ROČNÍK/VOL. LXV
ROK/YEAR 2012
4
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
PROFESSIONAL PERIODICAL FOR METALLURGY AND MATERIAL ENGINEERING
W W W. H U T N I C K E L I S T Y. C Z
ISSN 0018-8069
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inženýrství
.
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
Vedoucí redaktor
Ing. Jan Počta, CSc.
 596995156
e-mail: [email protected]
[email protected]
Redaktorka
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.
Prof. 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 záhlaví a podkladu
na titulní straně
Miroslav Juřica,
e-mail [email protected]
Tisk
T-print s.r.o., Průmyslová 1003, 739 65
Třinec
Registrační číslo
MK ČR E 18087
Mezinárodní standardní číslo
ISSN 0018-8069
Obsah
úvod
Forming 2012
4
tváření, tepelné zpracování
Ing. Jaromír Horsinka, prof. Ing. Jiří Kliber, CSc., Ing Jiří Adamík, prof.
Ing. Ivo Schindler, CSc.
5
Laboratorní a počítačová simulace přípravy bainitické oceli
se zaměřením na mechanické vlastnosti
prof. Ing. Jiří Kliber, Ing. Jaromír Horsinka, CSc., Ing Michal Sikora, prof.
Ing. Ivo Schindler, CSc.
10
Laboratorní a počítačová simulace přípravy bainitické oceli
se zaměřením na strukturní vlastnosti
Ing. Richard Baron, Ing. Michal Vyležík, Ing. Vojtěch Faja
Řízené válcování tyčí speciálních průřezů v podmínkách
nehomogenních deformací
Bc. Rostislav Hryn, Ing. Stanislav Rusz, Ph.D., Ing. Václav Šumšal,
Ing. Petr Kawulok, Ph.D. Ing. Marcel Janošec, Ph.D.
14
18
Optimalizace parametrů válcování aluminidu železa typu Fe40Al-Zr-B v ochranných kapslích
Ing. Vladislav Bambušek, Ing. Petr Kawulok, prof. Ing. Ivo Schindler,
CSc.
22
Vliv válcovacích sil na skok válců při válcování vybraných
ocelí za tepla
doc. Ing. Miroslav Greger,CSc., Ing. Václav Šumšal, Ing. Jiří Petržela,
Ph.D., Ing. Vladimír László, Ph.D. Ing. Tomáš Cechel, Ing. Miroslav
Juhas
26
Kování zdvihů pro svařované zalomené hřídele
doc. Ing. Jozef Bílik, PhD., Ing. Mariana Balážová, Ing. Anna Pompurová,
Ing. Roland Šuba, PhD., Ing. Ľudmila Kršiaková, PhD.
31
Tvárnenie na mieru šitých laserovo zváraných polotovarov
doc. Ing. Viktor Tittel, CSc., Ing. Miroslav Zelenay
Vplyv ťažného uhla
oceľových drôtov
prievlaku
na
proces
zlanovani
Ing. Tomáš Kubina, Ing. Josef Hodek, Ph.D., Ing. Jaromír Dlouhý, Ph.D.,
Ing. Michal Duchek
36
41
Vývoj výrobního postupu pro titanové dráty s ultrajemnou
strukturou pomocí zařízení CONFORM
doc. Ing. Miroslav Greger, CSc. , Ing. Václav Šumšal, Ing. Václav Mašek,
Ing. David Žáček
46
Použití jemnozrnného titanu pro dentální aplikace
materiálové inženýrství
prof. Ing. Eva Mazancová, CSc., Miroslava Subíková
Mikrofraktografická odezva profilu TH29
50
zkušebnictví, měřictví,
laboratorní metody
prof. Ing. Ivo Schindler, CSc., Bc. Rostislav Kawulok, Ing. Petr Kawulok,
Ing. Michal Cagala, Ing. Pavel Suchánek, Ph.D.
55
Vliv výpočetní metody na hodnotu aktivační energie
aluminidu železa při tváření za tepla
počítačová simulace,
výpočetní metody
Ing. Michal Duchek, Ing. Mikuláš Fedorko, Ing. Tomáš Kubina, Ph.D.,
Ing. Božík Martínek
Numerická simulace kování ingotu s vnitřními vadami
60
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inženýrství
.
Ing. Mikuláš Fedorko, Ing. Ladislav Maleček
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.
Dosavadní získané poznatky s přípravou numerického
modelu kování výkovku čtyřpólové hřídele
64
Ing. Ladislav Maleček, Ing. Mikuláš Fedorko
69
Numerická simulace tepelného zpracování velkých výkovků
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.
hutní výroba v ČR a SR
74
ze spolkové činnosti a odborných akcí
76
historie hutnictví
83
recenze
87
společenská kronika
89
výstavy, veletrhy, konference
93
hutnictví ve světě
95
© OCELOT s.r.o., 2012
ISSN 0018-8069
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, slovenské a anglické verzi na
webových stránkách Hutnických listů.
Dodavatelé příspěvků ve všeobecné části :
● Hutnictví železa, a.s. ● VŠB-TU Ostrava ● Ing. RNDr. Bohumil Tesařík ● Dopisovatelé
● Redakce
Inzerenti a objednatelé reklamy:
● ArcelorMittal Ostrava a.s. ● Linde Gas, a.s.
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inženýrství
.
C o n t e n t
Forming, Heat Treatment
Horsinka, J. - Kliber, J. - Adamík, J. - Schindler, I.
5
Laboratory and Computer Simulations of Production of Bainitic Steel Aimed at Mechanical
Properties
Kliber,J. - Horsinka, J. - Sikora,M. - Schindler,I.
10
Laboratory and Computer Simulations of Bainitic Steel Processing Focused on Structural
Characteristics
Baron, R. - Vyležík, M. – Faja, V.
14
Controlled Rolling of Bars with Special Cross-sections in Conditions of Non-homogenous
Deformations
Hryn, R. - Rusz,S. - Šumšal,V. - Kawulok, P. - Janošec,M.
18
Optimisation of Parameters for Rolling of Iron Aluminide of the Type Fe-40Al-Zr-B in Protective
Capsules
Bambušek, V. - Kawulok,P. - Schindler,I.
22
Influence of Rolling Forces on Spring of Rolls at Hot Rolling of Selected Steels
Greger, M. - Šumšal, V. - Petržela, J. - László,V. - Cechel, T. – Juhas, M.
26
Forging of Crankthrows for Welded Crankshafts
Bílik, J. - Balážová, M. - Pompurová,A. - Šuba, R. - Kršiaková, Ľ.
31
Forming of Tailored Laser Welded Blanks
Tittel, V. – Zelenay, M.
36
Influence of Drawing Die Angle on Bunching Process of Steel Wires
Kubina,T. - Hodek, J. - Dlouhý, J. – Duchek, M.
41
Development of Production Procedure for Ultrafine-grained Titanium Wires in CONFORM
Equipment
Greger, M. - Šumšal, V. - Mašek,V. – Žáček, D.
46
Preparing of Ultra Fine Grain Titanium for Dental Applications
Material Engineering
Mazancová,E. – Subíková, M.
50
Micro-fratographic Response of TH29 Profile
Testing, Messurement, Laboratory Methods
Schindler, I. - Kawulok, R. - Kawulok, P. - Cagala,M. - Suchánek, P.
55
Influence of the Calculation Method on the Value of Iron Aluminide Activation Energy at Hot
Forming
Computer Simulation, Computing Methods
Duchek, M. - Fedorko,M. - Kubina, T. – Martínek, B.
60
Numerical Simulation of Ingot Forging with Internal Defects
Fedorko,M. – Maleček, L.
64
Construction of Numerical Model of Forging Process of Four-pole Rotor Shaft
Maleček, L. – Fedorko, M.
Numerical Simulation of Heat Treatment of Large Forgings
69
Odborný časopis pro metalurgii a materiálové inženýrství
ISSN 0018-8069
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
19. mezinárodní vědecká konference FORMING 2012 se uskuteční ve dnech 8. – 8. září 2012 v hotelu
WERSAL v Zakopaném (Polsko). Bude již tradičně spolupořádaná Katedrou tváření materiálu Fakulty
metalurgie a materiálového inženýrství Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava a
partnerskými katedrami na technických univerzitách v Katovicích (Polsko) a Trnavě (Slovensko). Tato
konference se dlouhodobě zaměřuje na problematiku deformačního chování různých typů ocelí i slitin
neželezných kovů, moderní technologie jejich termomechanického zpracování a efektivní fyzikální i
matematické metody simulace vedoucí k optimalizaci tvářecích procesů i zavádění nových materiálů a
technologií do výrobní praxe.
V minulých letech přispěly konference s názvem PLAST a později FORMING k úzkému provázání
průmyslové sféry s akademickými i vědeckovýzkumnými pracovišti několika evropských zemí v oblasti
výzkumu objemového i plošného tváření. Zatím se konaly v následujících lokalitách: Wisła (Polsko –
1994), Frýdlant nad Ostravicí (1995), Ustroń (Polsko – 1996, 1998 a 2000), Rožnov pod Radhoštěm
(1997), Zlaté Hory (1999), Stará Lesná (Slovensko – 2001), Luhačovice (2002), Podlesice k/Kroczyc
(Polsko – 2003), Štrbské Pleso – Vysoké Tatry (Slovensko – 2004), Lednice (2005), Szczawnica (Polsko
– 2006), Podbanské – Vysoké Tatry (Slovensko – 2007), Brno (2008), Zakopane (Polsko – 2009),
Piešťany (Slovensko – 2010) a Trojanovice (Česká republika – 2011).
Od roku 2009 jsou všechny recenzované příspěvky v nezkrácené podobě publikovány výhradně
časopisecky – články autorů z České republiky a Slovenska v HUTNICKÝCH LISTECH, ostatní
příspěvky v polském časopisu HUTNIK – WIADOMOŚCI HUTNICZE. Je tím zásadně posilována
prestiž akce a kvalita příslušných publikačních výstupů, odlišně hodnocených v různých zemích.
Na financování tohoto čísla HUTNICKÝCH LISTŮ se již tradičně podílela společnost ArcelorMittal
Ostrava a.s. Poděkování za podporu akce patří rovněž Regionálnímu materiálově technologickému
výzkumnému centru na Fakultě metalurgie a materiálového inženýrství VŠB – TU Ostrava.
Za organizátory:
prof. dr hab. inż. Eugeniusz Hadasik, garant konference,
Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska, Katowice, Polska
prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.,
Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, VŠB – TU Ostrava, Česká republika
doc. Ing. Viktor Tittel, CSc.,
STU, Materiálovotechnologická fakulta so sídlom v Trnave, Slovenská republika
4
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
tváření,
tepelné zpracování
_____________________________________________________________________________________________
Laboratorní a počítačová simulace přípravy bainitické oceli se zaměřením na
mechanické vlastnosti
Laboratory and Computer Simulations of Production of Bainitic Steel Aimed
at Mechanical Properties
Ing. Jaromír Horsinka, prof. Ing. Jiří Kliber, CSc., Ing Jiří Adamík, prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.,
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství
Tento článek se zabývá teorií bainitických ocelí a jejich přípravou se zaměřením na mechanikcé vlastnosti. Pro
účely výzkumu proběhlo experimentální válcování v laboratoři vysoké školy báňské, na katedře tváření materiálů.
Během válcování byl uplatňován speciální režim ochlazování, který odpovídá možnému režimu válcování v reálných
provozních podmínkách s cílem získat bainitickou strukturu. Z experimentálně vyválcované oceli byly nařezány
vzorky a z nich vysoustruženy tahové zkoušky pro další vyhodnocení. Dále byly ze všech vzorků odebrány proužky o
tloušťce 5 mm k vyhodnocení tvrdosti.
Sada zkoušek z plastometru SETARAM ukázala základní změnu deformačního chování zkoumaného materiálu při
ochlazování a umožnila následným vyhotovením tahových zkoušek přímo ze vzorků po vykonání krutové zkoušky
zjistit hodnoty mechanických vlastností a rovněž tvrdosti. I tyto zkoušky probíhaly při režimu ochlazování
odpovídajícímu režimu v předchozím případě.
Pro doplnění předchozích dvou způsobů zkoušení byla provedena simulace ochlazování v programu QTSteel.
Zadaná data chemického složení, režimu ochlazování i tvaru odpovídala výše uvedeným příkladům. Program
vyhodnocuje jak výsledné strukturní složení, tak především hodnoty meze kluzu a pevnosti, které porovnáme
s výsledky z krutové zkoušky a z laboratorního válcování.
Thanks to their high strength and good toughness, bainitic steels are suitable, for instance, as materials for springs
in automotive industry. Strict requirements of this sector to the materials quality, safety, mechanical properties and
other characteristics, are in stark contrast to its demand for the lowest possible prices. This is why suitable
candidates can be found among those as-rolled bainitic steels, which do not require additional heat treatment, as
they already possess the properties needed.
Besides a brief mention of theoretical aspects of bainitic steels, this paper deals primarily with laboratory rolling.
Rolling was performed on the computer-controlled K 350 reversing rolling mill at the laboratory of the Department
of Materials Forming of VŠB - Technical University of Ostrava. Special cooling schedule used in this experiment
corresponds to the rolling schedule that can be utilized under real-world conditions for the purpose of obtaining
bainite microstructure in the rolled products. Rolled products in this experiment were sectioned to provide feedstock
for manufacture of tensile test specimens by turning. For hardness testing, additional 5-mm strips were cut off from
the products.
The group of tests conducted in the SETARAM simulator revealed a fundamental change in the deformation
behaviour of specimens during cooling. As tension test specimens were made directly from the torsion test samples,
mechanical properties, including hardness, could have been measured. In these tests, the cooling schedule
mentioned above was used as well. In order to obtain additional data, cooling simulation was conducted with use of
the QTSteel software. The input data on chemical composition, cooling schedule and shape identical to that in the
above tests was used. The software evaluated the resulting microstructure, yield stress and ultimate strength, which
was compared to the data from the torsion test and laboratory rolling. Once all experiments were completed, it was
5
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
found that bainite microstructure with very good mechanical properties can be obtained if all the required
parameters for rolling and cooling are met.
Tab. 1 Chemické složení použité oceli
Tab. 1 Chemical composition of the used steel
Bainitická ocel
Velké množství vysoce pevných ocelí obsahuje ve
výsledné struktuře nějaké množství bainitu, za
bainitickou ocel se tedy považují ocele, jejichž struktura
je tvořena z největší části bainitem. Vzhledem
k chemickému složení by se podle obsahu uhlíku daly
tyto oceli rozdělit do tří skupin a to nízkouhlíkové,
středně a vysokouhlíkové bainitické oceli. U většiny
bainitických ocelí je především kladen velký důraz na
mikrolegury, které podporují tvorbu bainitické struktury
u daného typu oceli. Největší vliv na tvorbu bainitu ve
struktuře má mangan, jakožto prvek vysoce ovlivňující
prokalitelnost oceli a tedy možnost tvorby bainitu.
Struktura těchto ocelí vzniká ohřevem na austenitickou
teplotu a použitím vhodného termomechanického
zpracováním s možným zakalením a popouštěním, či
řízeným ochlazováním. To vše je ovlivněno rozpadem
austenitu a velikostí původního austenitického zrna.
Další vliv na tvorbu bainitu mají ochlazovací teplota a
rychlost ochlazování.
C
0,6
Cr
0,94
Mn
0,8
Ni
0,02
Si
0,27
Al
0,01
Cu
0,02
Mo
0,16
Ti
0,0022
V
0,11
Válcování probíhalo v laboratoři vysoké školy báňské,
katedry tváření materiálů na počítačově řízené vratné
stolici K 350 (duo 130/kvarto 67) s možnostmi
definovaných změn geometrie válcovací mezery pro
provalky s maximální šířkou 300 mm, s možností
měření energosilových parametrů válcování a možností
přebudování na kalibrované válce. Pro ohřev bylo
použito 5 elektrických pecí s rozdílně nastavenou
teplotou. Pro průběh válcování a následného
ochlazování byl navržen pracovní postu, který je uveden
v tabulce 2.
Tab. 2 Postup průběhu laboratorního válcování
Tab. 2 Procedure of laboratory rolling
Proces
Ohřev
Válcování
Reverze
Dohřev
Válcování
Dohřev
Válcování
Dohřev
Válcování
Dohřev
Válcování
Dohřev
Válcování
Dohřev
Válc. A
Válc. C
Pec A
Pec C
Pec konec
Mechanické vlastnosti jsou u těchto ocelí velice
ovlivněny typem výsledné struktury bainitu. Obecně, se
„klasický“ bainit (horní, či dolní s jehlicovitou
strukturou) vyznačuje značnou pevností a poměrně
vysokou houževnatostí[1]. Jelikož je však rozdíl
mechanických vlastností mezi křivkou vzniku bainitu až
křivkou Ms tak značný, dělí se na horní bainit s malou
tvrdostí a pevností a dolní bainit s vysokou tvrdostí a
pevností až 1500 MPa. Většina bainitických ocelí má
výslednou strukturu smíšenou a to jak ze vzniklých typů
bainitu, tak ostatních strukturních složek. Proto jsou i
mechanické vlastnosti pro různé typy bainitických ocelí
rozdílné [2].
Mechanické vlastnosti bainitických ocelí ovlivňuje
zejména velikost desek (jehlic) bainitického feritu,
disperze karbidických částic, hustota dislokací v
bainitickém feritu a přesycenost jeho intersticiálními
atomy uhlíku. Při poklesu teploty se zmenšuje tloušťka
částic bainitického feritu, vzrůstá hustota dislokací i
koncentrace uhlíku v tuhém roztoku a zjemňuje se
disperze karbidů - pevnost a tvrdost bainitu vzrůstá.
Nedosahuje však tvrdosti martenzitické struktury,
houževnatost je výrazně vyšší.
Teplota
(°C)
1100
1000
950
930
920
930
920
930
920
930
920
930
920
930
900
840
911
840
200
Doba
(s)
0
20
10
30
5
60
5
60
5
60
5
60
5
60
5
5
180
180
600
6,9
7,4
Výška
(mm)
30
28
26
8
24
6,5
22,5
6,9
21
7,4
19,5
8
18
5,7
5,7
17
17
Deformace
(%)
Konečné válcování s deformací 5,7% na výslednou
průměrnou výšku vzorku 17 mm bylo provedeno
pokaždé pro dva kusy vzorků, jedny byly válcovány při
teplotě 900°C a byly následně temperovány 180 vteřin
v peci o teplotě 911°C a druhé dva byly válcovány při
teplotě 840°C s následným temperováním 180 vteřin
v peci o teplotě 840°C. Všechny vzorky byly po
uplynutí 180 vteřin vloženy do pece s teplotou 200°C,
kde byly ochlazovány po dobu 600 vteřin a poté
vytaženy a ponechány volně zchladnout na vzduchu při
pokojové teplotě. Vzorky pro variantu válcování A byly
označeny 1A a 2A, druhé pro variantu válcování C
s nižší teplotou pak 1C a 2C.
Laboratorní válcování
Vstupním materiálem byly vzorky z kusu plynule litého
polotovaru, sochoru kvadrátu 150 x 150 mm. Z tohoto
kusu bylo nařezáno 8 vzorků o rozměrech 30 x 35 x 110
mm. Pro válcování byly určeny 4 vzorky z čehož dva
pro vyšší teplotu doválcování kolem 900 °C a pro druhé
dva pro doválcovací teplotu kolem 850 °C. Chemické
složení oceli je uvedeno níže v tabulce 1.
6
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
vlastností pro jednotlivé způsoby termomechanického
zpracování použité oceli.
Krutové zkoušky
Tato zkouška byla provedena na Plastometru
SETARAM-MMV,
společnosti
Metalurgický a
materiálový výzkum, s.r.o. Jedná se o počítačově řízený,
univerzální torzní plastometr, na kterém lze v rozsahu
teplot od 600°C do 1450°C uskutečnit namáhání
krutem, torzí s přídavným tahem a také čistým tahem.
Tímto lze docílit velkého množství stavů napjatosti,
které umožňují generalizaci výsledků zkoušení
plasticity za tepla. Torzní plastometr SETARAM snímá
a zaznamenává teplotu deformovaného materiálu,
rychlost a dobu kroucení, krouticí moment apod. [3].
Obr. 1 Rozměry vzorků pro tahovou zkoušku
Fig. 1 Dimensions of samples for tensile test
Pro určení tvrdosti podle Vickerse bylo použito
tvrdoměru také v laboratoři na katedře materiálového
inženýrství uvedeného na obrázku 18. kdy bylo použito
měření tvrdosti pro hodnotu nastavení HV30 označující
zatěžovací sílu 30kg působící spodní částí stroje,
vzestupně proti trnu se zkušebním diamantovým,
pravidelným, čtyřbokým jehlanem, který je vtlačován
do vzorku oceli po dobu 10 sekund a po odlehčení, je
čočkou zkoumána velikost úhlopříček vtisku jehlanu ve
tvaru čtverce. Výsledné hodnoty tvrdosti jsou rovněž
zaznamenány v tabulce mechanických vlastností.
Sada zkoušek na plastometru SETARAM ukazuje
základní změnu deformačního chování zkoumaného
materiálu při ochlazování a umožňuje následným
vyhotovením tahových zkoušek přímo ze vzorků po
vykonání krutové zkoušky zjistit hodnoty mechanických
vlastností, které můžeme porovnat s laboratorním
válcováním a simulací.
Vzorky pro krutovou zkoušku byly vyfrézovány a
následně vysoustruženy ze stejného materiálu jako
v případě laboratorního válcování, chemické složení
tedy odpovídá tabulce 1.
K vyhodnocení vhodnosti jednotlivých mechanických
vlastností je potřeba zjistit hodnotu houževnatosti a tím
poukázat na schopnost materiálu odolávat namáhání,
kterému je v případě automobilových pružin
vystaven.K srovnání je použita tahová houževnatost.
Bylo zkoušeno celkově 6 vzorků, které byly označeny
KL/1 – 6 jednotlivé vzorky byly ohřívány na teplotu
1100°C po dobu 600 sekund, poté ochlazeny argonem
za 60 sekund na teplotu 1000°C a následně vystaveny
deformaci krutem 200 otáček/minutu po dobu 0,25
sekund, pak byly vzorky ochlazeny na teplotu 950°C a
znovu vystaveny stejné deformaci. Po té byly rozděleny
na dvě skupiny po 3 kusech, kdy tři (KL/1, KL/3, KL5)
byly ochlazeny na teplotu 900°C a deformovány, zbylé
tři (KL/2, KL/4, KL/6) na teplotu 830°C a také
podrobeny krutu. Za těmito deformacemi byly učiněny
dvě nepatrné deformace 2 otáčkami/minutu po dobu
0,01 sekund, které jsou deformacemi zanedbatelnými a
byly uskutečněny pouze pro programovou řiditelnost
zkoušky na plastometru SETARAM.
Houževnatost vyjadřuje odolnost materiálu vůči lomu a
zpravidla je charakterizována velikostí mechanické
práce, nutné k lomu. V případě tahové zkoušky je tedy
houževnatost w dána obecně integrálem:
(1)
Kde
je deformace v okamžiku lomu. Jednoduše
řečeno, tahová houževnatost je dána velikostí plochy
pod tahovým diagramem. Plochu pod tahovým
diagramem můžeme přeměnit na obdélník, jehož jedna
strana (osa x) je dána A/100 a druhá strana (osa y) je
střední hodnota z napětí meze kluzu a meze pevnosti.
Pak tahová houževnatost je:
Všechny vzorky byly pro poslední zanedbatelnou
deformaci ochlazeny pomocí argonu na teplotu 450°C a
dále ponechány volně chladnout na vzduchu až na
pokojovou teplotu. Celkový počet otáček se pohyboval
mezi 2,44 až 2,46 otáčky.
(2)
Vyhodnocení laboratorního válcování
Kde A zastupuje tažnost,
je mez kluzu a
je
pevnost, výsledná hodnota tahové houževnatosti pak
vychází v J/m3 [4].
K vyhodnocení tahové zkoušky byly z vyválcovaných
vzorků odebrány a následně vyfrézovány a
vysoustruženy vzorky s rozměry pokusné tyče
používané k tahové zkoušce na trhacím stroji
v laboratoři VŠB na katedře materiálového inženýrství.
Rozměry použitých tyčí k tahovým zkouškám jsou
uvedeny na obrázku 1. Tahová zkouška probíhala za
pokojové teploty 20°C. Všechny mechanické vlastnosti
získané pro dané vzorky z tahových zkoušek jsou
uvedeny ve výsledných tabulkách mechanických
V případě materiálů, které nevykazují plastickou
nestabilitu a tvar diagramu odpovídá parabole
procházející počátkem, se používá vztah:
(3)
7
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tahová houževnatost má význam pro volbu materiálu
na výrobu součástí namáhané tahem, u nichž může
docházet
ke
krátkodobému
přetížení.
Tuto
charakteristiku nelze zaměnit s charakteristikami
nárazová práce nebo lomová houževnatost [5]. V článku
je použit právě tento vztah (3), výsledky jsou uvedeny v
tabulce mechanických vlastností a slouží pouze jako
orientační hodnoty.
vzorky a s každého z nich byly vyhotoveny k možnosti
srovnání dvě zkoušky. Dále bylo z jednotlivých vzorků
odebráno asi 5 mm proužku k vyhodnocení tvrdosti, kde
byly na každém proužku uskutečněny po celé délce
průřezu tři zkoušky tvrdosti a následně určena a
zaznamenána
průměrná
hodnota
k jednotlivým
vzorkům. Výsledné mechanické vlastnosti pro obě
zkoušky, obou vzorků jak ochlazovací varianty A, tak C
a tvrdosti jednotlivých vzorků pro dané varianty jsou
uvedeny v tabulce 3. Mechanické vlastnosti vzorku
1A – 1 v tabulce nejsou, poněvadž při tahové zkoušce
došlo k vyklouznutí zkušební tyče z čelistí trhacího
stroje, jelikož už byl vzorek mírně deformován, nebylo
nadále možné jeho podrobení dalšímu průběhu zkoušky
z důvodu skreslení výsledků.
Vyhodnocení krutové zkoušky
Vzorky použité pro krutovou zkoušku byly přímo
použity jako zkušební vzorky pro vyhodnocení tahové
zkoušky na trhacím stroji a zkoušky tvrdosti podle
Vickerse. Jelikož byly rozděleny na dvě skupiny podle
teploty použité pro poslední krut a následné ochlazení,
byly z každé této skupiny vybrány 2 vzorky na
vyhodnocení tahové zkoušky a to KL/3, KL/5 pro
variantu s teplotou 900 °C a KL4, KL/6 pro variantu
s teplotou 830 °C. Zbylé vzorky KL/1,KL2 pro
jednotlivou variantu byly použity k vyhodnocení
tvrdosti, kdy byl odebrán ze střední části tyče asi 5 mm
vzorek a na něm provedeny ve 3 místech měření
tvrdosti a následně vyhodnocena průměrná hodnota.
Výsledné mechanické vlastnosti jednotlivých vzorků
jsou uvedeny v tabulce 3.
Výsledné mechanické vlastnosti pro všechny zkoušky,
všech vzorků použité oceli dosahovaly dobré pevnosti a
jejich mez kluzu se pohybovala v rozmezí od 815 až do
847 MPa. Dokonce i tažnost zůstala zvýšená a její
hodnota neklesla pod 9,56 %. Nejvyšší pevnosti
dosahovaly vzorky varianty C pro teplotu ochlazování
840°C a jejich pevnost přesahovala ve všech případech
1300 MPa. Velké rozdíly nebyly patrné v hodnotách
meze kluzu ani tažnosti, kdy vzorky varianty A měly
mírně vyšší tažnost, pouze tvrdost vzorků pro variantu
C dosahovala vyšších hodnot v řádu 10 HV. Hodnota
tahové houževnatosti se u všech vzorků pohybovala
v rozmezí 90 až 103 J*m-3, pro vzorky varianty C však
byla tahová houževnatost mírně nižší než pro všechny
vzorky varianty A.
Tab. 3 Mechanické vlastnosti krutových zkoušek
Tab. 3 Mechanical properties of torsion tests
Vzorek
Pevnost
(-)
KL/1
KL/2
KL/3
KL/4
KL/5
KL/6
(MPa)
1398,67
1363,37
1459,76
1257,41
Mez
kluzu
(MPa)
637,80
638,16
628,14
646,23
Tažnost
Tvrdost
(%)
8,50
7,57
8,00
8,80
(HV)
542
426
-
Tah. houževnatost
(J/m3)
79,26
68,80
77,85
73,77
Tab. 4 Mechanické vlastnosti experimentálně válcovaných vzorků
Tab. 4 Mechanical properties of laboratory – rolled samples
Vz. Číslo Pevnost
(-)
1A
1A
2A
2A
1C
1C
2C
2C
Z výsledných mechanických vlastností je patrné, že
vzorky použité pro nižší teplotu poslední deformace
830°C a následného ochlazování z této teploty dosahují
nižších pevnostních vlastností. Jako nedostatečná se jeví
mez kluzu, která dosahovala hodnot pouze kolem630
MPa. U všech vzorků byly hodnota tažnosti okolo 8 %.
Tvrdost pro variantu s nižší teplotou zkoumaná u vzorku
KL/2 dosahovala nižších hodnot a průměrná hodnota
tvrdosti pak byla o 116 HV nižší než pro variantu
s vyšší teplotou. Tahová houževnatost se pohybovala
kolem hodnoty 70 J*m-3 pro všechny vzorky je však
zřetelné že vzorky pro nižší teplotu 830°C (KL/4, KL/6)
měly tuto hodnotu o něco menší než vzorky s vyšší
teplotou.
(-)
1
2
1
2
1
2
1
2
(MPa)
1252
1249
1278
1371
1373
1379
1363
Mez
Tažnost Tvrdost
kluzu
(MPa)
(%)
(HV)
356
837
12,32
815
11,72
365
839
11,32
837
10,46
372
847
10,12
828
9,56
384
817
10,00
Tah.hou
ževnatost
(J/m3)
102,91
97,60
96,47
95,62
92,67
87,89
90,88
Vyhodnocení simulace ochlazování
Pro doplnění předchozích dvou způsobů zkoušení byla
provedena simulace ochlazování v programu QTSteel.
Pro eventuální praktické použití našeho laboratorního
válcování a krutové zkoušky s řízeným ochlazováním
byly namodelovány možnosti reálné výroby za tepla
válcovaného svitku.
Výsledky laboratorního válcování
Zadaná data chemického složení, režimu ochlazování i
tvaru odpovídala výše uvedeným příkladům. Program
pak vyhodnotí jak výsledné strukturní složení, tak
Jednotlivé vzorky experimentálně válcované oceli byly
také nařezány a byly z nich vysoustruženy tahové
zkoušky. Pro každý typ ochlazování byly použity dva
8
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
především hodnoty meze kluzu a pevnosti. Jednotlivé
mechanické vlastnosti jsou uvedeny na obrázku 2.
Experimentálně válcované vzorky v laboratorních
podmínkách VŠB jak pro ochlazování z teploty 911°C
varianty C, tak pro teplotu poslední deformace 830°C a
následné ochlazování varianty A přesahovala pevnost
1200 MPa a mez kluzu se blížila k hodnotě 900 MPa.
Pro obě varianty vycházely hodnoty tvrdosti v rozmezí
350 až 390 HV, všechny vzorky měly tažnost okolo
10% a více, tahová houževnatost se blížila u všech
k hodnotě 100 J*m-3. Pro variantu A však byly tyto
hodnoty mírně vyšší než pro variantu C [7].
Mechanické vlastnosti pro experimentální válcování se
tedy nejvíce blížily hodnotám nasimulovaným pro
ideální ochlazování výsledné oceli a ukázalo se, že při
dodržení podmínek válcování a ochlazování je dosažení
bainitické
struktutry
s vysokými
parametry
mechanických vlastností.
Poděkování
Práce byly provedeny v rámci řešení projektů
CZ.1.05/2.1.00/01.0040
"Regionální
materiálově
technologické výzkumné centrum" (v rámci
Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace,
financovaného ze strukturálních fondů EU a ze
státního rozpočtu ČR) a SP2012/33 – Fyzikální a
počítačová
simulace
materiálových
vlastností
vybraných typů materiálů (v rámci Specifického
vysokoškolského
výzkumu
podporovaného
Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR).
Obr. 2 Výsledné simulované mechanické vlastnosti
Fig. 2 The resulting mechanical properties of the simulation
Simulací získané výsledky jsou ideálním stavem
struktury a mechanických vlastností dané oceli pro
nastavené parametry ochlazování a to jak teplotní, tak
rychlosti ochlazování. Získané výsledky proto
v simulaci dosahují vynikajících mechanických
vlastností, jak pro pevnost, tak i pro mez kluzu a
tvrdost.
Literatura
Závěr
Vhodnost použitého chemické složení se při simulaci
v programu QTSteel ukázala jako dobrá, jak vhodností
pro tvorbu bainitické struktury výsledné oceli, tak
výslednými mechanickými vlastnostmi. Jako možná
úprava chemického složení pro zvýšení pevnosti připadá
v úvahu přídavek boru,který také výrazně zvýší rozsah
bainitické oblasti [6]. Zároveň pro větší bezpečnost
oddálení feritického nosu doprava je vhodné upravit i
množství molybdenu.
Výsledné hodnoty mechanických vlastností krutových
zkoušek jak pro vyšší teplotu, tak pro nižší teplotu
ochlazování pro použitou ocel dosahovaly hodnot
pevnosti přesahujících 1200 MPa, ale mez kluzu pouze
hodnot okolo 600 MPa a snížené tažnosti uvšech
zkoušek okolo 8 %, což se projevilo na tahové
houževnatosti, která u všech vzorků dosahovala hodnot
okolo 70 J*m-3. Vzorky však pro obě teploty
ochlazování dosahovaly vysoké hodnoty tvrdosti okolo
400 – 500 HV. Metoda tedy není pro simulaci
ochlazování vhodná, díky ní je ale možné přesně
zachytit deformační křivku oceli pro jednotlivé teploty
deformace.
[1]
YOOZBASHI, M.N.YAZDANI, S. Mechanicalproperties of
nanostructured, lowtemperaturebainiticsteeldesignedusing a
thermodynamic model. Materials Science
and
Engineering A, 527. (2010), 3200-3205.
[2]
BHADESHIA, H.K.D.H.Bainite in steels-Second Edition.
Institute of materials Book 0735, 2001 IOM
Communications Ltd, ISBN 1-86125-112-2
[3]
Horsinka, J. Komplexní teoretická, počítačová a metalografická
studie plastometrických zkoušek materiálu, Teze dizertační
práce, 2012, 32 str.
[4]
VLACH, B. LANGER, P. Zkouška rázem v ohybu. NoM I –
5,VUT – Fakulta
stavební.
Dostupné
z
WWW:<jaja.kn.vutbr.cz/~janirek2/dok/materialy/5tRaz.doc >.
18.3.2012.
[5]
NAUKA O MATERIÁLU. Zkoušení mechanických vlastností
materiálu. 19.3.2012. Dostupné z
WWW:<skola.spectator.cz/2_SEMESTR/Nauka o materialu
/TAH_ teorie.doc >.
[6]
NIE, Y.H.atall. Effect of Boron on DelayedFractureResistance
of Medium - CarbonHighStrengthSpring Steel. Journal of
iron and steelresearch, International. 2007, 14(6), 53-57, 67.
[7]
ADAMÍK, J. Výroba bainitické oceli válcované za tepla se
studiem mechanických vlastností, Diplomová práce, Ostrava,
2012, 51str.
Recenze: Ing. Josef Bořuta, CSc
prof. Ing. Tibor Kvačkaj, CSc.
9
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Laboratorní a počítačová simulace bainitické oceli se zaměřením na
strukturní vlastnosti
Laboratory and Computer Simulations of Bainitic Steel Focused on
Structural Characteristics
prof. Ing. Jiří Kliber, Ing. Jaromír Horsinka, CSc., Ing Michal Sikora, prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.,
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství
Článek se zaměřuje na zkoumání bainitické oceli v laboratorních podmínkách. Teoretická část je věnována zejména
volbě chemického složení, transformačním diagramům rozpadu austenitu s použitím programu QTSteel. V tomto
programu se také simulovalo ochlazování. Experimentální část je zaměřena na technologii výroby vybrané
bainitické oceli válcováním na laboratorní stolici Kvarto v prostorách katedry tváření materiálu na FMMI, VŠB-TU
Ostrava. Hlavní pozornost byla zaměřena na způsoby ochlazování s cílem získat bainitickou strukturu. Jako
doplňující byly provedeny zkoušky krutové s režimem ochlazování po provedených deformacích podobných
ochlazování po válcování. Výsledky mechanických zkoušek jsou v jiném příspěvku v HL. Byla sledována strukturní
analýza dosažených výsledků z torzního plastometru Setaram a experimentálního válcování. Ukázalo se, že při
dodržení podmínek válcování a ochlazování je dosažení bainitické struktury s vysokými parametry mechanických
vlastností možné.
This paper deals with investigation of bainitic steel under laboratory conditions. The theoretical section is devoted
primarily to the selection of chemical composition and to transformation diagrams for austenite decomposition. In
case of bainitic steels, it is desirable to move the ferrite nose to the right, allowing longer times for processing. The
experimental research was conducted in two steps. In the first step, the selected steel was rolled on the four-high
rolling mill at the Department of Materials Forming of the Faculty of Metallurgy and Materials Engineering at VŠB
– Technical University of Ostrava. The experimental material was an actual feedstock from a production plant. It
was sectioned to specimens for rolling. These specimens were rolled gradually, where work pieces were reheated in
the furnace in order to maintain the required temperature between the passes with a reduction of e=0.07. Finish
rolling temperatures ranged between 835 °C and 890 °C. The rolling process was followed by soaking in the
furnace at 840 °C for a pre-set time period and by cooled down by slow cooling to 300 °C in another furnace. The
specimens were examined by tests of mechanical properties (reported in another article published in the same issue
of the Hutnické listy journal) and by metallographic techniques. The amount of martensite found in their
microstructure was between 10 and 15 %. Specimens from the same feedstock were tested by torsion tests, which
included a similar cooling schedule at testing. In these specimens, the proportion of martensite was higher, reaching
up to 35 % in exceptional cases. For both types of specimens the martensite volume fraction data were verified
using additional micro-hardness testing. As the efforts were not entirely successful, computer simulation by means
of QTSteel software was employed as well. The same program was used for cooling simulations. We believe that a
minor adjustment of the chemical composition (higher Mo content or a small addition of boron) could significantly
reduce the proportion of martensite formed in laboratory and in other modified experiments. Overall, the entire
production process would certainly benefit from cooling through the bainite nose with a hold at the temperature.
Moderní výroba tvářených ocelových výrobků se v
současnosti přiklání k ocelím s vyššími užitnými
vlastnostmi, mezi které můžeme zařadit oceli
bainitického typu. Při výrobě středně uhlíkové
bainitické oceli závisí finální mikrostruktura na
deformačních podmínkách, na teplotě doválcování a
zejména na následných podmínkách ochlazování [1]. V
současnosti se nabízí široké portfolio produktů vysoce
pevných ocelí (TRIP, TWIP, DP, CP, MS, FB, HSLA a
také oceli označované jako HSS – High Strength Steels
ale i AHSS – Advanced High Strength Steel), nicméně
vývoj vysoce pevných ocelí je především veden
požadavky automobilového průmyslu, který klade stále
přísnější nároky na zvyšování bezpečnosti vozidel a
redukci hmotnosti vozidel [2,3]. Preferují se oceli, které
neobsahují drahé legující prvky. Proto zde nachází
uplatnění oceli s bainitickou strukturou [4].
Bainitické oceli, které nabízí výborný poměr mezi
pevností a houževnatostí, se řadí do popředí vývoje
technologií výroby oceli. Staly se populárními v době,
kdy je možné systematicky navrhnout jejich výrobu a
řadu kvantitativních technických postupů založených na
teoriích fázové transformace. Nárůst popularity
bainitických ocelí je příčinou mnoha důvodů. Jedním z
důvodů je, že moderní zpracovatelské technologie (např.
zrychlené ochlazování ve výrobě) dovolují zpracovávat
i jinak špatně prokalitelné oceli, u kterých je možné
moderními technologiemi dosáhnout homogenního
podílu vybrané struktury v celém průřezu materiálu. V
10
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Tab. 1 Chemické složení použité oceli
Tab. 1 Chemical composition of the used steel
důsledku toho je možné se vyhnout hrubým karbidům a
využít bainitického ferritu pro získání pevné a odolné,
svařitelné oceli [5-9].
C
0,6
Cr
0,94
1. Vliv řízeného ochlazování
Aplikací řízeného ochlazování z teploty doválcování po
řízeném válcování lze ovlivnit rozpad austenitické fáze
a dosáhnout tak požadovaného podílu jednotlivých fází
po průřezu materiálu vlivem vhodné volby rychlosti
ochlazování resp. režimu ochlazování. Dále lze
dosáhnout zjemnění feritického zrna, z důvodu
potlačení růstu a zvýšené feritické nukleace při rozpadu
austenitické struktury, zjemnění perlitu nebo bainitu,
rovněž zrovnoměrnění mikrostruktury, zvýšení teplot
doválcování, omezení oduhličení a tvorby okují. Pro
strukturní stav po řízeném ochlazování je rozhodující
rychlost ochlazování během fázových přeměn a tzv.
stop teplota (tstop), při které je zrychlené ochlazování
přerušeno. Zrychlené ochlazování nemá probíhat až do
konce fázových změn, tím se zabrání vzniku velkého
podílu zákalné struktury [10-12]. Průběh teplot během
ochlazování resp. rozpadu austenitické fáze lze v časové
závislosti graficky zobrazit v diagramech rozpadu
austenitu., zejména CCT. Pozice a tvary křivek
transformací podchlazeného austenitu závisí většinou na
chemickém složení oceli, homogenitě austenitu a
velikosti zrna austenitu, stejně jako na teplotě
austenitizace a času. Vliv vybraných prvků chemického
složení na směr posunu křivek (bainit a martenzit)
diagramu ARA bainitické oceli je znázorněn na obr. 1
[13-20].
Mn
0,8
Ni
0,02
Si
0,27
Al
0,01
Cu
0,02
Mo
0,16
Ti
0,0022
V
0,11
vzorky (1A, 2A, 1C, 2C ) o rozměrech 35 x 30 x 100
mm. Tyto vzorky byly určeny pro experimentální
válcování na laboratorní válcovací stolici K350. Rovněž
z tohoto materiálu bylo připraveno 6 vzorků pro účely
krutových zkoušek. Válcované vzorky byly ohřáty
na teplotu 1100 °C, prvý úběr byl vždy při 1000 °C
osmi deformacemi (každá e = 0,07, celková výšková
deformace z 30 na 17 mm). Z důvodu rychlého
ochlazování po každém průchodu byly vzorky vždy
vsunuty do pece s teplotou 930 ° C a při této teplotě
proběhlo 7 úběrů, kromě finálního, který byl proveden
buď při teplotě 900 °C nebo 840 °C. Vzorky byly poté
drženy při finální teplotě v peci po dobu 180 s, poté
přeneseny do pece vyhřáté na 200 °C s dobou výdrže
600 s a následně chlazeny na vzduchu. Rychlost
ochlazování byla tedy cca 1,15 °C/s. [21 - 23].
Po preparaci vzorků (1A, 2A, 1C, 2C) byly pořízeny
snímky optickým mikroskopem při zvětšení (50x, 200x,
1000x) a následně byla provedena série vpichů při
zkoušce mikrotvrdosti dle Vickerse za účelem upřesnění
identifikace jednotlivých fází. Poté byl zjištěn podíl
jednotlivých fází. Příklady jsou na obrázku 2.
Obr. 1 Vliv prvků na posun křivek (bainit a martenzit) v ARA
diagramu [21]
Fig. 1 Effect of elements on shifting of the curves (bainite and
martensite) in the ARA diagram [21]
Obr. 2 Struktury vzorků po válcování
Fig. 2 Structures of samples after rolling
Struktura vzorku 1A doválcovaného při teplotě 870 °C
je tvořena bainitickou matricí (450 HV) s 10 % další
fáze (700 HV), pravděpodobně martenzitu, která je na
tomto, jakož i na dalších snímcích obr. 2, zastoupena
světlými oblastmi. Struktura vzorku 2A doválcovaného
při teplotě 890 °C je tvořena bainitickou matricí (440
HV) s 10 % martenzitu (898 HV). Ve srovnání
se vzorkem 1A, je martenzitická fáze tvrdší a jeví se
seskupenější do větších oblastí. Struktura vzorku 1C
doválcovaného při teplotě 835 °C je tvořena bainitickou
matricí (460 HV) s 14 % martenzitu (970 HV).
2. Experimentální válcování v laboratorních
podmínkách katedry tváření materiálu
VŠB-TUO
Pro tento experiment byla vybrána ocel na bázi CrMoV
a její přibližné chemické složení je uvedeno v tabulce 1.
Pro účely experimentu byla získána část reálného
provozního vstupního materiálu kvadrátu 150 x 150 x
12000 mm. Z tohoto materiálu byly připraveny 4
11
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Struktura vzorku 2C doválcovaného při teplotě 840 °C
je tvořena bainitickou matricí (430 HV) s 12 %
martenzitu (939 HV). Je zde jistá posloupnost ve
stoupající tvrdostí martenzitické fáze s klesající teplotou
doválcování. Stejně tak objemový podíl této fáze
nepatrně roste s klesající teplotou doválcování. Nicméně
ani volbou teploty doválcování se nepodařilo obsah
martenzitické fáze eliminovat.
4. Počítačová simulace
Výsledky experimentu jak válcováním a řízeným
ochlazováním, tak ochlazováním po krutové zkoušce
nebyly plně uspokojivé z důvodu podílu nežádoucí
martenzitické fáze. Bylo tedy snahou nasimulovat
ochlazování na základě získaných zkušeností a
navrhnout vhodnou úpravu chemického složení. Pro
tuto část práce byl zvolen program firmy ITA, QTSteel
ve verzi 3.1.4 (2011).
3. Krutové zkoušky
Krutové zkoušky byly deformovány při shodných
teplotách obdobnými hodnotami deformace jako u
válcování (konečné teploty 900 °C resp. 830 °C.
s ochlazováním na 480 °C v době 420 s, tedy rychlostí
cca 0,9 °C/s, jedině s tím cílem, že z jejich střední části
byly připraveny vzorky pro metalografické zkoušení.
Získané vzorky byly podrobeny strukturní analýze
v oblasti cca 2/3 poloměru, kde byly pořízeny
mikrostrukturní snímky optickým mikroskopem při
různém zvětšení (50x, 200x, 500x, 1000x) a
mikrotvrdosti, následně zjištěny podíly fází a provedeny
zkoušky mikrotvrdosti.
Jako příklad jsme zvolili ocel chemického složení jako u
laboratorních experimentů. Po nutné výdrži 180-220 s
na teplotě doválcování s mírným poklesem byla zvolena
rychlost ochlazování 1,1 °C/s a dostali jsme se do
bainitického nosu, ale blízko feritické fáze (obr. 4).
Proto bylo navrženo nové chemické složení s obsahem
Mo do hodnot 0,15 % a možný přídavek B, což obojí
posouvá křivky oblastí feritu a perlitu směrem k delším
časům a navíc znesnadňuje vznik martenzitické fáze
[24].
Struktura vzorku KL1, při teplotě třetí krutové
deformace 900 °C, je tvořena bainitickou matricí
s podílem martenzitu až 35 %, což dokazuje i zkouška
mikrotvrdosti, podle které martenzitická fáze dosahuje
hodnot řádově 870 HV. Při různém zvětšení jsou
struktury na obr. 3a, 3c. Při větším zvětšení je ve
světlých oblastech patrná jehlicová morfologie typická
pro martenzit. Nicméně dominantní bainitická fáze, na
snímcích představující tmavé oblasti, dosahuje hodnot
mikrotvrdosti 470 HV. Rychlost ochlazování byla zde
1,38 °C/s. Struktura vzorku KL2 při které proběhla třetí
deformace (830 °C) je tvořena rovněž bainitickou
matricí s podílem 17 % martenzitu, při rychlosti
ochlazování 0,9 °C/s viz obr. 3b, 3d. Pomalejší rychlost
ochlazování může mít v tomto případě vliv na menší
podíl martenzitické fáze, jelikož může protnout
bainitický nos blíže feritickému.
Fig. 4 Cooling diagram of CrMoV containing Mo = 0.05%
Obr. 4 Ochlazovací diagram CrMoVs obsahem Mo = 0,05 %
Zvolená časová prodleva po válcování se mohla
neshodovat s teoretickým grafem CCT a při dalším
pomalém ochlazování v peci mohlo dojít ke vzniku
malého množství martenzitu. U krutové zkoušky je
tento podíl martenzitu vyšší a svědčí to o rychlejším
ochlazování po provedených zkouškách.
Závěr
Z výsledků získaných zkouškou na torzním plastometru
SETARAM – MMV, s.r.o. bylo zjištěno, že podíl
martenzitu byl u vzorku řízeně ochlazovaného z teploty
dotváření 900 °C řádově 35 %, zatímco u vzorku
ochlazeného z teploty 830 °C dosahoval podíl
martenzitu 17 %. Tyto hodnoty svědčí o tom, že se
nepodařilo zpomalit ochlazování zejména v prvé fázi po
skončení krutových zkoušek. Rozdíl v procentech může
být pravděpodobně způsoben odlišnou rychlostí
ochlazování mezi nepatrnou čtvrtou a pátou deformací.
Obr. 3 Struktury vzorků ze 2/3 poloměru krutové zkoušky
Fig. 3 Structures of samples from 2/3 of the radius of the torsion
tests
12
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Výsledky experimentu zkoušek válcovaných na modelu
válcovací stolice K350, vzhledem k možnostem,
potvrdily předpoklad; obsah nežádoucí martenzitické
fáze v bainitické matrici byl nižší a lišil se rovněž podle
teploty dotváření. Při teplotě doválcování 898 °C
zaujímal martenzit po řízeném ochlazování 10 %, stejně
jako při 870 °C. Při teplotě doválcování 840 °C se tento
podíl martenzitu zvýšil na 12 % a při teplotě 835 °C byl
již 14 %. To je pravděpodobně zapříčiněno rozdílností
časů, resp. s klesající teplotou doválcování se
prodlužoval celý proces válcování natolik, že při
následném ochlazování bylo bainitické oblasti u
teplotně níže doválcovaných vzorků dosaženo
v pozdějších časech.
[4]
[5]
ŽÁČEK O. KLIBER J. KUZIAK R. Vliv parametrů
termomechanického zpracování na mikrostrukturu TRIP oceli,
METAL 2006, Hradec nad Moravicí.
[9]
SKÁLOVÁ L. et al. Thermo-mechanical processing of lowalloy TRIP-steel, Journal of Materials Processing Technology
175, 2006, p. 287-392.
[10]
KLIBER, J. Řízené tváření. Hutnické listy, č. 4, 7/2000, s. 8691, ISSN 0018-8069, 2000.
FANG, H-S. et. al. Creation of Air-Cooled Mn Series Bainitic
Steels. Journal of Iron and Steel Research, International, 15(6),
2008, p 01-09.
[15] FABÍK,
R.
Počítačová
a
laboratorní
simulace
termomechanického zpracování kolejnic, Disertační práce,
Katedra tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, r. 2005
[16] YANG, Z. G., FANG, H. S. An overview on bainite formation
in steels, Current Option in Solid State and Materials Science 9,
2005, p. 277-286.
[17] GARRETT, R. P. et. al. A model for predicting austenite to
bainite phase transformation in producing dual phase steels.
International Journal of Machine Tools & Manufacture 44,
2004, p.831-837.
[18] DVOŘÁK, Z., LAMBOROVÁ, R., Základy výrobních procesů,
Internetová učebnice, Fakulta technologická, Univerzita
Tomáše Bati – Zlín, r. 2008, [cit. 2012-05-03]. Dostupné z:
<http://web.ft.utb.cz>
[19] KURSA, T. Vliv podmínek tváření na strukturu a vlastnosti
vysoce pevné oceli s TWIP efektem, Diplomová práce, Katedra
tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, r. 2008.
Literatura
AI, J. H. ZHAO, T. C et. al. Effect of controlled rolling and
cooling on the microstructure and mechanical properties of
602i2MnA spring steel rod. Journal of Materials Processing
Technology, 2004.
AHSS Application Guidelines [online databáze]. World Auto
Steel[cit.
2012-01-03].
Dostupné
z:
<http://www.worldautosteel.org>
[8]
[14] YOU, W., XU, W. et. al. Effect of Chromium on CCT
Diagrams of Novel Air-Cooled Bainite Steels Analyzed by
Neural Network. Journal of Iron and Steel Research,
International, 2007, 14(4), p. 39-42.
Práce
byly
provedeny
v rámci
řešení
projektů
CZ.1.05/2.1.00/01.0040
"Regionální
materiálově
technologické výzkumné centrum" (v rámci Operačního
programu Výzkum a vývoj pro inovace, financovaného ze
strukturálních fondů EU a ze státního rozpočtu ČR) a
SP2012/196 – Specifický výzkum v metalurgickém,
materiálovém a procesním inženýrství(v rámci Specifického
vysokoškolského výzkumu podporovaného Ministerstvem
školství, mládeže a tělovýchovy ČR).
[3]
HOU, XU et. al. Microstructure and Mechanical Properties of
ULCB Steels affected by advanced TMCP Technology.
Materials Science Forum, Vol. 689, 2011, p. 289-295.
[13]
Poděkování
HERRERA, PONGE, RAABE. Design of a novel Mn-based
1GPa duplex stainless TRIP steel with 60%ductility by
reduction of austenite stability. ActaMaterialia 59, 2011,
p.4653-4664.
[7]
[12] ŠČIGEL, P. Řízené tváření nízkouhlíkové nelegované oceli
v podmínkách kontijemné trati TŽ, a.s., Diplomová práce,
Katedra tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, r. 2011.
Výroba čistě bainitické oceli i s jen mírně pozměněným
chemickým složením jak v laboratorních podmínkách,
tak zřejmě i v nějakých podobných provozních
podmínkách při sice řízeném, ale kontinuálním
ochlazování, je tedy velmi obtížná. Laboratornímu
procesu by jistě prospělo řízené ochlazování do
bainitického nosu s výdrží.
[2]
JANOVEC, CEJP, STEIDL. Prespektivní materiály. České
vysoké učení technické v Praze, 2008, s. 37-38.
[11] SIKORA, M. Porovnání vlivu rychlosti ochlazování a
chemického složení na vlastnosti konstrukčních ocelí v tyčích
válcovaných za tepla. Bakalářská práce, Katedra tváření
materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, r. 2010.
Zvolená časová prodleva po válcování se mohla
neshodovat s teoretickým grafem CCT a při dalším
pomalém ochlazování v peci mohlo dojít již předem ke
vzniku malého množství martenzitu. U krutové zkoušky
je tento podíl martenzitu vyšší a svědčí o rychlejším
ochlazování po provedených zkouškách.
[1]
[6]
[20] KLIBER, J. et al. Plastometrická, počítačová a laboratorní
simulace uzdravování materiálu tvářeného za tepla. Závěrečná
zpráva grantu GAČR, r. 2011.
[21] Ústav modelování a řízení tvářecích procesů, Katedra tváření
materiálu, VŠB-TU OSTRAVA [cit. 2012-04-04].
[22] KLIBER, J., HORSINKA, J. Vývoj a výzkum bainitických
ocelí, Dílčí zpráva za rok 2011, Katedra tváření materiálu,
VŠB-TU OSTRAVA, 2011.
[23] SIKORA, M. Diplomová práce, katedra tváření materiálu,VŠBTU Ostrava, 2012.
SUZUKI, T., et. al. Effects of Si and Cr on Bainite
Microstructure of Medium Carbon Steels. ISIJ International,
Vol. 50, 2010, p. 1476-1482.
[24] ITA Technology & Software, Software QTSteel 3.1.4 –
uživatelská příručka [CD-ROM].
Recenze: prof. Ing. Tibor Kvačkaj, CSc.
Ing. Miroslav Liška, CSc.
BHADESHIA, H. K. D. H. Displacive Phase Transformations
and their Applications in Materials Engineering. The Minerals
Materials and Society, University of Cambridge, 1998, p.69-78.
13
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Řízené válcování tyčí speciálních průřezů v podmínkách nehomogenních
deformací
Controlled Rolling of Bars with Special Cross-sections in Conditions of Nonhomogenous Deformations
Ing. Richard Baron, Ing. Michal Vyležík, Ing. Vojtěch Faja, VÚHŽ a.s., Dobrá
Článek popisuje provozní experiment řízeného válcování tvarových profilů na Válcovně speciálních profilů VÚHŽ .
I když je řízené válcování historicky známá věc a běžně se používá například při válcování plechů nebo
tenkostěnných profilů typu I, bylo nutné experiment provést, protože válcování speciálních profilů je díky různým
tloušťkám stěn po průřezu specifické a ne vždy lze uplatnit všeobecně známé postupy. Hlavním cílem práce je ověřit
požadavky potenciálního zákazníka na minimální mez kluzu 570 MPa a mez pevnosti v rozsahu 685 – 860 MPa.
Dále se sledovaly hodnoty vrubové houževnatosti a tlaky na válce. Původně zákazník požadoval válcovat profily z
materiálu 28MnV6, ten ale není normovaný ani běžně dostupný. Zákazník na této jakosti netrvá, jeho hlavním
požadavkem je dodržení ceny a požadovaných mechanických hodnot. Na zkoušky byly proto vybrány dvě jakosti,
S355J2 mikrolegovaná niobem a chromem a materiál obdobný požadovanému - 30MnVS6. Z oceli S355J2 se
válcoval profil 1713, z oceli 30MnVS6 pak profil 1452. Z oceli S355J2 byly válcovány tři tyče s rozdílnou
doválcovací teplotou až do hotovního kalibru. Z oceli 30MnVS6 bylo válcováno celkem šest tyčí, jedna standardně
až do hotovního průchodu při doválcovací teplotě cca 973°C, další provalky pak byly z důvodu většího obsahu kovu
po průřezu válcovány do 6. průchodu.
The article describes an industrial scale experiment of controlled rolling of special sections at the VÚHŽ Rolling
mill for special sections. Although controlled rolling is historically well known and it is commonly used for example
at rolling of sheets or of thin-walled I-sections, it was necessary to make this experiment, since rolling of special
sections is very specific due to various thicknesses of walls along cross-section and it is not always possible to apply
