. 95 – 142. ISBN 83-7335-197-3.
Patní část bezešvé trubky po válcování na poutnici
s podkročením doporučovaného minima teploty vhodné
pro doválcování
The tail part of the seamless tube after rolling at the pilger
mill with not achieving the recommended minimum
temperature suitable for rolling.
[5] SCHINDLER, I.; BOŘUTA, J. Utilization Potentialities of the
Torsion Plastometer. Poland, Katowice, Silesian University,
1998, 106 s. ISBN 83-910722-0-7.
[6]
nestejnoměrném obtékání materiálu vycházejícího z
mezery mezi děrovacími válci a děrovacím trnem.
BOŘUTA, J.; Vichnar M.: Technická zpráva-“Výzkum
deformačního chování oceli P91 při tváření za tepla
v podmínkách VTTŽ“, MMV, spol. s.r.o.,.2008, s.49-50.
[7] KLIBER, J., KOCICH, R. Výzkum, vývoj a ověření nových
technologií výroby 9 Cr ocelových trubek pro energetiku - Zpráva
za rok 2008,VŠB-TU Ostrava, 2008, s. 32
Prioritou je vyválcovat trubku, která nevykazuje vady
především na vnitřním povrchu a která je téměř
homogenní z pohledu mikrostrukturního s jemnozrnnou
strukturou a s co možná nejmenším výskytem fáze δferitu. Ten spolu s množstvím příměsových prvků má
zásadní vliv nejen na krátkodobé mechanické vlastnosti
materiálu (Re, Rm, KV), ale především na tvorbu
Recenze: prof. Ing. Jiří Kliber, CSc.
prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.
32
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
materiálové inženýrství
Tvařitelnost oceli S355J0 ve vztahu k tvorbě povrchových vad kontilitých
sochorů
Formability of the S355J2 Steel in Relation to Formation of Surface Defects of
Continuously Cast Billets
Ing. Petr Unucka, Ph.D., Ing. Jan Kufa, Aleš Bořuta, MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o.,
Ostrava - Vítkovice, Ing. Lukáš Pindor, Ph.D., Ing. Rostislav Turoň, TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY a.s., Třinec –
Staré Město
Hodnocení metalurgické tvařitelnosti jednotlivých ocelí a slitin zahrnuje studium a výzkum materiálu nejen v oblasti
deformačního chování, ale také v oblasti vývoje mikrostruktury v závislosti na historii výroby polotovaru pro tváření
za tepla. Deformační chování ocelí může pro konkrétní jakost oceli poukázat na intervaly deformačních parametrů,
v kterých může vlivem snížené tvařitelnosti existovat zvýšené nebezpečí vzniku nespojitostí jako jsou povrchové vady.
V rámci výzkumu zaměřeného na povrchové vady vyskytující se u válcovaného sortimentu dlouhých výrobků tj. tyčí
a drátů, je jedním ze sledovaných směrů přenositelnost vad z kontilitého vstupu ve formě sochoru až na konečný
válcovaný produkt. V prvé etapě byl tento výzkum zaměřen na oblast vzniku povrchových vad u kontislitku včetně
vlivu jednotlivých parametrů technologického procesu kontilití. Pro experimentální část výzkumu byla zvolena
konstrukční peritektická ocel S355J0 vzhledem ke své náchylnosti na vznik vad v procesu kontilití. Výzkum
deformačního chování za vysokých teplot byl proveden na univerzálním torzním plastometru SETARAM a na
zkušebním zařízení INOVA TSM 100. Stanovení deformačního chování probíhalo v rozsazích teplot asi 600 až
1300°C při rozsahu deformačních rychlostí v řádech 10-1 až 101 s-1. Součástí výzkumných prací bylo také detailnější
studium mikrostrukturního stavu povrchové a podpovrchové oblasti kontilitého sochoru.
Evaluation of metallurgical formability of steels and alloys involves study and research of material not only from
the viewpoint of its deformation behaviour, but also from the viewpoint of development of microstructure depending
on the history of stock for hot forming. Deformation behaviour of steels for the specific steel grade can point to
intervals of deformation parameters, in which an increased risk of discontinuities such as surface defects can occur
as a result of reduced formability. Within the frame of the research focused on surface defects occurring in long
rolled products, i.e. rods and wires, one of the investigated directions is transferability of defects from continuously
cast blanks in the form of billets to the final rolled product. In its first stage this research was focused on the area of
surface defects on continuously cast billets, including the influence of the parameters of technological process of
continuously casting. For the experimental part of the research a peritectic S355J2 steel was chosen due to its
susceptibility to the formation of defects at continuous casting process. Research of the deformation behaviour at
high temperatures was carried out on a universal torsion plastometer SETARAM (hot torsion test) and testing
machine INOVA TSM 100 for hot tensile test. Temperature range of analysed deformation behaviours was 600 to
1300°C, and deformation strain rate was of the order of 10-1 to 101 s-1. The research work comprised also a more
detailed study of micro-structural state of surface and sub-surface areas of continuously cast billets. The presence of
a thin network (film) proeutectoid ferrite at the border of austenitic grains is one of the main factors of transverse
cracks in the two-phase austenite-ferrite area. The second factor is represented by the tensile stresses that are
present at the stage of straightening of the top surface of the billet. If we combine both factors, i.e. when
straightening billets will be held at the temperatures near the temperature of A3, then a substantial risk of cracking
exists. Ferritic intergranular areas generate very narrow strip, which can be characterized as ferrite film. Although
the incidence of micro-cracks in the ferrite film is relatively limited, the existence of these films can be considered as
critical microstructural parameter that can significantly contribute to the degradation levels of properties of
continuously cast billets. The value of 10% is considered as a critical volume fraction of ferrite films in the
microstructure of continuously cast billet. It may be concluded from results of the analysis of deformation behaviour
that the steel S355J0 has low formability at low deformation rate and in the interval of approx. 1000 to 1100°C.
33
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Úvod
bazicitě nad 1,1 byl nižší výskyt podélných trhlin než u
prášků s bazicitou pod 1.
Aby současní výrobci oceli dokázali čelit zvyšující se
konkurenci na světovém trhu, musí pokračovat ve
snižování výrobních nákladů, zvyšování kvality oceli a
rozšiřování nabídky výrobků. Velmi často stojí před
problémem povrchové kvality plynule litých produktů,
která má nepříznivý vliv na povrchovou kvalitu
finálních válcovaných výrobků [1]. Ve většině případů
lze povrchové vady přenesené do finálních výrobků
odstranit broušením, nebo loupáním, což má ovšem
nepříznivý dopad na výnosnost celého výrobního
procesu. V extrémních případech je plynulé odlévaní
určitých značek ocelí vyloženě problematické.
Další parametr mající vliv na vznik vad je licí rychlost,
frekvence a amplituda kmitání.
Doba uzdravení (negativní strip) má vliv na výskyt
příčných trhlin a hloubku oscilačních vrásek. Hluboké
oscilační vrásky zvyšují výskyt příčných trhlin snížením
kritického napětí vzniku trhliny na povrchu kontislitku,
neboť působí jako vrub. Vráska se prohlubuje a její
zakřivení je menší s růstem negativního stripu (nižší
frekvencí kmitání). Klíčovým místem pro tvorbu
oscilačních vrásek je meniskus. Spodní část oscilačních
vrásek, které mohou být i 2 mm hluboké, je často
doprovázen segregací příměsí u kontislitků z uhlíkových
– jde především o Mn a P. Velikost austenitického zrna
na spodku vrásky se stává hrubší jako důsledek
pomalejšího ochlazování v tomto místě, dno vrásky je
citlivější na vznik trhliny v důsledku koncentrace napětí
na hranicích austenitických zrn. Segregace při
oscilačních vráskách může způsobovat problémy při
válcování za tepla. Stupeň povrchové segregace se
zvyšuje s rostoucí hloubkou oscilačních vrásek.
Hloubku vrásek značně redukuje snížení negativního
stripu, zvýšení frekvence kmitání krystalizátoru a
snižování jeho zdvihu [2].
Povrchové defekty na kontislitcích
Jako velmi nebezpečné a nežádoucí jsou především
trhliny. Tuto problematiku zasahuje celá řada prací [225] Všeobecně se předpokládá, že vznikají
v krystalizátoru a pod ním pouze zvětšují své rozměry a
šíří se v důsledku tepelných a mechanických pnutí. Také
při vzniku jejich zárodků mají rozhodující význam
napětí, tedy trhliny vznikají tehdy, když působící napětí
je větší než pevnost primárních zrn. Podélné trhliny se
vyskytují převážně u ocelí s vyššími pevnostmi –
konstrukční a mikrolegované oceli. Rozhodující vliv se
připisuje obsahu uhlíku a síry, dále pak Mn, Al, N a
mikrolegur.
Příčné trhliny
Příčné
vady
představují
v současnosti
jednu
z nejčastějších
povrchových
vad
kontislitků.
Charakteristickým znakem je šíření po hranicích
austenitických zrn, přičemž v okolí hlavní – primární
trhliny se často vyskytují větve sekundárních, resp.
latentních trhlin. Povrch trhlin má charakter lasturového
lomu, pokrytého tenkou oxidickou vrstvou. Tyto trhliny
jsou stejně nebezpečné jako podélné trhliny, jsou hůře
viditelné na zoxidovaném povrchu kontislitků a při
následném válcování se rozšiřují ve směru toku
materiálu a způsobují vznik povrchových vad – šupin a
přeložek.
Podélné trhliny
Hlavními faktory a příčiny vzniku těchto trhlin jsou:
- Chemické složení a čistota oceli
- Kvalita a vlastnosti licího prášku
- Konstrukce a nastavení ponorné výlevky
- Kolísání hladiny taveniny v krystalizátoru
- Rychlost lití
- Frekvence kmitání krystalizátoru
- Amplituda kmitání krystalizátoru
- Chlazení krystalizátoru
- Intenzita a rovnoměrnost sekundárního chlazení
- Technický stav a nastavení licího stroje.
Tvorba příčných trhlin je problémem především u ZPO
radiálního typu. Příčné trhliny jsou kolmé na směr
vytahování konstislitku a objevují se většinou
v hlubokých oscilačních vráskách na horních površích
rovnaných kontislitků. Zároveň souvisí se snížením
plasticity ocelí v oblasti transformace austenitu na ferit
v teplotním intervalu 900 až 700 °C. Povrchové teploty
konstislitku v oblasti rovnání by měly tedy být výše jak
900 °C nebo níže než 700 °C. Vznik těchto trhlin
souvisí s chemickým složením oceli, intenzitou
sekundárního chlazení, hloubkou oscilačních vrásek,
teplotami v etapě rovnání kontislitku; současně se mimo
výše uvedených faktorů připisuje také velký vliv
segregace, precipitace, kmitání oscilátoru a rychlosti lití.
Oceli s obsahem uhlíku 0,09 - 0,15 % jsou citlivé na
vznik trhlin, v průběhu tuhnutí v krystalizátoru se
chovají neklidněji jako oceli s vyšším či nižším
obsahem uhlíku, v důsledku objemových změn a
deformací při přeměně delta feritu na austenit, které
zpomalují přestup tepla z povrchové kůry do
krystalizátoru, vedou k nerovnoměrnému růstu tloušťky
a růstu napětí a deformací v povrchové kůře. Důležitou
úlohu hraje kvalita licího prášku a jeho viskozita a
krystalizační teplota [26].
Obsah manganu je důležitý ve vztahu k obsahu síry, kdy
bylo zjištěno, že vyšší procento vad bylo spojeno
s poměrem obsahu Mn/S menším jak 20. Souvisí to
s vysokým obsahem železa v komplexním sulfidu
(Mn,Fe)S a prudkém poklesu teploty nulové tažnosti
s rostoucím obsahem S, při nízkém obsahu Mn.
Vliv licích prášků byl zkoumán např. u odlévání
peritektických ocelí, kdy bylo zjištěno že při vyšší
Rozhodující vliv mají prvky C, Mn, Al, N, Nb a V.
Uhlík rozhodující vliv na chování oceli a vznik trhlin.
Nejrizikovější se jeví oceli peritektické typu. Pro
peritektickou ocel s 0,1%<C<0,18%, v tavenině vznikají
dendrity delta feritu, které rostou do taveniny. Zbývající
34
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
nitridů Al a karbonitridů Nb vyvolanou deformací válci.
Pokles teploty do přechodové oblasti austenit-ferit
způsobí vznik feritického síťoví, které je dekorované
částicemi MnS. K prevenci tvorby příčných trhlin se
doporučuje snížit obsahy Nb, AL a N rozpuštěných
v austenitu. Dalším opatřením je minimalizovat tahové
napětí v povrchové kůře. Třetí stupeň je rovnání
kontislitku, kde rozhodujícím faktorem je rychlost
deformace v rámci kritického teplotního intervalu, tj.
rovnat nad a nebo pod teplotním intervalem existence
křehkosti oceli (u běžných ocelí 700 - 900°C) [2].
část
taveniny,
která
se
shromažďuje
v mezidendritických prostorech tuhne jako austenit,
přičemž probíhá peritektická reakce L + δ → γ. Po
skončení peritektické reakce pokračuje transformace
delta feritu (zbytek) na austenit. Peritektická ocel s 0,18
% C, což odpovídá peritektickému bodu, postup tuhnutí
probíhá obdobně jako u výše uvedené oceli s tím
rozdílem, že do peritektické reakce vstupuje celý objem
delta feritu a výsledkem je tedy fázové složení čistě
austenitické. Tyto oceli vykazují při peritektické
přeměně dvojnásobně velké smrštění než běžné
uhlíkové oceli.
Experimentální práce
V článku [15] se předpokládá, že mechanizmus vzniku
povrchových trhlin souvisí s rozdílnými mechanickými
vlastnostmi delta feritu a austenitu, resp. napětím, které
vzniká na jejich rozhraní při vysokých teplotách. Autoři
uvádějí, že nejvyšší hodnoty smrštivosti byly
pozorovány na konci peritektické transformace, kdy
podíl tuhé fáze je 0,92 – 0,98. Vysoká intenzita chlazení
v tomto teplotním intervalu pak způsobuje zvýšenou
náchylnost ke vzniku povrchových trhlin.
Vzhledem k náchylnosti peritektických ocelí ke vzniku
trhlin v procesu kontinuálního lití byla pro
experimentální práce vybrána konstrukční ocel S355J0
(tab.1).
Z kontilitého sochoru byl odebrán kus pro výrobu
zkušebních tyčí a vzorky pro další analýzy.
Tab. 1 Směrné chemické složení oceli S355J0.
Tab. 1 Indicative chemical composition of steel S355J0.
Navíc jsou náchylné na tvorbu hrubých austenitických
zrn v povrchové kůře (vrstvě). Důležité změny při
peritektické reakci nastávají také v rozpustnosti S a P.
Delta ferit má vyšší rozpustnost síry (0,14 % při
1365°C) než austenit (0,05 % při 1365 °C). Vliv Mn se
dává do souvislosti se vznikem sulfidu MnS, resp.
(Fe,Mn)S. Pro oceli s 0,1 – 0,16 % C se uvádí výskyt
příčných trhlin pro poměr Mn/S < 80.
C
Mn
0,200
1,600
Si
P
Max.
0,550 0,040
S
N
0,040
0,009
Mikrostrukturní stav
V příčném i podélném řezu byla hodnocena
makrostruktura kusu. Naleptáním v 10% roztoku HNO3
byla ve středové oblasti sochoru zjištěna struktura
s výskytem hrubších rovnoosých zrn, která plynule
přecházela do pásma výrazných licích zrn.
V podpovrchové oblasti se vyskytovalo pásmo jemnější
licích zrn, popř. rovnoosých zrn. U vzorků odebraných
z příčných řezů byly ve středové oblasti zjištěny
necelistvosti charakteru ředin, popř. dutin (obr. 1).
Příčinou vzniku příčných trhlin v krystalizátoru jsou
určujícím faktorem třecí podmínky v krystalizátoru,
příčinou nadměrného tření a vzniku příčných trhlin jsou
poruchy mazání mezi stěnami krystalizátoru a tuhnoucí
kůrou a nesprávný úkos krystalizátoru. Dříve se
snižování výskytu příčných trhlin zaměřovalo na
regulaci chlazení v sekundární zóně tak, aby teploty
povrchu kontislitku byly nad teplotami, při nichž má
ocel nízkou plasticitu za tepla. Doporučuje se udržovat
teplotu povrchu nad 900 °C celou cestu od výstupu
z krystalizátoru, přes zónu sekundárního chlazení, až po
bod rovnání, s mírnějším a rovnoměrným chlazením
vodní mlhou.
Velmi důležitou roli při tvorbě povrchových vad hrají
procesy způsobující křehnutí kontislitků. Příčiny
zkřehnutí je nutno hledat v procesech krystalizačního
praskání, procesech související s tvorbou oscilačních
vrásek a s tvorbou teplotních uzlů, křehnutí vlivem
precipitace a křehnutí ve dvoufázové oblasti austenitferit.
V prevenci pro omezení výskytu příčných trhlin je
potřeba postupovat na základě spolu souvisejících
faktorů, v prvním stupni snížit hloubku oscilačních
vrásek pod 0,2 mm a to optimalizací oscilace
krystalizátoru a viskozity licího prášku. V druhém
stupni pak teplotní režim, kterým prochází povrch
kontislitku v průběhu lití. Udržuje-li se teplota povrchu
kontislitku v austenitické oblasti, omezí to precipitaci
Obr. 1 Makrostruktura kontilitého sochoru – příčný řez.
Fig. 1 Macrostructure of continuously cast slab – cross section.
Současně byly připraveny vzorky z povrchových a
podpovrchových oblastí sochoru v podélném směru
k podélné ose sochoru. Samotný povrch vzorků
35
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
za kritický mikrostrukturní parametr, který se může
závažným způsobem podílet na degradaci úrovně
vlastností plynule odlévaných předlitků. Jako kritický
objemový
podíl
těchto
feritických
filmů
v mikrostruktuře plynule odlévaných předlitků je
pokládán 10 % [22]
vykazoval nerovnosti – oscilační vrásky. Následná
metalografická analýza po naleptání v 4% Nitalu u
hodnocených vzorků zviditelnila kvalitativně shodnou
mikrostrukturu, tvořenou perlitem a feritem. Morfologie
feritické fáze byla různorodá. Hranice zrn byly
v podpovrchové oblasti dekorovány (ve formě
feritického filmu) zejména alotriomorfním feritem a
sekundárním Widmannstättenovým feritem.