generally known procedures. Equipment of the rolling mill is also specific. The rolling mill has one reversing twohigh stand, where rougher, preparatory pre-finisher and finisher gauges are situated on the whole length of the roll
body. The blanks are input into the stand manually. The main objective of the work was to verify the requirements of
the potential customer to the minimum yield strength of 570 MPa and ultimate strength within the range from 685 –
860 MPa. The values of notch toughness and pressures on rolls were also monitored. The customer required
initially rolling of sections from the material 28MnV6, but this material is not standardised or commonly available.
The customer did not insist on this steel grade, his main requirement was to keep the price and the required
mechanical properties. The sections are after subsequent processing used as lifting forks for high-lift trucks. For
this reason two grades were selected, S355J2 micro-alloyed by niobium and chromium, and material similar to the
required material - 30MnVS6, which is commonly available in store of the main supplier of the VÚHŽ. The steel
grade S355J2 was used for rolling of the section 1713, the steel grade 30MnVS6 was used for rolling of the section
1452. Both these sections were rolled from the round bars with diameter of 80 mm in nine passes. The steel grade
S355J2 was used for rolling of three bars with different finish rolling temperature till the finisher gauge. The first
bar was rolled in a standard manner in conformity with the detailed technical manual at the finish rolling
temperature of approx. 990°C, the finish rolling temperature for other bars was then reduced by approx. 110°C.
One half of each bar was after rolling freely cooled on the platform car, while the second half of the bar was after
rolling subjected to an accelerated water cooling to approx. 600 °C. Altogether six bars were rolled from the steel
grade 30MnVS6, one in standard manner till the finisher gauge at the finish rolling temperature of approx. 973°C,
the next blanks were due to the higher contents of metal across the cross-section rolled till the 5th pass. They were
then air cooled to the required finish rolling temperature and then finish rolled in the 6th pass, where the
temperature was gradually reduced from 920°C down to 713°C. At such temperatures due to high pressures on the
rolls it is not possible to roll the material in a standard manner, below the temperature of 750°C the tips and ends of
the blanks were reheated.
Od potenciálního zákazníka byla obdržena poptávka na
válcování tyčí z materiálu 28MnV6, které se po dalším
zpracování
používají
jako
zvedací
vidlice
vysokozdvižných vozíků. Vzhledem k tomu, že
válcování probíhá vratným způsobem a válcovna není
pro řízené válcování nijak přizpůsobena, bylo nutné
provést válcovací zkoušky. Zákazníkem nebyly
stanoveny požadavky na optimální strukturní parametry
vybraných ocelí ani nebyly definovány fázové podíly a
velikost zrna. Tvar požadovaného profilu je na Obr. 1,
metrová hmotnost je 16,7 kg.
14
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Tab. 1 Chemické složení oceli 28MnV6
Tab. 1 Chemical composition of steel 28MnV6
Prvek
C
Si Mn
P
S
Al
V
N
0
0
0,005 0,08 0,009
min % 0,25 0,15 1,25
max % 0,3 0,3 1,7 0,035 0,045 0,05 0,12 0,018
Požadované mechan. hodnoty jsou uvedeny v Tab. 2.
Obr. 1 Tvar profilu požadovaný zákazníkem
Fig. 1 Shape of the section required by the customer profile
Tab. 2 Mechanické hodnoty 28MnV6
Tab. 2 Mechanical properties of 28MnV6
V mezinárodních publikacích se uvádí pro normalizační
i termomechanické válcování termín řízené válcování.
V českých publikacích se používá termín obecnější –
termomechanické zpracování. V našem případě jde o
tváření válcováním a budeme používat termín
termomechanické válcování (dále TMV). TMV se
používá např. pro válcování profilů a plechů pro stavbu
budov [1], pásů pro výrobu trubek [2,3] nebo pro
válcování drátu [4].
Re
≥ 570 Mpa
Rm
685 - 860 Mpa
A
≥ 16 %
KV
≥ 12 J
Materiál 28MnV6 není normovaný ani běžně dostupný.
Zákazník na této jakosti netrvá, jeho hlavním
požadavkem je dodržení ceny a požadovaných
mechanických hodnot. Na zkoušky byly proto vybrány
dvě jakosti, S355J2 mikrolegovaná niobem a chromem
a materiál obdobný požadovanému - 30MnVS6, který je
běžně skladem u hlavního dodavatele VÚHŽ,
Třineckých železáren a.s. Chemické složení obou
jakostí je uvedeno v Tab. 3.
Klasický postup TMV (tváření v austenitické oblasti
vysoko nad Ar3, dále ochlazení materiálu těsně nad
teplotu Ar3 nebo níže a závěrečné tváření s řízeným
ochlazováním) není možné z důvodu nedostatečného
technického vybavení válcovny aplikovat. Není k
dispozici zařízení na chlazení před posledním úběrem,
navíc stojan ani válce nejsou dimenzovány na tak velké
zatížení. Cílem článku je ověřit možnost válcování
materiálů, které mechanickými vlastnostmi vyhovují
požadavkům zákazníka (Re ≥ 570 MPa a Rm ≥740
MPa) v podmínkách Válcovny VÚHŽ.
Tab. 3 Chemické složení oceli S355J2 a 30MnVS6
Tab. 3 Chemical composition of S355J2 and 30MnVS6
Jakost
C
Si Mn Nb
S
Al
V
N
S355J2 0,15 0,35 1,21 0,03 0,006 0,03 <0,01 0,009
30MnVS6 0,32 0,61 1,49 0,003 0,031 0,025 0,11 0,015
Mikrolegované oceli jsou nízko až středně uhlíkové
oceli legované nízkými obsahy prvků se schopností
tvorby precipitátu stabilního i za vyšších teplot [5]. Je
proto používáno i označení precipitačně vytvrzované
perliticko feritické oceli. U legované oceli je zvyšována
mez kluzu tím, že atomy legujícího prvku ztěžují pohyb
dislokací a dochází k substitučnímu zpevnění. U
mikrolegovaných ocelí přidané prvky prakticky nemění
vlastnosti matrice, ale vedou k vylučování nové fáze,
precipitátu. Precipitát díky vysoké rozpouštěcí teplotě
umožňuje řídit velikost zrna a působí proti jeho
zhrubnutí. Mechanismus je využíván hlavně v místech
tvářeného polotovaru, kde nedojde k většímu přetvoření
struktury. Precipitát brzdí pohyb dislokací [6].
Mikrolegovaná jakost S355J2 bývá ve VÚHŽ válcována
běžně, mez pevnosti se pak pohybuje kolem 700 MPa.
1. Válcovna speciálních profilů VÚHŽ a.s.
Válcovna disponuje jednou vratnou stolicí duo (Obr. 2),
zavádění provalku do stolice probíhá ručně. Cca 65 %
výroby směřuje do automobilového průmyslu, zbylá
část výroby pak nachází uplatnění ve strojírenství, důlní,
dopravní a zemědělské technice, apod. Většina produktů
je vyráběna z běžných konstrukčních ocelí, v menší
míře pak také z automatových, nerezových a jiných typů
ocelí.
3. Provozní experiment
3.1 Válcování „mikrolegované“ jakosti S355J2
Celkem byly válcovány tři tyče s rozdílnou doválcovací
teplotou až do hotovního kalibru. U tohoto typu oceli je
nutný relativně vysoký stupeň přetváření, proto se
neuvažovalo o ukončení v jednom z předchozích
kalibrů. Válcování první tyče probíhalo standardně.
Druhá tyč byla po vyválcování v 7. průchodu ochlazena
na cca 945 °C a doválcována při velikosti deformace
1,4. Poslední tyč byla ochlazena po 8 průchodu na cca
900°C, poté následovala deformace 1,15 %. Zkouška
byla realizována na profilu 1713 (Obr. 3), k válcování
byla použita kulatina Ø 80 mm [7].
Obr. 2 Válcovací stolice VÚHŽ
Fig. 2 VÚHŽ rolling stand
2. Použitý materiál
Původně zákazník požadoval válcovat profily z
materiálu 28MnV6, jehož chemické složení dle
zákazníkovy vnitřní normy je uvedeno v Tab. 1.
15
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
teplotě doválcovaní u druhé tyče. Obdobného výsledku
bylo dosaženo také při snížení doválcovací teploty a
následným rychlým ochlazením vývalku z této teploty
(průměrná hodnota 85 J). Naopak průměrná hodnota u
tyče válcované standardním způsobem bez rychlého
ochlazení nedosahovala ani výsledků požadovaných
normou EN10025-2 pro jakost S355J2 (Obr. 6).
Obr. 3 Úběrový plán profilu 1713
Fig. 3 Shape of billet of the profile 1713 in individual passes
Režim válcování je popsán v Tab. 4. Tyč č. 3 měla být
původně doválcována při teplotě kolem 800°C, ale
vzhledem k tomu, že se tlaky na válce blížily už u druhé
tyče hranici 2000 kN (max. teoretická únosnost stolice)
byla tyč č. 3 odválcována v podobném režimu jako tyč
č. 2.
Tab. 4 Režim válcování S355J2
Tab. 4 Rolling mode of S355J2
Č.
1
2
3
T
T po 1.
T po 7.
T po 8.
ohřevu průchodu průchodu průchodu
1200
1 114
1 061
1 081
1 089
≈ 945
1 004
910
≈ 900
T po
devátém
průchodu
990
891
878
Obr. 6 Výsledky zkoušky rázem v ohybu S355J2
Fig. 6 Results of impact bending test of S355J2
Zákazníkem požadovaných mechanických hodnot
nebylo výše uvedenou válcovací zkouškou dosaženo.
Vzhledem k tomu, že je u snížené teploty doválcování
až pod 800°C vysoké riziko poškození stolice a legování
zásadně prodražuje daný materiál, bylo od dalších
zkoušek mikrolegované oceli S355 upuštěno.
Jedna polovina tyče po vyválcování volně chladla na
valníku a druhá polovina každé tyče byla po
vyválcování zrychleně ochlazována vodou asi do 600
°C. Z takto vyválcovaných tyčí byly odebrány vzorky,
provedeny mechanické zkoušky – tah (z hlavy profilu,
dle ČSN EN 6892-1, délka vzorku 75 mm, průměr
zkoušené oblasti 8 mm), tvrdost a vrubová houževnatost
(z nohy profilu, dle ČSN 148-1, rozměry 10 x 10 x 55
mm, V vrub). Vzorky jsou označeny pořadím válcování
a písmenem (N – ochlazování volně na vzduchu, K –
zrychlené ochlazování). Výsledné hodnoty meze
pevnosti a meze kluzu jsou uvedeny na Obr. 4.
3.2 Zkoušení materiálové jakosti 30MnVS6
Cílem bylo ověření možnosti získání vyšších užitných
mechanických
vlastností
termomechanickým
válcováním materiálu jakosti 30MnVS6, zároveň se
využily získané poznatky při válcování mikrolegované
S355J2. Vzhledem k výrobnímu plánu nebylo možné
zkoušet materiál na stejném profilu jako S355J2, pro
tento případ byl vybrán profil 1452 (Obr. 7), k
válcování byla použita kulatina Ø 80 mm
Obr. 7 Úběrový plán profilu 1452
Fig. 7 Shape of billet of the profile 1452 in individual passes
Obr. 4 Výsledky meze kluzu a meze pevnosti S355J2
Fig. 4 Results of yield point and tensile strength of S355J2
Bylo válcováno 6 tyčí s rozdílnou doválcovací teplotou.
Tyč č. 1 byla jako jediná válcována až do finálního
tvaru speciálního profilu přímo z austenitizační teploty.
Zbylé tyče byly válcovány do 5. průchodu, následně
chlazeny na vzduchu na požadovanou doválcovací
teplotu a doválcovány v 6. průchodu. Deformace po
ochlazení v 6. průchodu byla 1,38%. Doválcovací
teploty a časy chladnutí před 6. průchodem jednotlivých
tyčí jsou zaznamenány v Tab. 5.
Citlivost materiálu k různým teplotám není výrazná.
Hodnota meze pevnosti je u všech typů válcování
podobná, hodnota meze kluzu stoupá se snižující se
teplotou. Podobná závislost je zřetelná také u tažnosti,
kde ji nízká doválcovací teplota zvedá přibližně o 1 %
(Obr. 5).
Tab. 5 Režim válcování 30MnVS6
Tab. 5 Rolling mode of 30MnVS6
Obr. 5 Výsledky tažnosti S355J2
Fig. 5 Results of elongation of S355J2
U zkoušky rázem v ohybu bylo dosaženo nejlepších
výsledků s malým podílem křehkého lomu při snížené
16
Číslo
tyče
Doválcovací
teplota (°C)
1
2
3
4
5
6
973
950
880
810
750
713
Doba chladnuti
před 6.
průchodem (s)
0
40
125
180
240
295
Doválcováno do:
Hotovní kal. (11)
6. průchod
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Na Obr. 8 jsou zobrazeny velikosti válcovacích sil, u
jednotlivých křivek jsou zobrazeny doválcovací teploty.
Síly stoupaly úměrně se snižující se teplotou, pod
doválcovací teplotou 750°C byly dohřívané špice i
konce válcovaných provalků. Pro porovnání je
zobrazena také 1 tyč z jakosti S355J2.
U zkoušky rázem v ohybu bylo dosaženo nejlepších
výsledků u třetí tyče při doválcovací teplotě 880°C
(Obr. 11). Rozptyl hodnot nárazové práce nelze
jednoduše vysvětlit, nicméně hodnoty požadované
zákazníkem byly dodrženy.
Obr. 11 Výsledky zkoušky rázem v ohybu 30MnVS6
Fig. 11 Results of impact bending test of 30MnVS6
Závěr
Na základě výsledků provozního experimentu lze říci,
že na Válcovně speciálních profilů VÚHŽ je možné
válcovat profily z mikrolegované oceli 30MnVS6 tak,
aby bylo dosaženo zákazníkem požadovaných hodnot
mechanických
vlastností.
Oproti
původním
předpokladům se nepotvrdila podmínka razantního
snižování doválcovacích teplot, naopak při teplotách
doválcování kolem 880 – 950°C bylo dosaženo vyšších
hodnot meze kluzu i meze pevnosti než při teplotě
810°C. To je pozitivní také z hlediska opotřebovávání
válců a časovým prostojům při čekání na ochlazení
provalku na požadovanou teplotu.
Obr. 8 Velikosti válcovacích sil
Fig. 8 Values of rolling forces
Z vybraných válcovaných profilových tyčí byly
vyrobeny vzorky a provedeny zkoušky mechanických
vlastností. Výsledné hodnoty meze kluzu a meze
pevnosti jsou porovnány na Obr. 9.
Je také nutno podotknout, že závěry lze brát prozatím
pouze jako orientační, protože bylo vyhotoveno velmi
málo vzorků a experiment ještě bude nutné zopakovat.
Mikrolegovaná jakost S355J2 bohužel není k tomuto
účelu vhodná, mez kluzu i mez pevnosti byly hluboko
pod požadovanými hodnotami.
Obr. 9 Výsledky meze kluzu a meze pevnosti 30MnVS6
Fig. 9 Results of yield point and tensile strength of 30MnVS6
Graf ukazuje, že na pevnost nemá teplota doválcování
téměř žádný vliv. Pouze v případě doválcování do
hotovního kalibru bylo dosaženo pevnosti 840 MPa
(vlivem většího stupně přetváření), při doválcování do
6. průchodu se hodnoty pevnosti držely v rozmezí 794 –
807 MPa. Podobně lze charakterizovat i křivku meze
kluzu, zde došlo k zvýšení hodnot až při doválcování
kolem teploty 710°C.
Literature
Na Obr. 10 jsou uvedeny hodnoty tažností. Rozdíly jsou
velmi malé.
Obr. 10 Hodnoty tažnosti 30MnVS6
Fig. 10 Results of elongation of 30MnVS6
[1]
WILLMS, High strength steel for steel constructions, Dillinger
Colloquium Constructional Steelwork, 2009, Dillingen
[2]
HULKA, K, GRAY, J. M., High temperature processing of
line-pipe steels, International Symposium Niobium 2001,
Orlando
[3]
KALWA, Ch., HILLENBRAND, H., GRAF, M., High strength
steel pipes: New developments and applications, Onshore
pipeline conference, 2002, Houston
[4]
KLIBER, J., ČMIEL, K., Možnosti termomechanického
válcování drátu na spojité drátotrati v Třineckých železárnách,
Metal, 2001, Ostrava
[5]
KVAPIL, D., Řízené ochlazování mikrolegovaných ocelí,
Kovárenství, 2008, č.32, str. 48-51
[6]
PÍŠEK, F., JENÍČEK, L., RYŠ, P., Nauka o materiálu I,
Obecná nauka o kovech 1, Academia Praha, 1966
[7]
CHVOSTEK, J., Atlas kalibrací, VÚHŽ, 2010, Dobrá
Recenze: Ing. Tomáš Kubina, Ph.D.
Ing. Ladislav Zela, CSc.
17
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Optimalizace parametrů válcování aluminidu železa typu Fe-40Al-Zr-B
v ochranných kapslích
Optimisation of Parameters for Rolling of Iron Aluminide of the Type
Fe-40Al-Zr-B in Protective Capsules
Bc. Rostislav Hryn, Ing. Stanislav Rusz, Ph.D., Ing. Václav Šumšal, Ing. Petr Kawulok, Ph.D., Vysoká škola
báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Ing. Marcel Janošec,
Ph.D., ArcelorMittal Ostrava a.s.
Práce byla zaměřena na optimalizaci parametrů válcování intermetalické slitiny aluminidu železa typu Fe-40Al-ZrB. Tyto slitiny jsou velmi zajímavé, protože disponují souborem atraktivních vlastností. Základní prvek Fe zajišťuje
relativně nízkou cenu, zatímco vysoký obsah prvku Al snižuje výrazně hustotu slitiny v porovnání s komerčními
ocelemi. Nevýhodou těchto slitin je nízká tažnost, lomová houževnatost či vysoká křehkost. Cílem práce bylo
protvářet tuto slitinu a stanovit optimální podmínky válcování této slitiny za tepla. Vlivem vysoké křehkosti musely
být použity speciální ochranné kapsle, které chrání vzorek před stykem s chladnými válci a předchází tak trhlinám či
prasklinám. Odlitky o tloušťce 19,35 mm byly zabaleny do speciálně svařovaných, korozivzdorných, feritických
ochranných kapslí. Vzorky byly válcovány pro pět různých teplot sedmi průchody na kvarto stolici K350. Přídavkem
malého množství bóru a zirkonia se zlepšila tažnost za pokojových i zvýšených teplot. Bór dále potlačuje
interkrystalický lom a zvyšuje vysokoteplotní pevnost.
The work was focused on optimisation of parameters for rolling of inter-metallic alloy of iron aluminide of the type
Fe-40Al-Zr-B. These alloys are very interesting, since they have numerous attractive properties. The basic element
Fe ensures a comparatively low price, while high content of Al decreases significantly density of the alloy in
comparison with commercial steels. Disadvantage of these alloys consists in their low drawability, fracture
toughness or high brittleness. If a solution of hydrogen brittleness in inter-metallic alloys FeAl or Fe3Al is found,
then these alloys may become commercially attractive and they may become a potential replacement of steel in
structural applications. An advantageous property of this alloys is its high resistance to corrosion in oxidising and
aggressive environments. The objective of this work consisted in forming of this alloy and in determination of
optimum conditions for its hot rolling. Due to high brittleness it was necessary to use special protective capsules,
which protected the sample against contact with cold rolls and prevented thus cracks or fissures. The castings with
thickness of 19.35 mm were packed into specially welded stainless ferritic protective capsules. Addition of small
quantity of boron and zirconium improved ductility at room and also at increased temperatures. Boron furthermore
suppresses an inter-crystalline fracture and increases high temperature strength. The samples were rolled at five
various temperatures by seven passes on the four-high mill K350. Thanks to this technology it was possible to
achieve in laboratory conditions by partial 15 % reduction the overall height deformation of 69%. The temperature
of 1200 °C appeared to be optimal forming temperature both from the viewpoint of final micro-structure and
technological formability.
Aluminidy železa jsou zajímavé, protože se vyznačují
vysokou korozivzdorností v oxidačním a sulfatačním
prostředí (vznik Al2O3 vrstvy), dobrou vysokoteplotní
pevností, dobrou odolností proti opotřebení, nízkou
hustotou oproti jiným intermetalickým látkám (díky
přísadě Al, protože obsah tohoto prvku výrazně snižuje
hustotu oproti ostatním komerčním ocelím) a nízkými
materiálovými náklady (úspora strategických kovů) ve
srovnání s nerezovou ocelí anebo s vysoce legovanými
slitinami na bázi niklu. Tyto slitiny patří do skupiny
materiálů, které nemají vážný problém při tavení a
následném odlévání. Nicméně, horší to je, když má být
materiál vystaven plastické deformaci. Problém je
v plasticitě materiálu, která je u tohoto materiálu velmi
nízká. Celkově bychom mohli označit mechanické
vlastnosti za nepříliš výhodné, co se týče nelegovaného
stavu aluminidu železa. Myslí se tím především nízká
tažnost a lomová houževnatost při pokojové teplotě,
nízká pevnost při teplotách nad 600°C a citlivost na
křehnutí vlivem prostředí (zejména vlivem vodní páry
obsažené ve vzduchu). Přídavkem malého množství
bóru lze potlačit interkrystalický lom, zvýšit tažnost až
o 3% (jen u slitin Fe-40Al) a zvýšit vysokoteplotní
pevnost. Po přidání určitého množství zirkonia se
potlačí vliv bóru. Tvařitelnost Al-Fe slitin závisí
zejména na velikosti a rozdělení částic sloučeniny.
Hrubé krystaly FeAl3 mají sklon k praskání a vytvářejí
tzv. vruby, které omezují tvařitelnost a odolnost proti
únavě. Za to jemně rozptýlené krystalky FeAl3 takový
efekt nevykazují. Precipitace FeAl3 z tuhého roztoku Al
je pomalá. Intermetalika Fe3Al a FeAl se můžou stát
velmi významnými slitinami, ale jen pokud bude
překonána jejich vodíková křehkost [1 - 5].
18
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
sedmém úběru byl vývalek vložen do pece na teplotu
900 °C po dobu 10 minut, aby se provedlo tzv.
zpomalené ochlazování. Po vyjmutí z pece byl materiál
ponechán volně na vzduchu.
1. Experiment
Pro optimalizaci podmínek válcování byl použit
materiál Fe-40Al-Zr-B s průměrným chemickým
složením v hm.% 24,56 Al - 0,04 Cr - 0,01 B - 0,18 Zr 0,01 C - 0,14 Mn - 0,01 Mo (zbytek Fe). Bylo odlito pět
taveb a tyto vzorky byly následně válcovány při
zvolených
teplotách. Na obrázku 1. vidíme
makrostrukturu odlitku.
2. Diskuze výsledků
2.1 Vzorky po deformaci
Jak lze vidět na obr. 3., ochranná kapsle každého vzorku
v různé míře popraskala. V porovnání s experimentem
z roku 2011 [6] se prokázalo, že úběrový režim má
velký vliv na deformační chování ochranné kapsle. Ve
zmiňovaném experimentu byl materiál válcován pomocí
deseti úběrů na požadovanou výšku. V našem případě,
kdy byl materiál válcován pomocí sedmi úběrů větší
deformací, jsou ochranné kapsle více poškozeny. Jak si
můžeme povšimnout, jsou největší poškození (obr. 3.) u
kapslí válcovaných při teplotách 1240 °C a 1200 °C.
Přesto kapsle splnily svoji funkci a dostatečně ochránily
válcovaný materiál.
6 mm
Obr. 1 Makrostruktura laboratorního odlitku – příčný řez
Fig. 1 Macr-ostructure of the laboratory casting – cross section
1.1 Ochranné kapsle
V předchozích pokusech, které byly prováděny na
stejném typu materiálu, se válcování bez ochranné
kapsle stalo nerealizovatelným, protože na povrchu
okamžitě vznikaly příčné trhliny [6]. Proto byla
rozvinuta speciální metoda válcování za tepla
experimentálních vzorků Fe-40Al-Zr-B, která zabraňuje
vzniku povrchových prasklin či trhlin při styku
s chladnými válci a umožňuje tváření této slitiny
s extrémně nízkou plasticitou. Metoda je založena na
použití svařovaných ochranných kapslí z korozivzdorné
feritické oceli s šířkou 2 mm a opakovaném
mezioperačním režimu příhřevu vzorků. Tvar kapsle
můžeme vidět na obrázku 2., která obsahuje: vnitřní
prostor (4) pro umístění materiálu (3), stěny (5, 6, 7, 8)
z plechu, které alespoň z části obklopují vnitřní prostor
(4) kapsle (1). Kapsle se poté svaří a svar je vidět pod
číslem (2).
Obr. 3 Vzorky v ochranných kapslích po deformaci
Fig. 3 Samples in protective capsules after deformation
Na obrázku 4. vidíme proválcované vzorky po vytažení
z ochranných kapslí. Zde je patrné, že vzorky s teplotou
ohřevu 1240, 1220 a 1200 °C nemají trhliny či
praskliny. Vzorky válcované při teplotách 1180 °C a
1160°C již vykazují příčné trhliny, jak si můžeme
všimnout na detailnějším pohledu na obr. 5. Vzorek
válcovaný při teplotě 1180 °C vykazoval větší počet
trhlin oproti vzorku válcovaného při teplotě 1160°C. To
mohlo být zapříčiněno neplánovanou prodlevou před
šestým průchodem a tedy přílišným zchladnutím daného
vzorku.
Obr. 2 Tvar ochranné kapsle
Fig. 2 Form of protective capsule
1.2 Postup experimentu
Z důvodu zhoršené tvařitelnosti tohoto materiálu, byly
vzorky uloženy do ochranných kapslí a v těchto
kapslích následně válcovány. Výchozí materiál (vzorek
+ ochranná kapsle) byl tvářen na 1/3 své výšky,
přesněji z 23,35 mm na 7,23 mm. Tento celkový úběr
byl proveden válcováním pomocí sedmi průchody. Bylo
zvoleno 5 teplot ohřevu a to 1240, 1220, 1200, 1180 a
1160 °C. Válcování probíhalo na válcovací stolici K350
v konfiguraci kvarto [7]. Mezi každým dvojúběrem byl
vzorek vložen do pece na dohřev po dobu 60 sekund. Po
Obr. 4 Proválcované vzorky
Fig. 4 Rolled samples
19
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
nerekrystalizovanými zrny, protáhlými ve směru
vlastního válcování (např. obr. 9). Vzorek s teplotou
ohřevu 1200 °C nemá tak jemnozrnnou strukturu jako
vzorky s nižší teplotou ohřevu, ale na rozdíl od nich tato
struktura stihla celá 100% rekrystalizovat (viz. obr. 10).
Struktura je zde jemnozrnná zrna jsou homogenní. Dále
bylo
provedeno
zkoumání
protáhlých
nerekrystalizovaných zrn, zda se nejedná o legující
prvky. Bohužel měření mikrotvrdosti (obr. 11.)
neprokázalo rozdílnou tvrdost oproti ostatním zrnům.
Tyto zrna budou dále zkoumána jinými metodami
(EDAX).
Obr. 5 Příčné trhliny u vzorků válcovaných při 1160 a 1180 °C
Fig. 5 Transversal cracks in the samples rolled at 1160 and
1180 °C
2.2 Vyhodnocení válcovacích sil
Válcovací síly se v průběhu válcování měnily, přičemž
lichý úběr měl nižší hodnotu válcovacích sil oproti
sudému. To bylo zapříčiněno zchladnutím vzorku
v důsledku reverzního válcování. Na obr. 6. jsou
znázorněny válcovací síly, které působily během
vlastního válcování u vzorku válcovaného při teplotě
1220°C. S poklesem teploty materiálu rostou jeho
deformační odpory a tím i válcovací síly, jak můžeme
vidět na obrázek 7., znázorňující válcovací síly pro 5
úběr při různých teplotách válcování.
Obr. 8 Mikrostruktura vzorku válcovaného při 1240 °C
Fig. 8 Micro-structure of the samples rolled at 1240 °C
Obr. 6 Vzorek válcovaný při teplotě ohřevu 1220 °C.
Fig. 6 Sample rolled at the reheating temperature of 1220 °C.
Obr. 9 Mikrostruktura vzorku válcovaného při 1160 °C
Fig. 9 Micro-structure of the samples rolled at 1160 °C
Obr. 7 Graf závislosti válcovací síly pro 5. úběr
Fig. 7 Diagram of dependence of rolling force for the 5th
reduction
2.3 Vyhodnocení struktury vzorků
Pro všechny vzorky byla provedena strukturní analýza.
Srovnáme-li mikrostruktury jednotlivých vzorků, tak
vzorkům s teplotou ohřevu nad 1200 °C, tedy 1240 a
1220 °C, vlivem teploty zhrublo zrno (např. obr. 8.).
Vzorky s teplotou ohřevu pod 1200°C, tedy 1180 a
1160 °C, se vyznačují velkou jemnozrnností, ale
struktura těchto vzorků ještě nestihla 100%
rekrystalizovat. Tento jev se vyznačuje dlouhými
Obr. 10 Mikrostruktura vzorku válcovaného při 1200 °C
Fig. 10 Micro-structure of the samples rolled at 1200 °C
20
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Souhrnně lze označit za optimální teplotu válcování
vzorku při teplotě 1200°C, protože mikrostruktura
vykazovala nejlepší stav v porovnání s ostatními
vzorky, a nebyl zřejmý výskyt trhlin.
Poděkování
Práce byly provedeny v rámci řešení projektů
P107/10/0438 (GAČR), SP2012/196 (v rámci
Specifického vysokoškolského výzkumu na VŠB-TUO
podporovaného MŠMT ČR) a CZ.1.05/2.1.00/01.0040
"Regionální materiálově technologické výzkumné
centrum" (v rámci Operačního programu Výzkum a
vývoj pro inovace, financovaného ze strukturálních
fondů EU a ze státního rozpočtu ČR).
Obr. 11 Mikrotvrdost pro vzorek válcovaný při teplotě 1180 °C
Fig. 11 Micro-hardness of the sample rolled at 1180 °C
Literatura
Závěr
Ke stanovení optimálních podmínek válcování, byl
použit aluminid železa typu Fe-40Al-Zr-B. Tato slitina
je z důvodu snížené plasticity téměř netvařitelná,
protože na povrchu materiálu vznikaly radikální příčné
trhliny. Proto byla použita metoda založena na aplikaci
feritických korozivzdorných ochranných kapslí, které
nedopustily vzniku trhlin při určitých podmínkách.
Pomocí této aplikace bylo možné docílit dílčími 15ti % úběry celkovou výškovou deformaci materiálu
69 %.
Z hlediska mikrostruktury měl vzorek s teplotou ohřevu
1200 °C nejlepší strukturní stav. Další vzorky měly
nerekrystalizovaná zrna nebo tato zrna byla vlivem
vysoké teploty zhrublá.
[1]
GODLEWSKA, E., et. al. FeAl materials from intermetallic
powders. Intermetallics, 2003, č. 11, s. 307 - 312
[2]
MUKHOPADHYAY, D. Structural Evolution in Mechanically
Alloyed Al-Fe Powder Mixtures. TMS. 1994.
[3]
KUPKA, M. Technological plasticity studies of the FeAl
intermetallic phase-based alloy. Intermetallics. 2004, roč. 12, č.
3, s. 295-302.
[4]
REDDY, B. V., DEEVI, S. C. Thermophysical properties of
FeAl (Fe-40 at.% Al) Intermetallics, 2000, č. 8, s. 1369 – 1376.
[5]
SZKLINIARZ, W.; HADASIK, E.; SCHINDLER, I. Evaluation
of the hot forming capability of an IMC FeAl-based alloy. In:
Metal 2003.
[6]
SCHINDLER, I.; ŠUMŠAL, V.; HANUS, P. Hot rolling of
brittle aluminide of type Fe- 40Al-Zr-B. Hutnické listy. 2011,
roč. 64, č. 6, s. 56-61.
[7]
http://www.fmmi.vsb.cz/model
Recenze: Ing. Karel Maliník, CSc.
prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.
Z posouzením na výskyt trhlin vzorky s teplotou
deformace 1240, 1220 a 1200 °C neměly žádné vady
v podobě trhlin či prasklin. Až snížená deformační
teplota vedla ke vzniku těchto vad.
_____________________________________________________________________________
Sept. 24 - 26
Beijing, China
21
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Vliv válcovacích sil na skok válců při válcování vybraných ocelí za tepla
Influence of Rolling Forces on Spring of Rolls at Hot Rolling of Selected Steels
Ing. Vladislav Bambušek, TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY a.s., středisko VHb – Bohumín, Ing. Petr Kawulok, prof.
Ing. Ivo Schindler, CSc., Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového
inženýrství
Laboratorním a provozním válcováním byl experimentálně zkoumán vliv válcovací síly na skok válců při válcování
za tepla vybraných tříd ocelí, které spadají do výrobního programu VHb - Bohumín. K tomuto účelu byla využita
laboratorní válcovací stolice K350 na VŠB-TU Ostrava a univerzální stolice v Bohumíně. Předmětem zkoumání bylo
na základě vyhodnocení experimentálních dat odvodit koeficient, který vyjadřuje pro danou ocel nárůst válcovacích
sil při analogických podmínkách tváření ve srovnání s vybranou reprezentativní ocelí, která vykazuje nejnižší
válcovací síly. Znalost koeficientů, charakterizujících v závislosti na teplotě odhad nárůstu válcovacích sil
v porovnání s válcováním referenční oceli AREMA a propojení s lineární rovnicí, která vyjadřuje hodnotu skoku
válců v závislosti na válcovací síle umožňuje predikovat skok válců při doválcování zkoumaných ocelí v provozních
podmínkách univerzální válcovací stolice ve VHb – Bohumín. Eliminace rozdílného skoku válců v případě různých
ocelí a teplot tváření pomocí vhodně stanoveného koeficientu bude snižovat riziko doválcování vývalku mimo
požadované rozměrové tolerance i u kusových kampaní výroby.
As a result of heavy pressure of metal on rolls the distance between the rolls increases, so the spacing between the
rolls at the moment of passing of the rolled material increases and the so called "spring of rolls" takes place.
Influence of rolling force on the spring of rolls was investigated at laboratory and industrial hot rolling of selected
structural and tool steels, which fall into the manufacturing programme of VHb - Bohumín. For this purpose the
laboratory rolling mill stand K350 at the VŠB - Technical University of Ostrava (VSB-TU Ostrava) was used, as
well as universal rolling mill in Bohumín. The objective of investigation was to derive, on the basis evaluation of
experimental data, a coefficient, which expresses for the given steel the increase in rolling forces at analogous
conditions of forming in comparison with the chosen representative steel, which has the lowest rolling forces.
On the basis of evaluation of the data obtained from laboratory rolling the material with the lowest rolling force
was determined from the rolled samples - steel AREMA. For this steel the coefficient of increase in rolling forces
kFv = 1 was determined, and then these coefficients were calculated also for the remaining investigated steels
according to their rolling forces. Afterwards for each steel a mathematical model was derived by regression
analysis expressing the temperature dependence of the coefficient kFv. Linear equation was constructed on the basis
of analysis of operational data. This equation describes the dependence of the spring of rolls on the total rolling
force, which in conjunction with knowledge of the derived coefficients, characterising in dependence on temperature
an estimate of increase in rolling forces in comparison with the rolling of the reference steel AREMA, allows
prediction of the spring of rolls at finish rolling of investigated steels in industrial conditions of the universal
rolling mill at VHb - Bohumín. Elimination of different spring of rolls for different steels and forming temperatures
with use of suitably determined coefficient will reduce the risk of finish rolling of the rolled material outside the
required dimensional tolerance even in campaigns of single piece production rolling of wide and flat products.
Za tepla tvářené vývalky musí vykazovat, kromě
požadovaných strukturních a mechanických vlastností i
přísné tolerance rozměrů, dle příslušných norem (pro
plochou ocel [1] a pro širokou ocel [2]). Z tohoto
důvodu je nutné zabývat se nejen parametry, které
ovlivňují výsledné vlastnosti vývalků, ale i podmínkami
deformace daného materiálu a jejími účinky na dodržení
požadovaného
finálního
rozměru
vývalků.
Vlivem velkých tlaků kovu na válce dochází k jejich
oddalování, takže nastavená mezera mezi válci se zvětší
v okamžiku průchodu provalku a vývalek má větší
tloušťku než je nastavená. Tento účinek vnějších sil
nazýváme skok válců. Jedná se vlastně o pružnou
deformaci válcovací stolice, která se skládá z průhybu
válců, rozpínání stojanů válcovací stolice, vůle
v ložiskových tělesech, vůle ve stavěcím zařízení
apod. [3, 4, 5].
V tomto případě byl experimentálně zkoumán vliv
válcovací síly na skok válců při laboratorním a
provozním válcování za tepla různých tříd ocelí, které
spadají do výrobního programu univerzální válcovací
stolice ve VHb - Bohumín [6]. K laboratornímu
válcování byla využita válcovací stolice K350, která je
instalovaná v Ústavu modelování a řízení tvářecích
procesů, na VŠB-TU Ostrava [7]. Výhodou jejího
použití je možnost vratného válcování za tepla plochých
vývalků poměrně větších rozměrů s možností měření a
zaznamenávání důležitých parametrů při válcování
(válcovací síly, kroutící momenty, atd.).
22
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Předmětem zkoumání bylo na základě vyhodnocení
experimentálních dat odvodit koeficient, který bude
vyjadřovat pro danou ocel nárůst válcovacích sil při
analogických podmínkách tváření ve srovnání
s vybranou reprezentativní ocelí, která bude vykazovat
nejnižší válcovací síly. Tento koeficient bude
zohledňovat možnost tzv. skoku válců při válcování
vybraných typů ocelí a tím by mělo dojít ke snížení
rizika doválcování vývalku mimo požadované
rozměrové tolerance. Jeho znalost by měla být využita
při tvorbě úběrových plánů při válcování na univerzální
válcovací stolici ve VHb – Bohumín.
Příklad naměřených celkových válcovacích sil Fv [kN]
dokumentuje obr. 1.
Popis experimentu
Obr. 1 Naměřené hodnoty válcovacích sil vybraných jakostí ocelí
(teplota válcování 900 nebo 1000 °C)
Fig. 1 Measured values of rolling forces for selected steel grades
(temperature of rolling 900 °C or 1000 °C)
Experimentální určení vlivu válcovací síly na velikost
skoku válců bylo provedeno na vybraných jakostech
ocelí, které spadají do konstrukčních nelegovaných i
legovaných ocelí a do nástrojových ocelí (viz tab. 1).
Při dalších analýzách a výpočtech se uvažovalo
s maximálními hodnotami naměřených válcovacích sil.
Nejnižší hodnoty válcovacích sil vykazovala při obou
teplotách válcování nelegovaná konstrukční ocel
AREMA. Válcovací síly dalších konstrukčních ocelí
nebyly zásadně rozdílné, bylo však zaznamenáno
odlišné deformační chování při obou aplikovaných
hladinách teploty válcování. Samozřejmě vyšší teplota
válcování měla za následek snížení (v některých
případech výrazné) hodnot válcovacích sil. Výrazně se
odlišovaly válcovací síly dvou nástrojových ocelí
(X50CrMoW a 63Cr5MoV), což bylo způsobeno jejich
velmi vysokými deformačními odpory.
Tab. 1 Přehled použitých ocelí
Tab. 1 Overview of used steels
konstrukční
nelegované oceli
konstrukční
legované oceli
nástrojové oceli
třída
oceli
11
11
11
11
12
12
13
13
13
14
14
14
15
15
15
16
17
19
19
19
značka
oceli
S235JR
S275JR
S355J2
GL-A
AREMA
C45-E
21MnV
51Si7
30MnCrB5
21MnCr5
16MnCr
27MnCrB5
31CrV3
51CrV4
42CrMo4
34CrAlNi7
8Cr14
90MnCrV8
X50CrMoW
63Cr5MoV
Po ochlazení vývalků byla změřena jejich tloušťka a
následně byla vyčíslena hodnota skoku válců
hskok [mm] při jejich válcování:
hskok  hskut  hnast
(1)
kde hnast [mm] je nastavená výška mezery mezi válci na
válcovací stolici a hskut [mm] je skutečná mezera mezi
válci při válcování daného materiálu, tj. naměřená
tloušťka (výška) daného vývalku. Nejvyšší hodnoty
skoku válců vykazovaly při obou teplotách deformace
nástrojové oceli X50CrMoW a 63Cr5MoV. Celkově lze
tvrdit, že s rostoucí celkovou válcovací silou se při
laboratorním válcování lineárně zvětšoval skok válců
jak dokumentuje viz obr. 2.
Pro laboratorní válcování byly ze zkoumaných ocelí
připraveny ploché vzorky o rozměrech 6,9 x 25 x
110 mm, které byly ohřívány v elektrické peci na
zvolenou teplotu válcování (1000, resp. 900 °C).
Následně byly vzorky na válcovací stolici K350
(v konfiguraci kvarto s průměrem pracovních válců
D = 65 mm) proválcovány jedním úběrem o velikosti
1,7 mm (eh = 0,28). Po ochlazení vývalků byla změřena
a zaznamenána jejich tloušťka.
Diskuse výsledků
V průběhu laboratorního válcování byly počítačově
registrovány válcovací síly, které byly naměřeny pod
pravým a levým stavěcím šroubem stolice K350.
Obr. 2 Laboratorním válcováním zjištěné hodnoty skoku válců
Fig. 2 Values of the spring of rolls determined at laboratory rolling
23
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Vyhodnocením dat získaných laboratorním válcováním
byl určen z proválcovaných vzorků materiál s nejmenší
válcovací silou. Tím byla jednoznačně ocel
třídy 12 – AREMA, která byla využita pro stanovení
hodnoty koeficientu nárůstu válcovacích sil kFv [-].
Hodnota koeficientu kFv byla vypočtena pro všechny
zkoumané oceli a pro obě teploty válcování dle
následující rovnice:
k Fv 
Fv zkoumaná ocel
Následně byl pro každou ocel odvozen matematický
model vyjadřující teplotní závislost příslušného
koeficientu kFv [8]:
kFv  A  exp B  T 
Pomocí lineární regrese, s využitím makra v programu
MS Excel, byly vypočteny materiálové konstanty
A, B [-] pro oba teplotní rozsahy a byl přepočítán
koeficient kFv u všech zkoumaných ocelí. Hodnota
teploty T se v rovnici (3) uvádí ve °C. Výsledné
hodnoty materiálových konstant A, B uvádí tab. 3.
(2)
Fv AREMA
U oceli AREMA byl koeficient kFv = 1 pro obě teploty
válcování. Hodnoty koeficientů kFv všech zkoumaných
ocelí při obou teplotních hladinách dokumentuje tab. 2.
Tab.3 Hodnoty materiálových konstant pro zkoumané oceli [8]
Tab. 3 Values of material constants for investigated steels [8]
značka
oceli
S235JR
S275JR
S355J2
GL-A
AREMA
C45-E
21MnV
51Si7
30MnCrB5
21MnCr5
16MnCr
27MnCrB5
31CrV3
51CrV4
42CrMo4
34CrAlNi7
8Cr14
90MnCrV8
X50CrMoW
63Cr5MoV
Tab. 2 Celkové válcovací síly s vypočtenými koeficienty nárůstu
válcovacích sil
Tab. 2 Total rolling forces with calculated coefficients of increase
in rolling forces
značka
Fv [kN] Fv [kN] kFv1000
oceli
(1000 °C) (900 °C) [-]
S235JR
37,2
48,8
1,14
S275JR
36,4
46,2
1,12
S355J2
40
51,6
1,23
GL-A
38,4
48,2
1,18
AREMA
32,6
38
1,00
C45-E
36,6
50,6
1,12
21MnV
38
49,4
1,17
51Si7
39
60
1,20
30MnCrB5
39,2
51,4
1,20
21MnCr5
37,8
47,4
1,16
16MnCr
39,2
49,4
1,20
27MnCrB5
35,6
49,6
1,09
31CrV3
37,8
55,6
1,16
51CrV4
39,2
60,4
1,20
42CrMo4
38,4
54,6
1,18
34CrAlNi7
42,2
53
1,29
8Cr14
38,4
46,8
1,18
90MnCrV8
38,2
61,4
1,17
X50CrMoW
73,6
92,2
2,26
63Cr5MoV
57,8
77,2
1,77
(3)
kFv900
[-]
1,28
1,22
1,36
1,27
1,00
1,33
1,30
1,58
1,35
1,25
1,30
1,31
1,46
1,59
1,44
1,39
1,23
1,62
2,43
2,03
A
[-]
3,63
2,63
3,36
2,66
1,00
6,25
3,36
18,79
3,90
2,45
2,67
6,85
11,57
20,01
8,78
2,72
1,79
30,30
4,67
6,97
B
[-]
-0,001158
-0,000855
-0,001005
-0,00082
0
-0,001719
-0,001054
-0,002751
-0,001178
-0,000747
-0,0008
-0,001838
-0,0023
-0,002814
-0,002009
-0,000747
-0,000415
-0,003254
-0,000725
-0,001371
Výhodou modelu (3) je možnost predikce nárůstu
válcovacích sil zkoumaných ocelí i při jiných teplotách
deformace než které byly zkoumány.
V další fázi byla analyzována data získaná provozním
válcováním zkoumaných ocelí na univerzální válcovací
stolici ve VHb - Bohumín, která je složena z
horizontální trio stolice (Lauthovo trio s průměry
horního a spodního válce D = 570 až 650 mm, resp.
středního válce D = 490 až 570 mm) doplněné o jeden
pár vertikálních válců (D = 400 až 460 mm). Předností
tohoto zařízení je možnost válcování ploché a široké
oceli v poměrně širokém rozsahu rozměrů i
v malotonážních kampaních. Vyhodnocením získaných
dat byla zjištěna lineární závislost skoku válců na
velikosti celkových válcovacích sil, jak dokumentuje
graf na obr. 4. Prezentovaná křivka skoku válců je
vlastností dané universální válcovací stolice.
Se vzrůstající válcovací silou roste lineárně, pro obě
zkoumané teploty deformace, i hodnota koeficientu kFv,
jak dokumentuje graf na obr. 3.
Se vzrůstající hodnotou celkové válcovací síly Fv [MN]
lineárně stoupá hodnota skoku válců hskok [mm] jak
popisuje následující rovnice:
Obr. 3 Závislost koeficientu nárůstu válcovacích sil na naměřené
válcovací síle
Fig. 3 Dependence of the coefficient of increase of rolling forces
on the measured rolling force
24
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
hskok  0,5205  Fv
jejíž přesnost
R2 = 0,8723.
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
s lineární rovnicí, která vyjadřuje hodnotu skoku válců
v závislosti na válcovací síle umožňuje predikovat skok
válců při doválcování zkoumaných ocelí v provozních
podmínkách univerzální válcovací stolice ve
VHb – Bohumín. Tohoto lze využít zejména při tvorbě
úběrových plánů pro vybrané typy konstrukčních a
nástrojových ocelí.
(4)
popisuje
koeficient
determinace
Eliminace rozdílného skoku válců v případě různých
ocelí a teplot tváření pomocí vhodně stanoveného
koeficientu bude snižovat riziko doválcování vývalku
mimo požadované rozměrové tolerance i u kusových
kampaní výroby.
Poděkování
Práce byly provedeny v rámci řešení projektů
CZ.1.05/2.1.00/01.0040
"Regionální
materiálově
technologické výzkumné centrum" (v rámci
Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace,
financovaného ze strukturálních fondů EU a ze
státního rozpočtu ČR) a SP2012/33 – Fyzikální a
počítačová
simulace
materiálových
vlastností
vybraných typů materiálů (v rámci Specifického
vysokoškolského
výzkumu
podporovaného
Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR).
Obr. 4 Závislost skoku válců na celkové válcovací síle
Fig. 4 Dependence of the spring of rolls on the total rolling force
Závěr
Využitím laboratorního válcování plochých vzorků byly
zkoumány válcovací síly 20 vybraných ocelí tříd 11 až
19 tvářených při teplotě 900 a 1000 °C a při skutečné
výškové deformaci eh = 0,28. Tyto experimentální
podmínky byly zvoleny jako reprezentanti většinových
parametrů během doválcování různých typů materiálů
na univerzální válcovací stolici ve VHb – Bohumín.
Literatura
[1] ČSN EN 10058. Ocelové tyče ploché válcované za tepla pro
všeobecné použití - Rozměry, mezní úchylky rozměrů a tolerance
tvaru. Praha: Český normalizační institut, 2004, 12 s.
Bylo ověřeno, že nejnižší válcovací síly vykazuje ocel
AREMA, což je v podstatě technicky čisté železo.
Vlivem chemického složení a velmi vysokých
deformačních odporů vykazovaly nástrojové oceli
X50CrMoW a 63Cr5MoV výrazně vyšší válcovací síly.
Zvolené teploty válcování zásadně ovlivnily velikosti
válcovacích sil všech zkoumaných ocelí.
[2] DIN 59 200. Flacherzeugnisse aus Stahl Warmgewalzter
Breitflachstahl. Berlin: Deutsches Institut für Normung,
2001, 8s.
[3] HAJDUK, M. Měření válcovacích tlaků na stolicích. Hutnické
aktuality, Svazek 32. Praha: SNTL, 1963. 87 s.
[4] KOLLEROVÁ, M. a kol. Válcovanie. Bratislava: ALFA, 1991.
576 s.
Pro obě zvolené teploty deformace a pro každou
zkoumanou ocel byly definovány a vypočteny
koeficienty charakterizující nárůst válcovacích sil za
jinak analogických podmínek tváření ve srovnání s ocelí
AREMA. Pro každou ocel byl následně odvozen
matematický model teplotní závislosti příslušného
koeficientu.
[5] LENARD, J. G. Primer on Flat Rolling. 1. vydání. Oxford:
Elsevier, 2007. 342 s.
[6] http://www.trz.cz
[7] http://katedry.fmmi.vsb.cz/UMRTP
[8] BAMBUŠEK, V. Experimentální určení vlivu deformačních
odporů ocelí třídy 11 až 19 na skok válců při válcování za tepla.
Ostrava, 2012. Diplomová práce. VŠB-Technická univerzita
Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra
tváření materiálů.
Znalost koeficientů, charakterizujících v závislosti na
teplotě odhad nárůstu válcovacích sil v porovnání
s válcováním referenční oceli AREMA a propojení
Recenze: Ing. Ladislav Zela, CSc.
_____________________________________________________________________________
Nová válcovna tyčí pro Čínu
Baosteel orders new bar mill. MPT International 2012, č. 2, s. 14
Čínská firma Baosteel Engineering and Technolgy objednala pro svůj závod Shaoguan Iron and Steel
Group v provincii Guangdong válcovnu tyčí. Bude se na ní válcovat kulatina o průměru do 80 mm. Trať
bude mít čtyřstolicové předválcovací pořadí a čtyřstolicové střední pořadí, nůžky, kalibrační blok a tři
chladící sekce pro termomechanické zpracování. Před chladicím ložem budou nůžky, dělení za studena
budou zajišťovat dvě pily. Trať dodává firma Siemens VAI Metals Technology. Do provozu má být
uvedena na počátku r. 2013.
LJ
25
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Forging of Crankthrows for Welded Crankshafts
Kování zdvihů pro svařované zalomené hřídele
doc. Ing. Miroslav Greger,CSc., Ing. Václav Šumšal, VŠB – Technical Univerzity Ostrava, Faculty of Metallurgy
and Materials Engineering, Ing. Jiří Petržela, Ph.D., Ing. Vladimír László, Ph.D. Ing. Tomáš Cechel, Ing.
Miroslav Juhas, VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY, a.s. Ostrava
Crankshaft for vessel engine is one of the most vital parts for ships. Crankshafts are roughly classified into two
categories; built-up type crankshafts for 2-cycle diesel engines and solid type crankshafts for 4-cycle diesel engines.
Built-up type crankshafts are made by shrink fitting journals to crankthrows for the numbers of cylinders and are
widely used for marine diesel engines with cylinder bore-diameters larger than approx. 400 mm. The two oil shocks
forced low speed, two cycle, engine manufacturers to pursue lower energy consumptions and lower fuel costs. As a
result, the engine strokes have become longer and the cylinder pressures have become higher. Also, the recent
increasing size of ships has resulted in a requirement for higher powers and, at the same time, the needs to reserve
maximum cargo space require downsizing of engines. The technical trend in the low-speed engine requires the builtup type crankshafts to have higher strength and higher reliability. Solid type crankshafts are press-formed from
steel ingots and are used for mid-to high-speed, four cycle, engines with cylinder bore-diameters of less than 600
mm. Several developments are progressing for the 4 cycle engines to improve overall efficiencies. These include
higher cylinder pressures, longer strokes and utilization of exhaust energy. As in the case of built-up type
crankshafts, longer strokes and down-sizing are required for solid type crankshafts. An important requirement for
solid type crankshafts is strength. Some of the engines employ materials with strength as high as 950 MPa. Along
with the strengthening of materials, higher reliabilities are required more than ever for the crankshafts.
Authors propose in their article new technology for production of hoisting gears for welded crankshafts. Type of
steel with good weldability and yield strength Re ≥ 300 MPa was proposed. Moreover technology for forging of
crank throw with semi-pivot by technology of bending of the blank into an open die was proposed.
Nevýhodou technologie volného kování velkých zalomených hřídelí je nízká tvařitelnost oceli, a velké přídavky na
obrábění. Vznikl požadavek vyvinout technologii kování nejsložitějšího dílu pro zalomené hřídele, zdvihů v zápustce
na běžném vertikálním lise. Byla vyvinuta nová technologie kování, vhodná pro kování v otevřených zápustkách.
Předkovek je připraven volný kováním. V článku je analyzován technologický postup zápust¬kového kování zdvihu
pod běžným vertikálním lisem. Nová technologie výroby zdvihů je určena pro zalomené hřídele svařovaného
provedení. Je navržen typ oceli s dobrou svařitelností a mezí kluzu Re ≥ 300 MPa. Dále je navržena technologie
kování zdvihů s poločepem technologii ohýbáním předkovku do otevřené zápustky. Změnou konstrukčního provedení
poloskládaných hřídelí na hřídele svařované vede k výraznému snížení hmotnosti zdvihů, k snížení hmotnosti
předkovků a vstupních polotovarů, tj. kovárenských ingotů. Svařované zalomené hřídele vyžadují přechod z
uhlíkových ocelí ČSN 12 140 na ocele legované typu CrNiMo, tím se zvýší mez kluzu a pevnost. Kromě úspory
hmotnosti u zdvihů pro svařované zalomené hřídele dochází k dalším úsporám oceli na výrobu hlavních čepů, které
jsou u poloskládaného provedení zalisovány do jednotlivých ramen zdvihu. Celková úspora oceli při výrobě
svařovaných zalomených hřídelů v porovnání s poloskládanými se pohybuje kolem 25 %.
Forged pieces for folded crankshafts for large ship
engines form production program of Czech and foreign
free forging shops. Semi-folded crankshafts are good
export article of numerous forging shops. We observe
recently at the manufacturers of large ship engines the
tendencies towards reduction of the overall mass of
engines, as a reaction to the requirement to reduce the
ship mass, to reduce consumption of fuels, etc. One of
possibilities of realisation of these tendencies consists in
manufacture of welded crankshafts [1] instead of folded
crankshafts, as this will reduce the mass and dimensions
of the crankshaft in comparison with the folded design,
which again influences significantly on reduction of
dimensions and thus of the mass of the whole engine
[2]. That's why it is necessary to watch closely this new
direction of design, and to get prepared for a possibility
of supplies of welded crankshafts.
Requirements of welded crankshafts
Unlike the semi-folded crankshafts the welded
crankshafts must be made from a perfectly weldable
steel. Minimum requirements to mechanical properties
are declared by individual acceptance companies (MAN
B&W Diesel AG, Burmeister & Wain, Wärtsilä, [3,4],
etc.) by the following values: Rm = 490 – 620 MPa;
Re ≥ 300 MPa; A5 = 23 %; Z = 55 %; KCU = 40 J.
These conditions can be met for semi-folded crankshafts
by carbon steels of the class 12. For production of
welded crankshafts it is necessary to use low alloyed
26
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
steels with lower carbon equivalent, for example steels
according to the ASTM A541-73, Gr. 2, or steel
according to the DIN 16CrMo44, or S19M. Chemical
composition of the steel S19M is given in tab.1.
Fulfilment of stipulated criteria
a) weldability
Good weldability is ensured by low contents of carbon,
chromium and vanadium in steel, i.e. by low carbon
equivalent, calculated with use of the following
equation
Tab. 1 Chemical composition of the steel grade S19Mo in wt. %
Tab. 1 Chemické složení oceli S19Mo v hm. %
C
Mn
Si
Pmax
Smax
Cr
Mo
0.17
–
0.20
0.70
0.30
0.035
0.035
0.8
–
1.0
0.4
–
0.5
C ekv .  C 
The aim of transfer from production of semi-folded
crankshafts to welded crankshafts was to achieve a
substantial reduction of mass and shortening of the
overall length of crankthrow, since welded crankshafts,
unlike hot pressed pivot journals, do not require creation
of a massive leaf of crank throw, because the welded
design does not need the necessary clamping force.
Thanks to this the whole crankthrow is shorter and
narrower, which can be seen from comparison of design
of folded and welded crankshafts of the type BW
L60MC in tab. 2.
Cekx  0.20 
 36.3  48.6%C  4.11%Mn  3.43% Ni  
  9.81
Rm  
  2.96%Cr  14.7%Mo  50.5%V