Deformační chování
Deformační chování bylo zkoumáno na univerzálním
torzním plastometru SETARAM, a to provedením
programu kontinuálních krutových zkoušek v teplotním
intervalu cca 600 až 1300 °C. Rychlosti deformace byly
voleny v rozmezí 0,05 až 4,33 s-1. V prvé fázi
experimentu byla zkušební tyč předehřátá na teplotu
1200 °C s výdrží 10 min., následoval případný pokles
na deformační teplotu a výdrž na této teplotě 1 min. a
deformace do lomu. Na obr. 4 a 5 jsou uvedeny výstupy
z vyhodnocených výsledků experimentálního programu
a to závislost deformačních odporů na teplotě
deformace a intenzity deformace do lomu na teplotě
deformace jako parametr tvařitelnosti.
300
Obr. 2 Mikrostruktura v povrchové oblasti sochoru, zv. 100.
Fig. 2 Microstructure of slab near surface, magn. 100 x.
250
200
σ p [MPa]
Intragranuálně byl vyloučen idiomorfní a acikulární
ferit. V blízkosti povrchu byly vedle častější přítomnosti
acikulárního feritu zaznamenány i protáhlejší jehlice
Widmannstättenova feritu (obr. 2 a 3). Bezprostřední
povrch kontislitku byl částečně oduhličen.
150
100
50
0
800
0,05 s-1
0,17 s-1
0,71 s-1
4,33 s-1
850
900
950
1000
T [°C]
1050
1100
1150
1200
Obr. 4 Teplotní závislost deformačního odporu oceli S355J0.
Fig. 4 Temperature relation of flow stress of the steel S355J0.
Ze závislosti deformačních odporů na obr. 4 je vidět, že
deformační odpory logicky klesají s rostoucí teplotou
deformace, přičemž vyšším rychlostem deformace
odpovídají vyšší hodnoty deformačních odporů.
Intenzita deformace do lomu nevykazuje pro žádnou z
rychlostí ani teplotu výraznější propady tvařitelnosti, lze
říci že s rostoucí teplotou deformace se tvařitelnost
zlepšuje. Pro vyšší rychlosti deformace se dokonce
tvařitelnost jeví lepší než pro velmi malé rychlosti
deformace, což bylo zapříčiněno u těchto rychlostí
deformace vývinem deformačního tepla (obr. 5).
Obr. 3 Mikrostruktura povrchové vrstvy sochoru, zv. 500 x
Fig. 3 Microstructure of billet near surface area magn. 500 x
Přítomnost tenkého síťoví (filmu) proeutektoidního
feritu na hranicích původních austenitických zrn je
jedním z hlavních faktorů vzniku příčných trhlin ve
dvoufázové oblasti austenit-ferit. Druhým faktorem jsou
tahová napětí, které jsou přítomné v etapě rovnání na
horním povrchu sochoru. Pokud spojíme oba faktory,
tzn. pokud rovnání sochorů bude probíhat při teplotách
blízkých teplotě A3, potom existuje značné riziko
vzniku trhlin [23].
Doplňujícími
zkouškami
byly
anizotermické
přerušované zkoušky (APZ). Příkladem je APZ
provedena ohřevem na teplotu 1300°C s výdrží 5 min. a
následnými deformacemi 0,01 deformační rychlostí
0,02 s-1 při rostoucí teplotě deformace. Na obr. 6. je
uvedena výsledná závislost středního přirozeného
deformačního odporu (SPDO) na teplotě deformace.
Mezi jednotlivými deformacemi byly zařazeny pauzy
trvající 10 s. K úplné ztrátě plastických vlastností u této
oceli došlo až při teplotě 1500 °C, což odpovídá
peritektické teplotě metastabilního systému Fe-Fe3C
(1499 °C [27]).
Feritické intergranulární oblasti vytvářejí velmi úzké
pásy, které lze charakterizovat jako feritické filmy.
Ačkoliv četnost výskytu mikrotrhlin ve feritickém filmu
je poměrně omezená, existenci těchto filmů lze pokládat
36
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
600
6,0
Rm 0,001 s-1
5,0
Rp0,2 0,001 s-1
ef [-]
Rm, Rp0,2 [MPa]
4,33 s-1
4,0
0,17 s-1
3,0
0,05 s-1
2,0
Rp0,2 0,017 s-1
400
300
200
0,17 s-1
0,05 s-1
0,71 s-1
1,0
0,0
800
Rm 0,017 s-1
500
0,71 s-1
100
4,33 s-1
850
900
950
0
500
1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350
T [°C]
600
700
800
900
1000
T [°C]
1100
1200
1300
1400
Obr. 7 Závislost meze kluzu a pevnosti na teplotě deformace.
Fig. 7 Dependence of yield point and strength to deformation
temperature
Obr. 5 Teplotní závislost intenzity deformace do lomu oceli S355J0.
Fig. 5 Temperature relation of strain intensity to fracture of the
S355J0 steel.
1,90
20
1,80
18
1,70
16
1,60
Rm/Rp0,2 [-]
Rm/Rp0,2 pro 0,001 s-1
12
10
8
1,50
velké zpevnění
1,40
1,30
6
1,20
4
1,10
2
1,00
600
0
1275
malé zpevnění
1300
1325
1350
1375
1400
1425
1450
1475
1500
700
800
1525
Tdeformace [°C]
900
1000
T [°C]
1100
1200
1300
Obr. 8 Závislost poměru meze kluzu a pevnosti na teplotě deformace.
Fig. 8 Dependence of the ratio of yield point and strength to
deformation temperature
Obr. 6 Závislost středního deformačního odporu na teplotě deformace.
Fig. 6 Dependence of medival equivalent stress of anisothermal
torsion test on temperature of deformation.
Současně, ze zjištěných závislostí deformačních
charakteristik tahové zkoušky tažnosti a kontrakce, je
vidět pokles kontrakce v intervalu teplot cca 900 až
1200 °C. V oblasti teplot cca 1000 až 1100 °C se pak
jeví plastické vlastnosti při jednoosém tahovém
namáhání jako nejnižší, obr. 9. Pokles pod teplotou 800
°C souvisí se stabilizací dvoufázové oblasti - austenit a
ferit.
Tahová zkouška za vysokých teplot proběhla na
zkušebním zařízení INOVA TSM 100 vybavené
odporovou pecí. Získané napěťové a deformační
charakteristiky při různých teplotách deformace 600 až
1300 °C s výdrží 10 min. a dvou rychlostech deformace
0,001 a 0,017 s-1 uvádí v teplotní závislosti obr. 7 až 9.
Mírou deformačního zpevnění je poměr meze pevnosti a
meze kluzu (obr. 8). Při hodnotách poměru ≥1,4
mluvíme o velkém zpevnění materiálu a při hodnotách
≤1,2 o malém zpevnění materiálu [28]. Z výsledků je
zřejmé, že do teploty 900 °C vykazuje ocel S355J0
velké zpevnění, v intervalu teplot mezi 1000 a 1175°C
se však dostává do oblasti malého zpevnění. Zároveň
lze říci, že rychlost deformace (0,001 a 0,017 s-1) má
vliv na míru zpevnění, a to tak, že při malých
rychlostech deformace je zpevnění také nižší. Právě
teplotní oblast v němž materiál zpevňuje jen nepatrně,
mez kluzu je v blízkosti meze pevnosti, může docházet i
při relativně malých deformacích k překročení meze
pevnosti a následné nestabilní plastické deformaci se
vznikem volných povrchů – zárodky trhlin.
100
90
Z [%]
80
100
Z 0,001 s-1
Z 0,017 s-1
A 0,017 s-1
A 0,001 s-1
90
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
500
600
700
800
900
1000
T [°C]
1100
1200
1300
A [%]
SPDO [MPa]
14
Rm/Rp0,2 pro 0,017 s-1
0
1400
Obr. 9 Teplotní závislost deformačních charakteristik oceli S355J0.
Fig. 9 Temperature relation of deformation chrakteristic of steel
S355J0.
37
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Závěry
[11] OHBA, Y. et al. Prevention of surface cracks on billets by
refining austenite grain of bloom surface before rolling. Tetsuto-Hagané, Vol. 93, 2007, No.4, pp. 271 - 280 (In Japanese).
V rámci výzkumného úkolu byl proveden teoretický
rozbor problematiky vzniku povrchových defektů se
zaměřením na vznik trhlin u peritektických ocelí.
[12] PRADHAN, N. et al. Control of transverse cracking in special
quality slabs. Ironmaking and Steelmaking 2001, Vol. 28, No. 4,
pp. 305 - 312.
[13] RIAZ, S. et al. Surface quality of continuously cast semis.
Ironmaking and Steelmaking 2007 Vol. 34, No 5, pp. 403 – 409.
Z výsledků analýzy deformačního chování můžeme
z krutových i tahových zkoušek usoudit na nízkou
tvařitelnost oceli S355J0 při nízkých rychlostech
deformace v oblasti cca 1000 až 1100 °C. Absenci
propadů tvařitelnosti u krutové zkoušky lze přičíst
rozdílné citlivosti pro různé stavy napjatosti u tahové a
krutové zkoušky.
[14] NORMANTON, A. S. et al. Developments in online surface and
internal quality forecasting of continuously cast semis.
Ironmaking and Steelmaking 2004, Vol 31. No 5, pp. 376 – 382.
[15] KONISHI, J. a kol.: Modelling the formation of longitudinal
facial cracks during continuous casting of hypoperitectic steel
Metallurgical and Materials Transactions, Jun 2002
[16] RIDOLFI, M. R., DE VITO, A., FERRO, L.: Effect of Alloying
Elements on Thermal Contraction and Crack Susceptibility
during In-Mold Solidification. Metallurgical and Materials
Transactions B. 2008, Vol. 39B, pp. 581 – 592.
Minimum poměru Rm/Rp0,2 (obr. 8) při 1000-1175°C
může souviset také s procesy precipitace AlN nebo
karbonitridy Ti. S tímto pravděpodobně souvisí i pokles
kontrakce, přičemž rostoucí rychlost deformace posouvá
nástup tohoto poklesu k vyšším teplotám.
[17] ERMI, C., FREDRIKSSON, H.: Crack formation during
continuous casting of tool steel. Trans. Indian Inst. Met. Vol. 58,
No. 4, August 2005.
[18] KOROJY, B., NASSAR, H., FREDRIKSSON, H.: Hot crack
formation during peritectic reaction in steels. Ironmaking and
Steelmaking. 2010, Vol., 37 No. 1, 63, pp. 63 - 72.
Tato práce vznikla při řešení projektu č. MPO ČR TIP
FR-TI2/536 „Výzkum a vývoj progresivních nástrojů
pro zlepšení povrchové kvality litého sochoru, tyčí a
drátů“.
[19] ISAEV, O. B.: Effect of carbon and small concentrations of
nonferrous metal impurities on continuously-cast billet quality.
Metallurgist, 2009, Vol. 53, No. 9–10, s. 577 – 584.
[20] LÓPEZ, E. A. et al. Effect of C and Mn Variations Upon the
Solidification Mode and Surface Cracking Susceptibility of
Peritectic Steels. ISIJ International. 2009, Vol. 49, No. 6, pp.
851–858.
Literatura
[1]
RUSZ S., PASTRNÁK M., TITTEL V. The influence of the
surface defects concerning upsetting and extrusion processes of
the micro-alloyed steel. Hutnik- Wiadomości Hutnicze. Roč. 76,
№ 1 (2009), s. 92-94
[2]
MIŠIČKO, R.: Štruktúra a defekty oceľových kontiodliatkov.
Hutnická fakulta Technickej univerzity v Košiciach, Košice:
2007.
[3]
WOLF. M.: Transaction ISIJ, roč. 24, 1984, s. 351.
[4]
SUZUKI, H. a kol.: Trans. ISIJ, roč. 24, 1984, s. 169.
[5]
THOMAS, B. a kol.: ISS Trans., roč. 7, 1986, s. 7.
[6]
PŘÍHODA, M. a kol.: Nové poznatky z výzkumu plynulého
odlévání oceli, 2001, VŠB-TU Ostrava.
[7]
CHEN, Y., WU, G., ZHU, M.: Quality control for bloom
casting of YQ450NQR1 steel. International Journal of Minerals,
Metallurgy and Materials Vol. 16, No. 1, 2009, pp. 32 – 36.
[8]
KUMAR, S. et al. Investigation into Surface Defects Arising in
Hot-Rolled SUP 11A Grade Spring Billets. J Fail. Anal. and
Preven. Vol. 8, 2008, pp. 492–497.
[9]
BERNHARD, C., XIA, G.: Influence of Alloying Elements on
Thermal Contraction of Peritectic Steels during Initial
Solidification 4th European Continuous Casting Conference, 14
- 16 October 2002, pp. 131 – 138.
[21] PYSZKO, R., PŘÍHODA, M., BURDA, J.: Teoretický rozbor
možností optimalizace intenzity sekundárního chlazení na ZPO
č.2. Výzkumná zpráva SOD 635007, Fakulta metalurgie a
materiálového inženýrství, VŠB-TU Ostrava, Ostrava: 2010.
[22] JONŠTA, Z., BŮŽEK, Z., MAZANEC, K.: Strukturní a
metalurgická podstata vzniku příčných trhlin u plynule
odlévaných ocelí. Hutnické listy, vol. LIV, no. 7/8, 1999, pp. 38
- 40.
[23] MIŠIČKO, R.: Krehnutie bramových kontiodliatkov a jeho
štruktúrne prejavy. Zborník 7. Mezinárodnej vedecko-technickej
konferencie. Herľany, 2008, s. 67 – 68.
[24] KAVIČKA, F. a kol.: Morfologie a heterogenita příčné trhliny v
plynule lité ocelové bramě. Hutnické listy, vol. XLIX, no. 6 - 7,
2001, pp.61 – 66.
[25] PINDOR, L. a kol. Hodnocení závislosti povrchové teploty
kontislitků na přítomnost povrchových defektů u válcovaných
tyčí. Hutnické listy, č. 4, vol. LXIV, 2011.
[26] Hammer, R. et al. Stahl und Eisen, Vol. 109, No. 6, 1989, p. 277.
[27] JECH, J.: Tepelné zpracování ocelí. Metalografická příručka.
SNTL, Praha: 1983.
[28] ARGON, A. S.: Strengthening mechanisms in crystal plasticity.
Oxford University Press, New York: 2008.
[10] YAMAUCHI, A. et al. Cooling Behavior and Slab Surface
Quality in Continuous Casting with Alloy 718 Mold. ISIJ
International, Vol. 42 (2002), No. 10, pp. 1094–1102.
Recenze: Ing. Tomáš Kubina, Ph.D.
doc. Ing. Rudolf Mišičko, CSc.
38
MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o.
Společnost MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. zabezpečuje výzkumnou a vývojovou
činnost v oboru hutnictví železa. Specializuje se především na materiálové inženýrství, výzkum, vývoj a
optimalizace výrobních technologií ocelí a tvářených polotovarů a výrobků, zkoušení materiálových
vlastností ocelí a slitin v akreditovaných laboratořích, nové progresivní způsoby tváření a ekologické
technologie. Realizuje výzkum a servisní činnost v oblasti chemických analytických metod, provádí
autorizovaná měření emisí a imisí a dodává formou na klíč zařízení pro měření emisí a imisí.
Společnost má zavedený a udržovaný systém managementu kvality podle standardu ČSN EN ISO 9001.
Od svého založení před 63-ti lety prošel Výzkumný ústav Vítkovických železáren řadou
organizačních změn, modernizací a transformací. V současné době je samostatnou výzkumně vývojovou privátní organizací a 99 % vlastníkem společnosti jsou TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s.
MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. je VÝZKUMNOU ORGANIZACÍ, tzn., že splňuje
podmínky stanovení platnou českou legislativou a Rámcem Společenství pro státní podporu
výzkumu, vývoje a inovací ( 2006/C 323/01).
Moderní a dynamická společnost s více než 60letou tradicí nabízí služby v těchto základních
oblastech výzkumu a laboratořích, a to v níže uvedených oborech:
 výzkum výroby, odlévání a tváření ocelí, výzkum procesů v sekundární metalurgii oceli
 výzkum technologie elektrostruskového přetavování
 výzkum pokrokových tvářecích technologií a řízených procesů tváření, s využitím univerzálního





plastometru SETARAM-VÍTKOVICE, fyzikálního i matematického modelování
zkoušení mechanických vlastností, křehkolomových a únavových vlastností v akreditované
laboratoři
hodnocení konvenčních a nekonvenčních vlastností materiálů
zjišťování odolnosti vůči koroznímu praskání
ověřování creepových charakteristik ocelí a degradace materiálových vlastností
chemické analýzy kovových a oxidických materiálů z produkce železa a jeho slitin v akreditované
laboratoři
www.mmvyzkum.cz
Pohraniční 693/31, 706 02 Ostrava, Česká republika
kontakt: Ing. Jaroslav Pindor, Ph.D, tel.: +420 595 956 029, fax.: + 420 595 956 168
e-mail : [email protected]
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Příprava ultrajemnozrnných ocelí metodou STTAD
Treatment of Ultra Fine–grained Steels Using the STTAD Method
Ing. Miroslav Olszar, Ing. Martin Olszar, TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Třinec – Staré Město
Principem tohoto procesu je střihovou transformací a plastickou deformací v návaznosti na temperování dosáhnout
zjemnění zrna. Výsledkem těchto operací jsou ultrajemnozrnné (UFG) oceli, které dosahují vyšší pevnosti při dobré
tvařitelnosti. Struktura je tvořena popuštěným martenzitem o velikosti zrna několika mikrometrů, případně stovek
nanometrů a ultrajemnozrnným cementitem. Experimentálním ověřením procesu STTAD bylo zjištěno, že uvedeným
způsobem lze zvyšovat kvalitativní vlastnosti ocelí a patří mezi metody SPD. Uvedené mechanické vlastnosti
prokazují, že takto zpracovaný drát s obsahem uhlíku 0,085 – 0,136 hm % odpovídá pružinovému drátu dle ČSN EN
10270, který se vyrábí z válcovaného drátu o obsahu uhlíku nad 0,7 hm %. Další rozvoj uvedeného způsobu je ve
využití indukčních ohřevů, které významně zkracují doby tepelných zpracování, což dovolí další zvýšení
kvalitativních vlastností ocelí a umožní uvedený způsob zpracování realizovat jako kontinuální proces.
The principle of the process consists in achievement of grain refinement through shearing transformation and
plastic deformation in succession on tempering. The result of those operations is obtaining of ultra fine grain (UFG)
steels, which reach higher tensile strength accompanied with good formability. Structure is composed of tempered
martensite with grain size of several micrometers or hundreds of nanometers and ultra fine grains of cementite. The
experimental verification of the STTAD process showed that the described method could be applied to improve the
qualitative properties of steel, and that it could be classified as an SPD method. The specified mechanical properties
prove that the wire with 0.085 – 0.136 wt.% carbon content processed in this way corresponds to spring wires
according to EN 10270, which are made from rods with over 0.7 wt.% carbon content. The described method can be
further developed using induction heating significantly reducing the heat treatment times, which will enable
additional improvement of qualitative properties of steel and make it possible to perform the processing as
continuous process. If magnetic and electrical fields are used in the processing then the STTAD method forms a
basis for development of research of steel with hyperstructure.
1.
Úvod
střihové transformace ovlivňují chemická složení,
teplota a doba ohřevu, chladicí médium a typ
transformace.
Podstata tvorby tohoto technologického postupu v rámci
extrémní plastické deformace (SPD) spočívá v tom, že
vznik dislokačního zpevnění způsobeného dislokační
substrukturou se subzrny vede ke zjemnění zrn, které je
stejné ať vznikne plastickou deformací nebo střihovou
přeměnou. Využití tohoto efektu umožňuje efektivně
zvýšit ekvivalentní deformaci a tím zintenzivnit tento
proces. Samotné tepelné zpracování umožňuje nastartovat a stabilizovat zjemnění zrna.
Optimalizace plastické deformace závisí především na
způsobu tváření za studena. U těchto procesů se využívá
hlavně tažení, vlečné válcování, (tažení místo průvlaku
přes válce) nebo smykové válcování (materiál je opásán
kolem obou válců ve tvaru písmene S). Samotná volba
velikosti jednotlivých úběrů v průběhu zpracování a
především celkový úběr zásadně rozhoduje o finálních
kvalitativních i kvantitativních vlastnostech zpracované
oceli. Volba technologického postupu se určuje dle
mechanických vlastností výchozího materiálu.
Pro navržený SPD proces je možno stanovit obecná
pravidla, která umožňují ve svém důsledku stanovit a
měnit technologický tok tak, aby bylo možno dosáhnout
optimálních výsledků při vyšších parametrech
zpracované oceli. Optimalizace vstupních parametrů po
střihové transformaci před následnou deformací hraje
rozhodující roli pro stanovení výrobního postupu této
metody. Vyšší pevnost vzhledem k nižší plasticitě ne
vždy zabezpečí nejvyšší mechanické hodnoty. Rovněž
výsledné vlastnosti značně ovlivňuje jak dílčí úběr mezi
jednotlivými tepelnými zpracováními, včetně nastavení
jeho parametrů (teplota, čas apod.) a celkovým úběrem
plastické deformace v závislosti na vstupních
parametrech výchozího materiálu [1]. Rovněž je nutno
přihlédnout k typu střihové transformace (martenzit,
bainit a tvrdý bainit). Optimální volbu parametrů
Dle současných poznatků se nedoporučuje, aby teplota
temperování byla vyšší než teplota začátku
rekrystalizace pro danou značku oceli. Teplota a čas se
volí podle již dosažené velikosti zrna v předchozí
operaci. Obecný technologický postup u metody
STTAD je možno popsat tímto schématem:
Deformace – střihová transformace – (deformace +
temperování) x n – deformace, kde n je počet opakování.
V některých případech je možno vynechat nebo měnit
deformaci válcovaného materiálu před střihovou
40
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Tab. 3 Mechanické vlastnosti C15C
Tab. 3 Mechanical properties of C15C
transformací nebo vynechat poslední deformaci. Změny
parametrů jednotlivých kroků je nutno optimalizovat
pomocí prováděných zkoušek na mechanické vlastnosti
v závislosti na výsledných vlastnostech ocelí. Název
metody STTAD je odvozen z počátečních písmen
jednotlivých operací, ze kterých se technologický
proces skládá (střihová transformace, temperování a
deformace). Pod pojmem střihová transformace jsou
chápány přeměny martenzitická, bainitická příp.
superbainitická, kdy se jedná o tvrdý (pevný) bainit, ve
kterém feritické zrno neobsahuje cementit a uhlík je v
něm vázán pouze na dislokace [2].
ø
[mm]
20,22
14,44
10,02
9,14
8,37
Ekv.
deformace
1,347
2,808
3,18
3,53
Rm
[MPa]
897
1189
1492
1552
1571
A5
[%]
8,1
7,2
9,0
7,3
11,7
Z
[%]
39,2
44,6
38,7
38,2
54,4
2. Materiál a popis experimentu
Vstupní surovinou byly válcované dráty o průměru
20 mm, značek ocelí C10C a C15C s chemickým
složením uvedeným v tab. 1.
Tab. 1 Chemické složení [hm %]
Tab. 1 Chemical composition [wt %]
Značka
C10C
C15C
Značka
C10C
C15C
C
0,085
0,136
S
0,013
0,004
Mn
0,35
0,39
Cu
0,03
0,08
Si
0,058
0,084
Cr
0,06
0,06
P
0,009
0,013
Ni
0,06
0,03
Obr. 1
Závislost pevnosti a kontrakce na ekvivalentní deformaci pro
C10C
Fig. 1 Dependence of tensile strength and contraction on equivalent
strain for C10C
Použité materiály byly zakalené do vody z kalicí teploty
u jakosti C10C 950 °C a u jakosti C15C 1000 °C.
Následně byly dráty tvářeny za studena po jednotlivých
krocích na průměry, které jsou uvedeny v tab. 2 a tab. 3.
Po každém kroku byl materiál kompenzován při teplotě
200 °C.
3. Dosažené výsledky a jejich analýza
Zpracované vzorky obou značek ocelí metodou STTAD
byly hodnoceny tahovými zkouškami a výsledky mechanických hodnot včetně průměru drátu a ekvivalentní
deformace pro jednotlivé kroky jsou uvedené v tab. 2
pro C10C a tab. 3 pro C15C. Závislosti pevnosti a kontrakce na velikosti ekvivalentní deformace jsou znázorněny pro obě značky jakosti na obr. 1 a 2.
Obr. 2
Závislost pevnosti a kontrakce na ekvivalentní deformaci pro
C15C
Fig. 2 Dependence of tensile strength and contraction on equivalent
strain for C15C
Z uvedených výsledků je patrné, že čím větší výchozí
mez pevnosti, tím je možno dosáhnout vyšší finální
pevnosti. Materiál o větší výchozí hodnotě kontrakce lze
definovat větší ekvivalentní deformací.
Tab. 2 Mechanické vlastnosti C10C
Tab. 2 Mechanical properties of C10C
ø
[mm]
19,78
13,375
9,156
6,228
5,635
Ekv.
deformace
1,57
3,08
4,62
5,02
Rm
[MPa]
626
969
1189
1288
1453
A5
[%]
11,7
10,1
11,3
11,6
8,9
Z
[%]
66,4
60,9
60,7
47,1
36,2
Pro zhodnocení dosavadní práce je vhodné porovnat
mechanické vlastnosti pro jednotlivé kroky metody
STTAD obou značek ocelí s požadovanými parametry
jednotlivých stupňů pružinových drátů dle ČSN EN
10270, které jsou pro srovnatelné průměry uvedené
v tab. 4.
41
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
4. Závěr
Tab. 4 Mechanické vlastnosti pružinových drátů dle ČSN EN 10270
Tab. 4 Mechanical properties of spring wires according to ČSN EN
10270
ø
[mm]
14
SL
[MPa]
13
10
9
8,5
6
5,6
10601230
10901260
11101280
12101390
12301420
SM
[MPA]
11301280
11601310
12401400
12701440
12901460
14001580
14301610
DM
[MPa]
11301280
11601310
12401400
12701440
12901460
14001580
14301610
SM
[MPa]
12901440
13201470
14101570
14501610
14701630
15901770
16201800
DH
[MPa]
12901440
13201470
14101570
14501610
14701630
15901770
16201800
Experimentálním ověřením procesu STTAD bylo
zjištěno, že uvedeným způsobem lze zvyšovat
kvalitativní vlastnosti oceli a patří mezi metody SPD.
Rovněž metoda STTAD je efektivnější než proces
STRAD [3], protože dosahuje vyšších hodnot
meze pevnosti. U metody STTAD bylo dosaženo pouze
pevnosti v rozmezí 889 až 1038 MPa pro stejné značky
oceli. Avšak spojení obou uvedených metod poskytuje
další rozvoj technologických procesů, které dovolí
zvýšení kvalitativních vlastností oceli.
Z
[%]
28
28
30
30
30
Literatura
35
[1] LIŠKOVÁ , J., TITTEL, V., ZELENAY M. The effect of wire
rods quality on mechanical properties of drawn wires. Annals of
DAAAM and Proceedings of DAAAM Symposium. V. 19, No. 1.
Annals of DAAAM for 2008 & Proceedings of the 19th International DAAAM Symposium „Intelligent Manufacturing & Automation: Focus on Next Generation of Intelligent Systems and Solutions", 22-25th October 2008, Trnava, Slovakia. DAAAM International Vienna, 2008, s. 0757-0758.
35
Z porovnání hodnot z tabulek číslo 2, 3, 4 plyne, že pro
značku C10C oceli o průměrech 9,14 a 6,228 mm
splňují podmínky pružinových drátů stupně SL a
průměr 5,635 mm stupně SM a DM. U značky oceli
C15C průměru drátu 14,44 mm dosahuje stupně SM a
DM a ostatní průměry 10,02; 9,14 a 8,37 mm splňují
nejvyšší stupeň, tj. SH a DH. Uvedené porovnání
prokazuje, že drát zpracovaný metodou STTAD
s obsahem uhlíku 0,085 – 0,136 hm. % dosahuje
finálních parametrů pružinových drátů dle ČSN EN
10270, kdy pro stejné vlastnosti při běžném tažení je
nutno použít oceli s uhlíkem nad 0,7 hm. %.
[2] BHADESHIA H.K.D.H., Bulk nanocrystalline steel. Ironmaking
and steelmaking, 2005.
[3] OLSZAR, M., OLSZAR, M., KOŇAŘÍK, P., HERMANN, R.
Příprava ultrajemnozrnných ocelí metodou STRAD. Sborník konference COMAT 2010, listopad 2010.
Recenze: prof. Ing. Zdeněk Jonšta, CSc.
prof. Ing. Eva Mazancová, CSc.
_____________________________________________________________________________________________
Moravské pružiny se prosadily v Jižní Koreji
euro.cz, dav
15.8.2011
Hanácké železárny a pérovny ze skupiny Moravia Steel získaly prestižní zakázku na asijském trhu.
Společnosti Hyundai Rotem během dvou let prodají vysoce sofistikované vinuté pružiny určené pro vlaky
jihokorejských drah. Tento obchod v hodnotě několika desítek milionů korun řadí prostějovská firma mezi
nejprestižnější zakázky v segmentu výroby lokomotiv.
„V současné době jednáme o dalším kontraktu pro tuto korejskou společnost. Opět se jedná o dodávky
na lokomotivy, ale tentokrát pro konečného zákazníka z Turecka,“ uvedl ředitel firmy Petr Vaněk. Podnik
prodává do Asie pružiny prostřednictvím svých evropských partnerů již přes deset let. V současnosti
směřuje na export téměř veškerá produkce péroven, přičemž stále více se firmě daří mimo Evropu.
Pružiny z Prostějova najdeme třeba v příměstských vlacích amerického Bostonu, v Bombardieru v
Austrálii nebo v ruském metru. „Pro hodnotu firmy z hlediska prestiže, významu a reference je nutné se
zmínit o dodávkách pružin rychlovlakům TGV, které dosáhly světového rychlostního rekordu 574 km/h na
podvozcích odpružených našimi pružinami,“ dodal Vaněk.
Hanácké železárny a pérovny v současnosti zaměstnávají 280 lidí. Tržby firmy v roce 2010 dosáhly 535
mil. Kč a výhled na rok 2011 počítá s nárůstem o 30 %.
SB
42
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Koroze
Corrosion
koroze
Vliv stupně protváření na korozní odolnost austenitických ocelí při válcování
speciálních profilů
Effect of the Forming Grade on Corrosion Resistance of Austenitic Steels
during Rolling of Special Sections
Ing. Richard Baron, Ing. Vojtěch Faja, Ing. Otakar Blahož, VÚHŽ a.s., Dobrá
Článek popisuje provozní experiment válcování nestabilizované korozivzdorné austenitické oceli 1.4404 s různou
velikostí deformace na válcovně speciálních profilů VÚHŽ a její následné zkoušení na náchylnost ke
vzniku mezikrystalové koroze. Ocel 1.4404 se často uplatňuje v chemickém, textilním, strojírenském a
potravinářském průmyslu, v poslední době bylo také zaznamenáno několik poptávek na speciální profily. Zásadní
vliv na mezikrystalovou korozi austenitických ocelí má zejména obsah uhlíku a rychlost ochlazování po tepelném
zpracování. U speciálních profilů může být rychlost ochlazování po průřezu různá, protože speciální profily mají
v příčných řezech různé rozměry, což může vést k ovlivnění korozních vlastností konečného produktu. Pro testování
byly odebrány vzorky z válcovaného materiálu 1.4404 s různými stupni deformace. Každému stupni deformace
odpovídala jiná rychlost ochlazování. Zkoušení probíhalo v korozní laboratoři VÚHŽ, kde byly vzorky podrobeny
20 hodinové expozici za varu v 16 % roztoku kyseliny sírové se síranem měďnatým, dále byla provedena ohybová
zkouška s úhlem ohybu větším než 90° a vizuální a metalografické hodnocení. Napadení mezikrystalovou korozí bylo
zaznamenáno pouze u provalku, jenž byl podroben relativně nízké deformaci, měl tedy po průřezu větší objem kovu
a pomaleji chladl.
This article deals with experiment of hot rolling of non-stabilised stainless austenitic steel grade 1.4404 with
various levels of deformation at the special section rolling mill VÚHŽ, and subsequent evaluation of its
intergranular corrosion resistance. Susceptibility of stainless steels to intergranular corrosion is related mainly to
forming of new phases on grain boundaries of solid solution, especially carbidic and nitridic precipitation during
specific heat treatment between 500 – 1000°C. Corrosion resistance is not usually specified in the customers’ orders
ant it is not obvious, how the special sections will be further processed. Standard procedure is a solution treatment,
which can be rather problematic due to large dimensions of the product. Nevertheless, heat treatment can
significantly affect final corrosion resistance or other material properties. Experimental rolling of the steel 1.4404
was realized on the 5555W special section rolls, which are used also for rolling of austenitic steel grade 1.4841.
The steel grade 1.4404 is exploited mainly in chemical, textile and food industries, that’s why the experiment was
focused on verification of corrosion properties after hot rolling. Content of carbon and cooling rate after heat
treatment have significant effect on intergranular corrosion of austenitic steels. Differences in cooling rates in
special sections may exist due to irregular shapes and dimensions in sectional areas, which can affect corrosion
properties of final product. Samples for testing were prepared from material 1.4404 with various levels of
deformation (55%, 75%, 85%). Each level of deformation corresponded to different cooling rate. Measurements
took place in the corrosion laboratory in VÚHŽ in accordance with ČSN EN ISO 3651 – 2, method A. The
experiment consisted of 20 hours of boiling of samples in 16% solution of sulphuric acid and copper sulphate,
followed by bending tests with an angle greater than 90°. The last process was visual and metallurgical evaluation.
Intergranular corrosion attack was observed only on material with low degree of deformation due to its relatively
large volume and accordant to its low cooling rate. It may be concluded, that cooling rate is the significant factor
influencing resistance to intergranular corrosion, level of deformation was used rather as a quantifier of this effect,
because it is difficult to evaluate cooling rate of special sections.
43
Koroze
Corrosion
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
1. Úvod
Na válcovně speciálních profilů VÚHŽ vzrůstá
množství poptávek na oceli, které mají ve finálním
stavu vykazovat dobrou odolnost proti korozi. Odolnost
proti korozi nebývá v objednávkách specifikována a
není zřejmé, jak mají být vyválcované profily dále
zpracovávány. Standardně bývá provedeno rozpouštěcí
žíhání, jehož provedení může být ale v některých
případech problematické zejména z důvodu velkých
rozměrů či délek. Tváření za tepla může výrazně
ovlivnit finální korozní odolnost a ostatní vlastnosti
materiálu, a to ve dvou směrech. Během tváření může
dojít k nepatrným změnám v chemickém složení
zejména na povrchu profilu (např. nauhličení a
oduhličení, ochuzení povrchu o chrom apod.), a také se
během tváření mění struktura oceli. Výrobní sortiment
válcovny speciálních profilů VÚHŽ se skládá hlavně z
běžných konstrukčních ocelí a zkušební válcování
korozivzdorných oceli se ve větší míře provádí až v
poslední době. Korozivzdorné oceli se porovnávají s
konstrukčními ocelemi zejména z hlediska šíření, tlaků,
kroutících momentů apod. [1]. Vliv tváření za tepla na
korozní odolnost austenitických ocelí se doposud
nesledoval. K získu prvních informací byl proveden
základní test mezikrystalové koroze.
Obr. 1 Vliv obsahu uhlíku na velikost a tvar C-křivek vymezujících
oblast vzniku mezikrystalové koroze
Fig. 1 Effect of carbon content on the size and shape of C-curves
defining the area of intergranular corrosion
2. Mezikrystalová koroze
Obr. 2 Vliv stupně deformace při válcování speciálních profilů na
možnost vzniku mezikrystalové koroze
Fig. 2 Effect of level of deformation during hot rolling on
possibility of occurrence of intergranular corrosion
Náchylnost
korozivzdorných
ocelí
k
vzniku
mezikrystalové koroze souvisí se vznikem nových fází
na hranicích zrn tuhého roztoku, hlavně karbidických a
nitridických precipitátů při určitém tepelném ovlivnění,
zejména při působení teplot mezi 500 – 1000°C [2].
Tento jev je dle teorie ochuzení definován jako snížení
obsahu chromu v okolí vylučujících se karbidů a nitridů
chromu, tj. ochuzením hranic zrn o chrom, jedná se o
tzv. zcitlivění. Vlivem toho klesá obsah Cr v povrchové
vrstvě zrna tak, že tato vrstva přestává být schopna
pasivace a podléhá rychle korozi [3]. V diagramu
teplota – čas je tato kritická oblast vymezena teplotním
intervalem a dobou setrvání materiálu v tomto intervalu,
tzv. C-křivkou. Odolnost materiálu vyjadřuje poloha Ckřivky, je-li doba do zcitlivění při kritické teplotě
řádově v sekundách či minutách, pak je materiál zcela
nevhodný. Úpravou jeho složení lze tuto dobu
prodlužovat na více než stovky hodin.