(3)
The calculated value of the ultimate strength for large
forged pieces heat treated with tempering to the
temperature of 650 °C/48 h for the lower limit of the
elements in the analysed steel achieves the following:
Crank throw dimensions
Total Thickness Maximum
Mass
height of arms
width
[kg]
[mm]
[mm]
[mm]
1980
294
1320
7 570
1663
276
1116
7 000
 36.3  7.8  4.5  0.7  
  9.81  519 MPa
Rm  
  0.3  2.83  0.5

The following is decisive for determination of chemical
composition of steel [5]:
a) good weldability, limited by carbon contents
Cmax = 0.20 % any by low carbon equivalent,
b) ensuring of the required yield strength Re = 300
MPa for thickness of forged pieces around 700 mm,
c) low processing costs.
An internal report [7] gives the strength properties of
the steel A533 (chemical composition of steel: 0.18 %
C; 1.4 % Mn; 0.13 % Cr; 0.6 % Ni; 0.48 % Mo; 0.01
%V) in forged plates with the thickness of 300 mm.
Values of yield strength Re was 430 to 460 MPa and
value of strength Rm = 580 to 610 MPa. The plates were
after forging heat treated by quenching into water and
tempered at the temperatures from 645 to 665 °C.
These requirements are met by the steel of the chemical
composition specified in tab. 3
Importance of addition of molybdenum into steel
follows from the equation (3), in which the constant
14.7 influences significantly the strength of steel. In
comparison with the steel according to the standard
ČSN 13 030 without molybdenum (chemical
composition: 0.16 % C; 1.12 % Mn) the yield strength
achieved in the plates with thickness of 250 mm was Re
= 230 to 260 MPa. The plates were heat treated by
normolising with tempering.
Tab. 3 Proposal of chemical composition of steel for welded
crankshafts [wt.%]
Tab. 3 Návrh chemického složení oceli pro svařované zalomené
hřídele [hm. %]
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Mo
V
0.16
0.20
1.10
1.50
max.
0.40
max.
0.035
max.
0.035
max.
0.30
0.20
0.50
0.20
0.50
max.
0.05
(4)
Strength of the steel chosen for forged pieces of hoisting
gears is the same or higher than that of the steels used so
far. For example in the steel A302 E (chemical
composition: 0.135 % C; 1.0 % Mn; 0.135 % Cr; 0.52
% Ni; 0.375 % Mo) the following properties were
determined in the forged pieces with the wall thickness of
260 mm: Re = 350 MPa and Rm ~ 510 MPa.
Chemical composition of steel for welded
crankshafts
C
1.50 0.40 0.50 0.30 0.50 0.05





 0.66
6
24
40
5
4
14
(2)
b) ensuring of strength values
Author Otsuki [6] has derived for calculation of the
ultimate strength the general relation based on chemical
composition of steel:
Tab. 2 Hlavní rozměry a hmotnost zdvihu L60MC
Tab. 2 Main dimensions of the crank throw L60MC
Semi-folded
design
Welded
design
(1)
Calculation of the maximal carbon equivalent for the
proposed steel was made in accordance with the
equations 2:
Design of crank throw
Execution
Mn Si Ni Cr Mo V