Po válcování speciálních profilových tyčí dochází
k různé rychlosti ochlazování z důvodu výrazně
odlišných rozměrů po průřezu. Zde tedy hrozí, že část
profilu s větším objemem kovu bude svými parametry
ochlazování zasahovat do oblasti C – křivek. Příklady
průřezů profilů z válcovny speciálních profilů VÚHŽ
jsou uvedeny v obr. 3.
Obr. 3
Příčné řezy profilových tyčí s nesymetricky deformovanými
částmi
Fig. 3 Cross sections of the rolled shaped rods with asymmetrically
deformed parts
Projevy mezikrystalové koroze lze eliminovat
stabilizací. Stabilizované austenitické oceli jsou před
odlitím
legovány
v
rafinační
pánvi
silně
karbidotvornými a nitridotvornými prvky, jmenovitě
titanem, niobem, nebo oběma prvky. Množství titanu
nebo niobu se určuje s rezervou podle poměru jejich
atomové hmotnosti ke hmotnosti uhlíku, např. množství
Ti = 5x(C-0,03), Nb = 10x(C-0,03) [6]. Ne vždy je však
vhodné stabilizovanou austenitickou ocel použít, např.
v souvislosti se svařováním se může objevit tzv. nožová
koroze.
Na polohu C-křivky má vliv obsah uhlíku - čím je
uhlíku v oceli méně, tím více je křivka posunuta
doprava a materiál je odolnější [4]. Pro ilustraci jsou na
obr. 1 [5] zachyceny C-křivky pro ocel s 18 % Cr a
10 % Ni, tedy pro materiál podobný oceli 1.4404.
Dále projev mezikrystalové koroze závisí na rychlosti
ochlazování, čím je vyšší rychlost ochlazování, tím
menší je riziko vzniku mezikrystalové koroze
(schématicky na obr. 2).
44
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Koroze
Corrosion
3. Materiál
korozní zkoušky provedené s ohledem na přednostní
napadení hranic zrn. Zkoušky probíhaly dle ČSN EN
ISO 3651 – 2, metoda A v následujícím rozsahu:
• Odebrány vzorky ze středů vyválcovaných profilů
(celkem 3 x 3 ks o rozměrech 80 x 20 x 4 mm).
• Expozice tří variant zkušebních vzorků (celkem 3 x
2 ks o rozměrech 80 x 20 x 4 mm) v roztoku 16 %
kyseliny sírové se síranem měďnatým, doba
expozice 20 h za varu. Vzorky byly exponovány
v dodaném stavu.
• Ohybová zkouška, s úhlem ohybu >90° a průměrem
trnu 8 mm.
• Vizuální hodnocení výskytu trhlin po zkoušce
ohybem při zvětšení 20 x.
• Metalografické hodnocení 1 exponovaného vzorku
z každé varianty zpracování na příčném řezu
rovnoběžném s krátkou hranou vzorku (zv. 50 –
200x).
Korozivzdorná
austenitická chromniklmolybdenová
nestabilizovaná svařitelná ocel jakosti 1.4404 (dle EN
10 088 – 1 - X2CrNiMo17-12-2, AISI 316L, ČSN 17
349) [7] se používá k výrobě tlakových nádob
v chemickém,
farmaceutickém,
textilním
a
potravinářském průmyslu, kde se vyžaduje odolnost
proti neoxidujícím kyselinám. Zvláště odolná je proti
důlkové korozi v přítomnosti chloridů. Méně vhodná je
pak pro kyselinu dusičnou a její výpary. U této oceli je
rozhodující odolnost proti mezikrystalové korozi
v agresivním prostředí do 400° C. Korozní odolnosti
napomáhá velmi nízký obsah uhlíku – max. 0,03 %.
Dále je ocel citlivá na nauhličení během výroby
produktu. Chemické složení zkoušené oceli je uvedeno
v Tab. 1.
Tab. 1 Chemické složení oceli 1.4404
Tab. 1 Chemical composition of steel grade 1.4404
Prvek
C
Si
Mn
hm. % 0,025 0,36 1,8
P
S
Cr
Mo
5. Výsledky
Ni
0,04 0,02 16,7 2,0 10,1
Výsledky hodnocení vzorků z legované oceli jakosti
1.4404 po zkoušce mezikrystalové koroze jsou uvedeny
v Tab. 3. Ve zkušebním roztoku bylo exponováno 6
vzorků, číslo vzorku značí číslo průchodu.
4. Provozní experiment
Zkouška válcování oceli 1.4404 byla provedena na
válcích pro profil 5555W, který se válcuje rovněž
z austenitické oceli, konkrétně z 1.4841. Teplota v peci
byla nastavena na 1200°C. U ohřátých sochorů 1.4404
nedošlo k ostřiku okují. Pro průchod ostřikem je
podmíněna minimální délka sochoru 1 metr, vzorky
byly naděleny na cca 0,85 m. Profil 5555W se válcuje
z kulatiny o průměru 53,4 mm devíti průchody, vstup
oceli 1.4404 byl o průměru 55 mm. Pro potřeby korozní
zkoušky byly vybrány tři průchody (konkrétně průchod
č. 4., 5. a 7.) s různým stupněm deformace, měřena byla
také teplota. Velikosti deformace a doválcovací teploty
u sledovaných tyčí po jednotlivých průchodech jsou
uvedeny v Tab. 2.
Tab. 3 Hodnocení vzorků po zkoušce mezikrystalové koroze
Tab. 3 Evaluation of samples after test of intergranular corrosion
4.
55%
1068°C
5.
75%
1027°C
4.a
Bez expozice
4.b
4.c
5.a
5.b
7.a
Tab. 2 Velikost deformace a doválcovací teplota po jednotlivých
průchodech
Tab. 2 Values of deformation and finish-rolling temperature after
individual passes
Číslo průchodu
Velikost deformace
Doválcovací teplota
Vzorek
Expozice ve
zkušebním
roztoku
7.b
7.
85%
1046°C
20 h
Vizuální
hodnocení
po ohybové
zkoušce
Bez výskytu
trhlin
Přítomnost
četných
trhlin
Bez
výskytu
trhlin
Bez
výskytu
trhlin
Metalografické
hodnocení
Mezikrystalová
koroze
Bez projevů
mezikrystal.
koroze
Bez projevů
mezikrystal.
koroze
Mezikrystalová koroze se objevila pouze u
exponovaných vzorků po čtvrtém průchodu, tedy u
vzorků s nejmenším stupněm deformace. Docházelo
také k samovolnému vydrolování materiálu. Některé ze
zkoušených vzorků ukazuje obr. 5.
Přibližné tvary provalků ve 4., 5. a 7. průchodu jsou na
obr. 4.
Obr. 4 Tvar provalku po jednotlivých průchodech
Fig. 4 Rolled product cross section after individual passes
Obr. 5 Vzorky po zkoušce na mezikrystalovou korozi (vzorek 4.a
referenční, další vzorky exponované)
Fig. 5 Samples after test of intergranular corrosion (4.a reference
sample, more samples were exposed)
Po vyválcování tyčí byly odebrány vzorky a byly
předány do korozní laboratoře VÚHŽ k testování
náchylnosti na mezikrystalovou korozi, což označuje
45
Koroze
Corrosion
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
ISSN 0018-8069
Na obr. 6. je dokumentována struktura vzorku 4.b, který
vykazuje intenzivní mezikrystalové napadení po
expozici ve zkušebním roztoku doprovázené
vypadáváním zrn a šířením trhlin paralelních
s povrchem.
deformaci 55 % nebo méně, naopak při deformaci 75 %
nebo více se mezikrystalová koroze neprojevila. To je
způsobeno tím, že méně deformovaný kus má větší
průřez, pomaleji chladne a prochází přes oblast vzniku
mezikrystalové koroze. Hlavní vliv na korozní odolnost
má tedy rychlost ochlazování, velikost deformace slouží
spíše ke kvantifikaci jevu, protože je u speciálních
profilů relativně obtížné rychlost ochlazování stanovit.
V návaznosti na experiment s ocelí 1.4404 byl za
obdobných podmínek proveden také jednoduchý test na
korozní odolnost u profilu s nízkým stupněm deformace
u stabilizované oceli 1.4571, kde ale podle očekávání
nebyla mezikrystalová koroze zaznamenána. Na výše
uvedené výsledky bude nutné brát do budoucna zřetel.
Autoři děkují paní Ing. Marii Kursové a panu Ing.
Stanislavu Závodnému za odborné konzultace ohledně
korozních vlastností.
Obr. 6 Intenzivní mezikrystalové napadení u vzorku 4.b, vlevo
zvětšeno 50x, vpravo 200x, neleptaný stav
Fig. 6 Intensive intergranular attack in the sample 4.b, magn. 50x
(left), 200x (right), non-etched condition
Literatura
Na obr. 7. jsou pro porovnání zobrazeny vzorky, u nichž
se napadení mezikrystalovou korozí neprojevilo.
[1] BARON, R., FABIK, R., Deformation behaviour of sections from
X15CrNiSi20-12 heat resisting steel in rolling of special sections,
Metal, 2011, Brno
[2] ČSN EN ISO 3651-2: Stanovení odolnosti korozivzdorných ocelí
vůči mezikrystalové korozi – Část 2: Feritické, austenitické a
feriticko- austenitické (dvoufázové oceli – Korozní zkouška
v prostředí obsahující kyselinu sírovou, 1999, Praha, s. 6-7
[3] ČÍHAL, V., Mezikrystalová koroze ocelí a slitin, Praha, SNTL –
Nakladatelství technické literatury, 1984, str. 84-85, 04-408-84
[4] PARVATHAVARTHINI, N., DAYAL, R.K., Influence of
chemical composition, prior deformation and prolonged thermal
aging on the sensitization characteristics of austenitic stainless
steels, Journal of Nuclear Materials, Volume 305, Issues 2-3,
October 2002, pp. 209-219
Obr. 7 Struktura bez mezikrystalového napadení, vlevo vzorek 5.a,
vpravo 7.a, zvětšeno 50x, leptaný stav
Fig. 7 Structure without intergranular attack, sample 5.a (left),
sample 7.a (right), magn. 50x, etched condition
[5] NOVÁK, P., a kolektiv, Mezikrystalová koroze, Korozní
inženýrství, 2002, <http://www.vscht.cz/met/stranky/vyuka/labc/
korozni_inzenyrstvi_se/koroze/d_mezikr.htm>
6. Závěr
[6] BARTÁK, J., KUDĚLKA, V., PILOUS, V., TREJTNAR, J.:
Svařování kovů v praxi, část 5., díl 2, kap. 7.10.3, Praha,
Dasshofer, 2008, str. 2, ISSN: 1803 - 2834
[7] STANĚK, B., SCHOLZ, O., TLUSTÁ, D., a kolektiv, Oceli –
Výrobní program, Hutnictví železa, díl 2, svazek 3, 1980, s. 133134
Provozní experiment potvrdil, že u nestabilizované
austenitické oceli 1.4404 je na válcovně VÚHŽ během
výroby možné ovlivnit finální korozní vlastnosti. U
profilu 5555W lze konstatovat, že se intenzivní
napadení mezikrystalovou korozí projevilo při
Recenze: prof. Ing. Vladimír Číhal, DrSc.
doc. Ing. Stanislav Lasek, Ph.D.
46
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Zpráv y HŽ, a.s.
hutní výroba v ČR a SR
_____________________________________________________________________________________________
Porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 s rokem 2010
Výroba *)
Výroba
Index
červen
červec leden-červec
červen
2011
2011
2011
2010
2011/10
tis.t
tis.t
%
KOKS
CELKEM
282,77
303,53
2007,21
z toho (HŽ) ČR
150,29
168,65
1065,58
(HŽ) SR
132,48
134,88
941,63
AGLOMERÁT
CELKEM
705,43
692,40
4538,30
z toho ČR
452,43
475,50
2950,90
SR
253,00
216,90
1587,40
SUROVÉ ŽELEZO
CELKEM
647,22
636,22
4520,58
z toho ČR
356,88
357,46
2481,26
SR
290,34
278,76
2039,32
SUROVÁ OCEL
CELKEM
846,25
832,62
5930,04
z toho ČR
480,36
485,27
3356,83
SR
365,89
347,35
2573,21
KONTISLITKY
CELKEM
793,72
784,52
5572,36
z toho ČR
428,88
438,22
3006,50
SR
364,84
346,30
2565,86
BLOKOVNY
CELKEM
50,38
52,37
351,91
z toho ČR
50,38
52,37
351,91
SR
0,00
0,00
0,00
VÁLCOVANÝ MATERIÁL
CELKEM
735,89
727,16
5285,19
z toho ČR
433,78
417,07
3085,76
SR
302,10
310,09
2199,43
TRUBKY
CELKEM
69,16
64,69
466,81
z toho ČR
46,53
43,55
323,56
SR
22,63
21,14
143,25
TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL
CELKEM= (HŽ)ČR 15,05
10,17
91,69
STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ
CELKEM= (HŽ)ČR
3,18
2,73
21,88
POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné
Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala
Výroba
Index
červec
2010
2011/10
tis.t
%
Výroba
Index
leden-červec
2010
2011/10
tis.t
%
266,94
130,75
136,19
105,93
114,95
97,27
278,59
138,03
140,56
108,95
122,18
95,96
1871,05
901,06
969,99
107,28
118,26
97,08
549,57
392,47
157,10
128,36
115,28
161,04
560,07
391,17
168,90
123,63
121,56
128,42
4097,98
2752,18
1345,80
110,74
107,22
117,95
656,35
341,80
314,55
98,61
104,41
92,30
534,14
320,00
214,14
119,11
111,71
130,18
4503,84
2363,92
2139,93
100,37
104,96
95,30
858,00
463,86
394,15
98,63
103,56
92,83
666,33
393,58
272,75
124,96
123,30
127,35
5813,78
3114,44
2699,34
102,00
107,78
95,33
811,19
418,05
393,15
97,85
102,59
92,80
622,74
350,99
271,75
125,98
124,85
127,43
5498,63
2806,29
2692,34
101,34
107,13
95,30
52,21
52,21
0,00
96,50
96,50
0,00
45,00
45,00
0,00
116,36
116,36
0,00
348,43
348,43
0,00
101,00
101,00
0,00
742,15
426,93
315,22
99,16
101,61
95,84
660,87
387,41
273,46
110,03
107,66
113,39
5488,08
3018,47
2469,61
96,30
102,23
89,06
65,87
45,95
19,92
105,00
101,26
113,63
56,78
36,14
20,65
113,93
120,51
102,41
430,06
291,54
138,52
108,54
110,98
103,42
12,29
122,48
10,09
100,79
77,32
118,58
2,86
111,15
2,31
118,31
16,90
129,48
47
Zprávy HŽ, a.s.
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 s rokem 2010
červenec
2011
Výroba *)
Výroba
Index
srpen leden-srpen
červenec
2011
2011
2010
2011/10
tis.t
tis.t
%
KOKS
CELKEM
303,53
298,00
2305,21
z toho (HŽ) ČR
168,65
160,86
1226,44
(HŽ) SR
134,88
137,14
1078,77
AGLOMERÁT
CELKEM
692,40
704,59
5242,89
z toho ČR
475,50
461,49
3412,39
SR
216,90
243,10
1830,50
SUROVÉ ŽELEZO
CELKEM
636,22
629,06
5149,64
z toho ČR
357,46
357,59
2838,84
SR
278,76
271,47
2310,80
SUROVÁ OCEL
CELKEM
830,94
814,95
6743,31
z toho ČR
483,59
474,72
3829,87
SR
347,35
340,23
2913,43
KONTISLITKY
CELKEM
784,52
772,78
6345,14
z toho ČR
438,22
433,60
3440,11
SR
346,30
339,18
2905,03
BLOKOVNY
CELKEM
52,37
51,50
403,41
z toho ČR
52,37
51,50
403,41
SR
0,00
0,00
0,00
VÁLCOVANÝ MATERIÁL
CELKEM
725,96
713,00
5996,99
z toho ČR
415,88
407,55
3492,12
SR
310,09
305,45
2504,88
TRUBKY
CELKEM
64,65
62,13
528,89
z toho (HŽ) ČR
43,51
42,21
365,72
(HŽ) SR
21,14
19,92
163,17
TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL
CELKEM= (HŽ)ČR 10,09
10,62
102,23
STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ
CELKEM= (HŽ)ČR 2,73
2,13
24,01
POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné
Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala
Výroba
Index
srpen
2010
2011/10
tis.t
%
Výroba
Index
leden-srpen
2010
2011/10
tis.t
%
278,59
138,03
140,56
108,95
122,18
95,96
274,20
133,85
140,36
108,68
120,18
97,71
2145,26
1034,91
1110,35
107,46
118,51
97,16
560,07
391,17
168,90
123,63
121,56
128,42
572,16
383,76
188,40
123,15
120,25
129,03
4670,14
3135,94
1534,20
112,26
108,82
119,31
534,14
320,00
214,14
119,11
111,71
130,18
598,97
315,51
283,46
105,02
113,34
95,77
5102,81
2679,42
2423,39
100,92
105,95
95,35
666,33
393,58
272,75
124,70
122,87
127,35
736,90
389,66
347,24
110,59
121,83
97,98
6550,69
3504,10
3046,58
102,94
109,30
95,63
622,74
350,99
271,75
125,98
124,85
127,43
692,71
346,47
346,24
111,56
125,15
97,96
6191,34
3152,76
3038,58
102,48
109,11
95,60
45,00
45,00
0,00
116,36
116,36
0,00
48,88
48,88
0,00
105,36
105,36
0,00
397,31
397,31
0,00
101,54
101,54
0,00
660,87
387,41
273,46
109,85
107,35
113,39
712,71
395,14
317,57
100,04
103,14
96,18
6200,79
3413,61
2787,17
96,71
102,30
89,87
56,78
36,14
20,65
113,85
120,39
102,41
57,93
38,95
18,98
107,25
108,37
104,95
487,99
330,49
157,50
108,38
110,66
103,60
10,09
100,02
8,38
126,73
85,70
119,29
2,31
118,31
1,89
112,83
18,79
127,81
48
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Zpráv y HŽ, a.s.
Porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 s rokem 2010
srpen
2011
Výroba *)
září
leden-září
2011
2011
tis.t
KOKS
CELKEM
298,00
274,48
2579,69
z toho (HŽ) ČR
160,86
144,35
1370,79
(HŽ) SR
137,14
130,13
1208,90
AGLOMERÁT
CELKEM
704,59
714,78
5957,67
z toho ČR
461,49
454,64
3867,03
SR
243,10
260,14
2090,64
SUROVÉ ŽELEZO
CELKEM
629,06
614,40
5764,03
z toho ČR
357,59
335,85
3174,69
SR
271,47
278,55
2589,34
SUROVÁ OCEL
CELKEM
814,95
804,39
7547,69
z toho ČR
474,72
458,38
4288,25
SR
340,23
346,01
3259,44
KONTISLITKY
CELKEM
772,78
755,08
7100,22
z toho ČR
433,60
410,12
3850,23
SR
339,18
344,96
3249,99
BLOKOVNY
CELKEM
51,50
49,52
452,93
z toho ČR
51,50
49,52
452,93
SR
0,00
0,00
0,00
VÁLCOVANÝ MATERIÁL
CELKEM
713,25
705,78
6703,03
z toho ČR
407,81
396,74
3889,12
SR
305,45
309,04
2813,91
TRUBKY
CELKEM
61,84
64,92
593,53
z toho (HŽ) ČR
41,92
44,40
409,83
(HŽ) SR
19,92
20,53
183,70
TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL
CELKEM= (HŽ)ČR 10,62
13,11
115,34
STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ
CELKEM= (HŽ)ČR
2,13
2,79
26,80
POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné
Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala
Výroba
Index
srpen
2010
2011/10
tis.t
%
Výroba
Index
září
2010
2011/10
tis.t
%
Výroba
Index
leden-září
2010
2011/10
tis.t
%
274,20
133,85
140,36
108,68
120,18
97,71
262,13
125,53
136,60
104,71
114,99
95,27
2407,39
1160,44
1246,94
107,16
118,13
96,95
572,16
383,76
188,40
123,15
120,25
129,03
576,32
382,02
194,30
124,03
119,01
133,88
5246,46
3517,96
1728,50
113,56
109,92
120,95
598,97
315,51
283,46
105,02
113,34
95,77
678,34
337,65
340,69
90,57
99,47
81,76
5781,15
3017,07
2764,08
99,70
105,22
93,68
736,90
389,66
347,24
110,59
121,83
97,98
856,73
431,25
425,48
93,89
106,29
81,32
7407,41
3935,35
3472,06
101,89
108,97
93,88
692,71
346,47
346,24
111,56
125,15
97,96
809,97
385,49
424,48
93,22
106,39
81,27
7001,31
3538,25
3463,06
101,41
108,82
93,85
48,88
48,88
0,00
105,36
105,36
0,00
50,38
50,38
0,00
98,30
98,30
0,00
447,69
447,69
0,00
101,17
101,17
0,00
712,71
395,14
317,57
100,08
103,20
96,18
843,06
468,12
374,95
83,72
84,75
82,42
7043,85
3881,73
3162,12
95,16
100,19
88,99
57,93
38,95
18,98
106,76
107,65
104,95
66,27
46,35
19,92
97,97
95,79
103,03
554,26
376,83
177,42
107,09
108,76
103,54
8,38
126,73
12,25
106,99
97,95
117,75
1,89
112,83
2,40
116,24
21,18
126,50
49
Zprávy z podniků, institucí a řešitelských pracovišť
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
z hospodářské činnosti podniků
Automatizace tryskání listů parabolických pružin v upnutém stavu
Automation of Production Line for Stress Peening of Leaves for Parabolic
Springs Assemblies.
Ing. Tomáš Grulich, Hanácké železárny a pérovny, a.s., Prostějov
Listové pružiny jsou základním stavebním prvkem podvozků řady užitkových silničních i kolejových vozidel. Moderní
konstrukce těchto pružin využívá válcování tloušťky listu ve tvaru teoretické paraboly, která zajišťuje konstantní
ohybové napětí po celé délce listu. Parabolický tvar těchto listů dává také tomuto typu pružin jejich nejčastější
označení „parabolické pružiny“. Technologie tryskání listů parabolických pružin v upnutém stavu je jednou
z nekonvenčních metod úpravy povrchu, která ve svém důsledku zvyšuje únavovou životnost pružin a tím umožňuje
významnou redukci hmotnosti pružiny při zachování jejích únavových charakteristik.
Princip technologie tryskání v upnutém stavu není nový. V Hanáckých železárnách a pérovnách, a.s. se používá od
roku 1997, ale v minulosti byl vždy spojen s fyzicky náročnou prací operátorů. V rámci projektu Inovace produktu a
procesu výroby parabolických pružin, podporovaného Operačním Programem Podnikání a Inovace, se podařilo
Hanáckým železárnám a pérovnám, a.s. proces automatizovat tak, že bylo dosaženo více než 100% zvýšení
produktivity a úplně byla odstraněna fyzicky náročná práce.
Leaf springs are the basic building block for chassis of numerous utility road and rail vehicles. The modern design
of these springs uses rolling of thickness of the leave in the shape of theoretical parabola that provides a constant
bending stress along the full length of the leave. The parabolic shape of the leave also gives this type of springs most
frequently used name of "parabolic springs." Stress peening of leaves of parabolic springs in the clamped state is
one of the unconventional methods of surface treatment, which in turn increases the fatigue life of springs, thus
allowing a significant reduction in weight, while maintaining spring fatigue characteristics.
The principle of stress peening technology in clamped condition is not new. In the metallurgical works “Hanácké
železárny a pérovny, a.s.”, it was used since 1997, but in the past it was always associated with physically
demanding work of operators. Within the project “Innovation of product and process of manufacturing of parabolic
springs”, supported by the Operational Programme Enterprise and Innovation, the works “Hanácké železárny a
pérovny, a.s.”managed to automate this process and to achieve thus more than 100% of increase in productivity,
with complete elimination of difficult physical work.
1.
Úvod
přesně vyválcována do tvaru matematické paraboly,
která funguje z pevnostního hlediska jako nosník
konstantní pevnosti (příklad drážní parabolické pružiny
se zobrazením rozložení napětí, spočtené pomocí MKP
simulace je na obr. 1). Při zatížení je tedy hodnota
ohybového napětí v každém místě listu konstantní.
Využití tohoto ideálního tvaru vede k cca 40% redukci
hmotnosti v porovnání s klasickými trapézovými
pružinami s listy konstantní tloušťky.
Potřeba zajištění komfortu cestujících a zabezpečení
nákladu při přepravě je spjata s vývojem pružících
elementů, zajišťujících tlumení rázů a vibrací,
kompenzaci hmotnosti nákladu nebo například
stabilizaci vozidla při jízdě. Hanácké železárny a
pérovny, a.s. se ve svém podnikatelském programu
zaměřují na vývoj, výrobu a prodej pružin, tvářených za
tepla, sloužících především pro odpružení užitkových a
kolejových vozidel. Jedním z nosných programů je
výroba tzv. parabolických pružin.
2.
Pro výrobu parabolických pružin je nejčastěji používána
ocel 51CrV4 podle EN 10 089, kalená do oleje a
popouštěná. Výsledná pevnost se pohybuje v rozmezí
Rm = 1300 – 1600 MPa. Vzhledem ke své vysoké
pevnosti a ohybovému charakteru namáhání je klíčem k
dosažení vysoké životnosti kvalita zpracování povrchu.
Parabolické pružiny
Jedná se o svazky listů, kde tloušťka každého listu je
50
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Zprávy z podniků, institucí a řešitelských pracovišť
4.
Analýza procesu výroby před jeho
automatizací
Původně byly jednotlivé listy ručně kladeny z
manipulačních palet do upínacích boxů, se kterými
projížděly vlastním tryskacím zařízením. Po odepnutí
byly následně ručně vyjímány a ukládány na paletu.
Průměrný takt linky byl 72,3 s. Časová analýza je
uvedena na
Obr. 3.
Obr. 1 Typické rozložení ohybového napětí v listech parabolické
pružiny
Fig. 1 Typical bending stress distribution in leaves of parabolic
spring
3.
Obr. 3 Analýza taktu linky
Fig. 3 Tact time analysis
Z analýzy vyplývá, že manipulace s listy činila 65 %
celkového taktu. Tato manipulace nepřidává výrobku
žádnou hodnotu. Ruční manipulace s listy o hmotnosti
průměrně 30 kg v předpažené poloze znamenala
z hygienického hlediska nutnost zařazení přestávek
v práci pro operátory. Z pohledu řízení výroby byla
linka plánována jako flexibilní, kdy se počet operátorů
měnil v návaznosti na vytížení linky v rozsahu 2 – 5.
Nepřetržitého výkonu linky bylo dosaženo s 5
operátory. S nižším počtem operátorů se úměrně
snižovala výtěžnost linky.
Tryskání v upnutém stavu
V průběhu vývoje tohoto druhu pružin bylo nalezeno
několik postupů ke zlepšení kvality, za nejvýznamnější
je považováno tryskání v upnutém stavu. Principem je
tryskání povrchu předepnutého parabolického listu
ocelovými částicemi. Výsledkem je čistý, deformačně
zpevněný povrch s významnými tlakovými pnutími pod
povrchem. V praxi se tento postup používá k úpravě
tahové strany listů, tlaková strana se tryskáním pouze
očišťuje od okují. Při optimální kombinaci
mechanických vlastností oceli, parametrů kuličkování a
velikosti předpětí je zvýšení meze únavy pružiny více
než o 100%.
Zvyšující se hygienické standardy a nutnost zvyšování
produktivity vedly k zásadní modernizaci linky právě
z pohledu produktivity.
5. Automatizace procesu
Snahy o automatizaci byly od začátku vedeny s cílem
minimalizovat neproduktivní časy a fyzickou námahu
pro operátory, jak bylo popsáno v odstavci 4. Studiem
pohybů operátora a experimenty s manipulací s listy byl
stanoven cílový takt linky na 40 s, což by představovalo
zlepšení o 45 %. Při rozhodování o způsobu
automatizace byla na počátku zvažována možnost
nasazení robotů. Od této varianty bylo ale postupně
upuštěno z důvodu potenciální nespolehlivosti při
odebírání listů z palety.
Jako
nejefektivnější
a
nejspolehlivější
byla
vyhodnocena aplikace pneumatického balancéru,
ovládaného
operátorem.
Klíčem
k odstranění
neproduktivních časů bylo užití dvojitého magnetického
upínače, který je výsledkem spolupráce s dodavatelem
technologie, firmou Indeva.
Obr. 2 Skutečné rozložení podpovrchového napětí na drážní
parabolické pružině v podélném (L) a příčném (T) směru
Fig. 2 Real stress distribution of residual stress on railway parabolic
spring in longitudinal (L) and transversal (T) direction
V Hanáckých železárnách a pérovnách, a.s. se
technologie kuličkování v upnutém stavu používá od
roku 1997. Jednotlivé parametry, jako je intenzita
vlastního tryskání, velikost předpětí a vlastní způsob
upnutí, prošly stejně jako metody měření výsledných
reziduálních napětí intenzívním vývojem, završeným
schválením pružin nejvýznamnějšími odběrateli jako je
Volvo, Scania nebo Iveco. Příklad rozložení skutečných
podpovrchových napětí je na obr.2.
Navržený magnetický upínač umožňuje transport
zpracovaných i nezpracovaných listů v rámci jednoho
pohybového cyklu. Vlastní výměna listů probíhá
v upínacím boxu, z kterého první upínač vyjímá
zpracované listy a druhý následně ukládá listy ke
zpracování (viz obr. 4 a 5). Celá linka je ovládána
automatickým systémem, operátor pouze navádí
balancér nad paletu a upínací box a spouští na rukojeti
potvrzuje založení listů a opuštění pracovního prostoru
stroje.
51
Zprávy z podniků, institucí a řešitelských pracovišť
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
7.
Závěr
Článek popisuje jeden z možných způsobů automatizace
původně neproduktivního procesu tryskání listů
parabolických pružin s prvky fyzicky namáhavé práce
operátora.
Popsané řešení využívá jednoduchých konstrukčních
principů, ve svém výsledku je ale velmi efektivní a
z finančního hlediska velmi rychle návratné. Vzhledem
k investovanému kapitálu jej považujeme za skutečně
štíhlé.
Obr. 4 Dvojitý magnetický upínač
Fig. 4 Double magnetic gripper
Obr. 5 Reálná podoba balancéru
Fig. 5 Real picture of the automation
6.
Dosažené úspory
Popisovaným zařízením bylo dosaženo průměrného
taktu linky 35 s. Veškeré úspory byly realizovány
v oblasti neproduktivních časů, které byly redukovány o
79 %.
V celkovém důsledku bylo tedy dosaženo skutečného
zlepšení taktu linky o 51,6 %. Fyzicky namáhavá práce
byla odstraněna zcela, počet operátorů se z původních 5
snížil na 2.
Zvolené technické řešení využívá jednoduchých
technických principů a konstrukčních prvků se snadným
servisem a údržbou. Vzhledem k vynikajícím úsporám a
nízkým pořizovacím a provozním nákladům jej lze
považovat za štíhlé řešení původně neefektivní a
fyzicky namáhavé práce.
52
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
ze spolkové činnosti
a odborných akcí
Ve Svratce se uskutečnil jubilejní XX. ročník školení tavičů a mistrů
Odborná komise tavení oceli na odlitky České slévárenské společnosti (OK) spolu se ŽĎAS, a.s. uspořádali ve
dnech 21. – 23.9.2011 jubilejní školení v oboru elektrooceli a litiny s kuličkovým grafitem. Dvacet zorganizovaných
ročníků školení, jak připomněl Jaroslav Šenberger zakládající člen a první předseda této OK, představuje 38 roků
usilovné práce jejich členů.
Na školení ve Svratce odeznělo celkem 11 referátů ze 14 přednášek uvedených ve sborníku [1]. Prezentací
zaměřenou na tavení olovnato-stříbrné rudy v hutních revírech na Havlíčkobrodsku zahájil již tradičně ve večerních
hodinách prvního dne za kolektiv autorů (Stránský, K. Janová, D. a Stránský, L.) Karel Stránský.
Druhý den začal testy hodnocený program. Jak je známo, účastníci školení jsou rozděleni podle sléváren nebo
oceláren do pracovních skupin. Takto vzniklá družstva vždy po odeznění referátu proneseném vedoucím příslušného
semináře a odeznění diskuse podstupují prověrku svých znalostí formou testu. Prakticky tedy dochází mezi
účastníky k soutěži ve zvládnutí přednesených znalostí. V tomto ročníku bylo 48 účastníků rozděleno do devíti
skupin. Celkem bylo zastoupeno na školení 18 sléváren, oceláren, škol a dalších institucí.
Dopolední sekci moderoval Václav Kafka. S prvním příspěvkem zaměřeným na teoretické základy výroby oceli na
odlitky vystoupil Jaroslav Šenberger. Následoval Karel Stránský za kolektiv autorů (Stránský, K., Dobrovská, J.,
Podrábský, Z., Stránský, L., Kavička, F.) s modelem lasturových lomů ocelí na odlitky v hutích a slévárnách a jeho
ověřením. Jako třetího v dopolední sekci si taviči a mistři vyslechli Karla Balcara. Ten reprezentoval skupinu
odborníků (Balcar, K., Palán, P., Bažan, J.) s příspěvkem zaměřeným na technologická zařízení na výrobu a
zpracování oceli a litiny. Poté za kolektiv zpracovatelů (Martínek, L., Balcar, M., Fila, P., Malá, J.) vystoupil
Ludvík Martínek s prací věnované přípravě vsázky, tavení a oxidační periodě tavby na elektrických obloukových
pecích. Dopolední sekci uzavíral referátem zaměřeným na dezoxidaci a redukční periodu tavby Antonín Záděra.
Úvodní příspěvek odpolední sekce, kterou moderoval Jaroslav Šenberger, přednesl Jiří Pluháček za nepřítomného
Zdeňka Carbola. Seminář se věnoval odlévání oceli. Poté se Josef Kamenný zaměřil na technické plyny a jejich
využití v metalurgii. Na problémy výroby litiny s kuličkovým grafitem na elektrických pecích a hlavní metody
modifikace se orientoval Petr Palán. Následovalo vystoupení Václava Kafky věnované směřování českého
slévárenství, jeho problémům a hlavním úkolům tavičů a mistrů. Závěrečné vystoupení za kolektiv autorů (Kafka,
V., Firkovová, L., Martínek, L., Herzán, M., Nykodýmová, V.) s názvem „Jak ovlivňují taviči náklady tekutého
kovu“ přednesla Lenka Firková.
Na slavnostním večerním vyhodnocení za přítomnosti jednatele ŽĎAS, a.s. Jaromíra Ošťádala se konstatovalo, že
taviči a mistři zvládli prezentovanou látku velice dobře. Úspěšnost testů se pohybovala od 63 % až do 100 %.
Všichni účastníci obdrželi velice pěkně stylizovaná osvědčení o úspěšném absolvování školení.
Pomyslnou třetí příčku (92 % zvládnuté látky) obsadili taviči z KPS, s.r.o. Brno (Petr Mach a Stanislav Malý) a
František Navrátil z UXA Brno, a.s. Druhé místo získal Peter Málik a Lubomír Šimonovič z Metalurgu Dubnica
nad Váhom a Stanislav Turňa ze Železáren Podbrezová. Získali 46 bodů ( 94 % zvládnuté látky). Na prvním místě
se umístili doktorandi Jaroslava Šenbergera z VUT Brno (Vítězslav Pernica a Václav Malý) s tavičem Ondřejem
Štočkem. Při soutěži jim byl přidělen plný počet bodů 49. To znamená že zvládli přednášenou látku na 100 %.
Neodmyslitelnou součástí těchto pravidelných školení je hodnocení vedoucích jednotlivých vedoucích seminářů ze
strany účastníků. Kolektiv frekventantů školení reprezentovaný svým ombudsmanem Jaromírem Sobotkou udělil po
zásluze titul nejlepšího přednášejícího Karlu Stránskému. Jako nejlepší přednášku účastníci označili „Technologická
zařízení pro výrobu a zpracování oceli a litiny“ přednesenou Karlem Balcarem. Zcela jednoznačně byla jako
osobnost školení vyhodnocena Jarmila Malá. Bakalářka si to plně zasloužila, poněvadž odvedla skutečně lví podíl
práce na zajištění této akce.