6
24 40 5
4 14
27
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Development of technology for manufacture
of crankthrow for welded crankshafts
Advantageous technology for manufacture of hoisting
gears for welded crankshafts will be such technology,
which will ensure production of crankshafts with the
smallest possible number of welds. For this reason it
seems advantageous to manufacture whole crank throw
with the forge main semi-pivots. Figure 1 shows the
shape of the machined crankthrow of the type L60MC
with semi-pivots.
Obr. 2 Výkovek zdvihu L60MC
Fig. 2 Forged piece for the crankthrow gear L60MC
Tab. 4 Přídavky na obrábění a rozměry jednotlivých části výkovku
zdvihu L60MC
Tab. 4 Machining allowances and dimensions of individual parts of
the forged piece for the crankthrow L60MC
Obr. 1 Obrobený zdvih L60MC
Fig. 1 Machined crankthrow L60MC
For production of these crankthrow we presume use of
technology of bending of the shaped blank in an open
die. The shape and dimensions of the forged piece are
shown in Fig. 2.
Design of forged piece
Design of the forged piece used the standard ČSN 42
9011. Machining allowances for a forged piece with the
cross-section of 1 100 mm and height of 2 500 mm are
37
the following: for the cross-section p d  5518
mm; for
the height: pl  2,5  pd . In respect to the proposed
forging technology (bending in the open die) these
allowances were modified to the following values:
allowances for the dimension pd = 55 to 100 mm and
allowances for the height pl = 120 mm.
Dimensions
of the
Individual parts of
the machined
crank throw
Dimensions
Thickness of arms
Gap between arms
Diameter of the
main pivot
Diameter of the
crankpin
Thickness of arms
Thickness of crank
throw
Dimension
Dimension
Distance of cranks
and main pivot
Total height of the
hoisting gear
Width of crank
throw
405.5
240
682
+ 60
- 60
+ 100
[mm]
465
180
780
682
+ 100
780
285
810
+ 60
+ 60
345
870
486
1051
+ 100
+ 60
580
1110
986
-
1000
1668
+ 60
1780
1116
+ 60
1180
[mm]
Allowance
[mm]
forged
piece
Calculation of mass of the forged piece
Figure 1 shows the diagram of the shape for calculation
of mass of the machined crankthrow. Total volume of
the crank throw varies around 0.962 m3, to which
corresponds the mass of 7 560 kg. The calculated mass
of the crank throw gear of the folded design (with holes
for the main pivot) varies around 7 000 kg mass of the
forging was calculated according to the forging diagram
shown in Fig. 2. Volume of the forging for the crank
throw is 1.741 m3, the mass is 13 700 kg. On the basis
of calculation of the volume and mass of the forging for
the crankthrow the shape of the blank was designed.
Values of machining allowances for individual parts of
the forged piece and dimensions of the forged piece after
rounding in conformity with the principles stated in the
standard ČSN 42 9011 are given in tab. 4.
28
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Design of the blank for crankthrow
Technological
forging
Design of the blank is based on the assumed flow of
metal at bending of the blank into the open die.
Tab. 5 Rozměry a mezní úchylky tvaru předkovku zdvihu
Tab. 5 Dimensions and limit deviations of the shape of the blank
for crankthrow
860020
Thickness of leaf with semipivot
465020
Length of head
870020
Thickness of arms
10
40010
crankthrow
The blank (Fig. 3) for two forgings of crankthrow with
semi-pivots (Fig. 1) will be forged from the ingot
8K50. The blank is bent into the shape of the crank
throw in an open die, Fig. 4a. Precise dimensions of the
forging for crank throw are obtained by stamping of the
blank in a die by the stamping plate, see Fig. 4b [8].
Dimensions [mm]
Height of head
of
Technological process for production of crankthrow for
welded crankshafts is based on the known technology
for crankthrow forging for folded crankshafts. The
crank throw gear will be produced by bending of the
shaped blank in an open die, when the crankthrow has
shoulders forged on both leaves, which serve as future
halves of main pivots.
Due to the proposed forging technology, i.e. bending of
the blank into the open die, it is necessary to
manufacture the blank with observance of the following
dimensions specified in Table 5.
Individual parts of the blank
process
The die has a camber of 3 ° on its functional surfaces for
easy removal of the forging from the cavity of the die.
After forging the hot forged piece (surface temperature
min. 500 °C) is transported for heat treatment consisting
of normalising with tempering. Preliminarily heat
treated forged pieces are rough machined, subjected to
non-destructive testing of their quality, and they are
then welded into the shape of the shaft. This is followed
by final heat treatment and by control of quality and
final machining.
Figure 3 shows the shape and dimensions of the blank.
Technological procedure for production of crankthrow
for welded crankshafts was verified on the models of
the scale 1 : 15 [9].
Obr. 3 Tvar a rozměry předkovku zdvihu L60MC
Fig. 3 Shape and dimensions of the blank for the crankthrow
L60MC
Nominal mass of the blank and ingot
Is calculated from the figured dimensions of the blank.
Volume of the forging is 1.885 m3, to which correspond
the mass of the forging of 14 800 kg. The difference
between the mass of the blank and mass of the forging
is 8.3 %. The consumption mass ms was determined
from the mass of the blank mf.p. according to the
equation:
a)
b)
Fig. 4 Shape of the open die (a) and stamping of the forged piece in
a die (b): 1-crankthrow, 2-open die, 3- stamping plate, 4bending tool
Obr. 4 Tvar otevřené zápustky (a) a pěchování výkovku v zápustce
(b): 1-výkovek zdvihu, 2-zápustka, 3-pěchovací deska, 4ohýbací nástroj
ms  1,15  m f . p.  1,15 14800 17000kg
Conclusions
The objective of the solution consisted in development
of new technology for production of welded
crankshafts, which make it possible to reduce their
and afterwards an optimum mass of the ingot for
forging marked as 8K50 was chosen.
29
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
mass, and thus also the total mass of ship engines.
Change from semi-folded crankshafts to welded
crankshafts leads to substantial reduction of mass of
crank throw, to reduction of mass of blanks and input
semis, i.e. ingots for forging. The welded crankshafts
require the transfer from carbon steels according to ČSN
12 140 to the alloyed steels of the CrNiMo type, which
increases yield strength and ultimate strength. Apart
from savings from reduced mass the crankthrow for
welded crankshafts bring also another economy of steel
for production of main pivots, which in the case of
semi-folded are pressed into individual arms of the
crank throw. Overall economy of steel at production of
welded crankshafts in comparison with the semi-folded
crankshafts is around 25 %.
Acknowledgements
The findings presented in the article were obtained at
solution of the project MPO reg. No. FR-TI2/117. The
authors express their thanks to the Ministry of
Industry and Trade for financial support of the
project.
[2]
SUN, M.Y., LU, S.P., LI, D.Z. et al. Three-dimensional finite
element method simulation and optimization of shrink fitting
process for a large marine crankshaft. Materials and Design,
2010, vol. 31, pp. 4155-4164.
[3]
PAULES, J.R., EDWARDS, W.P., EDWARDS, V.H. et al. The
Manufacture and Properties of Large Crankshafts Produced
with Open Die Forging Practices. JFA, 2007, Vol.18, pp. 41-50.
[4]
OMATA, S. Effects of forged grain flow on ultra-high-cycle
fatigue strength of forged crankshafts. Translated from Journal
of the JIME, 2005, Vol.39, No.5, pp.1-8.
[5]
ELFMARK, J., GREGER, M. Výzkum technologie výroby
středních kusů zal. hřídelů svař. provedení [Research of
technology for production of central pieces of welded
crankshafts]. Tech. report VU 03/06/84/15.VÍTKOVICE, 1985,
12. p.
[6]
OTSUKI, E. Stress assessment of crankshaft of low speed diesel
engines. Translated from Journal of the JIME, 2007, Vol.42,
No.2, pp.1-8.
[7]
KWON, K., PARK, H.S. Design of die large marine concept
forging process of thrust shaft for diesel engine using floating
die. Int. J. Prec. Eng.Manuf., 1990, No, 3. pp. 530-535.
[8]
GREGER, M., PETRŽELA,J., LÁSZLÓ, V. a j. Kování
zalomených hřídelů pro lodní motory [Forging of crankshafts
for ship engines]. Hutnické listy, 2011, vol. 64, No. 1, pp. 3743.
[9]
GREGER, M. Studie kování zdvihů pro zalomené hřídele
L60MC [Study of forging of crank throws for crankshafts
L60MC]. DT ČSVTS: Ostrava, 1984, 55 p.
Literature
[1]
WANG, Z., XU, J., ZHANG, J. et al. Fabrication of high-power
diesel engine crankshafts by electroslag casting process.
Journal of Materials Processing Technology, 2007, vol. 182,
pp. 588-592.
Recenze: Ing. Ladislav Kander, Ph.D
doc. Ing. Viktor Tittel, CSc.
___________________________________________________________________________________________
30
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Forming of Tailored Laser Welded Blanks
Tvárnenie na mieru šitých laserovo zváraných polotovarov
doc. Ing. Jozef Bílik, PhD., Ing. Mariana Balážová, Ing. Anna Pompurová, Ing. Roland Šuba, PhD., Ing.
Ľudmila Kršiaková, PhD., Slovak University of Technology Bratislava, Faculty of Materials Science and
Technology in Trnava, Slovak Republic
The paper is focused on forming of laser welded blanks used mostly for manufacturing of automotive parts. The
experimental tests were focused on evaluation of formability of tailored laser welded blanks made from two
materials - DC 04 EN 10130/91+Al/98 steel for deep drawing (thickness 1,93 mm) and S315MC EN 101492/95high strength steel (thickness 1,80 mm). The tensile tests of all welded samples shows that all farctures were in
material DC 04 not in the weld. The cracks during Erichsen cup test of welded samples were created in the weld in
direction perpendicularly to weld. The microhardness measurements established significant increasing of weld
metal hardness, which has negative influence on the forming process. It even can cause fracture of the formed part
during the forming process. Results of tests show that the technological parameters of the forming and design of
tools for tailored laser welded blanks must be carefully considered. The quality of welds must also be carefully
controlled, because of their critical role in subsequent forming.
Príspevok je zameraný na problematiku tvárnenia laserovo zváraných polotovarov používaných pri výrobe
komponentov ktoré sa v čoraz väčšej miere využívajú nielen v automobilovom priemysle. V príspevku sú uvedené
niektoré výsledky z oblasti hodnotenia tvárniteľnosti polotovarov pripravených laserovým zváraním. V príspevku sú
uvedené aj niektoré výsledky merania tvrdosti v mieste zvarových spojov ako aj výsledky makroštruktúrnej analýzy.
Experimentálne skúšky boli zamerané na hodnotenie tvárniteľnosti polotovarov pripravených zváraním laserom
z dvoch materiálov a to z hlbokoťažnej za studena valcovanej pozinkovanej ocele DC 04 EN 10130/91+Al/98
s hrúbkou 1,93 mm a vysokopevnej za tepla valcovanej pozinkovanej ocele S315MC EN 10149-2/95 s hrúbkou 1,80
mm. Pre hodnotenie tvárniteľnosti bola použitá ťahová skúška podľa STN EN 10 002-1 na plochých skúšobných
vzorkách pripravených podľa STN 42 0321 a Erichsenova skúška. Polotovary boli zvárané CO2 laserom pričom
rýchlosť zvárania bola 75 mm/s, výkon lasera 3200 W, ohnisková vzdialenosť 52 mm, ochranný plyn Hélium,
vzdialenosť medzi prístrihmi 0 + 0,05 mm. Pri ťahovej skúške na všetkých laserovo zváraných vzorkách
k roztrhnutiu došlo mimo zvaru v materiály DC 04 čo svedčí o dobrej kvalite zvarov. Pri Erichsenovej skúške na
vzorkách u laserovo zváraných vzoriek vznikali trhliny kolmo na zvar s iniciáciou trhliny vo zvare čo svedčí o tom,
že zvary sú kritickým miestom z hľadiska tvárnenia laserovo zváraných polotovarov. Pri Erichsenovej skúške na
laserovo zváraných vzorkách došlo k výraznému zníženiu hĺbky vtlačkov oproti hĺbke vtlačkov nameranej na
vzorkách z ocele DC04 a aj oproti hĺbke vtlačkov nameraných na vzorkách z ocele S315MC. Pri meraní
mikrotvrdosti sa zistilo že došlo v tepelne ovplyvnenej oblasti na strane materiálu S315MC k výraznejšiemu zvýšeniu
tvrdosti oproti tvrdosti základného materiálu ako u materiálu DC04. V samotnom zvarovom kove sa zistilo výrazné
zvýšenie tvrdosti, čo má pri tvárnení negatívny vplyv na priebeh procesu tvárnenia a môže viesť aj k vzniku
porušenia výtvarku v procese tvárnenia. Preto pri tvárnení laserovo zváraných na mieru šitých polotovarov treba
okrem technologických parametrov a konštrukcie nástrojov venovať veľkú pozornosť práve kvalite zvarových spojov
ktoré sú vo väčšine prípadov zdrojom možného porušenia výtvarkov.
Nowadays the most used method of welding of two
combined blanks is laser welding. The advantages of
laser welding are absence of filler metal, the welds are
clean, precise and heat affected zone is small.
of manufacturing of each part made of combined blank
(smaller parts, simpler shapes of each part) and thus
lower costs of tools or possibility of using shears to
manufacture each part of laser welded blanks.
The components manufactured from tailored laser
welded blanks are currently more and more often used
in various industries. The widest use of such
components is in car making, production of agricultural
machines, etc.. The blanks are welded from two or more
materials with different properties, which can have
different strength, different thickness or different
surface treatment. The advantages of tailored welded
blanks consist in reduction of the weight of components,
optimal material utilization, better absorption of impact
energy, higher stiffness of components, easier process
The disadvantages of combined blanks forming are not
only some difficulties of their manufacturing but also
some problems with their forming.
Forming of laser welded blanks
During the forming of laser welded blanks the defects
can be created in welds or near them. From the point of
view of orientation, the defects created during forming
of laser welded blanks can be classified into two groups:
31
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
– cracks parallel to the weld (parallel cracks Fig. 1) –
they are near the weld at the distance from 1 up to 3
mm. This type of defect occurs in non-symmetrical
blanks. It is created in the formed part by maximal
stresses and maximal deformation perpendicular to
the weld. It can be created also by local stress
concentrations, which changed the properties of
metals in the weld and heat affected zone and their
direction.
- cracks perpendicular to the weld (perpendicular cracks
Fig. 2) – they propagate across two neighbouring
materials, they can change direction by 90˚ and
propagate in parallel to the weld (Fig. 3). This type of
defect can occur in symmetrical and also in nonsymmetrical blanks. It occurs on the formed parts in
the areas, where the weld is excessively loaded in
parallel direction near parallel stretching of the blanks,
where elongation is lower at the location of the weld
due to hardening in the weld [1, 2, 3, 4 5].
Fig. 3 Perpendicular crack with transition into parallel crack
Obr. 3 Kolmá trhlina s prechodom do trhliny pozdĺžnej
The use of conventional tools is very limited because
welded blanks consist of two or more different materials
with different properties and different thickness. The
disadvantage of conventional tools can be for example
that hold down ring does not fit properly on the thinner
part of the welded blank. For this reason conventional
tools can be adjusted with stepped plates to compensate
different thickness of the parts of the welded blank.
Sunray like cracks or branch like cracks can also be
created.
Such tools have changing parameters of holding due to
different tolerances at different thicknesses of sheet. The
hold down ring does not fit properly on some parts of
the blank and thus the holding pressure will be lower
than required, causing problems during the forming [2].
Therefore two types of defects can be created:
- cracks – during the shift of the thicker part of the blank
in the direction towards the edge of the tool, where the
clearance between the upper and lower part is
changing, the material is jammed and crack is created,
Fig. 1 Parallel crack
Obr. 1 Pozdĺžna trhlina
- wrinkling (Fig. 4) – during the shift of the weld in the
direction from the edge of the tool, where the
clearance is changing, the unwanted wrinkling is
created.
Fig. 2 Perpendicular crack
Obr. 2 Kolmá trhlina
For forming of laser welded blanks consisting of blanks
with different thickness conventional tools or tools
specially developed for tailored blanks forming were
used. Both groups of tools have advantages and
disadvantages.
Fig. 4 Wrinkling at shift of the weld in the direction from the edge
of the tool
Obr. 4 Zvlnenie pri posune zvaru smerom od hrany nástroja
32
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Tab. 4 Mean values of the measured parameters for DC 04 steel
Tab. 4 Stredné hodnoty nameraných veličín pre oceľ DC 04
Experimental measurements and discussion
about achieved results
Direction
Re
Rm
A80 Z [%] n [-] r [-]
[MPa] [MPa] [%]
0o
177.7 289.6 45.8 62.9 0.21 1.54
45o
199.3 303.3 42.0 62.2 0.20 1.32
90o
187.5 287.2 44.4 68.8 0.21 2.05
so = 1,93 mm
n – exponent of strengthening, r – coefficient of normal
anisotropy
The experiments were focused on the evaluation of
formability of blanks manufactured by laser welding of
two different materials with different thickness. The
formability was evaluated by tensile tests and Erichsen
cup tests. The blanks were welded by CO2 laser with
parameters given in Table 1.
Tab. 1 Parameters of laser welding
Tab. 1 Parametre pri zváraní laserom
Type of laser
Welding speed [mm/s]
Focal length [mm]
Power of laser [W]
Protective gas
Distance between blanks
[mm]
Tab. 5 Mean values of measured parameters for S315MC steel
Tab. 5 Stredné hodnoty nameraných veličín pre oceľ S315MC
CO2 laser
75
52
3200
Helium
0 + 0.05
Direction
Re
[MPa]
0o
357.0
45o
379.1
90o
346.7
so = 1,80 mm
Si
≤ 0.1
P
≤ 0.025
S
≤ 0.025
Sample No.
1
2
3
4
5
6
7
8
Mean value
Al
0.02
Tab. 3 Chemical composition of S315MC steel [wt. %]
Tab. 3 Chemické zloženie ocele S315MC [hmot. %]
C
≤ 0.13
to 0.17
Mn
≤ 0.9
Si
≤ 0.03
P
≤ 0.02
S
≤ 0.01
Z [%] n [-] r [-]
35.7
35.6
27.9
0.14 0.83
0.12 0.99
0.13 1.03
Tab. 6 Results of tensile tests of laser welded samples
Tab. 6 Výsledky z ťahových skúšok na laserovo zváraných vzorkách
Tab. 2 Chemical composition of DC 04 steel [wt. %]
Tab. 2 Chemické zloženie ocele DC 04 [hmot. %]
Mn
≤ 0.4
A80
[%]
25.0
22.6
15.5
The results of tensile tests of samples manufactured
from laser welded blanks made from materials DC04
and S315MC are given in Table 6. The fracture of all
samples occurs not in the weld but in the DC 04
material.
Chemical composition of DC 04 EN 10130/91+Al/98
and S315MC EN 10149-2/95 steels used as the samples
for experimental measurements can be seen in Tables 2
and 3. DC 04 steel is for deep drawing, cold rolled zinc
plated steel and S315MC steel are high strength, hot
rolled zinc plated steels.
C
≤ 0.08
Rm
[MPa]
474.2
472.9
446.4
Al
0.02
Tensile tests were carried out according to STN EN 10
002-1 using sheet tensile test specimens prepared
according to STN 42 0321 (Fig. 5).
Re [MPa]
182.7
185.6
180.5
183.4
185.5
184.6
185.3
184.7
184.0
Rm [MPa]
300.5
301.3
300.8
301.1
305.0
304.3
304.2
304.7
302.7
Z [%]
70.3
73.5
71.1
72.6
69.6
67.2
64.9
66.3
69.4
Results of Erichsen cup tests of samples from DC04
steel, S315MC steel and laser welded samples are given
in Table 7.
Tab. 7 Results of Erichsen cup tests of samples from DC04 and
S315MC steel
Tab. 7 Výsledky z Erichsenovej skúšky na vzorkách z ocele DC04 a
z ocele S315MC
Sample No.
1
2
3
4
5
6
7
8
Mean value
Fig. 5 Shape and dimensions of the test sample
Obr. 5 Tvar a rozmery skúšobnej vzorky
Tables 4 and 5 shows results of tensile tests of tested
materials as mean values of six measurements for
directions 0o, 45o and 90o to the direction of rolling.
33
Cup height until fracture hcrit [mm]
DC04
S315MC
laser
steel
steel
welded
samples
13.55
13.15
12.60
13.50
12.95
12.40
13.60
12.65
11.35
13.55
12.90
10.35
14.05
12.50
12.50
13.95
12.45
11.75
13.85
12.45
12.50
13.75
12.40
11.60
13.73
12.68
11.86
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Cracks during Erichsen cup tests of samples from DC04
and S315MC steel were created around contour line
and at laser welded samples the cracks were created
perpendicularly to the weld. The samples from the laser
welded blanks after Erichsen cup test can be seen in
Fig. 6.
In the heat affected zone on the side of S315MC
material, the increase of hardness is more significant in
comparison to the hardness of the base material than in
the DC04 material. The hardness of the weld metal
increases significantly and this has negative influence
on the forming process. It even can cause fracture of the
Fig. 6 Samples from laser welded blanks after Erichsen cup test
Obr. 6 Vzorky z laserovo zváraných polotovarov po Erichsenovej
skúške
Fig. 8 Micro-hardness curves, 1 – sample No. 1, 2 – sample No. 2
Obr. 8 Priebeh nameranej mikrotvrdosti, 1–vzorka č.1, 2 – vzorka č.2
Micro-hardness of laser welded blanks in direction
perpendicular to the welds was measured as well. The
results of measurements are in Table 8. The locations of
micro-hardness measurements are shown in Fig. 7.
formed part during the forming process. The structure of
the weld can be seen in Fig. 9.
Fig. 7 Locations of micro-hardness measurements
Obr. 7 Miesta merania mikrotvrdosti
Tab. 8
The results of micro-hardness measurements on laser welded
blanks
Tab. 8 Výsledky merania mikrotvrdosti na laserovo zváraných
polotovaroch
Location of
measurement
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Fig. 9 Macro-structure of the weld
Obr. 9 Makroštruktúra zvarového spoja
Micro-hardness HV1
Sample No. 1
Sample No. 2
165
165
153
251
305
305
358
131
121
113
105
105
108
Conclusions
Using of tailored laser welded blanks is one of the ways
for reduction of weight, increase of safety and reduction
of price of the components manufactured from the
sheets, especially in automotive industry. Use of such
blanks brought, however, some problems with their
forming. The paper is focused on evaluation of
formability of the laser welded blanks manufactured
from materials DC04 and S315MC. The static tensile
tests of laser welded test samples established that the
fracture of the samples occurred not in the weld or in
the heat affected zone, but in DC04 material, which had
lower strength than S315MC material. These results
proved that the strength of the welds was high enough.
The Erichsen cup tests of the laser welded samples
established significant reduction of the cup height on the
samples from DC04 steel and on the samples from
S315MC steel.
185
182
193
289
283
285
301
123
117
111
113
110
110
The results of micro-hardness measurements can be
seen in Fig. 8.
34
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Results of tests proved that the technological parameters
of the forming and design of tools for tailored laser
welded blanks must be carefully considered. The quality
of weld must also be carefully controlled, because the
fracture of the formed parts occurs in most cases in the
welds.
Acknowledgements
The financial support of grant from the Ministry of
Education of the Slovak Republic VEGA 1/0203/11 is
gratefully acknowledged.
Literature
[1] TURŇA, M., KOVAČÓCY, P. Zváranie laserovým lúčom.
Bratislava: STU, 2003, 90 pp. ISBN 80-227-1921-8
[2]
SCHREK, A., ŽITŇANSKÝ, P., KOSTKA, P.,
MEDZIHRADSKÝ, J. Rozloženie pretvorenia pri ťahaní
zložených polotovarov [Distribution of forming at drawing of
assembled blanks]. Kovárenství, No. 38. Brno: Svaz Kováren
ČR o.s., 2010, pp. 57 – 60. ISSN 1213-9289
[3]
BÍLIK, J., MARÔNEK, M, BÁRTA, J., KRŠIAKOVÁ, Ľ.
Forming of Laser Welded Surface Treated Blanks. In Forming
2011, Hutnické listy No. 4, vol. LXIV, 2011, pp. 46 – 49. ISSN
0018-8069
[4]
KORUK,A.,I., HRIVŇÁK, I., KAPLAN, A. Laserové zváranie
prístrihov karosárskych plechov. Zváranie – svařování.2000,
č.3, s.56-60. ISSN 0044-5525
[5]
SAUNDERS, F., I., WAGONER, R., H. Forming of TailorWelded Blanks. Metallurgical and Materials Transactions A,
Volume 27, Number 9 (1996), pp.2605-2616, DOI: 10.1007/BF
02652354
Recenze: prof. Ing. Emil Evin, CSc.
prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.
____________________________________________________________________________________________________________________
Nová huť se dožije nejméně sta let, říká generální ředitel ArcelorMittal
Ekonom.iHNed.cz Petr Korbel
26.6.2012
Největší hutní firma v ČR má necelý rok nového generálního ředitele Tapase Rajderkara. Jeho první
pracovní úkol však nebyl snadný - podepsat více než 700 ukončení pracovních smluv a vyplatit bývalým
zaměstnancům v průměru 21 měsíčních platů.
Původem indický železářský gigant ArcelorMittal sliboval, že v Ostravě postaví novou ocelárnu za 5 mld.
Kč. Projekt však zatím skončil u ledu. Na druhou stranu se ale firma pustila do velkých ekologických
investic. Rajderkar soudí, že díky tomu se někdejší Nová huť, která byla postavena před 60 lety, dočká
nejméně 100. výročí.
Před osmi měsíci jste přišel do ČR. Korejci či Japonci si sem obvykle přivezou kuchaře a místnímu
obyvatelstvu se dosti vyhýbají, protože se bojí střetu kultur. Je to i Váš případ?
Určitě ne. V Evropě žiji přes 10 let. Navštívil jsem, většinou služebně, asi 45 zemí. Objevil jsem krásy
Evropy a vybudoval jsem si vztahy s místními lidmi. I v Ostravě chodím s místními na večeři, dát si dobré
víno. Mám přátele v mnoha zemích, například v USA, Kanadě, Velké Británii, Itálii, Francii, Německu.
Věřím, že hodně přátel získám i v České republice.
Z tohoto pohledu jste ale nezačal nejlépe: koncem loňského roku jste českým zaměstnancům oznámil
propouštění, byť metodou dobrovolného odchodu. Kolik pracovníků nakonec odešlo?
Lidí se do tohoto programu přihlásilo přes 800, odešlo jich 724. V průměru jsme jim vyplatili 21 měsíčních
platů. Důvodem, proč jsme se do toho pustili, byla situace na trhu. Ta určí rovněž budoucí vývoj. Jde nám
o to, abychom si udrželi konkurenční schopnost, abychom zde měli co nejvyšší produktivitu.
Firma přitom předtím hlasitě volala, aby lidé více studovali technické obory a že potřebujeme i vyučené
dělníky. Nepůsobí to teď trochu divně?
Takto to stavět není správné. Především bych zdůraznil, že asi třetině z lidí, kteří odešli, scházely
nanejvýše tři roky do důchodu. Bez ohledu na současný hospodářský pokles bude Česká republika
potřebovat technicky vzdělané mladé lidi, a to nejen absolventy vysokých škol, ale také učilišť. Obzvláště
je to patrné v tomto regionu, kam přicházejí noví investoři a kde je spousta průmyslových firem
navázaných na tradiční těžký průmysl. Lidé s technickým vzděláním tu zkrátka budou stále zapotřebí.
Také v naší společnosti probíhají generační změny; čerstvé absolventy škol přibíráme každoročně. Byť
naše společnost projde restrukturalizací, bude nabírat mladé, a stejná situace je i podnicích na Západě.
Potřebujeme novou generaci odborníků pro výrobu i pro výzkum. Zrovna jsem o tom hovořil s rektorem
VŠB-TU Ostrava. Jsou v tom výborní. Máme program pro talentované zaměstnance. Postupně se s nimi
setkávám a vidím, že jsou velmi hrdí na to, že mohou pracovat v nadnárodní firmě. Spatřují v tom velkou
životní příležitost. Většina z nich hovoří anglicky, někteří jsou ochotni přestěhovat se a jít pracovat do
dalších závodů naší skupiny v jiných státech.
SB
35
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Influence of Drawing Die Angle on Bunching Process of Steel Wires
Vplyv ťažného uhla prievlaku na proces zlanovania oceľových drôtov
doc. Ing. Viktor Tittel, CSc., Ing. Miroslav Zelenay, Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of
Materials Science and Technology in Trnava, Slovak Republic
The paper deals with decrease of the drawing die angle at cold drawing of steel wires and its influence on the
drawing process and workability of those wires at the bunching of steel wires. We investigated an influence of
decrease of the drawing die angle from 2α =13° to 2α =11°. The experiments were performed by drawing of
patented brass-coated wires Ø 1.65 mm to Ø 0.30 mm, which were afterwards bunched. The wire with Ø 0.300 mm
was wet drawn by twenty passes with total reduction εt = 96.7 %. After drawing the wires achieved tensile strength
Rm = 2900  3000 MPa. We used dies from two producers: A – current dies producer, B – new dies producer. At the
drawing was explored an influence of drawing die angle on breaking force, wire diameter and dies consumption. In
the rope factory the next parameters were evaluated: number of fractures per tons of production, mass of scrap at
the bunching.
The values determined at the drawing plant were statistically evaluated by the process capability C pk and by
magnitude of standard deviation. It was found that decrease of the drawing angle and better quality of dies
redounded to the decrease of dies consumption from 15.29 to 6.56 pcs/tons of production. The production and
bunching of wires drawn through dies with smaller angle and from the producer B contributed to an expressive
increase of process capability. On the other hand decrease of the angle 2α and also change of dies producer had no
expressive influence on change of the strength limit Rm.
Príspevok sa zaoberá vplyvom zmenšenia ťažného uhla prievlaku 2α pri ťahaní oceľových drôtov za studena na
proces ťahania a na spracovateľnosť týchto drôtov zlanovaním do oceľových kordov. Experimenty boli vykonané
ťahaním patentovaných pomosadzovaných drôtov Ø 1,65 mm na Ø 0,30 mm a následným zlanovaním. Polotovarom
bol drôt valcovaný za tepla Ø 5,5 mm s obsahom 0,74 %C ťahaný za sucha na Ø 1,65 mm a patentovaný v olove na
cca Rm = 1200 MPa a následne pomosadzovaný. Tento drôt bol ďalej ťahaný za mokra dvadsiatymi ťahmi pričom
s celkovým úberom εc = 96,7 % a dosahoval Rm = 2900  3000 MPa. Skúmali sme vplyv zmenšenia ťažného uhla
prievlaku z 2α =13° na 2α =11°. Prievlaky boli od dvoch výrobcov: A - súčasný výrobca prievlakov, B - nový
výrobca prievlakov. Pri ťahaní bol skúmaný vplyv na nosnosť drôtu, priemer drôtu a spotrebu prievlakov. V lanárni
boli hodnotené následovné parametre: množstvo prietrhov na tonu výroby a množstvo odpadu pri zlanovaní.
Zistené hodnoty z ťahárne boli štatistický hodnotené pomocou spôsobilosti procesu C pk a veľkosti smerodajnej
odchýlky. Bolo zistené, že zmenšenie ťažného uhla spolu s lepšou kvalitou prievlakov prispelo k zníženiu spotreby
z 15,29 na 6,56 ks/t výroby drôtu. Naopak zníženie uhla 2α a ani zmena výrobcu nemali výrazný vplyv na zmenu
medze pevnosti Rm.
Naťahané drôty na prievlakoch s ťažným uhlom o veľkosti 2 = 11° a 2 = 13° od dvoch výrobcov boli následne
zlanované na dvojzákrutových strojoch, v ktorých je drôt podrobovaný extrémnemu namáhaniu hlavne na krut. Bol
zistený priaznivý vplyv zmenšenia uhla ťažného kužeľa 2α z 13° na 11°, čo sa priaznivo prejavilo znížením prietrhov
a zmenšením množstva odpadu drôtu pri zlanovaní oceľových kordov.
Celkovo bolo pri experimente vyrobených cca 650 ton oceľových kordov, čo bolo dostatočne množstvo na
potvrdenie dosiahnutých výsledkov a určenie smeru zníženia ťažného uhlu 2α.
2α on drawing process, but in the first place on
bunching process of steel cords (SC).
The die is a basic tool, which is used for a drawing
process of steel wire. The process of plastic deformation
at wire drawing takes place in the die. The plastic
deformation is impactive by influence of common
pressure in the die and drawing force. The die (Fig. 1) is
constructed in such a way that it ensures the required
dimensional accuracy, surface quality and required
mechanical properties. Integral part of die construction
is its geometry [1, 2, 3, 7].
The efficiency of deformation work also depends on die
geometry and mainly on the approach die angle 2α. The
biggest efficiency of deformation work at the wire
drawing through a die is in the range of relatively
narrow band of the die angle 2α. The work will increase
if we use a small approach die angle because it is
needed for overcoming of the friction between the wire
This paper deals with the impact of drawing die angle
36
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
and die. The work will increase if we use a big approach
die angle because it is needed for additional inside
material movement. The size of drawing angle also
influences lubrication efficiency. Decreasing of drawing
angle could decrease friction factor µ from 0.05 down to
0.005. A reason is that the lubrication gains more
hydrodynamic character [1, 2].
surface. Therefore it was necessary to investigate the
influence of change of the drawing angle also in the
process of wet drawing. The drawing was carried out on
the wet wire drawing machine with twenty passes.
For the next processing the very important indicator is
number of fractures per tons of production. At the
bunching of steel cords this indicator informs us about
the quality of the produced wire [4, 8]. The lower is the
number of fractures and the lower is the quantity of
scrapped semi-product (drawn wire), the better is the
workability of the bunching process.
Experimental procedure
Our experiment was performed in the wet wire drawing
shop on the so called fine drawing mill, and in the rope
factory at bunching of steel cord. Steel cord wire with
diameter of 0.300 mm was produced in the wet wire
drawing shop in the long term. The type of wire was
used like semi-product for a bunching of steel cord
2x0.30. Nowadays the steel cord construction is much
advanced and it is used for a tyre body at the production
of tyres. The wire with diameter of 0.30 mm was
produced from a patented semi-product and the surface
of semi-product was coated by brass. The wire rod (hot
rolled) of diameter of 5.50 mm and with carbon content
of 0.73 %C was used as an input material for our
experiment. This material was dry drawn to the final
diameter Ø 1.65 mm. After that the pre-drawn wire was
patented in lead (Rmpat = 1200MPa) and coated by brass.
This wire (Ø 1.65mm) was consequently drawn with
total reduction εt = 96.7 % and tensile strength Rm =
2900  3000 MPa was achieved. The dies from the
company A were used in preference for wet wire
drawing. The dies geometry from the company „A“ was
standardly delivered with the drawing angle 2α = 13 º
and the dies were prepared in a local die shop (A13).
These dies from the company “A” were compared with
the dies from the supplier B, which were prepared with
the drawing angles 2α = 13º (B13) and 2α = 11º (B11).
Drawing process proceeded at the speed v = 18 m.s-1
[4].
Fig. 1 Die from sintered carbides [9]
d1 – diameter of bearing, d2 – outside diameter of carbide nib,
d3 – outside diameter of casing, h2 – height of carbide nib, l2 –
length of tension part, l3 – bearing length, l4 – length of output
part of core, 2α – drawing angle, 2β – angle of entrance bell, 2γ
– exit angle, 2δ – angle of holder output part
Obr. 1 Prievlak so spekaného karbidu [9]
d1 – kalibračný priemer, d2 – priemer jadra, d3 – priemer
objímky, h1 – výška jadra, h2 – výška objímky, l2 – dĺžka ťažnej
časti, l3 – dĺžka kalibračnej časti, l4 – dĺžka výstupnej časti
jadra, 2α – uhol ťažnej časti, 2β – uhol vstupnej časti jadra, 2γ –
uhol výstupnej časti jadra, 2δ – uhol výstupnej časti objímky
The die geometry and reduction influence following
factors:
- drawing force,
- heat caused by friction and lubricant
degradation,
- strain hardening,
- increased risk of wire fracture.
Namely the last factor led us to experiment with the
main target to follow the wire processing in the rope
factory, where wire was drawn by dies with a different
geometry. After the drawing the wires were furthermore
processed on stranding and bunching machines, at
which different constructions of steel cords were
produced. The steel cords (SC) are used as a reinforcing
material in rubber factories for tyres production. The
SCs can be used either in the so called tyre body or in
breaker cords.
After that the wire was produced by wet wire drawing
was processed in the rope factory. The wire which was
produced with dies from company A13 and it was
processed in rope factory introduced common, standard
production and it was compared with wire processing
from the dies company B13 and B11.
The wire processing in the rope factory proceeded by
individual wire kinds with a segregation of relative
material mix among the groups. The quantity of
bunched steel cord, number of fractures, stranding
quality of steel cord, straightness and residual torsions
were followed in the bunching process. Besides it was
registered so-called a scrap what it was introduced the
wire which could not be processed because of too high
level of fractures. The samples for tests were
continuously taken during the bunching.
The target of our experiment was to verify how the wire
processing would be influenced in the bunching process
of SCs, if the die geometry was changed in the drawing
process. The die geometry change consisted in the
change of the drawing angle 2α from the original 13º to
the verified 11º. Main requirements to the steel cords
wire are breaking force or tensile strength, size
accuracy, very good fatigue properties and quality of
37
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
The experiment took more than 40 days. More than 650
tons of quality wire was produced during this time.
Chemical composition and mechanical properties as
well as metallographic parameters of the used wire rod
heat were very similar, without expressive differences.
During execution of the experiment the conditions of
drawing were stable. The same lubricant emulsion was
used on all machines and it was kept under the same
conditions according to the valid technological
procedure. All the wire groups were processed in
parallel on the same bunching devices and under the
same setting conditions of double twist machines.
Results and evaluation of experiment
The diameter and breaking force parameters were
evaluated statistically (Cpk, Cpu, Cpl and standard
deviation - s). The values are listed in table 1.
Wire diameter Ø 0.300  0.010 mm was evaluated as
the best one for the wires drawn on dies (B13).
Tab. 1 Mechanical values and diameter of the drawn wire Ø 0.300 mm
Tab. 1 Mechanické hodnoty a priemer naťahaného drôtu Ø 0,300 mm
Used dies
A13
B13
B11
Wire diameter
0.3012
[mm]
s [mm]
0.0014
n [-]
189
Cpl [-]
1.66
Cpu [-]
1.66
0.3002
[mm]
s [mm]
0.0011
n [-]
128
Cpl [-]
3.30
Cpu [-]
3.18
0.3003
[mm]
s [mm]
0.0009
n [-]
130
Cpl [-]
3.38
Cpu [-]
3.12
Breaking force
211.1
[N]
s [N]
2.413
n [-]
189
Cpl [-]
2.05
Cpu [-]
1.26
205.2
[N]
s [N]
2.241
n [-]
128
Cpl [-]
3.55
Cpu [-]
3.49
208.8
[N]
s [N]
3.697
n [-]
130
Cpl [-]
3.86
Cpu [-]
2.88
Tensile strength Rm
2963.2
[MPa]
[MPa]
2898.7
[MPa]
2947.3
where: n – number of results,
– average value, s – standard deviation, Cpk, Cpl, Cpu are indexes of process
capability Cpk = min (Cpl, Cpu) and are listed in tab. 1 (in bold print).
It indicates that the dies from the producer B are of
higher quality in comparison with the dies from the
producer A (lower occurrence of damaged dies). Die
damage is demonstrated in Fig. 2.
(4) for determination of relative pressure as a ratio of
the pressure between the wire and die to the yield
strength:
Die
d1
.qm
F
2α
d0
qm
Wire
Fig. 3 Pressure between the die and wire [6]
where is: F – drawing force, qm – pressure between die and
wire, µ - coefficient of friction
Obr. 3 Tlak medzi prievlakom a drôtom [6]
kde je: F – ťažná síla, qm – tlak medzi prievlakom a drôtom, μ
– koeficient trenia
Fig. 2 Nib damage at wet wire drawing during our experiment
Obr. 2 Poškodenie jadra prievlaku na jemnom ťahu počas
experimentu
q
During the wire drawing the wire samples were
continuously taken for determination of the breaking
force. All the tested wires fulfilled the breaking force
condition within the tolerance range from 180 up to
230 N.

m
m
 2  1  

  ln(1   ).(1  ) 
.

3   .(1   )

tg
where: qm – pressure between wire and die [MPa]
σm – the flow stress is approximately the same as the
yield strength Rp02 [MPa]
 – reduction [-]
The very high presses achieve at extreme high tensile
strength of material. Wistreich [5] deduced the equation
38
(4)
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
At investigation of the influence of change of the
drawing angle we studied the impact on dies
consumption at the wire drawing. The monitoring of
dies consumption was made in detail, i.e. that we
followed each diameter in the die set. The dies
consumption in the die set and total dies consumption
are shown in figs. 4 and 5.
Fig. 4 Dies consumption in the set
Obr. 4 Spotreba prievlakov v sade
In general the dies consumption (B11) was lower in
both compared types. Change occurred in the finished
dies when the value of relative pressure and pressure
into the die began to increase. This value was more
favourable (lower) for the dies (B11) against the dies
with the drawing angle 13º. In general the dies with
lower values of relative pressure require better
lubricating properties of lubricator with high resistance
to decomposition. The properties of our lubricator did
not probably fulfil these requirements and therefore
wires hardening by drawing on the dies (B11) was
higher against the wires drawn on dies (B13). A proof
for it is that breaking force and tensile strength are
slightly higher against the group of wires (B13).
Fig. 5 Comparison of total dies consumption
Obr. 5 Porovnanie celkovej spotreby prievlakov
the nib damage in Fig. 2. It caused that the surface of
the drawn wire was grooved.
When we made the analysis and found dependencies
between dies consumption and relative die pressure, the
Wistreich´s theory was confirmed. If the relative
pressure between the die and wire increases, the dies
consumption will also increase [1, 5]. We achieved the
lowest level of dies consumption at the dimensions of
dies where the lowest relative pressure was calculated
(Fig. 3) [4].
The resultant breaking force was not influenced, either.
The grooved surface influenced much more the torsion
loading, which is specific for bunching on the double
twist machines. The extreme occurrence of wire
fractures was recorded at some production phases at the
bunching, which was connected with material
separation in the bunching process. The explanation for
this is clear. At the shear stress the small surface
damage of wire leads to rapid material destruction. In
other words, the damage of surface supports
initialization of fracture at the stranding, and especially
at bunching, where each of millimetres of bunched
material (wire) is verified on torsion. Overview of wire
workability in the rope factory is in the table 2.
Wire workability in the rope factory of steel cords was
evaluated on the basis of two criterions (number of
fractures per ton of production and mass of wire scrap.
The wire workability markedly fluctuated in respect to
the number of fractures and mass of scrap. We tried to
find the causes of dies wear and we found that
approximately 5% of dies were separated in the first
phase. The reason was core (nib) damage. We can see
39
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tab. 2 Overview of wire workability in the rope factory (SC production, fractures and scrap)
Tab. 2 Prehľad spracovateľnosti drôtov v lanárni (výroba OK, prietrhy a odpad)
Standard production (A13)
Production
Scrap
Fractures
Production (B13)
Production
Scrap
Production (B11)
Fractures
Production
Scrap
Fractures
[kg]
[%]
[n/t]
[kg]
[%]
[n/t]
[kg]
[%]
[n/t]
362313
3.614
7.558
185146
4.17
10.77
113411
0.92
4.70
The best results achieved at the bunching process at
wire processing drawn on the dies from the group B11
are given in table 2. Evaluation of processing of this
wire was very positive and number of fractures per ton
of production was calculated to be only 4.70. It means it
was below the level defined by us 5.50 fractures per ton
of production. Workability of the wires from the groups
A13 and B13 was substantially worse than of those
from the group B11. The fractures Reduction of number
of fractures decrease and higher quality of drawing
process contributed by to the expressive reduction of
scrap from 3.61% (A13) to 0.92% (B11).
On the basis of this it is possible to recommend the
following:
- to change the drawing die angle from the
original 2α = 13º to 2α = 11º,
- to make often repeated changes of dies in the
drawing process and more rigorous output dies
inspections,
- to increase pre-drawn wire diameter for
improvement of process capability at the
drawing.
Literature
[1]
ENGHAG, P. Steel wire technology. Repro University, Örebro,
Sweden 2005. 311 p. ISBN 91-631-1962-5.
[2]
MARCOL, J. a kol. Tažený ocelový drát – 1. Díl ŽDB
Bohumín: Kleinwächter, 1996, 251 s.
[3]
WRIGHT, R. N. Wire technology: Process Engineering and
Metallurgy. Butterworth – Heinemann, 2011, 320 p. ISBN 9780-12-382092-1
[4]
TITTEL, V. - ZELENAY, M. A comparison of die geometry in
the drawing process. In: Vedecké práce MtF STU v Bratislave
so sídlom v Trnave. Research papers Faculty of Materials
Science and Technology Slovak University of Technology in
Trnava. - ISSN 1336-1589. - Č. 26 (2009), s. 81-86
[5]
WISTREICH, J.G. The fundamentals of wire drawing.
Metallurgical Reviews (1958) 3, 97 p.
[6]
TITTEL, V.: Steel Wire Production by Cold Drawing. - 1st ed.
- Köthen: Hochschule Anhalt, 2010. - 83 s. - (Scientific
monographs). - ISBN 978-3-86011-031-7
[7]
FABÍK, R., HALFAROVÁ, P. Impact of drawing process
parameters. In 20th Int. Conf. on Metallurgy and Materials
„Metal 2011“. Brno – Hotel Voroněž, Tanger Ostrava, 2011,
[8]
BOROŠKA, J., MOLNÁR, V., FEDORKO, G. Vplyv
priemeru drôtu oceľového lana na jeho skutočné napätie. In:
Doprava a logistika. Č. 8 (2005), s. 5-15. ISSN 1451-107X
[9]
STN 22 7524 Prievlaky zo spekaných karbidov na ťahanie
oceľových drôtov s pevnosťou nad 1100 MPa (1100 N.mm-2)
za mokra. Rozmery Anglický názov: Sintered carbide drawing
dies for wet drawing of steel wires with strength above
1100 MPa (1100 N.mm-2). Dimensions
Conclusions
The scope of influence of change of geometry of the
drawing tool on the wire workability in the rope factory
is described and evaluated in this paper. The idea of
better workability in the bunching process (for the wires
drawn on the dies with smaller drawing angle 2α = 11º)
was predicted and confirmed by our experiment.
The experiment confirmed that the size of the drawing
angle influences not only the drawing process, but it
significantly influences also the next process, it means
the bunching process of steel wires. The proof for it is
our experiment, which was performed directly in
production conditions in parallel with the standard
production, so that the others influences were
eliminated, which might have been be caused by timing
relationship or might have been shared due to change of
conditions of the production process in consequence of
timing relationship.
On the basis of the said it is possible to evaluate this
experiment as an experiment, which has shown a way
for the next improvement of the bunching process at
production of steel cords and redounded to reduction of
losses in production process.
Recenze: Ing. Richard Fabík, Ph.D.
Ing. Jiří Somerlík, CSc., M.I.M.
40
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Vývoj výrobního postupu pro titanové dráty s ultrajemnou strukturou
pomocí zařízení CONFORM
Development of Production Procedure for Ultrafine-grained Titanium Wires
in CONFORM Equipment
Ing. Tomáš Kubina, Ing. Josef Hodek, Ph.D., Ing. Jaromír Dlouhý, Ph.D., Ing. Michal Duchek, COMTES FHT,
a.s., Dobřany
V současnosti se dostávají do popředí technologie využívající intenzivní plastickou deformaci (severe plastic
deformation - SPD) s výslednou mikrostrukturou v řádu stovek nanometrů. Obvyklým omezením je malý objem
zpracovaného materiálu. Jednou z možností, jak zefektivnit výrobu, je spojení kontinuálního protlačování způsobem
Conform s technologií ECAP. V článku jsou popsány první zkušenosti se zaváděním této technologie na stroji
CONFORM 315i se speciálně vyvinutou tvářecí komorou. Byl proveden provozní experiment, při kterém byl
sledován vliv nastavení parametrů zařízení CONFORM na konečný strukturní stav získaného Ti drátu po prvním
průchodu. Jako vstupní materiál byly použity tyče z technicky čistého titanu (CP – Ti) grade 2 s průměrem 10 mm.
Parametrem ovlivňujícím zásadně celý proces je zde teplota v tvářecí komoře, která byla řízeně měněna
z počátečních 500 °C na konečných 350 °C a také zařazení chlazení hned za výstup z tvářecí komory. Na vzorku
odebraného z tvářecí komory bylo rovněž provedeno mikroskopické pozorování s dokumentováním změny
charakteru mikrostruktury při průchodu nástrojem. Následně tak bylo možno porovnat tok materiálu tvářecí
komorou s výsledky matematické simulace v podobě absolutní rychlosti pohybu materiálu.
Processes based on severe plastic deformation (SPD) that are capable of producing microstructures with sizes of
the order of nanometres are gaining importance these days. Their typical limitation is the small volume of material
processed. One of available ways to enhancing the productivity is to combine the CONFORM continuous extrusion
process with the ECAP method. This paper describes initial experience with this combined process in
theCONFORM 315i machine, which is equipped with a specially-designed forming die chamber. In the pilot
experiment, the influence of CONFORM set-up parameters on the resulting microstructure of Ti wire upon the first
pass was examined. The feedstock was a titanium bar (CP – Ti grade 2) with 10 mm diameter. The crucial
parameter of the process is the temperature of the die chamber. It was purposefully varied from the initial
temperature of 500°C to the final one of350°C. An important aspect is cooling, as it takes place immediately upon
the exit from the die chamber. Specimens taken from the product were examined using EBSD and their average
grain size was measured. The finest grain with the size of 1.4 µm was achieved with the die chamber temperature of
350°C. The strength of the titanium bar upon the first pass was 693 MPa. The yield strength increased
from 354 MPa to 620 MPa. On the other hand, the impact toughness declined from 64.2 Jcm-2 to 27.5 Jcm-2.
For the purpose of mathematical simulation of the ECAP-CONFORM forming process, the value of the coefficient
of friction between titanium and the die chamber material was specified as 0.7. To this end, a non-standard
tribological experiment was carried out. Results of FEM simulations performed using DEFORM 3D software with
various values of the friction coefficient were then compared with the appearance of a specimen taken from the
product in the die chamber upon stopping the machine. The comparison of shapes of the product confirmed that the
value  =0.7 for the simulation was correct. The microstructure of the specimen from the die chamber was
examined in microscope to document micro-structural changes during the pass through the tool. The flow of
material through the die chamber was compared with thesimulation data on the absolute velocity of the material.
The FEM simulation with the coefficient of friction =0.7 provided the best match. The process will be optimised by
altering the die chamber in such a way, as to suppress the dead zones without material flow. This will be verified by
mathematical simulation and additional pilot experiments with multiple passes in order to obtain nano-structured
titanium bar.
V posledních 15 letech bylo vyvinuto velké množství
Severe plastic deformation (Severe plastic deformation
– SPD) procesů. Využívají se ke zjemnění zrna do nano
oblasti obvykle mezi 100-400 nm. Pro průmyslové
nasazení u těchto procesů chybí možnost dostatečné
efektivnosti výroby ve větším objemu tvářeného
materiálu. Tuto nevýhodu odstraňuje technologie
CONFORM, která je dlouho známa a je průmyslově
užívána ke kontinuální výrobě profilových součástí
převážně z hliníku. Spojením obou technologií do jedné,
kdy se využívá třecí síly na válci ke vhánění materiálu
do pracovní zápustky s opakovaným průchodem se
stává ECAP proces kontinuálním.
41
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Obr. 1 Záznam teplot v uzlových bodech během produkce titanové tyče metodou ECAP-CONFORM
Fig. 1 Temperatures at key locations during ECAP-CONFORM processing of titanium bar
Poprvé byl tento ECAP–Conform proces popsán pro
přípravu komerčně čistého hliníku v podobě drátu
v článku [1], kdy byl provedeny 1 až 4 průchody. Pro
přípravu ultrajemnozrnného titanu byl tento postup
popsán v příspěvku [2], kde byl připraven drát o
čtvercovém průřezu 7,2 x 7,2 mm s celkovou deformací
e = 6 a následným tažením do drátu o průměru 3 mm
(celková akumulovaná deformace 7.9)
Kroll. Vzorky pro EBSD analýzu byly připraveny
pomocí iontové leštičky JEOL SM-09010. EBSD
pozorování bylo provedeno pomocí elektronového
mikroskopu JEOL 7400, vybaveného EBSD kamerou
Nordus, Zpracování výsledného záznamu bylo
provedeno pomocí programu Chanell 5.
Mechanické vlastnosti za pokojové teploty byly měřeny
pomocí tahové zkoušky na vzorcích válcového tvaru
s testovanou oblastí o délce 25 mm a průměru 5 mm.
Dále byly provedeny zkoušky vrubové houževnatosti na
vzorcích o průřezu 3 x 4 mm.
V tomto článku jsou popsány zkušenosti s výrobou
kruhových
tyčí
z komerčně
čistého
titanu
produkovaného technologie ECAP–Conform během
prvního průchodu.
Pro doplnění byl proveden tribologický experiment Pin
on Disk, který vedl k odhadu součinitele tření mezi CP–
Ti a materiálem inconel (materiál tvářecí komory).
1. Experiment
Jako vstupní materiál byly použity tyče z technicky
čistého titanu (CP – Ti) grade 2 s průměrem 10 mm.
Chemické složení je uvedeno v tab. 1, naměřené pomocí
optického emisního spektrometru Bruker Q4 Tasman a
analyzátorem plynů Bruker G8 Galileo.
Proces průběžného protlačování titanu byl modelován
FEM sw DEFORM-3D. Matematicky bylo řešeno
časové proměnné deformačně-teplotní pole. Vstupní
materiálová data byla získána materiálovou analýzou sw
JmatPRO.
Titanové tyče byly zpracovány na zařízení CONFORM
315i do podoby „nekonečné“ tyče stejného průměru
jako vstupní materiál.
Tab. 1
Tab. 1
2. Diskuze výsledků
Samotný technologický experiment, při kterém byl
protlačován Ti drát zařízením CONFORM, byl postaven
na změně základních parametrů, jako jsou otáčky
oběžného kola, teploty tvářecí komory, chlazení za
komorou apod. Záznam teplot v čase z provedeného
experimentu je na obr. 1. Parametrem ovlivňujícím
zásadně celý proces je zde teplota v tvářecí komoře,
která byla řízeně měněna z počátečních 500 °C na
konečných 350 °C. Jsou zde také naznačena místa
odpovídající odběru vzorků pro mikroskopické
pozorování pomocí EBDS metody (čísla 1 až 4) a
Chemické složení vstupního materiálumaterial v hm. %
Chemical composition of feedstockin wt.%
Fe
O
C
H
N
Ti
0,046
0,12
0,023
0.0026
0.0076
99,822
Konečná mikrostruktura byla pozorována pomocí
optického mikroskopu Nikon Eclipse MA 200. Vzorky
pro optickou mikroskopii byly připraveny obvyklým
broušením a leštěním, k leptání bylo použito leptadla
42
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
rovněž čas, od kterého byl Ti drát chlazen okamžitě po
výstupu z tvářecí komory.
Vzorek 4 byl tvářen při teplotě komory 350°C a chlazen
vodou po výstupu z komory. Struktura je tvořena mírně
protaženými deformovanými zrny, která však nemají
vyvinutou substrukturu (viz obr. 2). EBSD analýza je
provedena ve středu extrudovaného kruhového profilu.
Plocha pro analýzu leží v rovině rovnoběžné s rovinou
ohybu/toku materiálu v komoře Conformu. Na EBSD
mapách je osa extrudovaného profilu rovnoběžná se
svislým směrem. Velikost zrna byla 1,4 m.
Mikrostruktura u vzorku 1 je tvořena rovnoosými
nedeformovanými zrny. Je patrná bimodálnost velikosti
zrna. Průměrnná velikost zrna je 1,9 µm. Ani
v drobných, ani ve větších zrnech není patrná
deformační struktura.
Vzorek 2 vykazuje shodnou strukturu se vzorkem 1.
Teplota
komory
450°C
je
dostatečná
pro
zotavení/rekrystalizaci struktury. Vliv chlazení není
pozorován, zotavení/rekrystalizace a případný růst zrn
byl ukončen ještě před zchlazením vzorku.
Textura všech vzorků vykazuje usměrnění v bazální
rovině, na obr. 3 je texturní stav vzorku 4.
Mechanické vlastnosti vstupního materiálu a Ti drátu po
jednom průchodu při teplotě komory 350°C je zachycen
v tab. 2. Podle předpokladů došlo ke zvýšení meze
kluzu a pevnosti. Kontrakce a tažnost, stejně jako
vrubová houževnatost po prvním průchodu poklesly.
Ve struktuře vzorku 3 (teplota komory 400°C) je možné
pozorovat menšinový podíl (10 – 15 %) deformovaných
nerekrystalizovaných zrn. Vzorek byl chlazen vodou po
výstupu z komory. Deformovaná zrna o velikosti max. 5
x 10 µm jsou rozdělena maloúhlovými hranicemi na
subzrna. Průměrná velikost zrna je 1,9 µm.
Na obr. 4 je zachycen makrostrukturní stav získaný při
zastavení deformačního procesu uvnitř tvářecí komory.
Dobře jsou patrné mrtvé zóny v oblasti „přechodu“. Ve
vybraných místech můžeme sledovat mikrostrukturu
ovlivněnou pobíhající deformací.
=5 µm; Map2; Step=0.05 µm; Grid400x400
Obr. 2 EBDS mikrostruktura vzorku č. 4
Fig. 2 EBSD micrograph of specimen no. 4
Obr. 4 Makrostruktura CP-Ti z oblasti přechodu mezi válcovou drážkou
a vytlačovacím kanálem.
Fig. 4 Macrostructure of CP-Ti inside the die chamber
Obr. 3 Plošná hustota bodů
Fig. 3 Areal densities of points
43
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
A
B
C
D
Obr. 5 Mikrosturuktura ve vybraných oblastech tvářecí komory. Značení odpovídá obr. 4.
Fig. 5 Microstructures in selected locations within the die chamber. The notation corresponds to that in Fig. 4.
patrná na obr. 5C), kde je stav v oblasti na výstupu ve
spodní části „průvlaku“. V mrtvé zóně můžeme
pozorovat nejjemnozrnnější stav bez jakéhokoliv
naznačení toku materiálu (obr. 5D).
Tab. 2 Mechanické vlastnosti a průměrná velikost zrna pro různé
stavy CP-Ti
Tab. 2 Mechanical properties and average grain size in various states
of CP-Ti
Rp0.2
Rm
Ag
A5
Z
KCV
-2
stav
3. Porovnání matematické
fyzikálního experimetu
d
m
MPa
MPa
%
%
%
Jcm
vstupní
354,3
470,4
9,3
32,3
64,2
64,2
23,5
1. průchod
620,1
693,5
12,0
26,3
55,7
27,5
1,4
simulace
a
Součinitel tření mezi CP-Ti a materiálem nástrojů byl
určen
pomocí
nestandardního
tribologického
experimentu na hodnotu = 0,62. Výslednou hodnotu
tření z měření lze uvažovat pouze orientačně, protože
nelze při tribometrické zkoušce stanovit stejné
parametry, jaké panují při skutečném tváření titanu.
Na obr. 5A) je stav odpovídající nedeformované
struktuře. Průměrná velikost zrna je zde 25 m. Stav
mikrostruktury nad abutmentem je zaznamenán na obr.
5B). Zrna jsou zde protažena ve směru vzhůru zhruba
pod úhlem 45°. Charakter protažení zde není
rovnoměrný, ale lze pozorovat jisté rozvlnění v daném
směru. Daleko dokonalejší orientace protažených zrn je
FEM simulace byla provedena pro dva rozdílné
součinitele tření (hodnoty 0,2 a 0,7), přičemž ostatní
počáteční a okrajové podmínky byly stejné.
44
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Obr. 6 Rozložení absolutní hodnoty rychlosti toku materiálu v mms-1. Varianta a) se součinitelem tření 0,2, b) součinitel tření 0,7
Fig. 6 Distribution of absolute material flow velocity in mms-1. Variant a) with the friction coefficient of 0.2, b) coefficient of friction of 0.7.
Příklad výsledku je uveden na obr. 6 pro oba součinitele
tření a to v podobě absolutní hodnoty rychlosti pohybu
částic. Srovnáním se skutečným vzorkem (obr. 4)
výsledný tvar získaný simulaci se součinitelem tření =
0,7 více odpovídá realitě. Porovnáním rozložení zón
s minimálním pohybem materiálu, vypočtených
simulací s makrostrukturním stavem při zastavení
procesu tváření, naznačuje jako vhodnější nastavení
součinitele tření = 0,7.
Z hlediska matematické simulace tvářecího procesu
ECAP-CONFORM byl upřesněn součinitel tření mezi
titanem a materiálem komory na hodnotu 0,7. Z
hlediska optimalizace vlastního procesu bude upraven
tvar komory tak, aby byly potlačeny oblasti s mrtvými
zónami bez pohybu materiálu, což bude ověřeno
nejdříve matematickými simulacemi a následně dalším
provozním experimentem s více průchody, vedoucím k
získání nanostrukturní titanové tyče.
Závěr
Poděkování
Výzkum byl proveden v rámci projektu
FR-TI1/415, financovaného MPO ČR.
Byl proveden provozní experiment, při kterém byl
sledován vliv nastavení parametrů zařízení CONFORM
na konečný strukturní stav získaného Ti drátu. Největší
ovlivnění bylo dosaženo regulací teploty v tvářecí
komoře. Z hlediska dosažení nejmenší střední velikosti
zrna, určeného pomocí EBSD analýzy na hodnotu
1,4 m, bez zastavení procesu je hraniční teplotou
hodnota 350 °C. Pevnost takto připraveného Ti drátu po
prvním průchodu vzrostla na 693 MPa při vrubové
houževnatosti 27,5 Jcm-2.
TIP
Literatura
[1]
RAAB, G. J.; VALIEV, R. Z.; LOWE, T. C. & ZHU, Y. T.:
Continuous processing of ultrafine grained Al by ECAPConform. Materials Science and Engineering: A, 2004, Vol.
382, No. 1-2, p. 30-34.
[2]
RAAB, G. at al.: Long-Length Ultrafine-Grained Titanium
Rods Produced by ECAP-Conform. Materials Science Forum,
2008, Vol. 584-586, p. 80-85.
Recenze: doc. Ing. Viktor Tittel, CSc.
_________________________________________________________________________________________________________________
Využívání odpadního tepla z obloukové pece
Elbe Stahlwerke Feralpi to install new EAF heat recovery system MPT International 2012, č. 2, s. 20 a 21.
Firma Elbe Stahlweke Feralpi objednala u firmy Tenova Re Energy zařízení pro využívání odpadního
tepla elektrické obloukové pece v závodě Riesa. Pec má kapacitu 140 t a teplo odcházejících plynů se
bude využívat pro výrobu přehřáté páry, která částečně půjde do sítě k odběratelům a částečně se bude
používat k pohonu turbíny pracující v cyklu ORC. Výkon této turbíny bude 2,5 MW. Zařízení má být
uvedeno do provozu na počátku r. 2013.
LJ
45
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Preparing of Ultra Fine Grain Titanium for Dental Applications
Použití jemnozrnného titanu pro dentální aplikace
doc. Ing. Miroslav Greger, CSc. , Ing. Václav Šumšal, VŠB – Technical University Ostrava, Faculty of
Metallurgy and Materials Engineering, Ing. Václav Mašek, Trading Universal, Plzeň, Ing. David Žáček,
Honeywell Aerospace, Olomouc
Ultra fine grain metallic materials are widely used for the manufacture of dental implants. Pure titanium and some
of its alloys are currently considered as the most attractive metallic materials for dental applications due their
excellent mechanical properties, corrosion resistance, and biocompatibility. In addition, these materials should be
aasily processed, which is necessary for the manufacture of products with acceptable cost. It is shown in this paper
that ultrafine grain titanium obtained using the methods of equal channel angular pressing (ECAP) has opened new
capabilities and ideas for dental implants, demonstrating advantages in differend fields in the manufacture of
dental products. Equal channel angular pressing is an innovative technique that can produce bulk ultrafine-grained
materials in product forms large enough for structural applications. It is well known that ECAP route, defined by
the sequence of orientations of the billets relative to the die during the iterative ECAP passes, significantly affects
the micro-structural development of the work piece. Studies reported in the literature have so far focused on fcc
metals. . In this work, we have studied the influence of ECAP routes on the microstructures and properties of hcp
commercially-pure Ti. Commercial pure titanium was deformed by equal channel angular pressing using up to 8
passes. The mean grain size decreased with increasing deformation, after 8 passes to 300 nm.
Pro výrobu dentálních implantátů se s oblibou využívají jemnozrnné kovové materiály. Jemnozrnný titan a jeho
slitiny jsou pro svoje vynikající mechanické vlastnosti, odolnost proti korozi a vysokou biokompatibilitu považovány
za atraktivní materiály pro dentální aplikace. Jsou dobře zpracovatelné tvářením a obráběním a rovněž se
vyznačují přijatelnou cenou. V článku je prezentována výroba ultrajemnozrnného titanu protlačováním úhlovými
kanály (ECAP) a jeho použití pro vybrané tipy dentálních implantátů. Protlačování úhlovými kanály umožňuje
připravovat ultra jemnozrnné materiály. Ultra jemnozrnné materiály představují novou generaci pokročilých
materiálů vykazujících jedinečné a technologicky lákavé vlastnosti, které jsou založeny na velikosti zrna.
Ultrajemnozrnné materiály se mohou vyznačovat jak vysokou pevností, tak i superplastickým chování při nízkých
homologických teplotách a vyšších deformačníh rychlostech. V článku je analyzován vliv ECAP postupů na
mikrostrukturu a mechanické vlastnosti technicky čistého titanu. Komerční čistý titan byl zpracován technologií
ECAP a to jedním až osmi průchody. Vývoj mikrostruktury byl pozorovaný optickou a elektronovou mikroskopií. Se
zvětšujícím se počtem průchodů matricí ECAP se průměr zrn zmenšoval a po 8 průchodech dosahoval 300 nm.
refinement. That’s why it is appropriate to use for dental
implants rather fine-grained Ti instead of coarse-grained
Ti.
It is required that a material for dental implants is bio
compatible, it must not be toxic and it may not cause
allergic reactions. It must have high ultimate strength Rm
and yield value Rp at low density r and low modulus of
elasticity E. Metallic materials used for dental implants
comprise alloys of stainless steels, cobalt alloys,
titanium (coarse-grained) and titanium alloys. Semiproducts in the form of coarse-grained Ti or Ti alloys
are used as bio-material for medical and dental implants
since the second half of the sixties of the last century.
Titanium is at present preferred to stainless steels and
cobalt alloys namely thanks to its excellent biocompatibility. Together with high biocompatibility of Ti
its resistance to corrosion evaluated by polarisation
resistance varies around the value 103 Rm-1. For
these reasons pure titanium still remains to be a
preferred material for dental applications. Development
trend in case of this material is oriented on preservation
of low value of the modulus of elasticity and on increase
of mechanical properties, especially strength. According
to the Hall-Petch relation it is possible to increase
considerably strength properties of metals by grain
Use of ultra-grained concerns numerous fields including
medicine. Bulk ultra-grained structural metallic
materials are used for dental applications. These are
materials with the grain size smaller than approx. 100
to 300 nm. High-purity titanium is used for dental
implants.
Mechanical properties of dental materials
Strength properties of ultrafine-grained titanium must
have the following values: Rm  1000 MPa, Rp0,2 
850 MPa. Apart from the strength, another important
properties of dental implants is their so called specific
strength (strength related to density). Mechanical
properties of metallic material for implants are
evaluated in relation to its density as so called specific
properties. In case of classical coarse-grained titanium
the relation (Rm) varies around 70 to 120 (N∙mg-1), for
46
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváře ní, tepelné zpracování
Fo rming, Heat Treatment
the alloy Ti6Al4V it varies around 200 (N∙mg-1), and for
ultra fine grain Ti it is possible to predict the values
Rm/ = 270 (N.mg-1) [1]. As a matter of interest it is
possible to give the specific strength also for some other
dental materials: steel AISI 316L - Rm/ρ = 65 N∙mg-1),
cobalt alloys Rm/ρ = 160 (N.mg-1) [2]. Disadvantage of
dental implants based on steel or cobalt alloys is their
high tensile modulus of elasticity: E = 200 to 240 GPa,
while in case of titanium and its alloys this value varies
between 80 and 120 GPa [3,4]. At present only few
companies in the world manufacture commercially bulk
nano-materials.
Shorter implants
If there is close proximity with a facial nerve, a shorter
implant has to be used to avoid the risk of nerve
damage, Fig. 2. The use of shorter types of dental
implants is also recommended in some special cases for
the upper jaw to avoid damage to the sinus.
Narrow form implants (small diameter)
The implant must not disturb the roots of the natural
teeth on its sides. If the empty space is not wide enough,
the dentist may decide to use narrower implants to allow
adequate space from adjacent roots for better
osseointegration of the implant. Narrow implants are
also known as mini dental implants and their diameter
varies from 1.8 to 3.5 mm, Fig. 3. The use of mini
dental implants has increased significantly over the
recent years [8]. Many dentists promote the use of small
diameter implants because they involve less surgical
time making them a simpler and low cost solution.
Materials of dental implants
The use of endosseous implants for replacing missing
teeth became possible, only when scientists found a
suitable material such as titanium that could integrate
with human bone. The materials used for implantation
must have some specific characteristics such as
immunity to corrosion, bio-compatibility, strength,
damage tolerance and capacity for joining with bone
and other tissues (osseointegration).
CP Titanium.
Commercially pure Titanium is the first material found
that combines the most favorable mechanical and
physical properties for successful use in dental implants.
It is immune to corrosion by body fluids,acids and
oxygen, it is bio-compatible, hard enough to withstand
the forces of chewing and osseointegrates well with the
japone. Titanium also is almost completely nonmagnetic
and is extremely strong for its weight. The majority of
dental implants are made of commercially pure titanium
which ~ 99% titanium and small amounts (0.18-0.40%)
of oxygen with trace amounts of iron, carbon, nitrogen,
and hydrogen. The concentration of carbon and iron
determines the grade of the alloy.
Fig. 1 Photographs of the large diameter implant
Fig. 1 Fotografie dentálního implantátu
Fig. 2 Photographs of shorter implant,
Fig. 2 Fofografie dentálního implantátu
Titanium alloy Grade 5-Eli
Recently there is increased use of this titanium alloy
containing 90% Titanium, 6% Aluminum and 4%
Vanadium [4]. It is believed to offer better strength and
fracture resistance with similar osseointegration
performance as commercially pure titanium.
Types and size of dental implants
The average width for standard implants ranges from
3.5 to 4.5 mm but several factors can make necessary
the use of different width implants [5,6]. The dentist
must evaluate properly the condition of the patient's jaw
and the position of the missing tooth in the mouth and in
relation to the adjacent teeth.
a)
b)
Fig. 3 Photographs of the small diameter implant
Fig. 3 Fotografie dentálního implantátu
Wide form implants (large diameter)
Back teeth have to withstand much more load than
the rest of the teeth during chewing. If there is enough
healthy jawbone in the area, the dentist may prefer to
use wide form implants for better stability and force
distribution. Wide platform dental implants range
between 4.5 - 6.0 mm in diameter, Fig. 1 [7].
Manufacture of ultra-fine grained titanium
The supplied material was in the state after free cooling
from the extrusion temperature. Cylindrical samples of
47
Tváření, tepelné zpracování
Forming, Heat Treatment
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
dimensions  30 x 110 mm were manufactured from
this initial material [9]. The angle between the channels
of the used ECAP die was 105°. This design made it
possible to reduce deformation resistance and it ensured
good filling of the die Angeles. The samples were
before the pressing re-heated in the furnace to the
temperature of approx. 290°C, temperature of the ECAP
die was approx. 280°C [10]. Deformation rout Bc was
applied (turning of the sample after each pass by 90° in
the same direction), moreover the front end of the
sample was replaced by the rear end of the sample. This
deformation route is considered generally as the
quickest manner of achievement of homogenous
structure formed by equiaxed grains. The maximum
number of realised passes through the ECAP die was 8.
Samples for tensile test were prepared from individual
deformed samples. This test was made at room
temperature. For the purposes of structural analysis
polished sections were made perpendicularly to the
longitudinal axis of the samples after 4 (deformation
equivalent  = 3.5) and 8 (= 7.1) passes through the
ECAP die [11].
Fig. 6 Microstructure of titanium after 8 passes ECAP
Fig. 6 Mikrostruktura titanu po 8 průchodech ECAP
Fig. 7
Structure and properties of titanium
Fig. 7
Micro-structure of CP Ti was formed by equiaxed
grains, see the Fig. 4.
Microstructure of titanium after 8 passes ECAP and annealing
650°C / 20 min.
Mikrostruktura titanu po deformaci 8 průchodech ECAP a po
žíhání 650°C /20 min.
Specimens were sectioned along the gauge and grip
parts of the deformed sample. The samples were then
polished etched using 10 % HF, 10 % HNO3 and 80 %
H2O for 20 second. Chemical analysis and mechanical
properties titanium are given in the tab. 1 and tab. 2.
Tab. 1 Chemical analysis titanium Gr. 2, w. %
Tab. 1 Chemické složení čistého titanu, hm. %
C
0,008
O
N
Fe
Al
Cr
Ti
0,068
0,004
0,03
0,01
0,01
Rest.
Fig. 4 Initial microstructure of CP titanium
Fig. 4 Výchozí mikrostruktura titanu
Tab. 2 Mechanical properties titanium after annealing 650 °C/ 1 h
Tab. 2 Mechanické vlastnosti titanu po žíhání 650 °C/1 h
Micro-structure of CP Ti after 4 and 8 ECAP passes was
non-homogenous, grains were largely deformed. The
deformed grains are clearly visible shown in the
Figures 5 - 7.
Tensile
strength
Yield
strengh
Elong.
[MPa]
365
Reduction
of area
[%]
212
51
71
Obtained results and thein analysis
Semi products from individual heats were processed
according to modified programs by the ECAP
technology and then drawn to a wire. Wire diameter
varied about 5 - 8 mm. ECAP technology and drawing
was made in variants:
8 passes ECAP at a temperatures of 280 oC; with
annealing between individual passes.
Fig. 5 Microstructure of titanium after 4 passes ECAP
Fig. 5 Mikrostruktura titanu po 4 průchodech ECAP
rotation re-forging to a diameter of 10 mm (cold
forming : e = 2.2).
48
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tváře ní, tepelné zpracování
Fo rming, Heat Treatment
The following technology of drawing was realised at
increased temperatures.
Grain refinement in input materials was obtained using
the ECAP process. In conformity with the Hall-Petch,
relation the strength properties of titanium increased
significantly as a result of grain refinement. The
obtained mechanical properties correspond with the
declared requirements. Ultrafine titanium has higher
specific strength properties than ordinary titanium.
Strength of ultrafine – grained titanium after drawing
varies around 1030 to 1050 MPa, grain size around 100
to 300 nm.
The samples for mechanical tests and for microstructural analyses were prepared from individual
variants of processing. On the basis of the results,
particularly the obtained strength values, several
variants were chosen for more detailed investigation of
developments occurring in the structure at application of
the ECAP and subsequent drawing after heat treatment.
Structure of ultra-fine grained titanium after application
of the ECAP process is shown in the Fig. 8. The
structure was analysed apart from light microscopy also
by the X-ray diffraction. Tab. 3 summarises the
obtained basic mechanical properties.
Acknowledgements
This paper was created within the project No.
CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regional Materials Science
and Technology Centre" within the frame of the
operation programme "Research and Development for
Innovations" financed by the Structural Funds and
from the state budget of the Czech Republic and
project No. SP2012/33 (Ministry of Education of the
Czech Republic).
Tab. 3 Mechanical properties ultrafine grain titanium after 8 passes
ECAP and drawing
Tab. 3 Mechanické vlastnosti ultra jemnozrnného titanu po 8
průchodech ECAP a po tažení
Forming
processed
UTS
[MPa]
Elong.
[%]
E
[GPa]
dz
[nm]
ECAP
960 - 960
12
100
100 - 300
Drawing
e = 20 %
1030-1050
9
-
100 - 300
Literature
[1]
NIINOMI, M. Mechanical biocompatibilities of titanium alloys
for biomedical applications. J. Mech. Beh. Biomed. Mater.,
2008, No. 1, pp. 30-42.
[2]
MARCINIAK, J. Biomaterials, Edited by Silesian University of
Technology, Gliwice, 2002.
[3]
NIINOMI, M. Recent research and development in titanium
alloys for biomedical applications and healthcare goods.
Science and Technology of Advanced Materials, 2003,Vol. 4,
pp. 445–454.
[4] http://www.azom.com/articleID=1341
[5]
ALIEV, R.Z. et al. Nanostructured titanium for biomedical
applications: New developments and challenges for
commercialization. Nanotechnologies in Russia, 2008, Vol. 3,
No. 9-10, pp. 593-601.
[6]
OKAZAKI, Y. et al. Effect of alloying elements on mechanical
properties of titanium alloys for medical implants. Materials
Transactions, JIM, 1993, Vol. 34, No. 12, pp. 1217-1222.
[7]
ELIAS, C.N., LIMA, J.H.C., VALIEV, R.Z. et al. Biomedical
applications of titanium and its alloys. JOM, 2008, March 1,
pp.46-49.
[8]
PETRUŽELKA, J., DLUHOŠ, L., HRUŠÁK, D. et al.
Nanostructured titanium Application in dental implants, In.
Proceedings of the International Conference NANO´06,
University of Technology: Brno 2006, pp. 339-342.
[9]
GREGER, et al. Structure and properties of titanium for dental
implants. Metalurgija, 2009, Vol. 48, No. 4, pp. 249-252.
[10]
GREGER, M., MACEČEK, J. Structure and Mechanical
properties ultra-fine grained titanium for dental implants. In
Proceedings Degradácia 2011. Technical University of Žilina:
Žilina 2011, pp. 96-100.
[11]
GREGER, M. et al. Ultrafine grained titanium for biomedical
applications. Materials Engineering, 2009, Vol. 16, No. 3, pp.
62-67.
a)
b)
Obr. 8 Microstructure of titanium after: a) initial structure, b) after
equivalent strain 7.1 (8 passes ECAP)
Obr. 8 Výchozí mikrostruktura titanu (a) a mikrostruktura po 8
průchodech ECAP (b)
Conclusions
Technology of manufacture of ultrafine-grained
titanium was proposed and experimentally verified.
Recenze: Ing. Tomáš Kubina, Ph.D.
Ing. Jiří Petržela, Ph.D.
49
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
materiálové inženýrství
Micro-fratographic Response of TH29 Profile
Mikrofraktografická odezva profilu TH29
prof. Ing. Eva Mazancová, CSc., Miroslava Subíková, VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of
Metallurgy and Materials Engineering
The work deals with investigation of root of the TH29 profile used for mines supports. The profile was evaluated
both after hot rolling and after subsequent straightening that showed different impact energy values, even when the
feature of fracture surfaces did not differ significantly. Material corresponded to the micro-alloyed C-Mn steel with
V-Nb-N addition. From the carried out impact energy tests and fractal dimensions of fracture surfaces, linear and
surface roughness were determined. Results showed good agreement with the impact energy values and quite good
relation to the detected properties.
Práce se zabývá studiem fraktální odezvy kořene profilu TH29 z uhlíkové oceli mikrolegované 0.12 % V, 0.04 % Nb
a 0.012 % N určeného pro důlní výztuže. Daný materiál byl hodnocen jak po válcování za tepla, tak i po následném
rovnání. Mez kluzu vzrostla po rovnání o 56 MPa z původních 511 MPa a nárazová práce odpovídala po válcování
48 J, zatímco po následném rovnání klesla na 26 J. Lomové plochy provedených rázových zkoušek vykazovaly
v centrální oblasti na prvý pohled malé rozdíly ve srovnání s výše uvedenými hodnotami nárazové práce, a proto
bylo přistoupeno k fraktálnímu hodnocení, které prokázalo významnější rozdíly mezi oběma různě zpracovanými
materiály, jak to také odpovídá zjištěným údajům ze Charpyho kladiva. Pro řešení byla použita koncepce podle
Mandelbrot-Richardsonona. Z vertikálního řezu rázových zkoušek byly stanoveny délky lomových profilů L pro
odstupňované kroky  od 1.5 do 10 m a vypočítány pro vzdálenost x od 0,4 do 4 mm od čela vrubu fraktální
dimenze D, lineární a plošné drsnosti povrchů RL a RS. Výsledky prokázaly jednoznačně jejich vyšší hodnoty pro
kořen po válcování za tepla. Provedený mikrostrukturní rozbor ukázal také menší odchylky v mikrostruktuře. Po
válcování za tepla bylo detekováno 51 % perlitu s nízkým podílem acikulárního feritu na rozdíl od materiálu po
deformaci, kde byl vedle masivního feritu zjištěn pouze 41 % podíl perlitu. V prvém případě byla velikost zrna 8,4
m, zatímco ve druhém 11m, což se mohlo odrazit také na výsledcích zjištěné nárazové práce. Úrovně čistoty a
pásování byly zhruba srovnatelné v obou sledovaných případech. Fraktální hodnocení prokázala diference mezi
oběma variantami zpracování kořene důlní výztuže.
Profiles of the mine supports show different thicknesses,
especially between the flange and the root, which often
demonstrate different mechanical properties, especially
strength and toughness. They were described also in the
paper [7]. Microstructure characteristics, such as grain
sizes, volume fraction of presented pearlite, formed
ferrite types, segregation banding and other inhomogeneities, including cleanness of the used material
naturally influence the above mentioned properties.
Mutual relations between microstructure parameters and
reached properties can be specified by use of fractal
geometry. Unevenness of fracture surface reflects both
frequency of cleavage and/or ductile areas and changes
in polycrystalline grains orientation [8-11].
Introduction and analysis of the problem
Mine supports belong to the group of low and/or middle
carbon steels. Those materials has been loaded for a
long time and simultaneously permanently influenced
by mine atmospheres. During the life time period aging
processes can also occur with due to the Cottrel´s or
Snoeck´s atmosphere [1-3]. Ageing process is more
often observed in materials with low carbon content,
below 0.20 wt. %. Material with higher carbon content
does not represent so important danger, because higher
pearlite content superposes changes in ferrite [4, 5].
Higher strengthening of mine supports with favourable
plasticity are the principal demands for the up to date
mine supports. Micro-alloyed materials, especially on
the basis of Nb-V-N, are a suitable alternative, because
the first two mentioned elements can form individual
carbo-nitrides at different temperature levels and/or in
the complex of the NbV(CN) type [6].
The presented paper is focused on the fracture surfaces
of the notched-bar impact tests and on the profile fractal
analyses first of all in relation to the impact energy
values and metallographic parameters.
50
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
X-ray EDA analyser. Microstructure and fractal
analyses were performed with use of the light
microscope OLYMPUS IX 70 with the IMGE PLUS
programme allowing e.g. measurement of the phase
volume fraction. As Fig. 1 demonstrates it, the studied
fracture surfaces showed trans-crystalline cleavage
morphology with slightly higher and/or lower portion of
ductile ridges. At the first sight no important
dissimilarities were observed, even when the impact
toughness values from the Tab. 1 demonstrated these
significant differences. Microstructures of the roots
under the fracture surfaces are shown in Figs. 2a and 2b.
Experimental approach
For investigation of surfaces of the TH29 profiles
notched-bar impact tests of mine support were used.
Samples were taken from the root both after hot rolling
and after subsequent straightening. Fractal analyses
were performed at the distances of 0.4, 0.8, 1.4 and 4.0
mm from the notch-tip. Material showed the following
chemical composition (in wt. %): 0.2C 1.5Mn 0.40Si
0.015Al 0.12V 0.04Nb and 0.012N. The rolling
temperature corresponded to 980°C. Average tensile
test properties and impact energy values are
summarized in Tab. 1. Samples were taken in the rolling
direction. After straightening, yield stress (YS)
increased by 56 MPa, impact energy (CV) values
decreased by 22 J and elongation (Elong.) by 3.6 %.
Tensile test values (TS) changes insignificantly.
a
Tab. 1 Mechanical properties of the root after hot rolling and after
subsequent straightening
Tab. 1 Mechanické vlastnosti kořene po válcování za tepla a po
následném rovnání
Root
Treatment
Hot-rolled
Hot rolled +
straightened
YS
TS
[MPa]
511 701
567 711
Elong.
[%]
24.7
21.1
CV
[J]
48
26
b
a
Fig. 2 Micrograph from notched-bar impact tests in longitudinal
direction a) foot after hot rolling, b) foot after hot rolling and
subsequent straightening
Obr. 2 Mikrosnímek vrubových rázových zkoušek v podélném
směru a) kořen po válcování za tepla, b) kořen po válcování
za tepla a následném rovnání
b
Segregation banding is a typical feature. Microstructure
of the root after hot rolling showed ferrite, 52 % of
pearlite on average, and very low portion of acicular
ferrite in comparison with the sample of the root after
hot rolling and subsequent straightening as it is
demonstrated also in Fig. 3. The second mentioned root
showed 41 % of pearlite on average. Average grain size
(according to the ČSN EN ISO 643) of the root after hot
rolling corresponded to 8.4 m, in the second case it
was 11 m. Banding of material after hot rolling
(according to the ČSN 420469) corresponded to the
2C2-3 grade, while in the second case to the 2C3 grade.
In both evaluated materials cleanness (ČSN ISO 4967)
at the level of A1 (sulphides) and of D1.5 and/or D2
(oxides) was found. Of course, all those parameters
might have influenced the impact toughness values and
consequently the fracture surface profile.
Fig. 1 Fracture surface of notched-bars impact tests a) root after hot
rolling, b) root after hot rolling and subsequent straightening
Obr. 1 Lomová plocha vrubových rázových zkoušek a) kořen po
válcování za tepla, b) kořen po válcování za tepla a
následném rovnání
Micro-fractographic and micro-structural
analysis
Micro-fractographic analysis was realized using the
electron SEM JEOL JSM-6490 LV equipped with the
51
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
corresponds to the average step-size. After substituting 
into the Eq. (1) we obtain:
Cleanness of both treated profiles did not practically
differ. Slightly higher segregation banding (2C3) in the
root after the subsequent straightening should have
acted as a more effective obstacle against cleavage
crack propagation in transverse direction. In the root
after the hot rolling the higher pearlite appearance could
be compensated by the formed slighter acicular ferrite
portion supporting both strengthening of the matrix and
its plasticity [8, 12]. The acicular ferrite presence is also
an evidence of the localised faster cooling after hot
rolling [12, 13].
L = KD.1- D
(2)
K can be considered as a constant hence the Eq. (2) can
be written as:
1-D = d log L/d log 
(3)
From the slope of log L vs. log  the fractal dimension
D can be determined. The D-value also reflects
roughness level of the fracture surface. Parameter of the
linear roughness RL can be expressed in the following
manner [10, 14]:
a
RL = L/L´ = R0.1- D
(4)
where L represents the normalised length of the surface
profile, L´ linear length of the sample, and R0 is a
constant. Further, on the basis of knowledge of the RL
the parameter of the surface roughness RS can be
calculated as it was described already previously [10,
11]:
RS = (4/) (RL - 1) + 1
b
(5)
The given relation makes it possible to describe
modification of the fracture surface to its unit basis
surface [11, 14].
Fig. 3
Obr. 3
Micrograph from the notched-bar impact tests under fracture
a) root after hot rolling, b) root after hot rolling and
subsequent straightening
Mikrosnímek vrubových rázových zkoušek pod lomem
a) kořen po válcování za tepla, b) kořen po válcování za tepla
a následném rovnání
Fractal response and discussion of results
The fractal analyses of fracture profile were carried out
in four (0.4-0.8-1.4 and 4 mm from the notch tip)
positions
of
the
notched-bar
impact
test
(10x10x55 mm). The length of the profile lines was
evaluated using magnifications of 800x - 1000x and the
step-size corresponded to 1.5 - 3 - 5 and 10 m. The
evaluation was based as in the former works [8, 10], on
an implementation of the Mandelbrot-Richardson
equation [11]:
L=K.1- D
Fig. 4 log L in dependence on the log  for material of the root
0.4 mm from the notch tip of the notched-bar impact test
Obr. 4 log L v závislosti na log  pro materiál kořene
0.4 mm od čela vrubu vrubových rázových zkoušek
Fracture surface evaluation was realised by the graded
unit steps  in the range from 1.5 to 10 m. Figs. 4 and
5 demonstrate dependences of log L on log  for the
above mentioned ranges. From the slopes of the
dependences the fractal dimension values D were
(1)
The L is the measured length varying according to the 
level, K represents a constant and the  = /K, where 
52
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
determined.
Dependences show linear character.
Table 2 summarises the RS parameters, which were
found at the constant unit step  of 3 m at the
evaluated distances from the notch tip of the notchedbar impact tests. It follows from Fig. 4 and 5 that the
lower impact toughness values are connected with the
lower portion of ductile ridges. In those cases a shorter
fracture profile L are found. The lower slope of the
plotting log L against log  the lower the D-values are
revealed. The data from Tab. 2 also correlate with the RS
parameters. Differences between fractal dimensions D
corresponded to 1.6 % for the distance of 0.4 mm from
the crack tip and to 3 % for 4 mm from the crack tip.
For the same distances from the notch tip (0.4 and 4
mm) the surface roughness parameters RS differed by
14.3 and by 16.7 %.
development of plastic deformation under the fracture
surface, because plastic deformation influences total
energy balance during the fracture formation. Under the
notch tip of the notched-bar the fractal parameters show
the highest level, thanks to the vaster plastic zone
formation immediately in front of the crack tip. Hence,
differences of structural rupture at different distances
from the notch tip of the notched-bar during the
notched-bar impact test reflect dissimilar fractal
properties as it can be seen in Figs. 5, 6 and Tab. 2. In
any case fractal results specify image of microfractographic response.
Fig. 6 Fractal dimension D in dependence on the distance x from the
notch tip of the notched-bar impact test a) root after hot
rolling,
b) root after hot rooling and subsequent strainghtening
Obr. 6 Fraktální dimenze D v závislsoti na vzdálenosti x od čela
vrubu vrubových rázových zkoušek a) kořen po válcování za
tepla, b) kořen po válcování za tepla a následném rovnání
Conclusions
Fig. 5 log L in dependence on the log  for material of root
4 mm from the notch tip of the notched-bar impact test
Obr. 5 log L v závislosti na log  pro materiál kořene 4 mm od čela
vrubu rázových zkoušek
Roots of the TH29 profile of the mine supports after hot
rolling and/or after subsequent straightening were
investigated. After straightening, yield stress increased
by 56 MPa and notch impact values decreased by 22 J.
Tab. 2 Surface roughness parameters (RS) at various distances from
the notch tip for the step size of 3 m
Tab. 2 Povrchové
parametry
nerovnosti
(RS)
v různých
vzdálenostech od čela vrubu pro velikost kroku 3 m
After both treatments micrographs of central fracture
surfaces of the notched-bar impact tests did not show
diametrical differences, unlike the notch impact values
or fractal analysis evaluation. Fractal dimensions of the
hot rolled profiles always demonstrated higher values
than those after straightening. Central areas of the
investigated fracture surfaces also always showed the
lowest fractal dimension values. Differences between
the fractal dimensions D corresponded to 1.6 % for
0.4 mm distance from the notch tip, and to 3 % for a
4 mm distance.
Distance
Hot rolled
Hot rolled +
straightened
RS
RS
0.4
[mm]
2.80
2.40
0.8
1.4
4
2.75
1.95
2.15
1.90
2.10
1.75
The determined fractal dimension D in dependence on
the distance x from the notch tip is shown in Fig. 6.
Fractal dimension corresponds to the Charpy V values
and to the distance from the notch tip. The central area
(x=4 mm) demonstrates the lowest fractal dimension
level. From the results presented in Fig. 6 and Tab. 2 it
can be stated that fractal characteristics have not quite
singular response in the frame of one fracture surface.
The results can be taken as reliable parameters
characterising the localized fracture response.
Disadvantage of this method consists in the fact, that
fractal characteristics do not include different
In spite of the specific fractal parameters character in
different evaluated areas, the fractal parameters give
deeper information about microfractographic response.
Cleanness and segregation banding grade of both treated
profiles did not practically differ. Slightly higher
segregation banding (2C3) in the root after the
subsequent straightening should act as a more effective
obstacle against cleavage crack propagation in the
transverse direction. In the root after the hot rolling the
53
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
higher pearlite presence could be compensated by
slighter presence of acicular ferrite.
The unequal acicular ferrite presence in the
microstructure is also an evidence of the localised faster
cooling from the rolling temperature.
Acknowledgements
This paper was created within the project TA
01020336 supported by the Technical Agency of Czech
Republic,
and
within
the
project
No. CZ.1.05/2.1.00/01.0040
"Regional Materials
Science and Technology Centre – research activity
New sources of strength and toughness of materials
for high technological applications" within the frame
of the operation programme "Research and
Development for Innovations" financed by the
Structural Funds and from the state budget of the
Czech Republic.
PLUHAŘ, J. Physical Metallurgy and Limited States of
materials (in Czech). The 1st. Ed., SNTL, Praha, 1987, p. 420.
[2]
PUŠKÁR, A. HAZLINGER, M. Breach and Components
Fractures (in Slovak). The 1st. Ed. EDIS, TU of Žilina, 2000, p.
295.
[3]
FIALA, J., MENTL, V., ŠUTTA, P. Structure and Materials
Properties (in Czech). The 1st. Ed. ACADEMIA, Prague, 2003,
p. 572.
[4]
HOLEŠINSKÝ, J. Steel Properties after Artificial Aging.
Diploma thesis, VŠB- TU Ostrava, 2011, p. 57.
VADANIK, M., DELLASEGA, D., MANNUCCI, A.
Characterization of Grain-boundary Precipitates after Hotductility Tests of Microalloyed Steels. ISIJ Int., 49, 2009, 3, pp.
4546-451.
[7]
BANNENBERG, N., Procedures for Successful Continuous
Casting of Steels Microalloyed with Nb, V, Ti and N. In Proc.
of conf. Microalloying´95, Pittsburgh , Pa, Ed. Iron and Steel
Soc., 1995, pp. 83-89.
[8]
VILLEGAS, R., REDJAIMIA, A, CONFENTE, M., PERROTSIMONETTA, M.T. Fractal Nature of Acicular Ferrite, and
Fine Precipitation in Medium Carbon Micro-alloyed Forging
Steels. In Proc. New Developments on Metallurgy and
Applications of High Strength Steels. Ed. Asoc. Argentina de
Materiális. Buenos Aires, 2008, (CD-ROM).
[9]
KANG, Y., BHADESHIA, H.K.D.H. Roughness of Bainite,
Mat. Sci. Tech., 22, 2006, 6, pp. 650-652.
[10] MAZANCOVÁ, E., MAZANEC, K. Fractal Analysis Using to
Fracture Surface Evaluation of Stainless Steels with Higher
Strength (in Czech). Met. Mater., 37, 1999, pp. 184-190.
[11] MAZANCOVÁ, E., RUSZ, S., RUCKÁ, Z., MAZANEC, K.
Acicular Ferrite and Bainite Micro-fractographic Response.
Transactions of the VŠB-Technical University of Ostrava,
Mechanical Series, 55, 2009, 3, pp. 45-50.
Literature
[1]
[6]
[12] MAZANCOVÁ, E., SCHINDLER, I., RUCKÁ, Z. Mechanical
Properties of the C-Mn Steel Cooled by Various Rates from the
Finishing Rolling Temperature. Met. Mater., 63, 2010, 4, pp.
78-81.
[13] BYUM, J.S., SHIM, J.H., CHO, Y.W., LEE, D.N. Non-metallic
Inclusion and Intragranular Nucleation of Ferrite in Ti-Killed C0Mn Steels. Acta Mater., 51, 2003, pp. 1893-1606.
[14] BANERJI, K. Quantitative Fractography: a Modern
Perspective, Met. Trans. 19A, 1988, pp. 961-971.
Recenze: prof. Ing. Ivan Lukáč, PhD.
MAZANCOVÁ, E., HOLEŠINSKÝ, J. Selected Properties of
Mine Supports. In Proc. METAL2012, Ed. TANGER, s.r.o.
Ostrava, Brno, 2012 –to be published.
____________________________________________________________________________________________________________________
[5]
54
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
zkušebnictví, měřictví,
laboratorní metody
_____________________________________________________________________________________________
Vliv výpočetní metody na hodnotu aktivační energie aluminidu železa při
tváření za tepla
Influence of the Calculation Method on the Value of Iron Aluminide
Activation Energy at Hot Forming
prof. Ing. Ivo Schindler, CSc., Bc. Rostislav Kawulok, Ing. Petr Kawulok, Ing. Michal Cagala, Vysoká škola
báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Ing. Pavel Suchánek,
Ph.D., ArcelorMittal Ostrava a.s.
Z výsledků plastometrických zkoušek provedených v rozsahu teplot 800 až 1200 °C a deformačních rychlostí řádově
10-2 až 101 s-1 byla několika metodami určena hodnota zdánlivé aktivační energie při tváření za tepla hrubozrnné
slitiny na bázi Fe – 40 at. % Al v litém stavu, zpevněné malými částicemi TiB2. V případě, že k výpočtu byl využit
klasický sinushyperbolický vztah, zjištěné hodnoty zdánlivé aktivační energie byly jen nevýrazně ovlivněny způsobem
výpočtu reálné (tzn. okamžité či střední) deformační rychlosti. Naopak výpočty založené na aplikaci zjednodušené
mocninné závislosti mezi deformační rychlostí a píkovým napětím dávají výsledky zásadně odlišné. Jakýmkoliv
způsobem usnadněné matematické zpracování experimentálních dat v konečném důsledku vede k nedostatečně
přesné predikci maximálního deformačního odporu daného materiálu v závislosti na teplotně kompenzované
deformační rychlosti.
From the values of peak stress, determined by the set of plastometric tests by axially symmetrical pressure in the
temperature range from 800 to 1200 °C, and strain rates of the order of 10-2 to 101 s-1, the value of apparent
activation energy Q at hot forming of coarse grained alloy based on Fe – 40 at. % Al in as-cast state, strengthened
by small particles of TiB2, was established by several methods. When classical sinus-hyperbolic relation was used
for calculation, the established values Q = 448 to 470 kJ·mol-1 were only insignificantly influenced by the method of
calculation of real (i.e. instant or mean) strain rate during individual tests. It may be therefore stated that even the
least demanding calculations working with nominal strain rates provide sufficiently accurate results. Contrary to
that the calculations based on application of the simplified power dependence between the strain rate and peak
stress give the results that differ by tens of percent from the results obtained by solution of the complex sinushyperbolic relation. It was also confirmed that solution of sinus-hyperbolic relation with use of progressively
connected partial linear regressions is highly sensitive to selection of experimental data used for these regressions
(activation energy Q was in this case calculated to achieve 456 to 570 kJ·mol-1). The only serious procedure consists
in the use of the parameters determined by partial regressions as "trial shot" for final non-linear regression of
several variables, ensuring objective more precise calculation of the quantity Q and of other material constants
related to it. Mathematical processing of experimental data simplified in any manner leads ultimately to an
insufficiently accurate prediction of the maximal resistance to deformation of the given material in dependence on
strain rate compensated by temperature.
Cílem experimentálních prací a matematických analýz
jejich výsledků bylo určení aktivační energie při tváření
intermetalické slitiny typu Fe – 40 at. % Al + TiB2
na základě plastometrických experimentů, provedených
Hollomonova parametru (tj. teplotně kompenzované
deformační rychlosti) [1]. Na základě jeho znalosti lze
odpovídající zahájení dynamické rekrystalizace při dané
teplotě a rychlosti tváření. Bude řešena otázka,
v širokém rozsahu teplot a deformačních rychlostí.
Tato aktivační energie, vypočtená z píkových hodnot
napětí, je mimořádně důležitou materiálovou
konstantou, nezbytnou např. při výpočtu tzv. Zenerovapro daný materiál mj. velmi efektivně predikovat
maximální deformační odpor nebo deformaci
jak významně může být hodnota aktivační energie coby
materiálová
konstanty
ovlivněna
metodikou
55
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
matematického
experimentálních dat.
zpracování
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
příslušných
Metodika výpočtu aktivační energie
Zdánlivá aktivační energie při tváření za tepla
Q [J·mol-1] je v ideálním případě materiálová konstanta
závislá pouze na chemickém složení a struktuře daného
materiálu. Pro její určení se tradičně využívá
modifikovaný sinushyperbolický vztah [4]:
Popis experimentu
Pomocí plastometru Gleeble 3800 byla provedena sada
zkoušek na cylindrických vzorcích o průměru 10 mm a
výšce 12 mm. Aluminid železa, ve fázi tavení zpevněný
částicemi TiB2 o velikosti menší než 10 µm, byl získán
tavením ve vakuové indukční peci [2]. Vzorky byly
vyrobeny z hrubozrnných odlitků o příčném průřezu cca
20 mm (tloušťka) x 33 mm (šířka). Výsledné chemické
složení materiálu v at. % bylo následující: 40.7 Al –
0.15 C – 0.15 Mn – 0.15 Ti – 0.27 B (zbytek Fe).
 Q 
n
e  C  exp 
  sinh    max 
 R T 
(1)
kde ė [s-1] je deformační rychlost, C [s-1], n [–]
a