53
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Je tedy třeba ocenit pečlivě připravená vystoupení přednášejících, práci skrutátorů (Josef Kamenný a Vlastimil
Nevyhoštěný), pečlivě a vzorně zpracovaný sborník (Karel Balcar, Pavel Fila a Jarmila Malá) a podporu sponzorů
(ŽĎAS,a.s., PROMET,s.r.o a LINDE,a.s.). Nemůžeme nepřipomenout práci předsedy pořádající OK a vedoucího
ocelárny ŽĎAS,a.s. Ludvíka Martínka. A samozřejmě duši celé akce, již jmenovanou Jarmilu Malou.
Nyní se můžeme těšit na jubilejní XX. konferenci „Výroba a vlastnosti ocelí na odlitky a litiny s kuličkovým
grafitem“, kterou v roce 2012 odborná komise tavení oceli na odlitky ČSS opět se ŽĎAS, a.s. bude na Svratce
pořádat.
doc. Ing. Václav Kafka, CSc.
Literatura
[1] Kolektiv autorů: In.: XX. celostátní školení tavičů a mistrů oboru elektrooceli a tvárné litiny s kuličkovým grafitem, vydal ČSS Brno, září
2011, 156 s. ISBN: 978-80-02-02336-4.
Mezinárodní konference
IRON AND STEELMAKING 2011
Katedra metalurgie z Fakulty metalurgie a materiálového inženýrství Vysoké školy báňské – Technické univerzity
Ostrava, Katedra Metalurgii z Politechniki Śląskej a Katedra metalurgie železa a zlievarenstva z Technickej
univerzity v Košiciach, společně pořádaly ve dnech 19. – 21.10.2011 v hotelu DUO v Horní Bečvě již 21. ročník
mezinárodní vědecké konference, na které se tradičně setkávají zástupci metalurgické akademické obce,
průmyslových podniků a výzkumných institucí.
Konference IRON AND STEELMAKING se konají jednou ročně tak, že pořadatelství, a tím i země konání, se
pravidelně střídají. V letošním roce přišla řada na Katedru metalurgie, VŠB-TU Ostrava. Hlavním garantem byl její
vedoucí prof. Ing. Karel Michalek, CSc. Na organizaci se podíleli téměř všichni členové katedry, kterým patří
uznání, a to i proto, že přitom museli plnit i běžné pracovní úkoly spojené s výukou a řešením výzkumných úkolů.
Konferenci zahájil děkan Fakulty metalurgie a materiálového inženýrství, VŠB-TU Ostrava prof. Ing. Ľudovít
Dobrovský, CSc., Dr.h.c. Celým průběhem konference, které se zúčastnilo 105 registrovaných účastníků z více než
22 různých institucí a firem, se nesla příjemná atmosféra a probíhaly přátelské diskuse nad současnými otázkami
54
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
z oblasti metalurgie železa a oceli. Potěšující je skutečnost, že se akce zúčastnilo i množství mladých vědeckovýzkumných pracovníků univerzit, výzkumných organizací a nová generace technických pracovníků významných
průmyslových partnerů a ostatních tradičních partnerů z oboru metalurgie železa a oceli.
V plenární sekci a dvou následujících odborných sekcích (Teorie a technologie výroby a zpracování oceli, Teorie a
technologie výroby a zpracování surového železa) bylo předneseno celkem 32 příspěvků. Referáty zazněly v češtině,
polštině, slovenštině i angličtině. Součástí konference byla také posterová sekce, na které bylo prezentováno kolem
20 příspěvků, vesměs v atraktivní grafické a věcné podobě. Z celkem 55 přijatých referátů byl sestaven sborník
konference (ISBN 978-80-248-2484-0) o rozsahu 250 číslovaných stran.
Považujeme za vhodné ještě jednou poděkovat generálnímu partnerovi konference – TŘINECKÝM
ŽELEZÁRNÁM, a.s. a partnerům ARCELORMITTAL OSTRAVA a.s., ANAMET s.r.o. a OCELOT s.r.o. a také
partnerským univerzitám za jejich podporu a pomoc při organizování konference. Poděkování patří také všem
účastníkům za jejich aktivní přístup a věcně vedené diskuse, které jen podtrhly význam tohoto již tradičního setkání
odborníků z oblasti výroby a zpracování železa a oceli.
Mezinárodní konference IRON AND STEELMAKING 2011 i ve svém 21. ročníku splnila po všech stránkách
představy účastníků i záměry pořadatelů. Již nyní se připravuje 22. ročník, jehož zabezpečení přejímají kolegové
z Polska. Přejeme jim i dalším pořadatelům mnoho sil při přípravě a realizaci bezpočtu dalších úspěšných ročníků
této významné mezinárodní konference.
Ing. Karel Gryc, Ph.D.
tajemník katedry metalurgie
FMMI, VŠB-TU Ostrava
55
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Ze života škol
ze života škol
Nový interdisciplinární projekt na VŠB – Technické univerzitě Ostrava –
ENET – Energetické jednotky pro využití netradičních zdrojů energie
New Interdisciplinary PROJECT at the VŠB - Technical University of
Ostrava (VŠB-TUO) ENET – Energetic Units for Utilization of Nontraditional Sources of Energy
prof. Ing. Tomáš Čermák, CSc., prof. Ing. Dagmar Juchelková, Ph.D., Vysoká škola báňská -Technická
univerzita Ostrava, CENET
Článek se zaměřuje na základní informace o projektu ENET – Energetické jednotky pro využití netradičních zdrojů
energie. Projekt vybudování Centra ENET je podpořen prostředky Evropské Unie v rámci programu Výzkum a vývoj
pro inovace (VaVpI) a je registrován pod číslem CZ 1.05/2.1.00/03.0069 na Ministerstvu školství mládeže a
tělovýchovy. Projekt je interdisciplinárně orientován, vede ke spolupráci odborníků technických fakult VŠB – TU
Ostrava, Fakulty strojní, Fakulty elektrotechniky a informatiky, Fakulty hornicko-geologické a Fakulty metalurgie a
materiálového inženýrství. Výzkumné týmy mají již zkušenosti z podobných interdisciplinárních projektů a založení
výzkumného centra je podporováno vedením fakult i celé univerzity.
Projekt ENET umožní vybudovat excelentní a významnou infrastrukturu výzkumu, která značně zvýší kvalitu
výzkumu a rozšíří výzkumné možnosti výzkumných pracovníků. Oblast podpory investic do výzkumu byla jak
v regionu, tak na VŠB – TU Ostrava zcela neadekvátní, což značně poškozovalo univerzitu. Právě výzkum v oblasti
energetiky a energetického strojírenství se neobejde bez kvalitního zkušebního zařízení. Výroba energie představuje
jednu sféru zájmu projektu, nicméně jsou s ní spojeny vlivy na životní prostředí, které představují druhou oblast
zájmu. Právě minimalizace negativních dopadů na atmosféru, minimalizace emisí a imisí včetně polétavého prachu
a zvyšování účinnosti využití energie tvoří neméně významnou část projektu.
Výhodou budovaného výzkumného centra je aktivní spolupráce s podobnými centry v zahraničí, kterou výzkumný
tým v průběhu minulých dvou desetiletí založil.
Výzkumní pracovníci chtějí využít výsledků výzkumu v praxi, a proto cíleně spolupracují s průmyslem, přičemž řada
průmyslových podniků vyjádřila podporu při tvorbě projektu. S ohledem na skutečnost, že právě hutnictví patří mezi
největší spotřebitele energie, a má tedy významné negativní dopady na životní prostředí, je zcela zásadní orientovat
výzkumné úsilí do této oblasti.
This paper provides basic information about ENET – Energetic Units for Utilization of Non-Traditional Sources of
Energy. Project of the Research centre ENET is developed with financial support of EU in the framework of the
program Research and Development for Innovation (VaVpI) and it is registered at the Ministry of Education, youth
and sports under number – CZ1.05/2.1.00/03.0069.
The project has an interdisciplinary orientation, it brings together research workers of a number of technical
faculties – The Faculty of Mechanical Engineering, the Faculty of Electrical Engineering and Information
Technology, the Faculty of Mining and Geology and the Faculty of Metallurgy and Materials Engineering. The
research team of the project already has experience from the cooperation in similar interdisciplinary projects and
establishment of the new independent research centre is supported both by the management of the faculties and by
the University management.
The project ENET enables building of an excellent and important infrastructure, which will considerably increase
the quality of research possibilities of the defined group of researchers. The area of investment support of the
research base within the Region, as well as within the VŠB-TUO, has been significantly inadequate, which has
hindered research and development at the University. It is obvious that in the area of energetics and energetic
engineering, research cannot be carried out only on theoretical basis, but it is necessary to have also high quality
testing equipment.
The generation of energy is one of the interest areas of the project, but on the other hand the project concentrates
also on air pollution that is a necessary by-product of the energy generation process. An appreciable part of the
56
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Ze života škol
project is thus minimization of negative impacts of emission and immission strains (including air dust) on the
atmosphere or assessment of impacts and efficiency of the utilization of energy as a whole.
An advantage of the proposed centre is possible reaching the objectives within active co-operation with similar
centres abroad, with which the staff of the Centre has actively co-operated for at least 20 years.
However, the workers involved in the project aim to focus their research namely on application of the results in
practice. For meeting the target it is necessary to closely co-operate with the business sector, as certain industrial
enterprises have expressed interest in the project outputs.
1.
Úvod
Centrum ENET se bude zabývat výzkumem a vývojem
technologií pro přeměnu paliv zejména odpadů a
alternativních paliv na tepelnou a elektrickou energii a
jejich efektivním využíváním při současném zajištění
čistoty zplodin, sledováním kvality a kvantity všech
výstupních produktů. Současně je sledována možnost
akumulace energie a spolupráce různých zdrojů
elektrické, příp. tepelné energie. Důležitou oblastí
výzkumu je také integrace netradičních zdrojů
elektrické energie do stávajících sítí a otázky budování
tzv.
chytrých
sítí
(smartgrids)
v tuzemských
podmínkách.
V průběhu let 2010 až 2014 vznikne na Vysoké škole
báňské – Technické univerzitě v Ostrava v rámci
Operačního programu „Výzkum a vývoj pro inovace“
výzkumné centrum projektu ENET energetické
jednotky pro využití netradičních zdrojů energie. Návrh
projektu byl připravován prof. Ing. Václavem
Roubíčkem, CSc. již od roku 2008, postupně byl
doplňován a vlastní realizace projektu byla zahájena
v říjnu 2010. Do projektu jsou zapojeni odborníci
z různých fakult VŠB – TU Ostrava a postupně si
Centrum buduje zázemí z vlastních mladých
pracovníků, kteří jsou již od počátku konfrontováni
s nutností mezioborového výzkumu.
Projekt je realizován v úzké součinnosti s VŠB –
Technickou univerzitou Ostrava a má značný dopad do
vzdělávání v souvisejících studijních oborech a na
podchycení zájmu mladých výzkumných pracovníků o
uvedené obory a jejich setrvání v regionu. Jde o
interdisciplinární projekt, na jehož realizaci mají podíl
čtyři technické fakulty univerzity: FS, FEI, FMMI a
HGF. Projekt je lokalizován jednak v laboratořích
technických fakult v Ostravě-Porubě a jednak v oblasti
brown-fields v průmyslové lokalitě Vítkovic, kde jsou
umístěny jednotlivé technologické celky navrhovaného
výzkumného centra. Lokality projektu jsou územním
rozhodnutím schváleny pro navrhované činnosti.
Využitím stávajících prostor nevzniká žádná další zátěž
pro životní prostředí.
Vzhledem ke snaze vedení Centra ENET o integraci
mezinárodních partnerů do řešení projektu, byly podány
projekty Operačního programu Vzdělávání pro
konkurenceschopnost. Mezi nejvýznamnějšími lze
zmínit projekt InterEnergy, který umožní aktivní
zapojení zahraničních partnerů do řešení projektu
(výzkumné aktivity, společné publikace, stáže, aj.). Ve
stejném duchu je realizován projekt Energy4You, který
umožňuje partnerství s průmyslovými podniky formou
aktivních workshopů, stáží studentů a výzkumníků
v praxi.
Obr. 1 Multidisciplinární charakter projektu ENET
57
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Ze života škol
Obr. 2 Integrace alternativních zdrojů do stávající sítě – přechod k chytrým Sítím (smartgrids)
2. Cíle projektu
3.2
Výzkum a vývoj v oblasti využívání paliv a
vedlejších produktů – Vstupy a Výstupy
procesu
3.3 Výzkum a vývoj v oblasti přeměny, řízení a
akumulace tepelné a elektrické energie
V rámci jednotlivých výzkumných programů se
předpokládá úzká spolupráce jednak s tradičními
velkými průmyslovými podniky našeho průmyslového
regionu, jednak s malými a středními firmami a konečně
s možností spin-off firem, založených na základě
komercionalizace výsledků výzkumů.
Očekávané přínosy Centra, které vznikne nákladem
316,63 mil. Kč, z čehož 85 % tvoří dotace EU a zbylých
15 % bude hrazeno ze státního rozpočtu ČR, lze
charakterizovat těmito výstupy:
-
-
-
-
-
zefektivnění využívání zdrojů energie –
intenzifikace procesů energetické transformace
s cílem návrhu nových jednotek,
využívání alternativních zdrojů energie u
klasických technologií,
využívání odpadů a biomasy pro zajištění trvale
udržitelného rozvoje – nové postupy zejména při
uplatnění vedlejších produktů při výrobě elektrické
energie,
integrace obnovitelných zdrojů elektrické energie
do chytrých sítí a výzkum optimální akumulace
energie
inovace zařízení pro úpravu, dopravu a zpracování
vstupních a výstupních surovin a materiálů,
vývoj sorbentů a filtračních materiálů na bázi
nanostrukturovaných kompozitů pro odstranění
škodlivin,
zkoumání procesu transformace paliva až po
konečné využití jako celku.
3.1
Výzkum a vývoj v oblasti transformace
vstupních surovin na využitelné formy energie
a v oblasti provozní spolehlivosti jejich dodávek
Tato klíčová aktivita je zaměřena na oblast zkoumání
problému souvisejících s plynnou a pevnou formou
vstupních surovin a vedlejších produktů. V rámci
výzkumného programu se předpokládá rovněž realizace
technologické linky pro přípravu a úpravu paliva a
surovin pro modelování a verifikaci získaných
poznatků. Cílem výzkumu v této klíčové aktivitě je
homogenizace surovin a harmonizace mechanicko–
fyzikálních a morfologických parametrů alternativních
paliv pro jednotlivé typy energetického využití.
3. Výzkumné programy
Neopominutelnou součástí výzkumu je vývoj nových
diagnostických metod pro testování účinnosti odstranění
a degradace zvláště obtížně odstranitelných polutantů a
diagnostika probíhajících procesů na stacionárních
zařízeních v komplexním pojetí.
Projekt je rozdělen do tří výzkumných aktivit, které se
vhodným způsobem doplňují a především na sebe
navazují.
3.1 Výzkum a vývoj v oblasti transformace
vstupních surovin na využitelné formy
energie a v oblasti provozní spolehlivosti
jejich dodávek
Mezi klíčové výzvy výzkumného programu patří
specifikace druhu paliva pro účely řízení procesů a
konstruování strojních zařízení, a to interdisciplinární
relace mezi mechanicko-fyzikálními a morfologickými
parametry paliva. S tím souvisí zvýšení energetické
účinnosti energetických zařízení a stability procesů.
58
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Ze života škol
3.3 Výzkum a vývoj v oblasti přeměny, řízení a
akumulace tepelné a elektrické energie
Sekundárním produktem výzkumu budou inovativní
vstupy v optimalizaci procesních zařízení na zpracování
jak alternativních paliv, tak i primárních (fosilních)
paliv a partikulárních hmot a dále příprava specialistů a
školení odborníků z vědeckého i průmyslového
prostředí.
Při dodávkách elektrické energie do napájecí sítě záleží
na spolehlivosti dodávky této elektrické energie a také
na její kvalitě. V současné době je pro distribuční
společnosti nutné, aby dodávka elektrické energie byla
regulována. Elektrická energie dodávaná do sítě musí
být v souladu s momentální potřebou elektrické energie
v síti, což závisí na odběru elektrické energie. Aby bylo
možno splnit tento požadavek v situaci, kdy na síť
budou napojeny různé typy alternativních zdrojů, je
nutno elektrickou energii z netradičních zdrojů
akumulovat, abychom využili veškerou vyrobenou
energii a dodali ji do elektrické sítě.
3.2 Výzkum a vývoj v oblasti využívání paliv a
vedlejších produktů – Vstupy a Výstupy
procesu
Výzkum a vývoj v oblasti technologických přeměn
zahrnuje výzkum v oblasti modernizovaných způsobů
získávání energie intenzivním využíváním netradičních
sekundárních zdrojů – odpadů a biomasy, odpadních
plynů i dosud nevyužívaných fosilních paliv. Pozornost
řešitelů v rámci klíčové aktivity je zaměřena na
zkoumání energetických přeměn nejen ve spalovacích
zařízeních, ale také v agregátech metalurgických,
zplyňovacích i pyrolýzních.
V rámci tohoto výzkumného programu budou
ověřovány podmínky pro integraci elektrické energie
z netradičních zdrojů
s využitím prostředků pro
akumulaci elektrické energie několika typů: jedná se o
„klasické“ olověné akumulátory, dále o moderní
akumulátory Li-ion, příp. Li-sodík, superkapacitory atd.
Dále budou sestaveny moderní akumulace na bázi
vodíkových technologií. Tyto akumulační prostředky
rovněž zvyšují spolehlivost dodávky elektrické energie
do sítě, protože budou v činnosti při výpadku
konvenčních zdrojů elektrické energie.
Využívání netradičních energetických zdrojů, přinese
minimalizací spotřeby zdrojů primárních, v našich
podmínkách již mnohdy neúnosně drahých a
deficitních.
Hlavním
výstupem
budou
nové
technologické procesy a optimalizované návrhy
energetických zařízení. V rámci výzkumného programu
bude také vybudována pyrolýzní a zplyňovací modelová
jednotka s možností modulace vstupních surovin a
odpadů (pneumatiky, odpadní plasty, uhlí, biomasa).
Realizace pyrolýzních jednotek v praxi umožní
uplatnění nevyužívaných odpadů k výrobě energie.