[MPa-1]
jsou
materiálové
konstanty,
R = 8.314 J·mol-1·K-1, T [K] teplota tváření
a max [MPa] je napětí (resp. deformační odpor)
odpovídající napěťovému píku na příslušné křivce
deformace-napětí. Tento vztah byl původně odvozen
pro popis deformační rychlosti korespondující
s ustáleným plastickým tokem materiálu. Protože při
velké části plastometrických experimentů je snadnější
a spolehlivější lokalizovat napěťový pík než napětí
v ustálené větvi křivky, v rovnici typu (1) se většinou
pracuje s píkovým napětím. Tento vztah bývá často
řešen de facto grafickou metodou, založenou
na opakovaném použití lineární regrese. Při tom se
využívá specifika sinushyperbolické funkce, díky
němuž pro nízké hodnoty napětí lze vztah (1)
zjednodušit do podoby mocninného vztahu:
Osově symetrické zkoušky tlakem probíhaly po
jednotném předehřevu na teplotu 1200 °C, a to při
teplotních hladinách 800 °C – 900 °C – 1000 °C –
1100 °C – 1200 °C nominálními deformačními
rychlostmi 0.05 s-1 – 0.4 s-1 – 4.0 s-1 – 30 s-1.
Díky vyhřívaným kovadlům snesla většina vzorků
tváření do logaritmické výškové deformace 0.5 a
z jednotlivých křivek deformace-napětí tak bylo možno
určit píkovou hodnotu napětí, využívanou při následném
matematickém zpracování experimentálních dat.
Ze zaznamenaných časových průběhů deformace bylo
možno každému píku přiřadit i střední deformační
rychlost (jako podíl odpovídající deformace a času)
a okamžitou deformační rychlost (vypočtenou pomocí
numerické derivace) [3] – viz např. grafy na obr. 1.
 Q
n
e  C1. exp 
. max

 R.T 
(2)
a naopak pro vysoké hodnoty napětí do podoby
exponenciálního vztahu:
 Q
e  C2 . exp 
. exp  . max 
 R.T 
(3)
kde C1, C2 a  jsou materiálové konstanty. Konstanta 
v rovnici (1) je dána vztahem:

(4)
n
Praktický postup pak spočívá v tom, že pro vybranou
vysokoteplotní hladinu (potažmo nízká napětí) se určí
konstanta n lineární regresí experimentálně zjištěných
bodů v souřadnicích ln max ~ ln ė a pro vybranou
nízkoteplotní hladinu (a tedy vysoká napětí) konstanta 
lineární regresí v souřadnicích max ~ ln ė. Po výpočtu
veličiny  dle vztahu (4) lze konstanty Q a C
v rovnici (1) vypočítat pomocí finální lineární regrese
všech dat vynesených do souřadného systému
T-1 ~ (ln ė - n·sinh(·max)).
a) T = 800 °C, ė = 4 s-1
b) T = 1100 °C, ė = 30 s

Slabinou popsané metody je vlastní odhad konstant
n a , často silně ovlivněný volbou příslušné teplotní
hladiny a rozptylem experimentálních dat. Aplikace
speciálně vyvinutého software ENERGY 4.0 [5] tento
nedostatek eliminuje, když dovoluje interaktivní
eliminaci bodů vykazujících přílišnou odchylku
od graficky stanovených trendů a výše uvedeným
-1
Obr. 1 Příklady odchylek skutečných deformačních rychlostí od
hodnot nominálních
Fig. 1 Examples of deviations of real strain rates from nominal values
56
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
postupem určené hodnoty n a  používá jen jako nástřel
parametrů pro přímou nelineární regresi všech dat
odpovídajících vztahu (1). Takováto zpřesňující,
z matematického pohledu maximálně objektivní
nelineární regrese více proměnných (proveditelná např.
pomocí statistického programu UNISTAT 5.6) je bez
prvotního nástřelu vybraných materiálových konstant
velmi nespolehlivá.
Mnohem větší vliv může mít volba teplotních hladin
při regresním řešení vztahů (2) a (3), pokud nenásleduje
zpřesňující nelineární regrese – viz tab. 3 (počítáno se
středními deformačními rychlostmi).
Vliv volby teplotních hladin na výpočet materiálových
konstant v rovnici (1) systémem lineárních regresí
Tab. 3 Influence of selection of temperature levels on calculation of
material constants in the equation (1) by the system of linear
regressions
Vysokotepl. Nízkotepl.
Q
n
C

hladina
hladina
[kJ·mol-1] [–]
[MPa-1]
[s-1]
1200 °C
800 °C
570
3.24 0.0071
3.53E+21
1200 °C
900 °C
461
3.24 0.0052
1.02E+18
1100 °C
800 °C
566
3.14 0.0073
2.14E+21
1100 °C
900 °C
456
3.14 0.0054
5.57E+17
Tab. 3
Na druhé straně řada výzkumníků [6-10] obchází dané
matematické komplikace tím, že pro výpočet aktivační
energie využívají pouze zjednodušený mocninný vztah
(2), což se z výše uvedených důvodů jeví jako zásadně
nesprávné.
Diskuse výsledků
Je zřejmé, že hodnotu aktivační energie velmi výrazně
ovlivňuje předešlý odhad konstant n a  (v tomto
konkrétním případě s odchylkou veličiny Q až o 25 %).
Veličina Q tím pozbývá významu materiálové konstanty
a stává se čistě matematickou veličinou vzniklou
kombinací parametrů v rovnici (1). Těchto kombinací
může být celá řada a bez finálního zpřesnění nelineární
regresí nelze určit, která z nich dává skutečně
reprezentativní,
fyzikálně-metalurgicky podložené
výsledky.
Jako nejpřesnější a nejreprezentativnější způsob určení
aktivační energie daného materiálu byl zvolen
nejkomplikovanější způsob řešení vztahu (1)
se zpřesňující konečnou nelineární regresí. Tato metoda
byla aplikována na 3 sady dat, lišící se hodnotami
deformační rychlosti – nominální, okamžité a střední.
Tab. 1 dokumentuje odchylky takto pojatých veličin
v případě analyzovaného souboru dat.
Tab. 1 Rozsahy okamžitých a středních deformačních rychlostí,
odpovídajících napěťovým píkům, v relaci k rychlostem
nominálním
Tab. 1 Ranges of instant and mean strain rates corresponding to the
stress peaks in relation to the nominal strain rates
nominální
0.05
0.4
4.0
30
Dramaticky odlišné výsledky vyjdou i při aplikaci
zjednodušené metodiky založené výhradně na řešení
mocninného vztahu (2). Ze sady dat zahrnujících střední
hodnoty deformační rychlosti v tomto případě vyšly
materiálové konstanty Q = 540 kJ·mol-1, n = 10.1
a C1 = 0.0039 s-1. Aktivační energie tak vyšla o 19 %
vyšší než u výpočtu založeného na řešení
sinushyperbolického vztahu. Podstatně nižší je
i přesnost zpětného výpočtu hodnot max pro konkrétní
experimentální podmínky tváření v závislosti na
hodnotě Zenerova-Hollomonova parametru Z [s-1] [1].
Deformační rychlost [s-1]
okamžitá
střední
0.051 – 0.056
0.036 – 0.046
0.40 – 0.43
0.30 – 0.38
4.1 – 4.4
2.6 – 3.5
36 – 46
20 – 32
Výsledky materiálových konstant získané nejpřesnější
metodou shrnuje tab. 2.
 Q 
Z  e  exp 

 R T 
Tab. 2 Materiálové konstanty v rovnici (1) určené pro různé typy
deformační rychlosti
Tab. 2 Material constants in the equation (1) determined for various
types of strain rate
Deformační
rychlost
nominální
okamžitá
střední
Q
[kJ·mol-1]
448
470
455
n
[–]
2.00
2.09
2.01

[MPa-1]
0.0091
0.0090
0.0092
(5)
podle vztahu (6), vzniklého transformací rovnice (2):
 max  n
C
[s-1]
5.88E+16
4.81E+17
8.91E+16
Z
C1
(6)
oproti složitějšímu vztahu (7), získaného úpravou
rovnice (1):
 max 
Výpočet založený na střední deformační rychlosti lze
považovat za optimální, protože reflektuje celou historii
tváření od jeho počátku do okamžiku dosažení
napěťového píku. Analogický postup je volen
i v případě výpočtu aktivační energie z napěťových
křivek získaných na torzním plastometru [5]. Z údajů
v tab. 2 vyplývá, že hodnota Q je jen velmi málo
ovlivněna zahrnutím různých typů deformační rychlosti
do výpočtu – odchylky činí -2 % nebo +3 %. Lze tedy
konstatovat, že pro výpočet aktivační energie bylo
možno s dostatečnou přesností jednoduše využít
nominální deformační rychlosti.
1

 arg sinh n
Z
C
(7)
Srovnání je dokumentováno grafem na obr. 2. Posun dat
vůči vodorovné ose je dán různou hodnotou aktivační
energie v parametru Z. I když v obou případech vyšel
koeficient determinace R2 vyšší než 0,9, aplikovatelnost
zjednodušených rovnic (2), resp. (6) se v širokém
rozsahu deformačních podmínek jeví jako zcela
nereálná. Tím je rovněž zásadně zpochybněna vzájemná
srovnatelnost hodnot aktivační energie vypočítávané
pomocí vztahů (1) a (2), což v mnoha případech
57
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
komplikuje
komparativní
publikovaných různými autory.
analýzu
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
výsledků
Vztah (2) je zjednodušenou formou vztahu (1), platnou
pouze pro nízké hodnoty napětí (resp. nízké hodnoty
parametru Z) [11]. Jeho aplikace na široký rozsah
deformačních podmínek musí vést principiálně
k výsledkům odlišným oproti využití komplexního
sinushyperbolického vztahu (1), protože tímto postupem
není eliminována výrazná teplotní závislost konstanty n.
Závěr
Z hodnot
píkového
napětí,
určených
sadou
plastometrických zkoušek osově symetrickým tlakem
v rozsahu teplot 800 až 1200 °C a deformačních
rychlostí řádově 10-2 až 101 s-1, byla několika metodami
určena hodnota zdánlivé aktivační energie Q při tváření
za tepla hrubozrnné slitiny na bázi Fe – 40 at. % Al
v litém stavu, zpevněné malými částicemi TiB2.
V případě, že k výpočtu byl využit klasický
sinushyperbolický
vztah,
zjištěné
hodnoty
Q = 448 až 470 kJ·mol-1 byly jen nevýrazně ovlivněny
způsobem výpočtu reálné (tzn. okamžité či střední)
deformační rychlosti během jednotlivých testů. Lze tedy
konstatovat, že i nejméně náročné výpočty pracující
s nominálními rychlostmi deformace dávají dostatečně
přesné výsledky. Naopak výpočty založené na aplikaci
zjednodušené mocninné závislosti mezi deformační
rychlostí a píkovým napětím dávají výsledky o desítky
procent odlišné od těch, jež byly získány řešením
komplexního sinushyperbolického vztahu. Stejně tak
bylo potvrzeno, že řešení sinushyperbolického vztahu
pomocí postupně navazujících dílčích lineárních regresí
je velmi citlivé na výběr experimentálních dat,
použitých pro tyto regrese (v tomto případě vyšla
aktivační energie Q = 456 až 570 kJ·mol-1). Jediným
seriózním postupem je využít dílčími regresemi určené
parametry jako nástřel pro finální nelineární regresi více
proměnných, zaručující objektivní zpřesněné výpočtu
veličiny Q a dalších s ní propojených materiálových
konstant.
Jakýmkoliv
způsobem
usnadněné
matematické
zpracování
experimentálních
dat
v konečném důsledku vede k nedostatečně přesné
predikci maximálního deformačního odporu daného
materiálu v závislosti na teplotně kompenzované
deformační rychlosti.
Porovnání přesnosti modelů typu (6) – mocninná funkce a
(7) – sinushyperbolická funkce (body – experimentální data;
čáry – výpočty dle příslušných rovnic
Fig. 2 Comparison of accuracy of models of the type (6) – power
function and (7) – sinus-hyperbolic function (points –
experimental data; lines – calculations made according to the
relevant equations)
Obr. 2
Základní problém spočívá v tom, že pomocí
zjednodušeného vztahu (2) nevychází hodnota
konstanty n jako teplotně nezávislá. Jak je zřejmé
z obr. 3a, s klesající teplotou deformace tato veličina
významně roste, zatímco v případě vztahu (1) je
konstanta n skutečně materiálová, teplotně v zásadě
nezávislá – odchylky hodnot n vypočtených pro různé
teplotní hladiny jsou dány pouze rozptylem
experimentálních dat, jak je zřejmé z obr. 3b.
a)
Poděkování
Práce byly provedeny v rámci řešení projektů
P107/10/0438
(Grantová
agentura
ČR),
CZ.1.05/2.1.00/01.0040
"Regionální
materiálově
technologické výzkumné centrum" (v rámci
Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace,
financovaného ze strukturálních fondů EU a ze
státního rozpočtu ČR) a SP2012/33 – Fyzikální a
počítačová
simulace
materiálových
vlastností
vybraných typů materiálů (v rámci specifického
výzkumu na VŠB-TUO podporovaného Ministerstvem
školství, mládeže a tělovýchovy ČR).
b)
Hodnoty konstanty n vypočtené pro různé teplotní hladiny
v případě rovnice (2) – a), resp. rovnice (1) – b)
Fig. 3 Value of the constant n calculated for various temperature
levels in case of the equation (2) – a), or equation (1) – b)
Obr. 3
58
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
[7] LIN, D. et al. Superplasticity in large-grained Fe3Al alloys.
Intermetallics, 1996, roč. 4, č. 6, s. 489-496.
Literatura
[1] ZENER, C., HOLLOMON, J.H. Effect of strain rate upon plastic
flow of steel. Journal of Applied Physics, 1944, roč. 15,
č. 1, s. 22-32.
[8] LI, D.Q., LIN, D.L., LIN, T.L. Activation energy of FeAl alloys
during superplastic deformation. Transactions of Nonferrous
Metals Society of China, 1997, roč. 7, č. 4, s. 16-19.
[2] SCHINDLER, I., et al. Dynamická rekrystalizace a aktivační
energie při tváření za tepla slitiny typu Fe-40Al-TiB2. Hutnické
listy, 2011, roč. 64, č. 4, s. 84-87.
[9] LIN, T.L., LI, D.Q., LIU, Y. Superplasticity in large grained
FeAl-based intermetallic alloys. Intermetallics, 1998, roč. 6, č. 4,
s. 243-256.
[3] KAWULOK, R. Experimentální stanovení aktivační energie
aluminidu železa při tváření za tepla. Ostrava, 2012. Diplomová
práce. VŠB-Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a
materiálového inženýrství, Katedra tváření materiálů.
[10] PRASAD, Y. V. R. K. et al. Optimization of hot workability and
hot deformation mechanisms in FeAl and Fe3Al based alloys. In
3rd International Symposium on Structural Intermetallics.
Warrendale: The Minerals, Metals & Materials Society. 2001, s.
233-239.
[4] SELLARS, C. M., McTEGARD, W. J. McG. Hot Workability.
International Metallurgical Review, 1972, roč. 17, č. 158,
s. 1-24.
[11] SELLARS, C.M., McTEGARD, W.J.McG. On the mechanism
of hot deformation. Acta Metallurgica, 1966, roč. 14, č. 9,
s.1136-1138.
[5] SCHINDLER, I., BOŘUTA, J. Utilization Potentialities of the
Torsion Plastometer. Katowice: Silesian Technical University,
1998. 106 s.
Recenze: Ing. Josef Bořuta, CSc.
doc. Ing Martin Vlado, CSc.
[6] WHITTENBERGER, J. D. The influence of grain size and
composition on slow plastic flow in FeAl between 1100 and
1400 K. Materials Science and Engineering, 1986, roč. 77,
s. 103-113.
_____________________________________________________________________________________________
European Symposium on Atomic Spectrometry ESAS 2012
XXth Slovak - Czech Spectroscopic Conference
Slovak Spectroscopic
Society
member of the
Association of Slovak
Scientific and
Technological
Societies
Ioannes Marcus
Marci
Spectroscopic
Society
European Symposium on Atomic
Spectrometry ESAS 2012
XXth Slovak - Czech Spectroscopic Conference
October 7 – 12, 2012
Grandhotel Praha, Tatranská Lomnica, High Tatras, Slovakia
With special support by:
Atomic and Molecular Spectroscopy Working Group of the Committee of Analytical
Chemistry of Polish Academy of Sciences
DASp, German Working Group for Applied Spectroscopy
Committee of Analytical and Environmental Chemistry of Hungarian Academy of
Sciences
59
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
počítačová simulace,
výpočetní metody
Numerická simulace kování ingotu s vnitřními vadami
Numerical Simulation of Ingot Forging with Internal Defects
Ing. Michal Duchek, Ing. Mikuláš Fedorko, Ing. Tomáš Kubina, Ph.D., COMTES FHT, a.s., Dobřany, Ing.
Božík Martínek, PILSEN STEEL, Plzeň
Kování ingotů má řadu specifik, které se musejí dodržet, aby bylo dosaženo požadovaných výsledků. Jedním z těchto
specifik je volba správného sledu kovacích operací za účelem dosažení kovářského svaření většiny vnitřních vad,
které vznikly během odlití. Cílem tohoto příspěvku je ukázat možnosti numerické simulace jako podporu při
stanovování technologických postupů v kovárnách. Hlavní výhodou těchto simulací je zejména eliminování
nevhodného technologického postupu při kování a zároveň zefektivnění celého procesu přípravy. V rámci projektu
se společností PILSEN STEEL se provedla počítačová analýza výroby opěrného válce KR 1510 x 1650mm
z materiálu 8Cr3MoSiV zaměřená na predikci svaření vnitřních vad. Práce obsahuje výsledky numerické simulace
po operaci pěchování na průměr 2800 mm a délku 1100 mm. Příprava geometrických dat ingotu, použitých kovadel
a pěchovací matrice pro kování proběhla ve strojírenském CAD programu SolidWorks. Pro počítačové modelování
technologického procesu byl využit software DEFORM 3D, který analyzuje procesy na principu konečných prvků.
Simulace poskytuje informace o toku materiálu v průběhu tváření, rozložení deformace a teplotních poměrech při
tváření.
Primary forging of ingots is constrained by a number of specific requirements, which should be met to achieve the
desired result. One of those is the correct sequence of forging operations for the internal defects, which formed
during casting, to be welded closed. The purpose of this study is to demonstrate the potential contribution of
numerical simulation to designing of forging procedures in forging plants. The strength of simulations lies in the
fact that incorrect processing procedures can be eliminated at early stages and the entire preparation becomes
more efficient. Under a project co-investigated by PILSEN STEEL, a computer analysis of the process of production
of KR 1510 × 1650 mm roll from 8Cr3MoSiV grade material was performed in order to predict the closing of
internal defects. Where the defects are not welded closed in full, the ingot is typically rejected, which raises the
production costs. For these reasons, computer modelling of open-die forging of an ingot into a product with
prescribed dimensions was undertaken. Open-die forging processes comprise many operations, where each stroke is
modelled. Results of modelling of each series of blows with equal reduction are used as input data for the next
forging stage. Numerical simulation places great demand on computing power and it is therefore time-consuming.
This study presents the results of numerical simulation of upsetting to make a 2800 mm diameter and 1100 mm-long
semi-finished product. Models of the ingot, swages and the forging die were constructed using the SolidWorks CAD
software. The process modelling was carried out using DEFORM 3D, a finite element method-based program. The
simulation provides information on material flow during forming, on strain and stress distribution within the
workpiece, and on temperatures in the forming process. The calculation accounts for differences in material density
across the ingot cross-section. The simulation also provides an insight into the question, whether the process of
concern can deliver the required compactness and break down the coarse casting structure and metallurgical
defects in the ingot.
Obsahem této práce je počítačová analýza výroby
opěrného válce KR 1510 x 1650 mm z materiálu
8Cr3MoSiV. Jedná se o počítačové modelování volného
kování ingotu na výkovek předepsaných rozměrů.
Problematika volného kování zahrnuje mnoho operací,
modeluje se každý jednotlivý zdvih. Výsledky jednoho
průchodu jsou vstupními daty pro následující průchod.
Vlastní numerická simulace je náročná na výpočetní
výkon a tím na vlastní čas analýzy. Práce obsahuje
výsledky numerické simulace po operaci pěchování na
60
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
průměr 2800 mm a délku 1100 mm. Po zhodnocení
výsledků těchto simulací se budou modelovat
následující technologické operace.
Příprava geometrických dat ingotu, použitých kovadel a
pěchovací
matrice pro kování proběhla ve
strojírenském CAD programu SolidWorks. Pro
počítačové modelování technologického procesu a
následné numerické simulace byl využit software
DEFORM 3D, který analyzuje procesy na principu
konečných prvků. Simulace poskytuje informace o toku
materiálu v průběhu tváření, rozložení deformace a
teplotních poměrech při tváření. Ve výpočtu je
uvažováno s rozdílnou hustotou materiálu po průřezu
ingotu (Obr. 6). Hlavním cílem této simulace bylo získat
představu o tom, zda se daným technologickým
postupem dosáhne potřebného zhutnění, neboli
odstranění nestejnorodé hrubé licí struktury a
metalurgických vad u ingotu.
1.
Obr. 2 Model pěchovací matrice
Fig. 2 Model of the upsetting die
Vstupní data
c. Nastavení simulace a okrajové podmínky
Ingot byl ohřátý na kovací teplotu 1150°C. Z důvodu
manipulace s ingotem bylo poté vypočteno ochlazování
na vzduchu po dobu 12 minut. Pro výpočet bylo
uvažováno rozdílné rozložení hustoty po průřezu ingotu,
Obr. 5 a Obr. 8.
V programu DEFORM 3D byl proveden numerický
výpočet volného kování ingotu I 70 NH po operaci
pěchování. Výpočet vychází z údajů dodaných firmou
PILSEN STEEL s.r.o. Dle dodaného technologického
postupu byly provedeny operace překování na 8HR
kuželový hranol a pěchování.
Teplota nástrojů:
Tření:
Maximální síla:
Maximální rychlost:
2.
150°C – konstantní
0,7- model Shear
120 MN
60 mm/s
Popis výpočtu kování ingotu
Vlastní překování se odehrávalo v několika operacích.
Nejprve se provedlo překování na 8HR kuželový hranol
a poté pěchování. Pro řešení numerické simulace
procesu kování opěrného válce byl použit modul
DEFORM - 3D Multiple Operations. Tento modul je
typický tím, že umožňuje nastavit za sebou několik
desítek operací (úběrů) najednou, včetně manipulace
s polotovarem a mezioperačních prodlev. V našem
případě, se při kování do tvaru 8 HR měnil pouze posuv
kovadel po délce a ustavení kovadel související se
změnou výšky příčného průřezu. Ostatní parametry se
vždy načítali z předcházející operace. Nicméně je zde
nutno podotknout, že i přesto v průběhu výpočtu bylo
třeba některé z těchto parametrů pozměnit. např. teplotu
kovadel tak, aby se model co nejvíce přibližoval realitě.
Tyto parametry se však měnili zpravidla jen v
některých operacích (při přestavování kovadel pro
dosažení menšího úběru). Okrajové podmínky byly
zvoleny v souladu s navrženou geometrií. Z nabídky
deformačních podmínek byla zvolena podmínka
definující rychlost pohybu jednotlivých uzlů „Velocity“.
Na základě okrajových deformačních podmínek byla
rychlost všech uzlů na čele manipulačních čepů vždy
fixována ve všech směrech. Tyto podmínky měly
napodobit držení předkovku v manipulátoru a
přidržování předkovku. Zároveň definici těchto
Obr. 1 Geometrie ingotu I 70 NH
Fig. 1 Geometry of the I 70 NH ingot
a. Ingot
Teplota ingotu bezprostředně před kováním se obvykle
pohybuje v rozmezí 880–1150°C. Minimální hodnota
teploty 880°C byla vypočtena po 12 minutách chlazení
na vzduchu z teploty 1200°C (maximální kovací
teplota). Geometrie ingotu je vidět na Obr. 1.
b. Nástroje
Jako nástroje byla použita rovná kovadla a pěchovací
kovadla, která jsou vidět na Obr. 2.
61
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
podmínek bránících pohybu ingotu v určitých směrech
vedlo ke zkrácení iteračního času.
Simulace kování probíhala s úběrem 100 mm směrem
od hlavy ingotu. Po každém průchodu mezi kovadly byl
ingot pootočen o 90°, přičemž po každém druhém
průchodu bylo provedeno pootočení jen o 45°. Sestava
ingotu I 70NH po první operaci je vidět na Obr.3.
Sestava ingotu po pěchování je vidět na Obr. 4.
Obr. 5 Pozice zvolených bodů v podélném průřezu ingotu
Fig. 5 Locations of selected points across the longitudinal cross
section of the ingot
Obr. 3 Sestava ingotu a kovadel na konci operace
Fig. 3 Arrangement of the ingot and swages at the end of the
operation
Obr. 4 Sestava ingotu po pěchování
Fig. 4 Ingot after upsetting
3.
Obr. 6 Průběh relativní hustoty v ose ingotu pro zvolené body (vlevo
kování, vpravo pěchování)
Fig. 6 Relative density along the ingot axis at selected points (left:
forging, right: upsetting)
Výsledky numerické simulace
Pro posouzení průběhu deformace a relativní hustoty
v průběhu tváření bylo sledováno 5 bodů v podélném
průřezu (Obr. 5) a 6 bodů v příčném řezu (Obr. 8).
Hodnota 1 u relativní hustoty odpovídá ideální hustotě
zvoleného materiálu při dané teplotě. Nižší hodnoty
určují poměrově zastoupení ředin a pórů v materiálu.
Průběhy hustoty a deformace pro jednotlivé body a
směry jsou vidět na Obr., Obr. 7, Obr. 9 a Obr. 100.
62
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Obr. 7 Průběh deformace v ose ingotu pro zvolené body (vlevo
kování, vpravo pěchování)
Fig. 7 Strain along the ingot axis at selected points (left: forging,
right: upsetting)
Obr. 10 Průběh deformace v průřezu ingotu pro zvolené body (vlevo
kování, vpravo pěchování)
Fig. 10 Strain across the ingot cross-section at selected points (left:
forging, right: upsetting)
ingotu a nebyl podroben tak vysoké deformaci. U
pěchování relativní hustota v jednotlivých bodech
v příčném řezu korespondovala se vzdáleností od osy
(obr. 10).
Závěr
Z dat dodaných firmou PILSEN STEEL s.r.o. byl
vytvořen numerický model volného kování opěrného
válce z ingotu I70NH. Provedeny byly zatím jen dvě
kovářské operace, a to, překování na 8HR kuželový
hranol a pěchování. Simulace byla provedena ve
výpočetním programu DEFORM 3D. Ve výpočtu byla
nasimulována rozdílná hustota materiálu po průřezu
ingotu, kdy bylo cílem zjistit, jak se změní hustota
v ingotu po provedení prvních dvou operací. V případě
překování byly výsledné relativní hustoty v jednotlivých
bodech v podstatě totožné. Vymykal se pouze bod
v hlavě ingotu, kdy v tomto bodě byla relativní hustota
nižší. U pěchování relativní hustota v jednotlivých
bodech v příčném řezu korespondovala se vzdáleností
od osy. Z numerických simulací dle předpokladů
vyplynulo, že k nejintenzivnějšímu zacelování vnitřních
vad dochází v průběhu operace pěchování.
Obr. 8 Pozice zvolených bodů v příčném průřezu ve středu ingotu
Fig. 8 Locations of selected points across the transverse cross
section in the ingot centre
Problematika kování ingotu s vnitřními vadami byla
řešena v rámci projektu MPO FR-TI2/132 „Výzkum
příčin výrobních vad hmotných výkovků a odlitků
s nejvyššími jakostními parametry pro parní, větrné
a jaderné elektrárny“.
Literatura
Průběh relativní hustoty v příčném řezu (vlevo kování,
vpravo pěchování)
Fig. 9 Relative density across the ingot cross-section (left: forging,
right: upsetting)
Obr. 9
Z numerických simulací je zřejmé, že u překování na
8HR kuželový hranol, vyšly výsledné relativní hustoty
prakticky totožně. Vymykal se pouze bod P1
v podélném řezu (Obr.6), kdy v tomto bodě byla
hustota vyšší oproti ostatním bodům v podélném řezu
[1]
DEFORM v10.2 and DEFORM v11.0 (Beta) INTEGRATED
2D3D SYSTEM MANUAL. Columbus (Ohio): Scientific
Forming Technologies Corporation, [2011], p.1-21.
Uživatelský manuál.
[2]
HAŠEK, V. Kování. 1.vyd. Praha: SNTL, 1965, 732 s.
Recenze: doc. Ing. Rudolf Pernis, CSc.
Ing. Róbert Sobota, PhD.
63
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Dosavadní získané poznatky s přípravou numerického modelu kování
výkovku čtyřpólové hřídele
Construction of Numerical Model of Forging Process of Four-pole Rotor
Shaft
Ing. Mikuláš Fedorko, Ing. Ladislav Maleček, COMTES FHT, a.s., Dobřany
Příspěvek se zabývá dosavadně získanými poznatky s přípravou numerického modelu volně kované čtyřpólové
hřídele. Jedná se o hřídel z oceli C45 o hmotnosti cca 30 t. Proces kování čtyřpólové hřídele se skládá z řady po
sobě následující kovářských operací, jako je pěchování, prodlužování, osazování, apod. Mezi těmito operacemi vždy
pak následuje mezioperační ohřev. Pomocí kombinace těchto úkonů se dosáhne potřebného finálního tvaru výkovku.
Za nejkritičtější operaci během kování čtyřpólové hřídele pro vznik trhlin je považována operace překování
předkovku do tvaru kříže. Proto byla numerická simulace zaměřena pouze na tuto operaci. Pro numerickou simulaci
kování čtyřpólové hřídele byl využit simulační systém DEFORM, jehož součástí je modul pro víceoperační tváření
(DEFORM-3D Multiple Operations). Tento modul dovoluje v jeden okamžik zadat i několik desítek operací
najednou včetně manipulace s polotovarem a mezioperačních prodlev. Výsledky výpočtů pro jeden jsou vstupními
daty pro následující úběr. Vlastní numerická simulace je náročná na výpočetní výkon a tím i na vlastní čas analýzy.
Geometrie předkovku a nástrojů byla modelována v konstruktérském CAD programu SolidWorks. Simulace
poskytuje informace o toku materiálu, rozložení deformace a teplotních poměrech v průběhu tváření čtyřpólové
hřídele. Tvar výkovku dosažený z numerické simulace byl porovnáván s tvarem dosaženým v reálném procesu
tváření. K docílení shody mezi numerickým modelem a skutečností byly modifikovány některé vstupní parametry
výpočetního modelu. Nicméně numerický model kování čtyřpólové hřídele je v současné době ještě dále
modifikován, tak, aby se docílilo tvarové shody skutečného výkovku a modelu. Po dosažení této shody budou
výsledky z numerické simulace použity k posouzení možnosti vzniku trhlin, které se zpravidla objevují v oblastech
rohů, kde póly navazují na tělo výkovku.
The present paper deals with previously obtained knowledge with the preparation of the numerical model of opendie forging of a four-pole rotor shaft. The shaft weighing approximately 30-tonnes was made from C45 steel. The
forging process comprised a number of consecutive operations, such as upsetting, drawing out, stepping down, and
others. The workpiece was reheated between the forging operations. By means of the sequence of these steps, the
required final shape of the forging was achieved. At forging of the four-pole rotor shaft, converting the body of the
preformed stock into its final shape is believed to be the most critical operation in terms of cracking hazard. This is
why the numerical simulation effort in this study focused exclusively on this operation. The simulation was
performed using DEFORM simulation system, which contained the 3D Multiple Operations module. In this module,
the user can program tens of forging and workpiece handling operations and inter-operation dwells at a time.
Results of modelling of each series of blows with equal reduction were used as input data for the next forging stage.
Numerical simulation places great demand on computing power and it is therefore time-consuming. The model of
the preformed stock was drawn in SolidWorks CAD software. Numerical simulation provides information on
material flow during forming, on strain and stress distribution within the workpiece and on temperatures in the
forming process. The final shape resulting from numerical simulation was compared with the shape achieved in the
real-world forging process. To improve agreement between the results of the numerical model and the real-world
process, some input parameters of the computation were adjusted. Nevertheless, the numerical model of the fourpole rotor shaft forging process is being further modified so that the shape of the model matches that of the actual
forging. The key objective of numerical modelling is to identify the stage of the process (forging, heat treatment), at
which the cracks form. The risk of cracking will be assessed on the basis of stress state. After reaching this
accordance the results of the numerical simulation will be used for assessment of the possibility of cracks formation
that usually occur in the corners where the poles follow in the forging body.
Volné kování velkých hmotných výkovků je jednou
z nejprogresivnějších metod výroby polotovarů pro
všechna odvětví těžkého strojírenství. Touto technologií
jsou kovány výkovky ve tvaru tyčí a hřídelí, kostky,
desky, kotouče nebo jiné tvary dle požadavku
zákazníka. Kování umožňuje vyrábět nejenom tvary
požadovaného rozměru, ale zároveň i zlepšovat původní
mechanické vlastnosti a strukturu materiálu. Hlavní
důraz při kování se klade na co nejmenší spotřebu
materiálu, optimální přesnost výkovku, vysokou jakost
tvářeného kovu, příznivý průběh vláken a na ekonomii
provozu. Jedním z takovýchto volně kovaných
polotovarů může být i výkovek čtyřpólové hřídele, která
se používá jako rotor velkých generátorů. Kované
hřídele tohoto typu mají poměrně složitý specifický
64
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
tvar, který se sebou přináší řadu technologických
rozložení deformace během kování a nerovnoměrné
ochlazování během tepelného zpracování. Proto se pří
návrhu výrobní technologie využívá řada moderních
prostředků, které dokážou predikovat vlastnosti
kovaného výrobku a vyhnout se nežádoucím
problémům souvisejícím se specifickým kováním
čtyřpólové hřídele.
problémů, mezi které patří zejména nerovnoměrné
prodlužování, osazování, apod. Mezi těmito operacemi
vždy pak následuje mezioperační ohřev (žár). Pomocí
kombinací těchto úkonů se dosáhne potřebného
finálního tvaru výkovku [2].
Za nejdůležitější kovářskou operaci v případě kování
čtyřpólové hřídele do „tvaru“ se považuje překování těla
předkovku hřídele z osmihranu do tvaru kříže. V tomto
případě se tělo překovává ve směru podélné osy
speciálně navrženými kovadly, které umožňují
postupnou změnu osmihranného průřezu na tvar kříže.
Využití počítačové techniky a moderních výpočetních
metod spolu s experimentálně zjištěnými vstupními daty
přinášejí možnost ovládnutí náročného technologického
procesu výroby. S rozvojem výkonu osobních počítačů
se v těžkém strojírenství stále více uplatňují možnosti
numerického modelování. Numerickou simulací se
většinou rozumí aplikace metody konečných prvků
(MKP)
s využitím odpovídajících
rychlostních,
posuvových a kontaktních okrajových podmínek.
Numerické simulace nalézají uplatnění nejen v oblasti
aplikovaného výzkumu pro vývoj nových technologií,
ale i v oblasti provozních podmínek. Pomocí numerické
simulace je možno v dnešní době získat detailní
informace o všech charakteristikách technologie
volného kování potřebných pro optimální návrh
výrobního procesu. Simulace dovoluje predikovat
chování materiálu během tvářecího postupu. Výstupem
analýz numerické simulace může být rozložení skutečné
deformace, rozložení teplotního pole, tok materiálu
a další souhrn procesních charakteristik. Záměrem
numerické simulace je dosažení dostatečně spolehlivých
výsledků odpovídajících co možná nejvíc realitě, které
lze uplatnit při optimalizaci procesu.
Tvar předkovku před překováním do tvaru kříže a tvar
samotného předkovku s křížem v příčném řezu (ukázka
během překovávání) je vidět na obr. 1.
Výpočetní software DEFORM
Jedním z výpočetních simulačních systémů, fungujících
na bázi konečných prvků je simulační systém DEFORM
od
americké
společnosti
Scientific
Forming
Technologies Corporation. Součástí tohoto systému jsou
pak programy DEFORM 2D, 3D a HT. Kromě vysoké
přesnosti a široké databázi
materiálů mají tyto
programy k dispozici řadu specializovaných a
nadstavbových nástrojů pro oblast tváření. Jedná se
zejména o modul pro víceoperační tváření (DEFORM3D Multiple Operations), který dovoluje v jeden
okamžik zadat i několik desítek operací najednou včetně
manipulace s polotovarem a mezioperačních prodlev.
Následný výpočet celého technologického řetězce pak
probíhá automaticky v jednom sledu. Toto řešení šetří
mnoho času nejen při zadávání výpočtu, ale i následná
úprava jednotlivých variant je velice snadná.
Uživatelsky přívětivé grafické rozhraní umožňuje
snadnou přípravu numerického modelu a analýzu
získaných dat z výpočtu [1].
Obr. 1 Tvar předkovku před překováním těla do tvaru a během
překovávání do tvaru (kříže)
Fig. 1 Preformed stock before and during forging of the cross shape
Na obr. 1 je možné vidět i speciální tvar kovadel, které
umožňují vytvarovat předkovek do požadovaného tvaru.
Tyto kovadla mají ve střední části vybrání, čímž je
umožněno překovávání předkovku pouze po stranách.
Samotné překování těla předkovku pak probíhá vždy se
stejným úběrem po celé délce (tzv. průchod). Počet
průchodů se pro konkrétní čtyřpólovou hřídel mění
v závislosti na požadované velikosti pólů, které se odvíjí
od celkové velikosti čtyřpólové hřídele.
Problematika technologie výroby výkovku
čtyřpólové hřídele
Proces kování čtyřpólové hřídele se skládá z řady po
sobě následující kovářských operací, jako je pěchování,
Jak bylo zmiňováno výše, celkový proces vykování
čtyřpólové hřídele vždy sestává z několika kovářských
65
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
operací. Zmiňované překování, i když je považováno za
jednu z nejdůležitějších operací, je pouze součástí
celého sledu kovářských operací.
a zároveň zkrátit dobu výpočtu, protože celá realizace
numerické simulace měla spočívat v analýze stavu
napjatosti (popř. dalších kritérií) od počátku překování
Po dokování výkovku s požadovaným tvarem a rozměry
následuje tepelné zpracování. Tento děj je také poměrně
komplikovaným procesem, není však hlavní náplní
tohoto článku a proto se mu budeme v další textu
věnovat jen okrajově a to zejména ve spojitosti
s kováním.
Účel numerické simulace
Obr. 2 Tvar předkovku s předkreslenými čepy
Fig. 2 Preformed stock with added final shapes of end journals
V některých případech při výrobě čtyřpólových hřídelí
dochází ke vzniku trhlin v oblasti rohů, kde póly
navazují na tělo výkovku. K analýze příčin vzniku
těchto trhlin se proto v současnosti provádí zhotovení
numerického modelu, který by umožnil popsat a lépe
pochopit jevy, které vedou ke vzniku těchto trhlin. Na
základě verifikace tohoto modelu lze pak uvažovat
i různé další změny procesu, které by mohly vést ke
zvýšení kvality vyráběné hřídele, ke snížení provozních
nákladů a k dalším inovačním krokům.
předkovku do tvaru čtyřpólové hřídele až po vychlazení
výkovku pomocí primárního tepelného zpracování.
Geometrie
předkovku
byla
modelována
v konstruktérském CAD programu Solid Works.
Předkovek proto neobsahoval žádnou předchozí
deformační historii.
Dalšími parametry, které bylo nutné zadat pro výpočet
numerické simulace kování, byly manipulační časy,
intervaly kovacích teplot, deformační úběry, posuvy
kovadel, kinematika procesu a geometrie tvářecích
nástrojů. Pro získání materiálových dat byl využit
software JMatPro.
Dosavadní poznatky z provozní praxe nasvědčují tomu,
že trhliny v oblasti rohů vznikají v důsledku velkých
pnutí, která jsou generována během primárního
tepelného zpracování výkovku. Jedná se však pouze
o hypotézu, neboť tento předpoklad nebyl nijak
provozně ani experimentálně ověřen. Existuje
i hypotéza, že se trhliny objevují již při překování
předkovku z osmihranu do kříže, tedy během kování.
Během následného primárního tepelného zpracování
pak dochází pouze k jejich zvětšování.
Numerické modelování procesu volného
kování
Pro řešení numerické simulace procesu kování
čtyřpólové hřídele byl použit modul DEFORM-3D
Multiple Operations. Tento modul je charakteristický
tím, že umožňuje nastavit za sebou několik operací
(úběrů) bez nutnosti zásahu uživatele. V tomto případě
se měnil pouze posuv kovadel po délce a ustavení
kovadel související se změnou výšky příčného průřezu.
Ostatní parametry se vždy načítaly z předcházející
operace. Nicméně je zde nutno podotknout, že i přesto
v průběhu výpočtu bylo třeba některé z těchto parametrů
pozměnit (např. teplotu kovadel), tak aby se model co
nejvíce přibližoval realitě. Tyto parametry se však
měnily zpravidla jen v některých operacích, např. při
přestavování kovadel pro dosažení menšího úběru.
Předpokládaným účelem celého modelu je tedy
prokázat, ve kterém stádiu procesu (kování, primárního
tepelného zpracování) dochází ke vzniku trhlin
a navrhnout případná opatření vedoucí k eliminaci
těchto trhlin. Posouzení příčin vzniku trhlin by mělo být
provedeno na základě posouzení stavu napjatosti.
Nezbytným předpokladem je však správně navržený
a verifikovaný numerický model.
Analýza vstupních dat
Na začátku každého procesu je třeba provést vstupní
analýzu úlohy. Může se jednat o zjednodušení
geometrického tvaru, kdy sledovaný výkovek je osově
symetrický, nebo se modeluje pouze část výkovku, ve
které se sledují příslušné děje.
Vstupními daty pro numerickou simulaci byla
materiálová data oceli C45. Chemické složení této oceli
je uvedeno v Tab. 1 .
Tab. 1 Chemické složení oceli C45 pro simulaci (v hmt.%)
Tab. 1 Chemical composition of C45 used for the simulation (wt.%)
V tomto případě se zjednodušení výpočtu týkalo
geometrie vstupního předkovku. Tvar těla předkovku
byl zachován (osmihran), ale oblasti čepů již byly
předkresleny na konečné rozměry výkovku (obr. 2).
Tím došlo k úspoře výpočetního času, který by byl
potřebný na simulaci kování čepů.
C
0,44
Ni
0,13
Mn
0,74
Mo
0,05
Si
0,21
Cr
0,18
P
0,007
Al
0,021
S
0,002
Cu
0,18
Samotné řešení se skládalo ze tří etap:
 zadávání vstupních dat do Pre Procesoru,
 vlastní simulace,
 analýzy dat z Post Procesoru.
To umožnilo soustředit se pouze na překování
sledované středové části výkovku (ve tvaru osmihranu)
66
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Z důvodu zjednodušení průběhu výpočtu byl v simulaci
realizován pohyb obou kovadel, na rozdíl od reálného
procesu, kde se pohybuje jenom horní kovadlo. Pohyb
kovadel byl v simulaci prováděn symetricky proti sobě
rychlostí 30 mm.s-1 ve směru osy y, kde rychlost
pohybu kovadel odpovídala danému tvářecímu stroji.
Velikosti úběrů byly stanoveny na 35 mm pro každé
kovadlo. Po provedení každého zdvihu se vždy kovadla
vrátila do výchozí polohy a posunula se o 1/2 délky
kovadla ve směru osy z. Tření mezi kovadly a tvářeným
polotovarem bylo definováno pomoci modelu „Shear“
a jeho hodnota byla nastavena na 0,3. Součinitel
přestupu tepla mezi kovadly a tvářeným polotovarem
byl 2 N.s-1.mm -1.K-1.
předkovku do tvaru kříže v příčném řezu se však
používají také plochá kovadla.
Je to z toho důvodu, že při kování předkovku dochází
k nerovnoměrnému toku materiálu v oblasti kovaných
pólů čtyřpólové hřídele – viz obr. 4.
Jelikož během kování čtyřpólové hřídele dochází
k tváření jen v určitých oblastech předkovku (v rozích),
byla pro numerickou síť použita funkce „Strain
distribution“. Tato funkce umožňuje zjemnění sítě
v oblastech koncentrace deformace (obr. 3). Dochází tak
ke zpřesnění výpočtu.
Obr. 4 Tvar pólů během překovávání předkovku do tvaru kříže
Fig. 4 Shapes of pole ribs during forging of the preformed stock into
cross shape
V podstatě je postup a účel použití jednotlivých kovadel
následující:
1) Tvarová kovadla – kování předkovku do tvaru
kříže s materiálovými přídavky odpovídajícími
horní hranici tolerančního rozmezí.
2) Rovná kovadla – vyrovnání propadlých ploch
na pólech do roviny.
3) Tvarová kovadla – vykování konečného tvaru
čtyřpólové hřídele dle kovářského náčrtu.
Z numerické simulace vyšel tvar čtyřpólové hřídele
v příčném řezu po bodu 1) odpovídající tvaru výkovku
zobrazeném na obr. 4. Tento tvar však neodpovídá
reálnému tvaru při skutečných podmínkách kování.
Během kování ve skutečných podmínkách dochází ke
vzniku propadlých ploch na tvářených pólech, ale
v mnohem menší míře.
Obr. 3 Tvar předkovku s jemnějším rozložením sítě v oblastech
koncentrace deformace
Fig. 3 Preformed stock with finer mesh in the regions of intensive
deformation
Okrajové podmínky byly zvoleny v souladu s navrženou
geometrií. S nabídky termálních podmínek byla zvolena
podmínka popisující výměnu tepla s okolím „Heat
exchange with Environment“. Tato podmínka byla
zvolena na celém povrchu předkovku. K výměně tepla
tedy docházelo na celém povrchu. Z nabídky
deformačních podmínek byla zvolena podmínka
popisující rychlost pohybu jednotlivých uzlů
„Velocity“. Na základě této podmínky byla rychlost
všech uzlů na čele jednoho z čepů vždy fixována ve
všech směrech, přičemž na čele druhého čepu byla
rychlost fixována pouze v jednom směru. Podmínka,
kdy rychlost uzlů na čele čepu byla fixována ve všech
směrech,
měla
napodobit
držení
předkovku
manipulátorem. Podmínka, kdy rychlost uzlů na čele
čepu byla fixována v jednom směru, měla napodobit
přidržování předkovku Gallovým řetězem.
h0
d0
Analýza dosavadních výsledků
Obr. 5 Náčrtek výkovku čtyřpólové hřídele s identifikací poměru
d0/h0
Fig. 5 Four-pole rotor shaft forging with marked d0/h0 ratio
Při překovávání předkovku do tvaru kříže se používají
speciální tvarová kovadla. V průběhu překovávání těla
67
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Vznik propadlých ploch pravděpodobně souvisí s
malým poměrem d0/h0, tj. poměrem šířky tvářené
plochy a výšky tvářené části (pólu) – viz obr. 5. Tomu
nasvědčuje i rozložení deformace při kování pólů - viz
obr. 6.
předpokládaného tvaru výkovku čtyřpólové hřídele
a pochopení jevů probíhajících během tváření pólů.
Závěr
Článek popisuje dosavadní zkušenosti s přípravou
numerického modelu kování čtyřpólové hřídele
v simulačním systému DEFORM. Hlavním cílem bylo
dosažení tvarové shody mezi numerickým modelem
a reálným výkovkem, který by umožnil analyzovat stav
napjatosti během kování a rozhodnout, zda-li při kování,
nebo až při následném primárním tepelném zpracování
vznikají v oblastech rohů, kde póly navazují na tělo
výkovku taková pnutí, která by mohla způsobit vznik
trhlin.
Při vlastním řešení byla zjištěna skutečnost, že je
poměrně komplikované popsat chování materiálu
během kování čtyřpólové hřídele. Samotný tvar
čtyřpólové hřídele se sice blížil předpokládanému tvaru,
ale v oblastech tvářených pólů se tvar odlišoval od tvaru
vznikajícím ve skutečných podmínkách kování.
Obr. 6 Rozložení deformace v oblasti pólů během kování čtyřpólové
hřídele
Fig. 6 Stress distribution within pole ribs during forging
Z tohoto důvodu byly provedeny úpravy parametrů
vstupních dat, které měly vést k věrohodnějšímu popisu
chování materiálového toku během kování a dosažení
požadovaného tvaru hřídele. Tyto úpravy však nevedly
k očekávanému výsledku a proto neustále probíhá
optimalizace těchto parametrů.
Proto byly upravovány různé parametry výpočtu, které
by měly pomoci s přiblížením tvaru tvářených pólů více
reálnému tvaru výkovku.
Jednou z prvních úprav byla změna součinitele tření
z hodnoty 0,3 na hodnotu 0,7. Tato hodnota tření
přiblížila tvar výkovku více skutečnému tvaru, ale
oblasti propadlých ploch ve tvářených pólech se
změnily jen minimálně.
Po dosažení požadovaného tvaru vykované hřídele bude
provedena analýza stavu napjatosti po kování,
popřípadě analýza další charakteristik, které by měly
umožnit stanovit příčiny vzniku trhlin. Totéž bude
provedeno i pro následné primární tepelné zpracování
výkovku.
Další úvaha směřovala k tomu, že v těchto pólech může
v reálných podmínkách kování docházet v oblasti pólu
s vyšší hodnotou deformace k odpevnění. Proto byl
využit model pro odpevňování materiálu, zakládající se
na kombinaci normalizovaného Cockroft a Lathamova
modelu poškození („Normalized Cockroft a Latham
damage model“) a snížení deformačního odporu.
Podstata tohoto odpevnění spočívala v předpokladu, že
při překročení určité kritické hodnoty poškození, dané
normalizovaným Cockroft a Lathamovým modelem,
dojde k snížení deformačního odporu o zadaný
procentuální podíl.
Problematika kování čtyřpólové hřídele byla řešena
v rámci projektu MPO FR-TI2/132 „Výzkum příčin
výrobních vad hmotných výkovků a odlitků
s nejvyššími jakostními parametry pro parní, větrné
a jaderné elektrárny“.
Literatura
Nicméně tato cesta se neukázala jako příliš vhodná,
neboť nedocházelo k zlepšení tvaru propadlých ploch
v oblasti pólů.
V současné době tak probíhá další analýza toku
materiálu v průběhu tváření, za účelem dosažení
[1]
DEFORM v10.2 and DEFORM v11.0 (Beta) INTEGRATED
2D3D SYSTEM MANUAL. Columbus (Ohio): Scientific
Forming Technologies Corporation, [2011], p.1-21.
Uživatelský manuál.
[2]
HAŠEK, V. Kování. 1.vyd. Praha: SNTL, 1965, 732 s.
Recenze: doc. Ing. Miroslav Greger, CSc.
Ing. Róbert Sobota, PhD.
68
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Numerická simulace tepelného zpracování velkých výkovků
Numerical Simulation of Heat Treatment of Large Forgings
Ing. Ladislav Maleček, Ing. Mikuláš Fedorko, COMTES FTH, a.s., Dobřany
Na základě znalostí procesů, dějících se při tepelném zpracování, lze úspěšně predikovat vývoj mikrostruktury a tím
i výsledných materiálových vlastností. Tepelné zpracování velkých výkovků je však poměrně komplikovanou
záležitostí, neboť při jeho analýze je třeba řešit řadu termofyzikálních a fyzikálně-metalurgických problémů, které
jsou velmi obtížně popsatelné (např. přestupy tepla, změny mikrostruktury, vznik vnitřních pnutí, apod.) V porovnání
s procesem tváření velkých výkovků je proces tepelného zpracování daleko náročnější na přesný popis procesu
z důvodu složitých okrajových podmínek během ohřevu a ochlazování. Často se tak provádí jen řešení dílčích otázek
souvisejících s tepelným zpracováním velkých výkovků. V současné době je k popisu a analýze procesů souvisejících
s tepelným zpracováním využíváno stále více numerických simulací založených na metodě konečných prvků. Jedním
z řady simulačních systémů, založených na metodě konečných prvků, je i simulační systém DEFORM. Součástí
tohoto simulačního systému je i modul DEFORM-HT, který je primárně určen k řešení problémů souvisejících
s tepelným zpracováním. Pomocí DEFORMU (s využitím modulu DEFORM-HT) byly řešeny dva příklady
numerické simulace tepelného zpracování velkých výkovků (jmenovitě pístu a rotoru). Účelem těchto simulací bylo
analyzovat průběh teplotních polí, která by měla sloužit jako základní nástroj k popisu termofyzikálního chování
výkovků během použitých režimů tepelného zpracování. Numerická simulace pístu byla provedena pro analýzu
teplotního pole během primárního tepelného zpracování tohoto výkovku. Numerická simulace rotoru pak byla
provedena pro analýzu teplotního pole a rychlostí ochlazování během kalení. Na základě analýzy vstupní geometrie
byly obě úlohy řešeny ve 2D formátu, přičemž další zjednodušení vedlo k osové symetrii obou součástí kolem
podélné osy. Z hlediska materiálového složení byl píst tvořen ocelí 42CrMo4 a rotor ocelí 26NiCrMoV14-5. Cílem
numerické simulace primárního tepelného zpracování pístu bylo hlavně stanovit doby izotermických výdrží při
teplotě 340 °C během ochlazování pístu po kování a po normalizačním žíhání. Tyto doby pak umožnily částečně
predikovat časy strukturních přeměn austenitu. Cílem numerické simulace kalení rotoru pak bylo stanovit rychlosti
ochlazování v jednotlivých bodech rotoru. Tyto rychlosti sloužily jako vstupní data pro experimentální vytvoření
ARA diagramu.
Based on the knowledge of processes that occur during heat treatment, the evolution of microstructure and thus the
resulting material properties can be successfully predicted. Heat treatment of large forgings is quite complicated,
since during its analysis it is necessary to solve a number of thermo-physical and physical-metallurgical problems,
which are very difficult to describe (e.g. heat transfers, changes of microstructure, formation of internal stresses,
etc.) In comparison to the process of forming of large forgings, heat treatment process is much more difficult for a
precise process description due to the complicated boundary conditions during heating and cooling. Thus, only
solutions of partial issues related to the heat treatment of large forgings are often carried out. At present, more
numerical simulations based on the finite element method are used for the description and for the analysis of
processes related to heat treatment. One of the series of simulation systems based on the finite element method, is
the DEFORM simulation system. Part of this simulation system is DEFORM-HT module, which is primarily
intended for solving problems related to heat treatment. With use of the DEFORM (using DEFORM-HT module)
two examples of numerical simulation of heat treatment of large forgings (namely the piston and the rotor) were
solved. The purpose of these simulations was to analyze the distribution of temperature fields, which should serve as
a basic tool for description of thermo-physical behaviour of forgings during the used modes of heat treatment.
Numerical simulation of the piston was carried out for the analysis of the temperature field during preliminary heat
treatment of this forging. Numerical simulation of the rotor was then performed for the analysis of the temperature
field and cooling rates during quenching. Based on the analysis of the input geometry, both tasks were solved in 2D,
and further simplification caused that both parts were longitudinally axially symmetric. In terms of material
composition, the piston was made from the 42CrMo4 steel and the rotor was made from the 26NiCrMoV14-5 steel.
The aim of the numerical simulation of preliminary heat treatment of the piston was mainly to determine the times of
isothermal holding time at 340°C during cooling of the piston after forging and after normalization. These times
then allowed to predict the times of austenite transformation. The aim of the numerical simulation of the rotor
quenching was to determine the cooling rates at various rotor points. These rates served as input data for the
experimental creation of CCT diagram.
Tepelné zpracování ocelových výkovků je jedním z
nejdůležitějších článků výrobního procesu při výrobě
rozměrově velkých výkovků. Tepelné zpracování
ovlivňuje především mikrostrukturu, která má pak
následně vliv na celou řadu další parametrů,
ovlivňujících materiálové charakteristiky výkovků, jako
např.
mechanické
vlastnosti,
ultrazvukovou
průchodnost, apod. Při tvorbě režimu tepelného
69
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
zpracování se musí brát v potaz mnoho činitelů, které
ovlivňují výslednou kvalitu výrobku. Zvolený režim
tepelného zpracování by měl proto respektovat
náchylnost materiálu ke vzniku trhlin, vysokých
vnitřních pnutí, rozměrových deformací a dalších
parametrů vedoucích k porušení materiálu.
Všechny tyto vlastnosti jsou vypočteny pomocí
fyzikálních modelů, které zajišťují konzistentní
výsledky. Vypočtené vlastnosti můžou pak sloužit jako
vstupy pro simulační systémy pracující na bázi metody
konečných prvků, mezi které patří i DEFORM.
Při výpočtu materiálových dat v softwaru JMatPro
uživatel jednoduše zvolí chemické složení, velikost
austenitického zrna a austenitizační teplotu a software
na jejich základě provede sérii termodynamických
výpočtů ke zjištění požadovaných materiálových
dat [2].
Snahou současných výrobců rozměrově velkých
výkovků je proto využívat různé numerické metody,
založené na metodě konečných prvků, které dovolují
predikovat a částečně popsat chování materiálu během
tepelného zpracování. Cílem numerických simulace je
dosažení věrohodných výsledků blížících se co možná
nejvíce realitě. Výsledkem numerických analýz může
pak být rozložení teplotní pole, rozložení jednotlivých
materiálových struktur (martenzit, bainit, ferit a perlit),
průběh tvrdosti, velikost austenitického zrna, celkové
deformace,
zbytková
napětí
a další
procesní
charakteristiky.
Hlavní problémy při tepelném zpracování
velkých výkovků
Problematiku tepelného zpracování velkorozměrových
výkovků lze v podstatě rozdělit do dvou základních
oblastí a to sice na:
 primární tepelné zpracování,
 kalení a popouštění.
Simulační systém DEFORM
Jedním ze simulačních systémů, pracujících na bázi
konečných prvků,
je systém označovaný jako
DEFORM. Tento simulační systém byl speciálně
navržen pro analýzu tvářecích procesů a procesů
souvisejících s tepelným zpracováním. Poskytuje
důležité informace o stavech napjatosti, materiálovém
toku během tváření, procesních charakteristikách při
výměně tepla, apod.
Primární teplené zpracování je tepelné zpracování
následující ihned po kování. Účelem tohoto tepelného
zpracování je vychladit výkovek z dokovací teploty na
teplotu dílny. Hlavním smyslem je zabránit vzniku
vločkových a pnuťových trhlin a případně i jiných vad
při ochlazování velkých výkovků bezprostředně po
kování.
Dovoluje tak uživateli:
 důkladně analyzovat tvářecí a tepelné procesy,
 snížit finanční náklady spojené s výrobou,
 zvýšit kvalitu vyráběného produktu,
 optimalizovat proces výroby.
Technologickou příčinou tvorby těchto trhlin může být:
1) Přílišné podchlazení výkovku bezprostředně po
kování či normalizaci (až pod teplotu martenzit
start), které vede ke vzniku zákalných struktur
ve vycezeninách a následně ke vzniku
vysokých pnutí v těchto místech, která vedou
ke tvorbě trhlin.
Součástí tohoto systému DEFORM je i simulační modul
DEFORM-HT. Tento modul umožňuje navíc k tvářecím
procesům analyzovat i procesy spojené s tepelným
zpracováním. DEFORM-HT umožňuje modelování
procesů tepelného zpracování jako je žíhání, kalení,
popouštění, stárnutí a cementování. Na základě simulací
těchto procesů pak dovoluje předpovědět např. tvrdost,
zbytková napětí, podíly strukturních složek uvnitř
materiálu,
velikost
zrna
a další
materiálové
charakteristiky důležité pro popis procesu tepelného
zpracování [1].
2) Nebo naopak nedochlazení výkovku po
normalizaci (resp. jiném překrystalizačním
žíhání), pod patřičnou teplotu, která podmiňuje
celkovou překrystalizaci austenitu, což
způsobuje tvorbu zákalných struktur během
konečného dochlazování (popouštění), Ty pak
mohou působit jako iniciační místa trhlin
z důvodu přítomnosti vysokých napětí.
3) Nesprávné rozmístění výkovku v žíhací peci,
které vede k tvorbě „tepelných uzlů“ uvnitř
výkovku. Neumožňuje se tak předpokládané
optimální vychlazování a může docházet ke
vzniku trhlin z důvodu uvedených výše.
Prostředí softwaru JMatPro
Samostatný problém je získávání materiálových vstupů
pro numerické simulace. V současnosti existuje několik
výpočtových softwarů, které dovolují uživateli získat
potřebná materiálová data. Jedním z těchto softwarů je
i software JMatPro (Java-based Materials Properties).
Dalším stádiem v případě tepelného zpracování velkých
výkovků je pak kalení a popouštění. Díky tomuto
tepelnému zpracování se dosahuje konečných
materiálových vlastnosti vyžadovaných zákazníkem
(mechanické vlastnosti, požadovaná struktura, velikost
zrna, creepové vlastnosti, atd.).
Mezi materiálová data, která můžeme pomocí tohoto
softwaru získat,
patří zejména fyzikální a
termofyzikální vlastnosti,
prokalitelnost,
vysokoteplotní mechanické vlastnosti a ARA a IRA diagramy.
Během těchto dvou stádií tepelného zpracování je tedy
velice nutné znát rozložení teplotního pole, resp.
70
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
rozložení strukturních složek, neboť ty nám dovolují
predikovat náchylnost ke vzniku trhlin a materiálové
vlastnosti (mechanické vlastnosti, tvrdost, velikost zrna
aj.).
Cílem bylo zjistit průběh teplot při ochlazování pístu
z dokovací teploty 1100 °C dle sledovaného režimu
a dále doby, kdy výkovek je v peci ochlazován při
teplotě 340 °C po kování (1. výdrž na teplotě 340 °C)
a po prvním normalizačním žíhání (2. výdrž na teplotě
340 °C), tak aby teplota v bodě P1 během těchto výdrží
klesla pod 400 °C.
V následujícím textu budou popsány 2 ukázkové
příklady, které byly řešeny v prostředí simulačního
systému DEFORM, za účelem optimalizace procesů
tepelného zpracování velkých výkovků.
Tyto doby pak byly využity k tvorbě nového programu
primárního tepelného zpracování, který by měl
eliminovat náchylnost ke vzniku trhlin.
Primární tepelné zpracování pístu
Jednou z numerických simulací velkých výkovků byla
analýza teplotního pole pístu z materiálu 42CrMo4.
Chemické složení tohoto pístu je vidět v tab.1.
Numerická simulace pístu byla řešena jako osově
symetrická úloha ve 2D, přičemž osou symetrie byla osa
X. Orientace bodu P1 a dalších sledovaných bodů je
zobrazena na obr. 3.
Tab. 1 Chemické složení oceli 42CrMo4 pro simulaci pístu
(v hmt.%)
Tab. 1 Chemical composition of 42CrMo4 steel for simulation of the
piston (wt.%)
C
Ni
Mn
0,750,85
Mo
0,45-0,60
0,2-0,25
0,39-0,44
Si
0,20,3
Cr
1,01,1
P
max.
0,015
V
S
max.
0,015
Cu
max. 0,08
max. 0,3
Obr. 3 Náčrtek pístu s orientací jednotlivých bodů pro sledování
teplot
Fig. 3 Sketch of the piston with orientation of individual points for
the temperature monitoring
Simulovaný režim tepelného zpracování je pak popsán
v obr. 1.
Teplotní průběh celého simulovaného režimu ve
sledovaných bodech je pak zobrazen na obr. 4.
Obr. 1 Režim pro simulaci primárního tepelného zpracování pístu
z materiálu 42CrMo4
Fig. 1 Preliminary heat treatment mode for simulation of the piston
made from the 42CrMo4 steel
Jednalo se o píst pro firmu Schuler, který bude součástí
lisu o síle 140 MN pro tváření součástí k těžbě ropy
a plynu [3]. Kovářský náčrt tohoto pístu je možno vidět
na obr. 2.
Obr. 4 Průběh teplot při ochlazování pístu
Fig. 4 Temperature distribution during cooling down of the piston
Průběh teplot byl určen pomocí metody „point
cracking“. Tato metoda umožňuje stanovit libovolnou
stavovou veličinu (např. napětí, deformace, apod.),
vyskytující se v nabídce sledovaných proměnných
v post procesoru simulační systému DEFORM.
V našem případě se jednalo o teplotu.
Doba, po kterou by měl výkovek setrvat na 1. výdrži
340 °C, aby teplota ve středu pístu klesla na 400 °C,
byla stanovena jako cca. 27 h. Tato doba byla stanovena
jako rozdíl časů, kdy se výkovek začal izotermicky
Obr. 2 Kovářský náčrt pístu
Fig. 2 Forging sketch of the piston
71
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
ohřívat v peci při teplotě pece 340°C (tj. po poklesu
20 °C/h z teploty 500°C) a teploty, kdy výkovek dosáhl
v bodě P1 teploty pod 400 °C během izotermické
výdrže.
vodní nádrži a ochlazovací rychlosti na povrchu a v ose
rotoru z důvodu stanovení ochlazovacích rychlostí pro
měření ARA diagramu.
Numerická simulace rotoru byla řešena jako osově
symetrická úloha, přičemž osou symetrie byla opět osa
X. Orientace bodů pro sledovávání ochlazovacích
rychlostí je uvedena v obr. 7.
Druhá výdrž na teplotě 340 °C (po normalizaci) byla
cca. 37 h. Tato doba byla stanovena jako rozdíl časů,
kdy výkovek po ochlazování na vzduchu v bodě P3
dosáhl teploty cca. 340 °C a byl opět založen do pece a
času kdy během izotermické výdrže 340°C po
normalizaci dosáhla teplota v bodě P1 klesla teplotu
nižší než 400°C.
Kalení rotorů
Dalším příkladem numerické simulace tepelného
zpracování byla simulace ochlazování rotoru po kalení.
Chemické složení rotoru pro numerickou simulaci je
uvedeno v tab. 2.
Náčrtek rotoru s orientací jednotlivých bodů pro stanovení
ochlazovacích rychlostí
Fig. 7 Sketch of the rotor with orientation of individual points for
determination of cooling rates
Obr. 7
Teplotní průběh simulovaného režimu ve sledovaných
bodech je zobrazen na obr. 8.
Tab. 2 Chemické složení oceli 26NiCrMoV14-5 pro simulaci rotoru
(v hmt.%)
Tab. 2 Chemical composition of 26NiCrMoV14-5 steel for the rotor
simulation (wt.%)
C
0,26
Ni
3,52
Mn
0,3
Cr
1,6
Si
0,1
Mo
0,42
P
0,007
V
0,08
S
0,002
Cu
0,1
Hrubovací výkres rotoru je zobrazen na obr. 5.
Obr. 8 Průběh teplot při kalení rotoru
Fig. 8 Evolution of temperature during quenching of the rotor
Křivky, na základě kterých byly stanoveny ochlazovací
rychlosti pro měření ARA diagramu, jsou pak
zobrazeny na obr. 9.
Obr. 5 Hrubovací výkres rotoru
Fig. 5 Drawing of the rough-machined rotor
Obr. 6 Režim pro simulaci kalení rotoru z materiálu 26NiCrMoV14-5
Fig. 6 Mode for simulation of quenching of the rotor made from the
26NiCrMoV14-5 steel
Křivky pro stanovení ochlazovacích rychlostí v jednotlivých
bodech rotoru
Fig. 9 Curves for determination of cooling rates in individual points
of the rotor
Obr. 9
Simulovaný režim tepelného zpracování je pak popsán
v obr. 6. Cílem bylo zjistit dobu ochlazování rotoru ve
72
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Počítačová simulace, výpočetní metody
Computer Simulation, Computing Methods
Na základě těchto křivek byly následně vyhodnoceny
rychlosti ochlazování pro sledované body. Ty pak
sloužily jako vstupní hodnoty pro vytvoření ARA
diagramu. Zmiňované rychlosti ochlazování jsou
uvedeny v tab. 3.
Stručně byly popsány dva simulační softwary
(DEFORM a JMatPro), které umožňují tyto otázky
úspěšně řešit. Byly také popsány dva příklady
numerických simulací, ve kterých byly řešeny dílčí
otázky tepelného zpracování velkých výkovků.
Možnosti využití obou těchto softwarů jsou však
mnohem širší a záleží pouze na konkrétním uživateli,
jak a do jaké míry je schopen tyto softwary využívat
k úspěšnému řešení problému souvisejících s tepelným
zpracováním velkých výkovků.
Tab. 3 Rychlosti ochlazování během kalení pro jednotlivé body
Tab. 3 Cooling rates during quenching for individual points
Bod
Koeficient (°C/s)
Koeficient
(°C/min)
P1
12,59
P2
0,02
P3
0,02
P4
0,08
P5
16,07
964,2
1,4
1,4
4,6