Cílem výzkumných prací bude i analýza současné
technologie výroby kovů a návrh principů alternativních
technologií a paliv, podstatně snižujících emise i
měrnou energetickou náročnost. Pozornost bude také
věnována čištění odpadních plynů, vod a pevných
zbytků, což je aktuální problém současnosti. Důležitou
součástí aktivity jsou i možnosti uplatnění alternativních
paliv v hutním průmyslu.
Zmíněné akumulační prostředky se vyznačují
stejnosměrnými
elektrickými výstupy, zatímco
elektrická síť a klasické zdroje pracují na bázi střídavé
elektrické energie. Proto je nutno vytvořit systém
měničů a dalšího zařízení tak, aby bylo možno tento
energetický komplex provozovat v mnoha stavech.
Základními provozními stavy jsou: akumulace
(zjednodušeně řečeno nabíjení akumulátorů či
superkapacitorů, či výroba vodíku v elektrolyzéru),
dodávka elektrické energie do sítě a ostrovní provoz
(napájení separátní elektrické střídavé sítě, která není
propojena s distribuční sítí). Provozování takové
infrastruktury s využitím moderních informačních a
komunikačních technologií vede k chytrým sítím.
Obr. 3 Pyrolyzní technologický komplex zpracování alternativního paliva
59
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Ze života škol
Důležitou součástí této výzkumné aktivity je i získávání,
zpracovávání a akumulace tepelné energie a oblast
přenosu tepla a hmoty, které umožní dále zvýšit
účinnost komplexní přeměny energie.
Obr. 4 Vodíkové technologie pro akumulaci
4. Spolupráce s externími pracovišti
5. Závěr
Centrum ENET řeší odborné problémy s využitím
výzkumných metodik různých souvisejících a
navazujících oborů.
V poslední době se ve většině výzkumných projektů
zdůrazňuje jejich mezioborový charakter. Výzkumné
Centrum ENET si již v etapě přípravy před léty vytklo
za cíl navrhnout projekt s mezioborovou působností a
nyní je tento projekt již v realizační fázi. Takové
projekty, které v sobě soustřeďují dovednosti a
zkušenosti z různých souvisejících a navazujících
oborů, mají výhody v řešení i v aplikaci oproti úzce
zaměřeným projektům.
Součástí řešení projektu jsou konzultace stavu poznání
nejen u regionálních, ale i u ostatních tuzemských a
zejména pak u zahraničních průmyslových partnerů.
Také do procesu výzkumu jsou aktivně zapojeni i
výzkumní partneři ze zahraničí, např. z Německa,
Rakouska, Polska, ale i USA.
Pro průběh řešení ve fázi výzkumu i pro zdárnou
aplikaci v praxi je nezbytné stanovení zajištění
dlouhodobých cílů v oblasti dostupnosti a bezpečnosti
energie. Výzkumné aktivity Centra ENET jsou
zaměřeny na úkoly řešící problémy od výroby až ke
konečné spotřebě, včetně analýzy a propracování
meziprocesů. Centrum se aktivně zapojuje do
strategických rozhodnutí týkajících se dodávek tepla,
palivových zdrojů a kvality životního prostředí.
Tento přístup k řešení je podpořen i členstvím
pracovníků Centra ENET v mezinárodních odborných
organizacích, např. International Network on
Engineering Education and Research (iNEER),
International Energy Agency (IEA), a ve významných
domácích organizacích – Technologická platforma
udržitelné energetiky (TPUE).
Poděkování
Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu
MŠMT VaVpI - CZ.1.05/2.1.00/03.0069,
který je převážně financován EU.
60
60
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Recenze
recenze
__________________________________________________________________
Mgr, Bc. Michaela Netolická
Technikův průvodce grantovým financováním
(Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík)
Příručka hodná počátku 21. století: Technikův průvodce grantovým financováním.
Věda a výzkum byly až do počátku devadesátých let minulého století financovány direktivním způsobem cestou
státních, rezortních, podnikových a dalších plánů. Jakkoliv byl tento způsob financování jasně zakotven v tehdejší
reglementované společnosti, nesl všechny obecné znaky institucionálního formálního hospodaření, především
těžkopádnou mnohastupňovou řídicí strukturu, a tím samozřejmě omezoval iniciativu badatelů a
technickoinženýrských pracovníků samotných. Nespokojenost vědecké a technické veřejnosti s tímto systémem
motivovala po roce 1989 zásadní změnu, přičemž bezprostřední inspirací byl dlouholetou praxí ověřený systém
grantové podpory používaný vědeckými a výzkumnými organizacemi jak v USA, tak v Evropě. První institucí, která
jasně pojmenovala potřebu radikální revize financování vědy a usilovala o zavedení grantového systému, byla
tehdejší ČSAV. Systém se od té doby vyvinul do současné podoby grantového financování jako jedné z
podstatných složek podpory vědy a vzdělání u nás. Je samozřejmé, že kromě jednoznačných kladů s sebou nese
prvky, které jsou častým předmětem kritických diskusí. Nicméně s grantovým systémem je to trochu jako
s demokracií. Lze jej parafrázovat pověstným výrokem Winstona Churchilla: Jde o nejhorší možný systém
financování vědy až na to, že všechny ostatní jsou ještě horší.
Velkou šanci získat veřejnou podporu a nezanedbatelnou část nákladů na realizaci podnikatelských i jiných záměrů
pokrýt z grantových zdrojů představuje spolupráce soukromého sektoru se špičkovými vědeckými pracovišti a
univerzitami. Ty disponují mimo jiné dostatečným odborným potenciálem pro komplexní poradenství od
monitoringu grantových příležitostí, přes sepsání a podání projektového návrhu až po koordinaci a pomoc s
administrativou i organizačním zajištěním celého projektu. Jedním z kontaktních bodů pro rozvoj takové spolupráce
mezi vysokým školstvím a komerční sférou je Centrum spolupráce s průmyslem, které je jako interní pracoviště
začleněno k děkanátu Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze. Vedle zprostředkování zakázkového výzkumu,
měření, testování a expertních konzultací, podpory inovací a transferu technologií (zejména v malých a středních
podnicích), nabízí toto pracoviště pomoc při realizaci záměru využít grantového financování ze strukturálních fondů
EU i dalších dotačních titulů.
Nejnovějším tištěným produktem týmových aktivit Centra je vydání příručky Mgr. Bc. Michaely Netolické
"Technikův průvodce grantovým financováním" (Česká technika-nakladatelství ČVUT, Praha 2010, 1. vyd., 110 s.
ISBN 978-80-01-04512-1), jejímž cílem je poskytnout zájemcům aktuální a srozumitelné informace o grantových
schématech a nabídnout jim praktické rady a doporučení pro psaní projektů. Prostudování této netradičně pojaté
(formou vyjímatelných karet) a mimořádně zdařile graficky zpracované rukověti umožňuje orientaci ve dvou
desítkách tuzemských i zahraničních grantových schémat, v jejich zaměření, základních podmínkách a principech
jejich fungování. Nechybí ani informace o tom, zda je možné v jejich rámci realizovat investiční akce. Příručka je
rozdělena do šesti tematických celků se závěrečným slovníčkem pojmů:
- Než začnete psát
- Věda, výzkum, inovace
- Vzdělávání
- Mobility
- Networking a předávání zkušeností
- Podpůrné programy
Pokud potřebujete peníze na výzkum či vývoj, zařízení do laboratoří a zkušebních provozů nebo chcete inovovat
výrobky, najdete v knížce jednotně uspořádané údaje o dvacítce programů - o tom, jaké aktivity se podporují, na co
lze získat prostředky, kdo, kde, kdy a za kolik je lze realizovat a kde získat další podrobnější informace včetně
"projektové kuchařky".
Příručka uvádí kontakt: Centrum spolupráce s průmyslem, Jugoslávských partyzánů 3, budova Technické menzy, 160 00 Praha 6, e-mail:
[email protected], tel.: 224 354 051, www.csp.cvut.cz.
61
Společenská kronika
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
společenská kronika
Odešel prof. Ing. Rudolf Kremer, CSc.
Dne 14. července 2011 zemřel pan prof. Ing. Rudolf Kremer, CSc., emeritní
profesor Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava.
Profesor Kremer se narodil v roce 1929 v Ostravě. Vysokoškolské inženýrské
studium na Hutní fakultě VŠB Ostrava absolvoval v letech 1948 – 1952.
V roce 1959 ukončil vědeckou aspiranturu na téže fakultě v oboru Stavba
energetických strojů a zařízení. V roce 1961 se habilitoval v oboru Paliva,
pece, tepelné hospodářství rovněž na Hutní fakultě VŠB Ostrava, kde působil
ve funkci docenta. V roce 1990 tam byl jmenován profesorem pro obor
Tepelná technika v hutích.
Prof. Kremer začal pracovat na katedře pecí a kovohutnictví v roce 1952
nejprve jako asistent, poté odborný asistent a docent. Jeho odborná činnost
byla zaměřena na technologické pochody u pecních zařízení z hlediska šíření
tepelné energie. V této oblasti analyticky řešil režimy ohřevu kovů, zabýval se
optimalizací tepelných dějů z hlediska energetických úspor, konstrukčními
prvky pecí a jejich funkčností z hlediska tepelné techniky a dále tepelnými
bilancemi.
Prof. Kremer se podílel na založení katedry tepelné techniky v roce 1961, kde byl od roku 1966 vedoucím ústavu
ohřívacích pecí. Pracoval též ve funkci proděkana Hutnické fakulty. Po roce 1971 mu bylo z politických důvodů
zakázáno přednášet a v roce 1974 odešel do Vítkovických železáren, kde působil jako vědecký pracovník až do roku
1990. Po své rehabilitaci a po návratu na VŠB v prosinci 1990 se aktivně zapojil do pedagogického i vědeckovýzkumného procesu. Jedno funkční období byl poté i proděkanem FMMI pro rozvoj. I po svém odchodu do
důchodu v roce 1994 zůstal aktivně činný a ještě několik let se podílel na výchově inženýrů i doktorandů.
Výsledky své odborné činnosti zveřejnil v 5 knižních publikacích, 36 referátech na významných mezinárodních
konferencích, 89 publikacích v odborných časopisech a vědeckých sbornících doma i zahraničí, 35 úspěšně
oponovaných závěrečných zprávách výzkumných úkolů a projektů, 10 vysokoškolských skriptech.
V roce 1999 obdržel na slavnostním zasedání vědecké rady naší vysoké školy pamětní medaili Georgia Agricoly za
dlouholeté působení na FMMI VŠB – TU Ostrava, při kterém se zasloužil o rozvoj fakulty i univerzity.
Děkujeme panu profesoru Rudolfu Kremerovi, za veškerou práci, kterou na Vysoké škole báňské – Technické
univerzitě vykonal, jak v oblasti odborné a vědecké, tak i pedagogické. Čest jeho památce.
prof. Ing. Miroslav Příhoda, CSc.
vedoucí katedry tepelné techniky
VŠB – TU Ostrava, FMMI
62
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Společenská kronika
doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. sedmdesátníkem
U nás je velice málo odborníků, kteří mají vysoké odborné znalosti a
současně hluboké praktické zkušenosti. A nemnoho specialistů, kteří mohou
zasvěceně hovořit jak do problémů slévárenství a ocelářství, tak se i odborně
vyjadřovat k záležitostem ekonomickým. Docent Šenberger mezi tuto velice
úzkou skupinu beze sporu patří.
Jubilant narozen 2.12.1941, je patronem Rajhradu u Brna a jeho kláštera.
Tam žije se svou vzácnou paní Hanou a donedávna ještě pěstoval vinnou
révu. Vínu rozumí a dokáže o něm kouzelně vyprávět. Zůstal „každým
coulem“ Brňákem v tom nejlepším slova smyslu. A dodejme ještě, že
minimálně mezi slévači, nenajdeme nikoho, kdo tak podrobně ovládá historii
rodu habsburského.
Jeho odborný růst začal absolvováním slévárenské průmyslovky.
Následovala VŠB, hutnická fakulta v Ostravě, kterou úspěšně ukončil v r.
1965. Nasoupil do slévárny Sigmy Slatina, k.p. jako směnový mistr. Přes
vedoucího metalurgického vývoje a vedoucího tavírny se propracoval až na vedoucího provozu. Věnoval se zejména
výrobě vysokolegovaných austenitických ocelí s nízkým obsahem uhlíku, martenzitických korozivzdorných
svařitelných ocelí i ocelí pro transitní plynovody a ropovody a dále vývoji odlitků pro jadernou energetiku. V roce
1981 úspěšně na VUT Brno obhájil kandidátskou disertační práci, zaměřenou na technologii výroby oceli s použitím
kyslíku.
V roce 1987 přešel na VU 070 v Brně. Zaměřil se na technologii výroby ocelí o vysoké čistotě, řízení morfologie
vměstků, na intenzifikaci výroby oceli na odlitky a v neposlední řadě provoznímu zavádění prvků sekundární
metalurgie do našich sléváren.
Do funkce vedoucího provozu metalurgie ve Slévárně Roučka Slatina a.s. se vrátil v roce 1993. Pracoval na výrobě
odlitků určených pro extrémní namáhání. Nebylo pak náhodou, že díky svému tvůrčímu přístupu, rozvaze a dalším
příkladným povahovým vlastnostem se v roce 1995 stal ředitelem Slévárny Slatina a.s.
Pod vedením prof. Ing. Zdeňka Bůžka, CSc. obhájil v r. 1994 habilitační práci. Začal vyučovat na VUT v Brně.
Studenti jej znají jako náročného, ale spravedlivého učitele, který velice poutavě vysvětluje složité teoretické i
praktické problémy výroby oceli i litin.
Většina českých slévačů a ocelářů má doc. Šenbergera v povědomí jako jednoho ze zakladatelů a dlouholetého
předsedu OK pro tavení oceli na odlitky, nadšeného organizátora a garanta konferencí pořádaných touto komisí.
Stejně tak lze pana docenta označit za jednoho ze zakladatelů populárního školení tavičů a mistrů. Taviči mají
v oblibě jeho přednášky a vystoupení. Není se co divit - vždyť slévárenstvím a ocelářstvím prošel od piky. Nebylo
tedy náhodou, že stál také v r. 1998 při založení OK ekonomické při ČSS. A také v ní dlouhodobě pracuje. Odborná
veřejnost si se jménem jubilanta spojuje jeho zásluhy na rozpracování a zavádění aktivního tavení při výrobě
elektrooceli a neúnavného propagátora rozšíření výroby oceli v indukčních pecích. Z jeho aktivit v posledních letech
nemůžeme neuvést jeho podíl na řešení řady projektů MPO a úkolů GAČR. Zaměřoval se zejména na reoxidaci
slitin železa, výrobu vysokolegovaných litin na odlitky, predikci a odstranění vnitřních a povrchových vad a
nukleaci grafitu a možnosti řízení jeho morfologie. Nemůžeme nepřipomenout jeho úsilí, které věnuje rozšiřování
výroby litiny s kuličkovým grafitem a ADI litin.
Jubilant je autorem více než 200 publikací, řady výzkumných zpráv a několika monografií. V roce 2008 vydal jako
hlavní autor knihu Metalurgie ocelí na odlitky. V roce 2009 vydal se skupinou spoluautorů i monografii Reoxidační
pochody při odlévání slitin železa. Je autorem a spoluautorem několika patentů a užitných vzorů. Vychoval pro
české ocelářství a slévárenství řadu kvalitních inženýrů a snad desítku zdatných doktorandů.
Za řadu přátel, kolegů, žáků a spolupracovníků přeje jubilantovi řadu dalších úspěšných let a pevné zdraví
doc. Ing. Václav Kafka, CSc.
63
Společenská kronika
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Profesor Stránský se v plné pohodě dožívá 80 roků
Vedoucí redaktor Hutnických listů Ing. Jan Počta, CSc. mi po svém detailním
prostudování počátků tohoto časopisu připomněl snad polozapomenutou
informaci o oslavě životního jubilea profesora Glazunova. Když se tento
velikán české a evropské metalurgie dožíval padesáti let, tak celé Hutnické
listy byly věnovány této události. Jeho tehdejší asistent Ing. Václav
Vondráček (pozdější profesor VŠB) vydal v tomto časopise celou
Glazunovovu bibliografii. Jan Počta také (zcela správně) uvedl, že na dnešní
padesátníky se běžně pohlíží jako na „mladíky“. Ve srovnání s tím, básníka
Jaroslava Vrchlického po dosažení 50 let oslovovala tehdejší literární obec
„ctihodný kmete“ [1].
Jak tedy pohlížet ve světle tohoto srovnání na osmdesáté narozeniny, které
pan prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. prožívá v plné tvůrčí aktivitě? Jak se
pokusit zaujmout stanovisko ke špičkovému odborníkovi, který se věnoval
komplexnímu výzkumu a vývoji kovových materiálů počínaje teoretickým
rozborem a následným řešením až k využití nových poznatků v praxi?
K mimořádnému jedinci, který podle vlastních slov „přestal počítat své
publikace, když dosáhly počtu 500“? Zcela jistě jich napsal hodně přes tisíc.
Nelze se na pár řádcích pokoušet o hodnocení jeho odborného přínosu naší a evropské metalurgii. Stejně tak není
myslitelné docenit jeho příkladný přístup k mladým lidem a pracovníkům hutí a sléváren, kteří rozhodují o kvalitě a
ekonomice výroby ať již ingotů a kontislitků v ocelárnách nebo odlitků ve slévárnách. To je nezbytné přenechat
fundovanějším, kteří se plně ponoří do života a díla této vpravdě mimořádné osobnosti. Následující řádky mohou
být pouze připomenutím kaménků z mozaiky jeho práce, přístupů k řešení a snad i malým upozorněním na některé
jeho zcela mimořádné osobní vlastnosti.
Náš jubilant má vřelý vztah k historii. Pro zmapování historie našeho oboru odvedl skutečně mimořádný kus práce.
Domnívám se, že je v České republice snad velice málo oblastí, nějak spjatých s historií výroby železa, kterou by
pan profesor neprozkoumal, nepopsal a zjištěné závěry dále nesdělil. Zde lze připomenout jeho práce vztahující se
k mému rodišti [2]. Nebo úspěšné vykování železných hřiven vesnickým kovářem Josefem Vrbou pod jeho
vedením. Zadání vzniklo před známou jeskyní Býčí skála, kdy kolegové v dobových krojích v historické šachtové
peci tavili železnou houbu. Když se zjistilo, že „vojenští“ kováři z VÚ070 nejsou sto vykovat ze železné houby něco
na tehdejší dobu užitečného (meč nebo platidlo - tedy hřivnu) zadaly naše manželky (Mgr. Hana Šenbergerová, paní
Marie Levíčková a Mgr. Ludmila Kafková) v diskusi nepostrádající humor tento úkol prof. Stránskému. Ten jej
dořešil s pomocí zmíněného kováře [5] do zdárného konce.
Při diskusi o příspěvku pana profesora k historii výroby železa nemůžeme nepřipomenout jeho úsilí vynaložené
k popularizaci získaných výsledků. Bylo by možné uvádět řadu článků a přednášek, které na toto téma zpracoval a
pronesl. Snad každé školení tavičů a mistrů v posledních letech je uváděno novými výsledky jeho bádání v historii
hutnictví. Taviči a mistři panu profesoru vždy se dychtivě naslouchají a nikoliv náhodou bývá jimi prof. Stránský
vyhlášen nejlepším přednášejícím. Naposledy se tak stalo na XX. ročníku tohoto školení dne 21. – 23.9.2011 ve
Svratce. Tím se dostáváme k další pozoruhodné vlastnosti našeho osmdesátníka, k mimořádnému daru v ústním
podání, vysvětlení a v zaujetí posluchačů. Proto jej někteří kolegové v dobrém smyslu přezdívají Jan Zlatoústý [3].
Nepřehlédnutelná je jubilantova další vynikající vlastnost a tou je výjimečná pracovitost. Prof. Stránský má tak
rozsáhlý pracovní záběr, že by se mohl připsat několika vědeckým osobnostem.
Prof. Stránský má tvůrčí přístup i k jiným disciplinám, o kterých by se snad někdo mohl domnívat, že přímo
nesouvisí s jeho vlastní profesí. Z dřívější doby připomeňme například dokládání získaných poznatků (kde je to jen
trochu možné) statistickými výsledky. A nezapomeňme také na přístupy profesora Stránského k ekonomii. Je
známo, že dokáže správně stanovit ekonomická omezení daného problému. Snad se již méně ví, že s řadou prací a
názorů významných ekonomů je podrobně seznámen. Uveďme si kupříkladu polozapomenutého Jana Aloise
Schumpetera [4], kterého Petr Drucken spolu s Keynesem považuje za dva nejvýznamnější ekonomy dvacátého
století.
Nemůžeme nepřipomenout velice pozitivní vliv, který má náš oslavenec na mladé kolegy. Nejenže na ně zcela
zásadně působí svým nevšedním příkladem. Dokáže vždy poradit a velice povzbudit. U každého vždy najde něco
pozitivního, co mladého kolegu nadchne k další práci.
64
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Společenská kronika
Nejde opomenout příkladnou skromnost našeho oslavence a nezměrnou pokoru. Řada z nás byla svědkem situací,
kdy pan profesor byl za svoji práci oceňován a chválen. Náš osmdesátník s elegancí sobě vlastní pak pronáší „nechť
je chvála vedená na moji hlavu směrována na moje učitele“. A pohotově uvádí, za co kterému ze svých vzorů vděčí.
Tedy pane profesore, milý Karle! Ještě mnoho dalších plodných let! A rozdávej dál pohodu a buď nám nadále
příkladem!
Za Tvé kolegy, přátele a žáky
doc. Ing. Václav Kafka, CSc.
Literatura
[1] Počta, J.: Osobní sdělení, srpen 2011
[2] Stránský, K. a kol.: Po stopách těžby a zpracování stříbrných rud v Rudíkově, Hutnické listy, 2010, roč. LXIII, č. 1, s.62 -66
[3] Svatý Jan Zlatoústý (* 347, † 407) Turecko, konstantinopolský arcibiskup, který proslul svou řečnickou a kazatelskou zdatností, zdroj
Wikipedie
[4] Jan Alois Schumpeter (* 1883 Třešť, † Taconic USA), zdroj Wikipedie
[5] Stránský, K. aj.: Kovářské zpracování železné houby vytavené šachtové peci olomoučanského typu rekonstruované podle nálezů z 11. století.
In.: Zkoumání výrobních objektů technologií archeologickými metodami, Archeologia technica 9, Technické muzeum v Brně duben 1993, s.
15-19
____________________________________________________________________________________________________________________
Hyundai a Kia zvyšují prodeje
e15.cz, čtk
4.10.2011
Největší jihokorejská automobilka Hyundai Motor a její sesterská společnost Kia Motors v září
pokračovaly ve zvyšování prodeje. Firmy podle agentury Reuters předpokládají, že překonají své dřívější
prodejní cíle pro letošní rok.
Hyundai zvýšila v září svůj celosvětový prodej meziročně o 14 % a Kia o 16 % díky silné poptávce na
klíčových trzích, jako jsou Spojené státy a Čína. Růst obou automobilek by však v budoucnosti mohly
narušit omezené výrobní kapacity, světová hospodářská krize a rostoucí konkurence.
Hyundai tvoří společně se sesterskou firmou Kia pátého největšího výrobce automobilů na světě.
Automobilky Hyundai a Kia byly dříve považovány za výrobce levných vozů s nezajímavým designem.
Firmy však v posledních letech zapracovaly na svých problémech s designem i kvalitou, a začaly tak
dosahovat vynikajících výsledků v prodeji.
„Považujeme firmy Hyundai a Kia za velmi vážné konkurenty, protože vyrábí dobré automobily, mají
solidní design a zlepšují kvalitu,“ uvedl nedávno šéf prodeje největší evropské automobilky Volkswagen
Christian Klingler. „Hyundai bude s Volkswagenem soupeřit o titul největšího výrobce automobilů na
světě. Ne v tomto nebo příštím roce, ale rozhodně ve středně dlouhém období,“ řekl analytik Frank
Schwope ze společnosti NordLB.
Hyundai v listopadu 2008 oficiálně zahájila sériovou produkci osobních aut v Nošovicích na FrýdeckoMístecku. Kia spustila v prosinci 2007 sériovou výrobu osobních vozů u slovenské Žiliny.
SB
65
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
hutnictví ve světě
„Z hlediska trhu nejde rozhodně o blesk z čistého
nebe. Zlepšení ratingu ČR jsme v horizontu
nejbližších čtvrtletí očekávali i my. Překvapením je
ovšem, že došlo k zvýšení o dva stupně. Znamená
to, že český stát a potažmo české subjekty by do
budoucna měly mít šanci na financování za lepších
podmínek. Zajímavé je ovšem oznámení agentury,
že hodnocení odráží změny kritérií, jež kladou
větší důraz na politický a ekonomický profil vlády a
že změna zahrnuje očekávání, že bude schválena
reforma sociálního systému. Z toho můžeme
odvodit vyšší pravděpodobnost snížení ratingu v
případě politických potíží a změn,“ zdůraznil
analytik Raiffeisenbank Michal Brožka. Podle jeho
mínění lze očekávat i krátkodobou pozitivní reakci
na českém dluhopisovém trhu: „Naše krátkodobé
doporučení k českým vládním dluhopisům proto
měníme na držet z předchozího doporučení
prodávat. Rozdíl mezi výnosy německých a
českých vládních dluhopisů by se měl snižovat.“
Stát prohrál spor s Mittalem o miliardy
tyden.cz
21.8.2011
Ocelářská společnost ArcelorMittal Ostrava
nemusí platit miliardové pokuty českému státu za
předražování koksu v letech 2004 a 2005. Pokuty
udělilo firmě indického multimiliardáře Lakšmího
Mittala Finanční ředitelství v Ostravě a následně je
potvrdilo i ministerstvo financí.
Městský soud v Praze však v dubnu 2010 uznal
žalobu indického obra, pokuty zrušil a vrátil je
resortu k dalšímu řízení a dopracování.
Ministerstvo pak správní řízení překvapivě ukončilo
a definitivně tím přišlo o možnost získat miliardy do
státního rozpočtu.
Spory státu a společnosti ArcelorMittal se táhnou
již od roku 2003. Indové několikrát výrazně zdražili
koks sesterským Vysokým pecím Ostrava, což
následně pocítily na nákupu surového železa i
tehdejší ocelárny Vítkovice Steel (dnes Evraz
Vítkovice). Jejich majitelem byl do roku 2005 právě
stát.
SB
Největší znečišťovatelé v ČR
mediafax.cz, František Bužek
SB
Mezi největšími znečišťovateli za rok 2010 jsou
podniky Spolana Neratovice a Třinecké železárny.
Za poslední rok patří navíc k těm, které své emise
nebezpečných látek zvyšují, uvedla to společnost
Arnika, která výsledky z IRZ (Integrovaný registr
znečišťování) vyhlašuje.
České republice byl zvýšen rating
euro.cz, Miroslav Tryner
4.10. 2011
24.8.2011
Ratingová agentura Standard & Poor’s zvýšila
České republice ratingové hodnocení, a to hned o
dva stupně z A na AA-. Toto hodnocení se týká
dlouhodobých závazků v cizích měnách, u
dlouhodobých závazků v domácí měně dochází
taktéž k zvýšení z A+ na AA. „Je to další pozitivní
zpráva o tom, jak je hodnocena důvěryhodnost ČR
a snaha vlády směřovat k vyrovnaným veřejným
rozpočtům. V dnešní turbulentní době se jedná
spíše o výjimku, mnohým dalším státům je naopak
rating snižován,“ uvedl ministr financí Miroslav
Kalousek.
Třinecké železárny o víc než 100 % zvýšily své
emise reprotoxických látek, tedy nebezpečných
pro
lidskou
reprodukci.
K
největším
znečišťovatelům patří už několik let DEZA
Valašské Meziříčí. Dobrou zprávou je pro rok 2010
výrazný
pokles
ohlášených
emisí
látek
mutagenních a pro člověka rakovinotvorných.
V souhrnné kategorii rakovinotvorných látek se
pořadí na dvou prvních místech oproti předchozím
dvěma letům nezměnilo. Oba patří k chemickému
průmyslu, a to podnikům DEZA Valašské Meziříčí
a Spolana Neratovice. Ve srovnání s předchozími
roky vypustila naopak společnost Spolana
Neratovice zhruba o 6 t více nebezpečných látek
do vody a do ovzduší.
Kalousek dále upozornil, že agentura v novém
ratingu zohlednila celou řadu kritérií včetně
předložených reforem systémů veřejných financí.
Standard & Poor’s hodnotí ČR jako ekonomiku s
nízkou mírou zahraničního zadlužení, se stabilním
bankovním sektorem s minimem půjček v cizí
měně a s dobře fungující nezávislou centrální
bankou.
„Naše
zvýšení
rovněž
zahrnulo
očekávání, že bude schválena důchodová
reforma,“ upřesnila agentura.
Nejvíce velkých průmyslových zdrojů znečišťování
je podle hlášení do IRZ v Moravskoslezském a
Ústeckém kraji, následují je pak kraje Středočeský
a Zlínský.
66
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
Hutnictví ve světě
Tuzemské stavebnictví v srpnu meziročně
zpomalilo pokles na 7,7 % po červencovém
propadu o 11,1 %. Počet zahájených bytů v srpnu
poklesl meziročně o 17 %, počet dokončených
bytů naopak meziročně vzrostl o 24,3 %.
SB
Množství provozoven, které ohlásily únik, vzrostlo
téměř o 150, z 1507 za rok 2009 na 1651 za rok
2010.
Alarmující je, že se zvýšil trojnásobek ohlášeného
množství dioxinu do ovzduší a vod. Největší nárůst
zaznamenala v odpadech spalovna Sita v
Trmicích. Poprvé ohlásil dioxiny v odpadech
ostravský hutní kolos Mittal Steel. 58 g dioxinů
skončilo podle výkazu v IRZ v recyklovaných
odpadech. "To považujeme za selhání v
naplňování
Stockholmské
úmluvy,
která
konstatuje,
že
by
odpady
s
obsahem
perzistentních organických látek neměly být
určené k recyklaci," říká Jindřich Petrlík z Arniky. S
největší pravděpodobností se tedy použily buď na
stavbách nebo v jiných výrobcích či dále
využívaných materiálech.
Změna ve vedení ArcelorMittal Ostrava
MS deník, BL
Od konce října má ArcelorMittal Ostrava, a.s.
(AMO)
nového
generálního
ředitele.
Za
dosavadního ředitele Augustine Kochuparampila
nastoupil do vedení hutě Tapas Rajderkar, který
dosud působil ve stejné funkci v evropských
jednotkách segmentu trubek zaměřeného na
automobilový, strojírenský a stavební průmysl.
K personální změně dochází v důsledku interní
reorganizace skupiny ArcelorMittal, kdy ostravský
závod přechází do divize Flat Carbon Europe.
Augustine Kochuparampil působí nadále ve funkci
generálního ředitele divize Long Carbon Europe.
Vzrostlo i ohlášení množství látek nebezpečných
pro vodní organismy, a to téměř o 10 t i přesto, že
největší znečišťovatelé svůj podíl emisí do vody
snížili. Zvýšilo se také množství ohlášených emisí
nebezpečných prachových částic.
Odboráři se o nové personální a s tím související
organizační změny s obavami zajímají, protože se
znovu nabízí myšlenka redukce počtu vysokých
pecí v Hornoslezské aglomeraci (Ostrava – Krakov
– Katowice). Vedení AMO však své zaměstnance i
veřejnost ujišťuje, že nehodlá v Ostravě rušit
žádnou vysokou pec a naopak ve shodě se svým
červnovým prohlášením bude investovat do
modernizace a ekologizace vysokopecního
závodu.
red.
V obou srovnávaných letech (2009 a 2010)
pocházela naprostá většina ohlášených emisí
zhruba ze 20 provozoven, přičemž většina z nich
leží v krajích Moravskoslezském a Ústeckém.
Množství látek poškozujících ozónovou vrstvu
ohlášených do IRZ se téměř zdvojnásobilo.
Důvodem
je
významný
nárůst
množství
ohlášeného Spolanou. "I když jde jen o kilogramy
těchto látek, měly by být více regulovány, a to i v
souvislosti s čerstvou zprávou o zhoršujícím se
stavu ozónové vrstvy Země nad severní polokoulí,"
podotkla mluvčí Arniky Zora Kasiková.
Ožije v ČR těžba zlata?
SB
Moravskoslezský deník, ČTK
Český průmysl se zmátořil,
stavebnictví zpomalilo propad
Mladá fronta Dnes, vem iDNES.cz
11.10.2011
20.10.2011
Vysoká cena zlata vyvolala zvýšený zájem
těžebních společností o území na české i bavorské
straně Šumavy. Zde jeho naleziště patřila již ve
středověku k nejvýnosnějším v Evropě. Podle
geologů jsou v Bavorském lese i na Šumavě tuny
zlata. Jeho cena se vlivem krize vyšplhala natolik
vysoko, že i odkrytí naleziště s malým množstvím
tohoto vzácného kovu je pro firmy zajímavé.
7.10.2011
Průmyslová výroba v srpnu meziročně zrychlila
růst na 5,9 %. Podle ekonomů to však není
výsledek hodný pochvaly. Hodnota nových
zakázek totiž meziročně klesla o 3,4 % a v dalších
měsících se dá čekat spíše zpomalení průmyslu.
Podle ekonomů je reálný přírůstek průmyslu
mizivý, protože po očištění o meziroční výhodu v
podobě jednoho pracovního dne rostl jen o 3,5 %.
Proti červenci letošního roku průmyslová výroba
dokonce klesla o 0,6 %.
Německá společnost Deutsche Rohstoff proto
plánuje obnovení těžby zlata v Horních Falcích.
V příhraničních krajích Schwandorf a Neustat tak
2
vznikne těžební pásmo o rozloze 38 km . Podobné
aktivity vyvíjejí důlní podniky v Kašperských
Horách a okolí. Naleziště zlata se nacházejí jen 3
– 5 m pod povrchem. Bohatost rudy odpovídá
výtěžnosti řádově několik g/ t horniny.
Největším rizikem tuzemského průmyslu je
rostoucí závislost na zahraničních zakázkách a
klesající poptávka domácí ekonomiky.
red.
67
Hutnictví ve světě
Postaví EVRAZ
elektrickou pec?
Hutnické listy č.5/2011, roč. LXIV
v Ostravě
Moravskoslezský deník, lap
ArcelorMittal dočasně uzavře jednu
z vysokých pecí v Polsku
novou
Moravskoslezský deník, lap
22.10.2011
22.10.2011
Největší světový výrobce surového železa a oceli
ArcelorMittal dočasně uzavře jednu ze svých tří
vysokých pecí v Polsku. Společnost tím reaguje na
oslabování
evropské
poptávky po
oceli..
ArcelorMittal uzavře vysokou pec ve svém závodě
ve městě Dąbrowa Górnicza. Odstavovaná pec
vyrábí 2,2 mil t surového železa ročně a na polské
produkci se podílí 30 %. V provozu tak zůstane
druhá vysoká pec v tomto závodě a další vysoká
pec v Krakově.
Výstavba nové elektrické obloukové pece
v Ostravě, o které EVRAZ poprvé informoval
v loňském roce, je podle generálního ředitele
vítkovického EVRAZu Ing. Zbyňka Kvapíka stále
považována za strategický projekt. V současnosti
probíhá vnitřní schvalovací proces v rámci
společnosti EVRAZ.
Na projektu odprášení ocelárny, které by mělo
zprovozněno v září 2013, se podle generálního
ředitele pracuje a EVRAZ má už smluvně
zajištěnou dodávku technologie pro toto zařízení.
Dosavadní investice do odprášení se pohybují
kolem 5 mil. €.
V 1. pololetí 2011 se výroba surového železa a
oceli dostala v Evropě na vysokou úroveň.
Poptávka mezitím poklesla, což snížilo ceny a
vedlo evropské výrobce k omezování kapacit.
ArcelorMittal již odstavil vysoké pece v Belgii,
Německu a Španělsku. Český ArcelorMittal
Ostrava však zatím žádnou vysokou pec zavírat
nebude.
Senior viceprezident skupiny EVRAZ Pavel
Tatyanin uvedl, že současné využití kapacity
ocelářské výroby v Rusku je u této společnosti na
úrovni 100 %. Totéž platí i pro Severní Ameriku a
Jihoafrickou republiku. V ostravském závodě se
výroba pohybuje kolem 70 %. Viceprezident tvrdí,
že pro EVRAZ je klíčový trh dostatečně silný a to,
o čem hovoří někteří konkurenti, tedy uzavírání
provozů, ve firmách EVRAZu nehrozí.
red.
red.
68
Download

Číslo 5/2011 - Hutnické listy