755,3
Uvedené problémy související s tepelným zpracováním
velkých výkovků byly řešeny v rámci projektu MPO
FR-Tl1/490 „Zvýšení konkurenceschopnosti hutních
válců“ a projektu MPO FR-TI2/132 „Výzkum příčin
výrobních vad hmotných výkovků a odlitků
s nejvyššími jakostními parametry pro parní, větrné
a jaderné elektrárny“.
Závěr
Cílem každé numerické simulace je odladění
navrhované technologie ve fázi přípravy výroby. Na
základě metod pokus-omyl lze v podstatě ověřit nově
navrhované technologické postupy a řešení před jejich
skutečnou realizací.
Literatura
Snahou dnešních výrobců velkých výkovků je proto
využívat veškeré dostupné techniky, které mohou
pomoci při pochopení velmi komplikovaných dějů,
jakými bezesporu je i tepelné zpracování velkých
výkovků
Uvedený článek se proto snažil popsat některé problémy
související s dnešními řešenými otázkami v oblasti
tepelného zpracování těchto výkovků.
[1]
ARIMOTO, K. et al. The modeling of Heat Treating Process. In
Heat Treating 1998: Proceedings of the 18th Conference,
Rosemont, ASM International, 1998, p. 23-30. ISBN:
9780871706263.
[2]
TRZASKA, J. et al. The calculation of CCT diagrams for
engineering steels. Archives of Materials Science and
Engineering, 2009, vol. 39, no. 1, p. 13-20.
[3]
Nejtěžší výkovek v historii PILSEN STEEL s.r.o. [on-line].
Datum poslední revize 19. 1. 2012 [cit. 2012-106], Dostupné z:
(http://www.pilsensteel.cz/?mt=5&m=700&id=278&lang=0)
Recenze: doc. Ing. Miroslav Greger, CSc.
Ing. Ladislav Jílek, CSc.
____________________________________________________________________________________________________________________
73
Zprávy HŽ, a.s.
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
hutní výroba v ČR a SR
_____________________________________________________________________________________________
Meziroční porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 a 2012
Výroba *)
Výroba
Index
duben
květen leden-květen
duben
2012
2012
2012
2011
2012/11
tis.t
(upřesněn)
tis.t
%
KOKS
CELKEM
282,19
288,39
1 423,87
z toho (HŽ) ČR
150,55
156,07
763,60
(HŽ) SR
131,64
132,32
660,28
AGLOMERÁT
CELKEM
696,59
738,50
3 377,21
z toho ČR
417,19
452,70
2 136,01
SR
279,40
285,80
1 241,20
SUROVÉ ŽELEZO
CELKEM
668,75
672,02
3 273,62
z toho ČR
343,31
362,61
1 715,72
SR
325,44
309,41
1 557,91
SUROVÁ OCEL
CELKEM
874,13
871,62
4 250,03
z toho ČR
467,42
486,72
2 312,95
SR
406,71
384,91
1 937,08
KONTISLITKY
CELKEM
830,30
827,38
4 032,31
z toho ČR
424,59
443,47
2 100,23
SR
405,71
383,91
1 932,08
BLOKOVNY
CELKEM
31,82
48,31
230,93
z toho ČR
31,82
48,31
230,93
SR
0,00
0,00
0,00
VÁLCOVANÝ MATERIÁL
CELKEM
734,52
727,01
3 765,65
z toho ČR
398,20
409,24
2 094,34
SR
336,32
317,78
1 671,31
TRUBKY
CELKEM
66,14
67,61
338,60
z toho ČR
44,42
44,81
229,24
SR
21,72
22,80
109,36
TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL
CELKEM= (HŽ)ČR
14,64
15,44
75,55
STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ
CELKEM= (HŽ)ČR
2,53
2,81
13,40
POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné
Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala
Výroba
Index
květen
2011
2012/11
tis.t
%
Výroba
Index
leden-květen
2011
2012/11
tis.t
%
291,19
156,04
135,15
96,91
96,48
97,41
293,13
160,56
132,57
98,38
97,20
99,81
1 420,91
746,65
674,27
100,21
102,27
97,93
618,63
413,43
205,20
112,60
100,91
136,16
665,30
436,10
229,20
111,00
103,81
124,69
3 140,47
2 022,97
1 117,50
107,54
105,59
111,07
622,01
338,55
283,46
107,51
101,41
114,81
625,25
371,22
254,03
107,48
97,68
121,80
3 237,14
1 766,92
1 470,22
101,13
97,10
105,96
811,36
461,01
350,35
107,74
101,39
116,09
833,08
508,22
324,86
104,63
95,77
118,48
4 251,17
2 391,21
1 859,96
99,97
96,73
104,15
757,09
407,79
349,30
109,67
104,12
116,15
780,70
456,89
323,81
105,98
97,06
118,56
3 994,12
2 139,41
1 854,71
100,96
98,17
104,17
46,74
46,74
0,00
68,07
68,07
0,00
50,28
50,28
0,00
96,07
96,07
0,00
249,17
249,17
0,00
92,68
92,68
0,00
690,81
409,79
281,01
106,33
97,17
119,68
700,80
431,03
269,78
103,74
94,94
117,79
3 786,89
2 199,65
1 587,24
99,44
95,21
105,30
57,10
44,98
12,13
115,83
98,76
179,13
71,45
48,60
22,84
94,62
92,19
99,79
332,96
233,48
99,47
101,69
98,18
109,94
12,92
113,24
13,16
117,38
66,47
113,66
3,02
83,95
2,91
96,49
15,98
83,89
74
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Zprávy HŽ, a.s.
Meziroční porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 a 2012
květen
2012
Výroba *)
Výroba
Index
červen leden-červen
květen
2012
2012
2011
2012/11
tis.t
(upřesněn)
tis.t
%
KOKS
CELKEM
288,39
284,41
1 708,28
z toho (HŽ) ČR
156,07
153,39
916,98
(HŽ) SR
132,32
131,02
791,30
AGLOMERÁT
CELKEM
738,50
666,49
4 043,69
z toho ČR
452,70
434,59
2 570,59
SR
285,80
231,90
1 473,10
SUROVÉ ŽELEZO
CELKEM
672,02
651,02
3 924,65
z toho ČR
362,61
348,06
2 063,77
SR
309,41
302,97
1 860,87
SUROVÁ OCEL
CELKEM
871,62
800,84
5 050,87
z toho ČR
486,72
430,18
2 743,12
SR
384,91
370,66
2 307,74
KONTISLITKY
CELKEM
827,38
763,54
4 795,85
z toho ČR
443,47
393,88
2 494,11
SR
383,91
369,66
2 301,74
BLOKOVNY
CELKEM
48,31
49,73
280,66
z toho ČR
48,31
49,73
280,66
SR
0,00
0,00
0,00
VÁLCOVANÝ MATERIÁL
CELKEM
726,88
756,27
4 521,78
z toho ČR
409,11
401,81
2 496,02
SR
317,78
354,46
2 025,77
TRUBKY
CELKEM
67,61
66,30
404,90
z toho ČR
44,81
45,58
274,82
SR
22,80
20,72
130,08
TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL
CELKEM= (HŽ)ČR 15,44
14,57
90,12
STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ
CELKEM= (HŽ)ČR
2,81
2,49
15,89
POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné
Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala
Výroba
Index
červen
2011
2012/11
tis.t
%
Výroba
Index
leden-červen
2011
2012/11
tis.t
%
293,13
160,56
132,57
98,38
97,20
99,81
282,77
150,29
132,48
100,58
102,06
98,90
1 703,68
896,94
806,74
100,27
102,23
98,09
665,30
436,10
229,20
111,00
103,81
124,69
705,43
452,43
253,00
94,48
96,06
91,66
3 845,90
2 475,40
1 370,50
105,14
103,85
107,49
625,25
371,22
254,03
107,48
97,68
121,80
647,22
356,88
290,34
100,59
97,53
104,35
3 884,36
2 123,80
1 760,56
101,04
97,17
105,70
833,08
508,22
324,86
104,63
95,77
118,48
846,25
480,36
365,89
94,63
89,55
101,30
5 097,42
2 871,57
2 225,85
99,09
95,53
103,68
780,70
456,89
323,81
105,98
97,06
118,56
793,72
428,88
364,84
96,20
91,84
101,32
4 787,84
2 568,29
2 219,55
100,17
97,11
103,70
50,28
50,28
0,00
96,07
96,07
0,00
50,38
50,38
0,00
98,71
98,71
0,00
299,55
299,55
0,00
93,69
93,69
0,00
700,80
431,03
269,78
103,72
94,91
117,79
727,26
425,16
302,10
103,99
94,51
117,33
4 514,15
2 624,81
1 889,34
100,17
95,09
107,22
71,45
48,60
22,84
94,62
92,19
99,79
69,16
46,53
22,63
95,87
97,96
91,57
402,12
280,01
122,11
100,69
98,15
106,53
13,16
117,38
15,05
96,81
81,52
110,55
2,91
96,49
3,18
78,18
19,16
82,94
75
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ze spolkové činnosti
a odborných akcí
Konference Spolupráce 2012
Ve dnech 18. až 20.4.2012 se uskutečnila 18.
mezinárodní konference slovenských, polských a
českých slévačů SPOLUPRÁCA, WSPOLPRACA,
SPOLUPRÁCE. Konference vznikla před 18 lety
z iniciativy profesora Bechného z Žilinské univerzity a
poprvé se konala v Námestově. Jejími organizátory jsou
střídavě Žilinská univerzita v Žilině, Wydzial
odlewnictwa AGH Krakow a Fakulta metalurgie a
materiálového inženýrství FMMI VŠB-TU Ostrava.
V tomto roce vyšla v pořádání řada na posledně
jmenovanou fakultu. a Konferenci zorganizovala
pobočka ČSS-České slévárenské společnosti při katedře
metalurgie a slévárenství v krásném prostředí hotelu
Dlouhé stráně v Koutech nad Desnou v lůně jesenické
přírody.
význačných osobností – ředitelů sléváren, vědců a
pedagogů a jména stovek uznávaných a významných
odborníků ze sléváren v ČR, na Slovensku a v dalších
zemích.
K šedesátileté historii katedry patří významné pedagogé
osobnosti, kterým byla konference rovněž dedikována a
kteří se letos dožívají významného životního jubilea 75
let – doc. Ing. Rudolf Kořený, CSc. a prof. Ing. Petr
Jelínek, CSc., dr.h.c. Jubilantům popřál ve svém
úvodním slovu děkan FMMI profesor Dobrovský a
předal jim medaile fakulty. Vzpomněl také zesnulého
doc. Ing. Vladimíra Vondráka, CSc., který by se letos
dožil 85 let (*13.8.1927, † 25.12.2006).
Při zahájení plenární sekce vystoupili také
spolupořadatelé konference. Docentka Bolibruchová
pozvala účastníky již na nadcházející 19. ročník
„Spolupráce“, který se bude konat v Tatranské Lomnici
17.-19.4.2013. Za AGH Krakow vystoupil profesor
Donosz a proděkan Krajewski, který přečetl pozdravný
dopis děkana Wydzialu odlewnictwa prof. dr. hab. Ing.
Jozefa S. Sucheho, který v překladu uvádíme na závěr
příspěvku.
Plenární sekce se zúčastnil a konferenci zahájil krátkým
projevem děkan FMMI prof. Ing. Ľudovít Dobrovský,
CSc. dr. hc. Předsednictvo konference tvořili vedoucí
katedry metalurgie a slévárenství prof. Ing. Karel
Michalek, CSc., za spolupořadatele prof. dr. hab. Ing.
Stanislaw Dobosz z Wydzialu odlewnictwa AGH
Krakow, doc. Ing. Dana Bolibruchová, Ph.D. ze
Strojníckej fakulty Žilinské univerzity a prof. Ing.
Tomáš Elbel, CSc. jako garant konference. Jednání
konference podpořili svou účastí další významní
akademičtí funkcionáři: proděkanka doc. Iveta Vasková,
Ph.D. z Hutníckej fakulty TU v Košiciach, proděkan
Wydzialu odlewnictwa AGH prof. dr. hab. Ing Witold
Krajewski a proděkan fakulty strojního inženýrství
Polytechniky Sląske prof. dr. hab. Ing. Jan Szajnar.
Potěšitelné je, že konference se zúčastnilo 101
účastníků, z toho 27 z Polska, 11 ze Slovenska a zbytek
z ČR. Mezi českými účastníky bylo mnoho bývalých
absolventů katedry slévárenství. Na konferenci bylo
přihlášeno 45 referátů, které byly předneseny do ve
třech sekcích: Formovací materiály (8 referátů),
Metalurgie slitin železa (16 referátů) a Metalurgie
neželezných kovů (14 referátů), přičemž po plenárním
zasedání (7 referátů) se současně přednášelo ve dvou
sálech a sekce se střídaly. Účastníci konference obdrželi
úplný text referátů na USB disku a dále v tištěné formě
v časopise Polské akademie věd Archives of Foundry
Engineering. V čísle 1/2012 vyšlo prvních 26 příspěvků,
přičemž další vyjdou postupně v příštích číslech tohoto
ročníku. Díky vstřícnému kroku vydavatele a zejména
šéfredaktora profesora J. Szajnara vyjdou příspěvky
v anglickém jazyce v prestižním polském odborném
periodiku, a budou tak mít možnost se rozšířit
v mezinárodním měřítku.
Letošní konference byla také uspořádána k připomenutí
šedesátiletého jubilea slévárenského oboru na VŠB-TU
Ostrava, kdy se začalo s výukou slévárenství a vznikla
katedra slévárenství – ve stejném roce jako na VUT
v Brně. K tomu byl připraven jubilejní Almanach, který
dostali účastnící v elektronické podobě a který obsahuje
historii katedry, připomenutí osobnosti profesora
Přibyla a příspěvek Ing. Jana .Hučky o historii vázající
se ke katedře slévárenství a předchůdcích profesora
Přibyla. Tento příspěvek autor na konferenci osobně
přednesl. V Almanachu lze také najít přehled všech
absolventů od r. 1952. Nebylo jich málo – více než 900
slévárenských inženýrů, 50 kandidátů věd a doktorů
Ph.D., 70 bakalářů uměleckého slévárenství. Když se
podíváme na seznamy absolventů na konci almanachu,
můžeme za těmito čísly najít jména mnoha desítek
Součástí konference bylo i večerní společenské setkání
a odborná exkurze do největší přečerpávací vodní
elektrárny Dlouhé stráně, která je součástí evropské
energetické soustavy. Toto dílo vybudovaly české
76
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
stavební, elektrotechnické a strojírenské firmy a české
slévárny. Dílo je umocněno krásnou jesenickou krajinu,
do které bylo citlivě včleněno. Také pro doprovázející
osoby byla zorganizována exkurze do unikátní ruční
papírny a procházka v lázeňském areálu ve Velkých
Losinách.
slévárenský obor v našich zemích má pěknou tradici i
velký význam pro evropské hospodářství. Důvodem
toho je mimo jiné i organizace mezinárodní konference
Wspolpraca–Spolupráca–Spolupráce,
která
je
uspořádána již po osmnácté a jejíž úroveň neustále
roste. V tomto roce k tomu přistupuje jeden argument
navíc, který jí přidává na významu. Je to šedesáté výročí
vzniku katedry slévárenství na Technické univerzitě
v Ostravě. S tímto kolektivem máme dlouholeté
vědecké i přátelské vztahy. Tím více nás těší spojení
tohoto výročí s konferencí.
Doprovodné akce se mohly uskutečnit také díky
finančním příspěvkům firem NETSCH , ANAMET a
Šebesta-služby slévárnám, kterým tímto děkujeme.
prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc.
odborný garant konference
Účastníkům konference a všem pracovníkům
pořádajících kateder z ČR, Slovenska a Polska přeji
krásnou atmosféru a bohatý odborný program. Katedře
slévárenství z VŠB přeji jménem celého kolektivu
Slévárenské fakulty AGH hodně úspěchů a štěstí.“
Překlad dopisu prof. dr. hab. Ing. Jozefa S. Sucheho
vědeckému výboru konference:
„Spolupráce škol, které vychovávají odborníky pro
__________________________________________________________________
14. konference Ocelové konstrukce 2012 Karlova Studánka
Pouhé tři měsíce na přípravu měli v letošním roce, kvůli
změně majitele společnosti SEKURKON, s.r.o., noví
organizátoři této tradiční oborové akce. Téměř
devadesát účastníků konference, přednášející i noví
členové přípravného výboru dnes již mohou
konstatovat, že i 14. ročník konference Ocelové
konstrukce se vydařil.
oblasti Vítkovic, která již naplno veřejnosti nabízí
unikátní proniknutí do tajů historické části vítkovického
závodu. Ing. Tomáš Hrubý ze společnosti PEEM spol. s
r.o. prezentoval zajímavou informaci o havárii a
konstrukci skladovacích sil. Návrh konstrukce
automatizovaných parkovacích domů představil Ing.
David Mareček. V rámci sekce o projektování představil
rovněž Ing. Jiří Protivínský ze společnosti Babcock
Borsig Steinmüller CZ s.r.o. využití principu seismické
energie při návrhu nosných ocelových konstrukcí kotlů
zatížených velkou seismicitou.
Zaplněný přednáškový sál hlavní lázeňské budovy
Libuše se v průběhu celodenního maratonu přednášek a
prezentací setkal hned s několika novinkami. V úvodu
všechny účastníky pozdravil ředitel Státních léčebných
lázní Karlova Studánka doc. Ing. Lubomír Schellong,
Ph.D. Situaci kolem nového majitele společnosti
SEKURKON, s.r.o. objasnil za skupinu COM4IN
výkonný ředitel vydavatelství KONSTRUKCE Media,
s.r.o. Ing. Michal Sirovátka a svou vizi vzájemné
spolupráce v rámci své zdravice přednesl rovněž nový
děkan Strojní fakulty VŠB-TU Ostrava doc. Ing. Ivo
Hlavatý, Ph.D., který nad konferencí převzal záštitu.
Milým překvapením pro organizátory konference byl i
opětovně zaplněný sál rovněž po obědové pauze.
Tematickému okruhu Realizace staveb vévodily mosty.
O výstavbě Trojského mostu v Praze referoval Ing.
Jindřich Hátle, MBA ze 3. divize společnosti
METROSTAV a.s. O výstavbě mostu přes řeku Olši v
Karviné informoval Ing. Konečný ze společnosti Ing.
Antonín Pechal, CSc., Projektové a inženýrské služby.
Dech beroucí záběry pohybující se trhliny svaru uvnitř
komínu a jeho následná rekonstrukce byla potom náplní
přednášky Ing. Evžena Ohanky z VAMET, s.r.o.
Pozornost si zasloužila rovněž prezentace výstavby
mostu přes řeku Ebro ve Španělsku v podání Ing. Petra
Novotného ze společnosti Stráský, Hustý a partneři
s.r.o.
Dopolední program byl dále věnován materiálovému
inženýrství, výrobě, kvalitě oceli, navrhování a
projektování ocelových konstrukcí. Ing. Miroslav Liška,
CSc., představil produkci plechů pro offshore
konstrukce z portfolia EVRAZ VÍTKOVICE STEEL,
a.s. O novém produktu ARCOROX referoval Ing.
Michal Brodňan z ArcelorMittal Ostrava, a.s. a Ing.
Václav Svoboda ze společnosti Preditest, s.r.o. seznámil
všechny přítomné s aplikací metody akustické emise pro
diagnostiku ocelových konstrukcí.
Čtvrtý okruh přednášek byl věnován ekonomickým
aspektům realizace ocelových konstrukcí. Úvodní
přednášky této sekce byly v režii odborníků ze
společnosti EXCON, a.s. Ing. Jaroslav Váchazde
nastínil svízele diagnostiky a rekonstrukce ocelové
konstrukce po požáru v jedné z tuzemských elektráren.
Novou normu ČSN 73-2604 a její aplikaci v praxi
potom přiblížil Ing. Dalibor Gregor. Ing. Stanislav Zrza
z ostravské pobočky TZÚS Praha navázal na
problematiku norem se svým příspěvkem Posuzování
Ing. Jaroslav Kozák z VÍTKOVICE POWER
ENGINEERING a.s. upozornil ve své přednášce na
úskalí spojená s přípravou projektové dokumentace a
samostatné realizace výroby mostů do severských států.
Přidal i představení nové vítkovické rychlokovárny a
neopomenul prezentovat ani současný stav v Dolní
77
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ocelových a hliníkových konstrukcí podle EN 1091-1.
Přednášku Ing. Vladimíra Kudělky, Ph.D. ze společnosti
TESYDO, s.r.o., věnující se problematice dokumentace
svářečského dozoru I/IWE a I/EWT včetně posuzování
shody ve svařování a souvisejících procesech v souladu
s příslušnými normami, našli účastníci konference jen
ve sbornících. Svařování a aktuální nabídce společnosti
ESAB Vamberk, s.r.o. pro zvyšování produktivity se
věnovala přednáška Zdeňka Šveidlera.
prezentoval Ing. Libor Fleischer. Co bude pro stávající
odběratele ochranných nátěrů NOVATIC znamenat
jejich přechod k sortimentu společnosti SERVIND,
upřesnil Jan Březina.
Oproti minulým ročníkům měli účastníci konference
možnost sledovat dění v hlavním sále a díky přímému
přenosu i v předsálí u stolků s firemními prezentacemi.
Jednodenní program konference dal dostatečný prostor
pro společenské, přátelské, ale i obchodní debaty v
rámci večerního rautu. S prázdnou neodjeli ani úspěšní
řešitelé záludných kvízů moderátora akce Ing.
Stanislava Cieslara a relaxační pobyt v Lázních Karlova
Studánka si již bez pracovních povinností může
vychutnat šťastný výherce ze společnosti ELTODO.
Celodenní sled přednášek zakončila problematika
povrchové a požární ochrany ocelových konstrukcí. V
letošním roce byla sekce zaměřena hlavně na
problematiku žárového zinkování. Ing. Marian Bartoš,
specialista slovenské společnosti SAG Elektrovod
Holding, a.s., ve svém již tradičně zajímavém podání
V závěru patří upřímný dík všem partnerům, kteří
názorně ukázal, jak důležitá je protikorozní ochrana
neváhali konferenci podpořit, konkrétně společnosti
ocelových konstrukcí přenosových soustav a k jakým
HEMPEL (Czech Republic) s.r.o., ČAOK, SAG
škodám vede technologická nedůslednost a neodbornost
Elektrovod Hodling, a.s., ESAB Vamberk, s.r.o.,
ve výrobním procesu. Ing. Petr Strzyž z Asociace
TESYDO, s.r.o., AČSZ, SERVIND, s.r.o a Babcock
českých a slovenských zinkoven ve své edukativní
Borsig Steinmüller CZ s.r.o. Díky patří rovněž novým
přednášce vysvětlil, jaký vliv má chemické složení oceli
členům přípravného výboru a všem zúčastněným.
na vlastnosti žárově zinkovaného povlaku. Ing. Jaroslav
Stopka ze společnosti Bekaert Bohumín s.r.o. představil
SB
ochranné povlaky drátů na bázi zinku a hliníku. Průřez
(podle zdroje: Bc. Fejfar Vítězslav,
aplikacemi a technologiemi požární ochrany ocelových
konstrukce.cz, 20.6.2012)
konstrukcí v portfoliu společnosti Promat s.r.o.
_____________________________________________________________________________________________
Možnosti využití prostředků
Výzkumného fondu pro uhlí a ocel Evropské unie
Jaké jsou možnosti využití finančních prostředků
Výzkumného fondu pro uhlí a ocel Evropské unie?
Detailní informace na toto téma přinesl seminář, který
proběhl 28.7.2012 v Ostravě. Jeho cílem bylo motivovat
hutní a ocelářské společnosti působící v České republice
k čerpání prostředků z fondu, a to na spolufinancování
výzkumných projektů v oblasti hutnictví. Seminář chtěl
zároveň zúčastněné informovat, jak projekty připravit,
aby vyhovovaly stanoveným podmínkám.
akce uskutečnila. Zúčastnilo se jí pětadvacet odborníků
z metalurgicko-strojírenských společností. Pozvaní
lektoři z Generálního ředitelství pro výzkum a inovace
Evropské komise v Bruselu, pan Franco Cozzani zástupce vedoucího odboru pro Výzkumný fond uhlí a
oceli a paní Monica Spinu - projektová manažerka,
přednesli úvodní prezentace. Následovala odborná
diskuse zaměřená na vyjasnění možných konkrétních
způsobů využití prostředků fondu.
Finance z Výzkumného fondu pro uhlí a ocel Evropské
unie nejsou zatím ze strany tuzemských hutních a
ocelářských podniků prakticky využívány. Přitom
existuje poměrně velká potřeba modernizace
technologických celků, která by se v rámci mezinárodní
spolupráce mohla uplatnit v projektu podaném do
tohoto fondu. Tak by se z něj získaly významné finanční
prostředky, které by sloužily jako podíl nákladů na
modernizaci
technologií,
výzkum
a inovace.
Spolufinancování z fondu velmi úspěšně využívá
například řada polských podniků, které se účastní až 80
% podávaných projektů.
Seminář měl značně pozitivní odezvu. Tím, že
Ministerstvo průmyslu a obchodu pozvalo lektory
z Bruselu a připravilo půdu pro konání semináře,
umožnilo zájemcům z celé republiky získat velmi cenné
detailní informace o možnostech, které výzkumný fond
poskytuje. Ministerstvo průmyslu a obchodu tak dále
rozvíjí svoje úsilí o podporu výzkumu a vývoje v
průmyslových společnostech. Zejména v současné době,
kdy se hledají všechny možné zdroje financování
výzkumu a vývoje, se možnosti Výzkumného fondu pro
uhlí a ocel přímo nabízejí k využití v průmyslovém
segmentu, zejména v hutních a na ně navazujících
strojírenských firmách. Otevřené možnosti se rovněž
naskýtají výzkumným ústavům a vysokým školám.
Organizace semináře se ujalo Ministerstvo průmyslu a
obchodu spolu s Hutnictvím železa a.s., Třineckými
železárnami a.s., Materiálovým a metalurgickým
výzkumem s.r.o. z Ostravy, Českou hutnickou
společností a Vysokou školou báňskou - Technickou
univerzitou Ostrava. Právě na půdě této vysoké školy se
Ing. Martin Karfus, CSc.
Ministerstvo průmyslu a obchodu, Praha
78
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
METAL 2012
The 21st International Conference on Metallurgy and Materials
prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc.
prof. Ing. Eva Mazancová, CSc.
doc. Ing. Jitka Podjuklová, CSc.
doc. Ing. Radim Lenort, Ph.D.
VŠB -TU Ostrava
VŠB -TU Ostrava
VŠB -TU Ostrava
VŠB -TU Ostrava
Steering Committee
Ing. Kateřina Sanetrníková
Ing. Tasilo Prnka
Eva Hůlová
TANGER Ltd, Ostrava
The following entities joined forces to comprehensively
prepare such a demanding event of international
importance:
TANGER, spol. s r.o., Ostrava – main organizer VŠB Technical University Ostrava
Czech
Society
for
New
Materials
and
TechnologiesASM International Czech Chapter
Metallurgic symposia and the Conference METAL have
been a traditional gathering of Czech and foreign
professional public for over 20 years.
Today’s
traditional event, started in 1992 mainly in order to
present results of steel industry, gradually developed
and it currently focuses also on modern materials and
technologies of their manufacture and processing.
Also foreign scientific societies were approached, which
expressed their support.
Upon opening of the Conference and welcoming
members of the Scientific Council of the Conference by Dr. Augusto Di Gianfrancesca, CSM, Rome, Italy
and Prof. Vladimír Viktorovič Menšikov, DrSc. NII
LKP Choťkovo, Moscow, Russia, a guarantor of the
Conference – awards were given for long-term work in
the Program Committee – to prof. Ing. Eva Mazancová,
CSc., and Mrs. doc. Ing. Jitka Podjuklová, CSc.
The successful jubilee 20th Conference last year was
held for the first time in Brno, Czech Republic, EU.
This year’s 21st METAL 2012 Conference was held on
23rd – 25th May 2012 in the Voroněž Hotel in Brno.
Conference facilities including six conference rooms,
possibility of accommodation right in the hotel for most
participants and a nearby historical part of the city
contributed to the success of the event. Historically the
highest number of participants registered for the
Conference - 437, who were to a certain extent
motivated by having the articles and posters of the three
previous years of the Conference published (as
Conference Proceedings) in a renowned database
Thomson Reuters ISI Web of Science/Web of
Knowledge. There was a change compared to the
previous years in making English an official language of
the Conference. This step turned out to be altogether
positive. Let us now introduce members of the Program
and Steering Committees and the course of the event.
Then three invited papers followed:
PIETRZYK Maciej, Akademia Gorniczo-Hutnicza,
Krakow, Poland, EU, Mulitscale and Meta Modeling From High Accuracy to High Efficiency in Simulations
of Metal Forming Processes,
STRNADEL Bohumír, VŠB - Technická univerzita,
Ostrava, Czech Republic, EU, New Sources of Strength
and Toughness of Materials for High Technological
Applications Program 4 of RMTVC,
SAMEK Ludovic, Voestalpine Stahl GmbH, Linz,
Austria, EU, Steel - Material of Choice for Automotive
Lightweight Applications.
Professional guarantors
prof. Ing. Jiří Kliber, CSc.
prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc.
VŠB-TU Ostrava
VŠB-TU Ostrava
Three commercial presentations followed:
KOLAŘÍK Vladimír, ÚPT AV ČR, v.v.i., Brno, Czech
Republic, EU,
KRAUS Libor, Comtes FHT a.s., Dobřany, Czech
Republic, EU,
KELLER Libor, TSI System s.r.o., Brno, Czech
Republic, EU.
Program Committee
Ing. Jaroslav Březina
Česká hutnická společnost
doc. Ing. Libor Čamek. Ph.D.
VŠB-TU Ostrava
Ing. Richard Fabík, Ph.D.
VŠB-TU Ostrava
prof. Ing. Jiří Kliber, CSc.
VŠB-TU Ostrava
79
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
The opening plenary session went well. Upon these
initial papers the participants were divided based on
their specializations into six symposia, which were
further divided into sections. The following includes
evaluation of the particular symposia by guarantors.
We tried to put the papers in blocks. In the first part it
was more an issue of the concept of structure and effect
of forming conditions on material properties, which
included also papers about bimetallic properties of
products. Another group included papers on forming in
thixotropic area and in deep drawing of material. A
series of papers dealt with the issue of technology,
treatment of roll surface, cold rolling, effect of angle on
the drawing process, etc., and also the theoretical issues
like deformation resistance. Another group of papers
included papers focused on the topic of ECAP and ARB
methods, superplasticity, large plastic deformation and
quantitative analysis of hardening in high speed
explosion of material.
Symposium A - Advanced Iron and Steelmaking
Professional guarantors of the Symposium
Ing. Jaroslav Březina
Czech Metallurgical Society
doc. Ing. Libor Čamek,Ph.D.
VŠB-TU Ostrava
A total of 26 presentations were given of the original 27
planned in three half-days, of which 5 presentations
were foreign (Poland 4, Slovakia 1). Unfortunately, a
German paper planned for the beginning, dealing with
the utilization of by-products in European steelmaking,
was not presented although it could have been very
interesting. It is presented on the Conference CD. The
professional level of the papers was good, 15 minutes
for presentation sufficient, some papers were followed
by discussions and additional questions. The activities
were mostly ahead of schedule, in my opinion it was
because the participants were less active (they were
initially hesitant to discuss in English). Most of the
papers (a total of 8 papers) were from the area of
research and development in continuous steel casting
(tundish area, physical and numerical modeling of
thermal fields during the process, dealing with mixing
areas in sequential casting, production quality), then the
issue of refining processes in steelmaking, their
technological options and physical and chemical
properties of iron and steel melts (steel for special
purposes, steel properties - gases in steel, organic melts
and their composition, refining slags) and the issue of
inner purity and structure of steel, cast iron and cast
steel. The plus was an increased number of papers from
younger generation of experts from the academic and
research sphere.
Symposium C - Steel Products and Their Properties
Professional guarantors of the Symposium
prof. Ing. Eva Mazancová, CSc.
prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
A total of 32 papers from seven countries (CZ,
Slovakia, Poland, Korea, Iran, Turkey, Italy) were
presented in this section, which were divided into
several groups based on the issues. It included papers
from the area of creep and heat treatment, then from the
area of degradation issues due to fatigue, corrosion
defects, including hydrogen response, then there was a
group of materials suitable for the automotive industry,
i.e. steels of TRIP type and high-manganese and also
papers were presented dealing with dilatometric
measurements and thermal analysis. Except for 3
papers, all the other papers were presented in English
without any problems. Roughly 75% of the papers were
followed by discussions. With only small exceptions the
time schedule was also observed. On the first day
section C was opened by dr. Augusto di Gianfrancesco
from the material center in Rome with a very valuable
paper from the field of creep. A total of 45 posters from
13 countries in Europe, Asia and Africa were registered
for the poster section.
Symposium B – Metal Forming
Professional guarantors of the Symposium
Ing. Richard Fabík, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Kliber, CSc.
VŠB-TU Ostrava
VŠB-TU Ostrava
There were basically no changes in the program and
except for one person, all those who presented papers
arrived on time. Attendance in the section was high in
the first two days, but it was lower on the third day
probably because some participants were leaving as
there were only 8 presentations planned for that last day.
VŠB-TU Ostrava
VŠB-TU Ostrava
24 papers out of 34 received ones were presented in
three half-days in Symposium B Metal Forming. Out of
the 10 papers that were not presented 7 were of foreign
participants and 3 Czech ones.
Symposium D – Surface Treatment Engineering
Professional guarantors of the Symposium
Analysis of places of work of those who presented
papers indicate that 18 of them were from universities, 3
from research institutions and 3 from companies of
research rather than manufacturing nature. There were a
total of 8 foreign presenters. It is disturbing that in the
whole Symposium there was not a single paper
presented by a manufacturing company, Czech or
foreign.
doc. Ing. Jitka Podjuklová, CSc.
RNDr. Ivo Štěpánek
VŠB-TU Ostrava
UWB, Plzeň
42 papers originally registered, 30 papers in the final
program, 19 posters originally registered, 15 posters in
the final program. 28 papers were presented. Papers
and posters were from the following countries: Czech
80
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
Republic, Slovak Republic, Poland, Romania, Turkey,
Algeria, Belgium, Russian Federation.
awards. 24 posters were from foreign participants
(Poland, Russia, Slovakia, Turkey, South Korea,
Romania, Algeria, Bulgaria, Turkey, France).
The level of the papers was very good with subsequent
prolific discussion. The papers dealt with modern
technologies of surface treatment of materials – PVD
technology, thin layers, indentation testing of thin
coatings, development in the field of nanolayers and
coatings, effect of heat treatment on coatings, corrosion
of coatings, effect of pre-treatment of substrate on
quality of coating, surface treatment by ion nitration,
coatings in medical practice, coatings in the automotive
industry.
As far as the number of participants and papers is
concerned, 50 papers is a maximum for the given time
(3 x half a day). If there was a higher number of papers
it would be necessary to think about two parallel subsections.
Compared to 2011, there was a significant increase of
foreign participants. Symposium E was attended by
representatives from 11 countries in Europe, South
America, Africa and Asia.
The participants were very positive about the
Symposium. Some of the participants from foreign
companies made comments on English pronunciation of
those who presented the papers. Other than that the
atmosphere in the Symposium was very nice and
friendly all the time.
Symposium F - Economics and Management of
Metallurgic Production
Professional guarantors of the Symposium
doc. Ing. Radim Lenort, Ph.D.
In Symposium F a total of 49 papers were received, 46
announced, of which 16 in the poster section. There
were 13 foreign participants in the Symposium (11 from
Poland and 2 from Slovakia). By type of organization,
most of the presenters were from university workplaces
(46 from universities, 1 from a research institution and 2
from companies).
Symposium E - Non-Ferrous Metals and Alloys
Professional guarantors of the Symposium
prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc.
prof. Dr. ing. Dalibor Vojtěch
prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
VŠB-TU Ostrava
VŠB-TU Ostrava
ICT Praha
VŠB-TU Ostrava
Symposium E was held from 23rd to 25th May 2012
according to specified program, which included
presentations of 50 papers. A total of 47 papers were
presented in particular program blocks (3 registered
presenters did not arrive), of which 13 papers were from
foreign countries (2x Poland, 2x Slovakia, 5x Russia, 1x
Turkey, South Korea, Brazil and Romania).
The Symposium opened with a paper presented by a
member of the Scientific Committee of the Conference
Dr.h.c. Prof. Ing. Dušan Malindžák, CSc. from the
Technical University Košice on the topic of new
approaches to optimized control of reheat furnaces. The
Symposium included papers from the area of
managerial and technical and economic aspects of
metallurgy production. Special attention was paid to
application of exact elements and methods of artificial
intelligence in control and information systems of
metallurgic processes. Statistics of announced papers:
33 included in the program, 3 not announced (of which
2 presenters excused themselves before the
Conference), 75 % of participants presented entirely in
English.
In sequence in particular sections the papers focused on
general non-ferrous metals, alloys and their
characteristics. A total of 19 papers were presented from
the area of aluminum and magnesium alloys. It involved
a relatively comprehensive area of particular alloys
from the point of view of their preparation, modification
of properties by alloying or forming, including the
ECAP technology. Another block related to the issue of
high-temperature materials, including intermetallic
compounds, which was opened a day before. 5 papers
dealt with materials based on TiAl, 4 papers dealt with
materials based on nickel and 4 papers dealt with alloys
of Fe-Al type. Also this part represented a
comprehensive problems of materials designated for
high-temperature applications, namely for oxidizing
environment. And finally there was also an area of
biocompatible materials (6 papers), materials for
electrical engineering, magnetic materials, theoretical
aspects of crystallization processes (9 papers).
Poster Section of all symposia was evaluated and a
total of 5 honorable mentions and 3 prizes were
awarded. Winners received material gifts:
1st place - Klimová Alena
2nd place - Klus Petr
3rd place - Kekule Tomáš
ÚMMS SAV, Bratislava
VŠB-TU Ostrava
Karlova univerzita, Praha
A total of 20 countries were represented at the
Conference, with 358 papers and posters.
The level of all the papers was high and professional.
The papers were discussed also during the breaks. A
total of 50 posters were registered for the poster section,
42 were presented. Two posters of Symposium E got
Part of the Conference was also a social evening, beer
party and accompanying program. The accompanying
program was held on Thursday afternoon – it included a
visit to the Anthropos pavilion, planetarium, city
81
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
casemates, Špilberk castle and boat cruises with a visit
to Veveří castle. Thanks to the nice weather the
participants spoke very highly about this cultural
program.
From the organizational point of view the Conference
was also prepared very well, from websites through
registration to check-in of participants and other
organizational issues. We can state that the process is
comparable with big conferences abroad.
Moving the beer party on the first day to a stylish
restaurant Moravian Cottage turned out to be an
excellent idea. We can state that by the high number of
participants it was unlike any other beer party in the
previous years. The social evening was held on the
following day right in the hotel and in the participants'
opinions it turned out well.
Technical equipment in each conference room was also
working properly and also catering services,
accommodation and other circumstances predestinate
the location also for 2013.
Very low attendance of representatives of
manufacturing companies is a certain shortcoming of
the Conference. On one hand the participation of mostly
the representatives of universities may indicate a high
theoretical and modern level of contents of papers but
on the other hand higher confrontation with the needs of
the industry is necessary. We will try to remedy this
situation. However, participation of relatively young
experts from universities, research institutions or
companies that cooperate with research is pleasing.
A problem that is common at all conferences is
occasional absence of mainly foreign participants who
register for the Conference, in many cases they pay the
registration fee but then they do not come to the
Conference nor do they excuse themselves in advance.
This causes gaps in a block of papers. If there are more
absences like this there is a change of schedule of
particular papers in spite of the best effort of the section
organizers.
Both the Program Committee and the participants
consider the Conference to be successful in all respects.
The next Conference should be held on May 15 - 17,
2013 also in the Voroněž Hotel, Brno, Czech Republic,
EU. More information about the next year of the
Conference, including registration, is available at
www.METAL2013.com.
We look forward to possibly meeting you!,
Jiří Kliber, Miroslav Kursa, Tasilo Prnka
_____________________________________________________________________________________________
Přístup do vědeckých databází si vysoké školy zaplatí samy
lidovky.cz,ČTK
22.6.2012
Vysoké školy nevědí, jak příští rok zaplatí přístup do vědeckých databází. Program na vědu, z něhož
pramenily peníze, skončil. Přístup stojí přes 100 mil. Kč. Školy proto zvažují, že pro rok 2013 databáze
zaplatí ze svého, o pomoc požádaly i ministerstvo školství. Novinářům to řekl místopředseda Rady
vysokých škol Tomáš Opatrný.
Velmi drahý přístup do databáze nejnovějších vědeckých časopisů a citací si školy platí společně. Podle
Opatrného ale kvůli nastavení zákona o podpoře výzkumu nemohly dostat peníze na tyto účely přímo, ale
musely o ně soutěžit v rámci projektu.
Změna zákona se chystá, určitě ale nevstoupí v platnost do roku 2013. "Musí se zachránit příští rok,"
upozornil Opatrný. Pokud by se prý smlouvy vypověděly, nejen, že by vědci přišli o cenné informační
zdroje, ale navíc by při novém navazování smluv museli platit vyšší cenu. "Dali jsme doporučení a apel
na ministerstvo školství, aby se hledala tato cesta, a zároveň je to i otázka pro vysoké školy, které by se
měly zavázat, že překlenovací období by byly schopné si dofinancovat z vlastních zdrojů," vysvětlil
Opatrný.
Už nyní školy na přístup do databází přispívaly; například Univerzita Palackého, kde Opatrný působí,
platila kolem 8 mil. Kč. Pro příští rok by tato částka musela být vyšší.
"Něco se dá hradit z operačních programů Evropské unie, ale to zase nezachrání Prahu, která je z toho
vyloučena," dodal Opatrný. Rada proto rektorům doporučila, aby zkusili peníze v rozpočtech najít.
SB
82
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
historie hutnictví
Hutnické listy – geneze
reklamy s inzercemi 2,2 strany. Po dobu prvních pěti
ročníků se celkový počet stran nezměnil, zůstává 16
stran. Struktura časopisu se tedy téměř nezměnila. Od
VI. ročníku pak na hlavní články připadalo průměrně 6
stran, na zprávy a informace 7 stran a na reklamy
s inzercemi 3 strany. Takový rozsah a struktura časopisu
zůstaly po celá dlouhá léta. Později se rozsah
Hornických a hutnických listů stabilizoval na 20 až 24
stran a taktéž přibylo původních autorských článků
určených výlučně pro publikaci v tomto časopisu.
V době nejvyšší dosažené úrovně časopisu byly dvě
třetiny jeho rozsahu věnovány hlavním článkům, jedna
čtvrtina zprávám a informacím a 8 % rozsahu
reklamám.
Ing. Jan Počta, CSc., CSM Ostrava
(Pokračování)
Organizace publikování
Majitelem a vydavatelem časopisu bylo Družstvo
horních a hutních inženýrů v Praze, spol. s r.o.
Předsedou družstva byl Eduard Preisig, až do svého
úmrtí v r. 1909, a poté Antonín Ed. Plzák.
Místopředsedou byl Jan Novák a dalším členem
předsednictva družstva byl Josef Čermák († 1914),
jehož oborová orientace bylo hutnictví. Od r. 1907
přibyl ve vedení družstva jednatel Ladislav Moučka a
pokladník Antonín Špaček († 1916). (pozn. autora: Jeho
bývalou vilu v Moravské Ostravě na Sadové ulici
dodnes identifikují nejstarší obyvatelé města podle
domovního znamení – špačka jako Špačkovu vilu.) V r.
1908 pak přibyl Josef Hrabák a František Fiala.
V dalších letech pak ve výboru družstva pracoval
Václav Pěkný, Jaroslav Máslo a Václav Mach.
Zpočátku časopis publikoval v hlavních článcích
převážně hornickou tématiku. Hutnická tématika byla
prezentována spíše ve druhé části obsahující kratší
zprávy a aktuality. Technická publicita byla zpočátku
malá. Časopis obsahoval mnohdy jen tři, později pět
nebo jen o něco více hlavních článků. Hlavní články
byly ve valné míře přejaté z různých konferencí nebo
přednášek a nebyly původně ani určeny pro vydání
v Hornických a hutnických listech. Tím byl časopis
poněkud dlužen původnosti. Časem se však
stabilizovala řada autorů, kteří svými příspěvky
pravidelně zásobovali časopis. Také proporce
publikovaných oborů mezi hornictvím a hutnictvím se
postupně stala vyváženější, přibylo článků s hutní
tématikou. Struktura časopisu se v průběhu času
stabilizovala do tohoto obsahu:
V čele časopisu stál redakční výbor (v novodobých
časopisech redakční rada), v němž na počátku pracoval
Vilém Jičínský (až do svého úmrtí v r. 1902), ředitel
Wilzcekových dolů Václav Stieber († 1906) a majitel
dolů Karel Svoboda. V r. 1903 přibyl do redakčního
výboru Jan Novák a Josef Čermák, kteří tak svou
činnost v představenstvu družstva rozšířili o přímé
vedení časopisu. V dalších letech v redakčním výboru
pracoval Karel Löwl, Vilém Nečas, Antonín Ed. Plzák,
Josef Petres, Eduard Šebesta, František Štiller a Jan
Veselý. Redaktorem časopisu byl až do své smrti v r.
1915 Alois Irmler. Po něm byl dva roky redaktorem
Ferdinand Pokorný a naposledy Miloš Procházka.
Redakce měla sídlo v pražských Královských
Vinohradech, Koubkova ul. 17. Hornické a hutnické
listy se tiskly v tiskárně Fr. Vonka & Jos. Najman na
Smíchově. Vycházely jako měsíčník. Roční předplatné
činilo 8 K a cena jednoho čísla byla 70 hal. Později se
předplatné zvýšilo na 12 K a od října 1918 činilo 14 Kč.
Pro posluchače všech hornických škol, ať už vysokých
nebo středních, bylo předplatné vždy poloviční.
- hlavní články
- odborné zprávy ze zahraničí
- osobní zprávy
- denní aktuality
- obchodní zprávy
- vynálezy a technické novinky
- tržní zprávy
- nová literatura
- praktický rádce
- opravy
- inzeráty
Rozčlenění Hornických a hutnických listů do
zmíněných oddílů dával dostatečný prostor pro
publikace technického rozvoje v hornictví a hutnictví,
jako např. rozšíření elektrických pohonů, využití
elektrického proudu k tavení, nebo nových objevů, které
technice nabízela fyzika a chemie a které dnes doznaly
v průmyslu běžného praktického uplatnění, např. objev
roentgenova záření a vypracování nových analytických
metod pro zkoušení kovů a hornin. Nechyběly
Vydávání Hornických a hutnických listů začalo dosti
skromně. První vydané číslo Hornických a hutnických
listů mělo celkem 12 stran. Z toho původní, tzv. hlavní
články zaujímaly jen 5 stran. Zbytek připadal na zprávy,
informace a reklamy s inzercemi. Ani v dalších číslech
I. ročníku nebyla struktura časopisu nijak lepší ve
prospěch hlavních článků. Všechna čísla v I. ročníku
měla průměrně 16 stran. Z toho hlavní články zaujímaly
průměrně 5,6 stran, zprávy a informace 8,2 strany a
83
Historie hutnictví
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
informace o domácí i světové výrobě v montanistice a
přinášení různých novinek v oboru ze světa.
Pravidelnou součástí publikací byly informace z oblasti
vzdělávání, zejména z Vysoké školy báňské v Příbrami.
Nechyběly však ani informace ze středoškolského
studia, zejména z Horní školy v Moravské Ostravě,
protože v té době již převažovala těžba černého uhlí nad
rudnou těžbou. Tato střední škola byla nejmodernější
hornickou školou v Rakousko-Uhersku.
Publikace z oddílů, které následovaly za hlavními
články, jsou dodnes zajímavým zdrojem poznatků o
společenském a spolkovém životě v montánním oboru.
Hornické a hutnické listy jsou dodnes také zajímavým
zdrojem informací o společensko-ekonomické situaci v
zemi, jakož i o sociální situaci dělnictva, která právě na
přelomu 19. a 20. století a začátkem 20. století byla i
přes značný rozvoj oboru velmi neutěšená. Dosti
frekventované byly publikace svědčící o národnostní
problematice v Čechách, na Moravě a v Horním
Slezsku, a to především o vztahu Čechů a Němců, které
se často promítaly do způsobu řízení průmyslových
podniků, institucí i škol, ale i o panslavistických
tendencích v akademické sféře přežívajících ještě z
poloviny 19. století.
Obr. 2 Titulní strana spojeného časopisu Hornický věstník a
Hornické a hutnické listy, 1920, roč. II. (XXI.) (zdroj:
Knihovna VŠB-TU Ostrava)
Teindla a už i mladého inženýra Oldřicha Bohuše.
Časopis vycházel do r. 1942. V závěrečném roce
působilo jako nehezká skvrna na celkovém vzezření
časopisu uveřejnění celostránkové fotografie SSObergruppenführera Reinharda Heidricha na titulní
straně se smutečním oznámením o jeho úmrtí po
atentátu. Tehdy všechny tisky, ať to byly deníky nebo
odborné listy, měly jednotně nařízeno toto povinné
uveřejnění. Až na druhou, vnitřní stranu časopisu byla
ve vší skromnosti zařazena původní titulní stránka
časopisu. Stejně jako všechny vysoké školy, byla i
publikační činnost v té době u nás valnou měrou
zastavena.
Nové formy tištěných periodik
Poslední číslo Hornických a hutnických listů
vydávaných v koncepci měsíčníku z doby, po jakou
vycházely od počátku v r. 1900, náleží do XX. ročníku
vydávaného v r. 1919. Z rozhodnutí valné hromady
vydavatelského Družstva horních a hutních inženýrů
v Praze vyšlo ještě od r. 1920 dalších 23 ročníků
Hornických a hutnických listů, avšak ve zcela jiné
obsahové i formální podobě. V Moravské Ostravě totiž
od r. 1919 působilo Hornicko-hutnické nakladatelství,
které se posléze přejmenovalo na Prométheus. Toto
nakladatelství vydávalo Hornický věstník určený pro
publikaci hospodářské a sociální tématiky. S tímto
věstníkem se v r. 1920 spojily Hornické a hutnické listy
pod dlouhým názvem Hornický věstník a Hornické a
hutnické listy (obr. 2).
Kromě Hornických a hutnických listů v nové podobě
vycházel měsíčník Uhlí a týdeník Hornické rozhledy.
Všemi těmito časopisy se poněkud tříštily vydavatelské
a publikační síly, byť všechny tyto časopisy působily
s poněkud jiným zaměřením v rámci montanistiky.
Zakládání nových časopisů, které bylo odrazem snahy
montanistické obce nalézt optimální systém pro
publikace a výměnu zkušeností, nebylo typické jen pro
období nově se tvořivších společenských vztahů
v novém, poválečném státoprávním uspořádání. Již na
počátku existence Hornických a hutnických listů totiž
znovu existoval časopis Horník. Doklady o jeho
existenci přinášejí zprávy nikoliv z technické oblasti, ale
z kulturního života [9]. V r. 1910 vykonával funkci
tajemníka spolku báňských úředníků a současně
redaktora tohoto časopisu František Sokol-Tůma, jehož
rozsáhlá literární a divadelní činnost je spjatá se životem
města Ostravy.
Původní vydavatel, Družstvo horních a hutních inženýrů
v Praze, splynul s organizací v Ostravě, kam přenesl své
oficiální sídlo. Jen redakční kanceláře zůstaly v Praze.
Časopis vycházel jako čtrnáctideník, později dokonce
jako týdeník. Tím ztratil svůj původní charakter ryze
technického periodika. V redakčním výboru pracoval
prof. Ing. František Částek, Ing. Eduard Šebela, Ing.
František Stiller, prof. Dr. mont. Boh. Stočes, Ing. Jan
Veselý a redaktorem byl Ing. JUDr. Josef Peters.
Časopis měl jen 12 – 16 stran, z toho na hlavní články
připadalo 5 – 8 stran, na zprávy 4 – 5 stran a zbytek na
reklamy. V hlavních článcích dominovala hornická
nebo geologická tématika, z hutnictví bylo publikací jen
poskrovnu. Přesto se v některých číslech z té doby dají
najít publikace prof. A. I. Glazunova, asistenta Josefa
Prohlubování a rozšiřování montánních oborů vyvolalo
potřebu nového periodika pro hornické a hutnické
publikace již na vyšší technické úrovni. V květnu 1922
byl proto založen měsíčník Báňský svět (obr. 3, 4).
84
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
adrese Rytířská 31, Praha 1. Tisk prováděla stejně jako
u Hornických a hutnických listů tiskárna Fr. Vonka &
Jos. Najman na Smíchově. Roční předplatné činilo 24
Kč 48 hal. a cena jednotlivého čísla byla 3 Kč.
Začátky Báňského světa byly velice skromné. Zpočátku
měl Báňský svět rozsah jen 12 stran a obsahoval někdy
jen dva, někdy tři hlavní články, oba v délce 4 – 5 stran.
V r. 1927 měl již 18 stran a hlavní články zaujímaly 11
stran. Ve 30. letech však nebylo výjimkou, že časopis
publikoval jen jeden hlavní článek. Ostatní části
časopisu uváděly zprávy, rozhledy a nezbytné inzeráty.
Báňský svět ukončil své vydávání v č. 12/1937
s odůvodněním neúnosné situace ve financování
časopisu. Dále už pokračovaly jen Hornické a hutnické
listy ve sloučené podobě s Hornickým věstníkem.
○ ○ ○
Obr. 3
Obr. 4
Obraz technického rozvoje v hlavních
článcích
Hornických
a
hutnických
listů a Báňského světa
Titulní strana časopisu Báňský svět, 1923, roč. II [zdroj:
Archiv OKD, a.s.]
Autoři s maximálním zaujetím publikovali novinky
z montanistiky přejaté ze zahraničí nebo publikovali
vlastní práce. V oboru těžby, ať už rudné nebo uhelné,
byly na samém počátku vydavatelského období uváděny
odborné články o vrtacích strojích a užití dynamitu
v dolech (Blažek, L. Volf), o tehdy moderních
rychloběžných pumpách pro čerpání důlní vody (prof.
Vejdělek), o moderních postupech při hloubení a
vyzdívání jam a s tím spojeným užitím betonu, což byla
na přelomu 19. a 20. stolení u nás ještě novinka (L.
Volf) nebo o metodice výpočtu těžních strojů (J.
Hýbner). Nechyběly však ani odborné analýzy důlních
neštěstí (V. Jičínský). K jednomu z největších výbuchů
uhelného prachu došlo v r. 1900 na jámě Terezie
v Polské Ostravě a také nastaly opakované výbuchy
v tomtéž roce na Kladně. Hornické a hutnické listy
uváděly komplexní popisy slojí a geologických poruch
v Ostravsko-karvinském revíru obsahující stanovení
nákladů na výzkum (E. Mládek, který se významnou
měrou zasloužil o moderní strojní vybavení šachet
v Ostravsko-karvinském revíru [10]). Tyto publikace se
pak staly jedním ze základů dalších prací technickoekonomického charakteru od 2. desetiletí 20. století. Na
počátku 20. století byly stále ještě dominantní publikace
z rudného hornictví, jak dokládají články o výskytu a
těžbě zlatých a stříbrných rud (prof. Barvíř). Oba
časopisy, Hornické a hutnické listy a Báňský svět, si až
do konce svého vydávání ponechaly tématické oddíly,
které se nezabývaly masovou výrobou, ale specialitami
v těžbě a zpracování nerostů. A tak lze v Báňském světu
nalézt články od prof. B. Ježka o zpracování vzácných
rud a broušení drahokamů nebo jiné poměrně řídce
publikovaná a speciální témata.
První strana časopisu Báňský svět, 1924, roč. III, č. 10 [zdroj:
Archiv OKD, a.s.]
Označování jeho ročníků bylo dosti krkolomné, protože
začínalo a končilo vždy v polovině roku. Jeho
vydavatelem
bylo
nakladatelství
Prométheus.
Redaktorem byl zpočátku Ing. František Smékal a od r.
1924 prof. Dr. Boh. Ježek. V redakčním kruhu (nynější
redakční radě) pracoval předseda Svazu báňských a
hutních úředníků O. Černohorský, ředitel Státní horní
školy v Příbrami Ing. V. Karel, ředitel Státní horní školy
v Duchcově Ing. H. Malý, ředitel Horní školy
v Moravské Ostravě Ing. K. Šváb a tajemník Svazu
báňských a hutních úředníků J. Žížala. Ve 30. letech
minulého století přibyl A. Večerek. Redakce sídlila na
Široký oborový záběr Hornických a hutnických listů lze
doložit otištěním přednášky prof. F. Počty, kterou autor
v r. 1908 v Praze přednesl na IV. sjedu Českých
85
Historie hutnictví
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
přírodozpytců a lékařů. Článek pojednával o vzniku
pevnin, pohybu ledovců, cykličnosti ledových dob a
dalších geologických a meteorologických jevech na
Zemi. Hornictví a hutnictví nemělo na tomto sjezdu
svou vlastní sekci. Přednášená montánní témata byla
zařazena do jiných sekcí: mineralogie a geologie,
chemie, aplikovaná matematika a fyzika.
energetiky se řadí futuristická publikace již v r. 1900 o
hrozbě vyčerpání fosilních paliv na Zemi a o využití
sluneční energie (J. Novák). Ve 30. letech se ve větší
míře objevovaly články z oboru energetiky a
nekonvenčního využití paliv. Byly to práce o destilaci,
zplyňování a koksování uhlí a o chemických produktech
z uhlí (J. Formánek) nebo o hutnických palivech a jejich
výrobě, včetně historického přehledu (J. Veselý). Také
obor koksárenství, jeho novinky a speciální požadavky
na slévárenský i otopový koks byly prezentovány již
v prvních deseti ročnících Hornických a hutnických
listů (H. Folprecht, W. Mach) nebo i později v Báňském
světě (J. Meduna).
Hledání původu – geneze Hutnických listů a jeho
nalezení v Hornických a hutnických listech a Báňském
světě vede autora této eseje k přednostnímu zaměření na
hutnické historické publikace. Ty v Hornických a
hutnických listech začínají až později. Zpočátku velmi
sporadické publikace v hutnictví se omezovaly na
zprávy ze zahraničí anebo byly přejímány původní
články z jiných zdrojů. Publikace se zaměřovaly na
provozování
Bessemerových
a
Thomasových
konvertorů, legování ocelí pro lodní díly bitevních
křižníků (již tehdy si Rakousko-Uhersko zajišťovalo
svou strategickou pozici na moři pro případ válečného
konfliktu), zvyšování užitných vlastností teprve
počínajícím využíváním legujících prvků a jako novinka
byla často publikována problematika výroby
elektrooceli z italských literárních zdrojů a zpráv (F.
Milinovský). Řadu svých původních článků i přejatých
zpráv z oboru slévárenství publikoval A. Irmler.
Tendenci tehdejší světové metalurgie ke zvyšování
kvality oceli prokazují publikace o plávkové kelímkové
oceli (K. Löwl) a první rozbory švédských technologií
ve výrobě oceli. Jako čerstvá novinka byl v r. 1905
otištěn článek o kyslíko-acetylenovém a kyslíkovodíkovém svařování oceli.
Od r. 1918 se pak častěji objevovaly publikace prof. F.
Částka, který se v nich zabýval výpočtem vysokopecní
vsázky. Na něj pak navázal prof. J. Šárek, který
v dalších letech v časopisu Báňský svět měl až do 30. let
20. století řadu publikací o vysokopecní technologii,
včetně ekonomických úvah a výpočtu ceny surového
železa. V Báňském světě se pak už častěji objevovaly
články autorů, jejichž práce sloužily ke studiu již
dnešním nejstarším pamětníkům. Kromě publikací prof.
J. Šárka lze v Báňském světě najít články o vývoji
československé metalurgie a výrobě hliníku nebo jiných
kovů (prof. O. Quadrat), řadu článků z kovohutnictví
(prof. J. Hummel), které navazovaly na publikace o
slitinách neželezných kovů již z r. 1912 v Hornických a
hutnických listech (F. Milinovský), publikace z 30. let
tehdy mladého inženýra R. Jirkovského o využití
radioaktivity v geologii a prospektorské činnosti nebo o
elektrografickém způsobu určování nerostů. Chytrou
politikou tehdejší československé vlády se podařilo
získat z ruské emigrace nejlepší odborníky v oboru
metalurgie, a tak Báňský svět v hojné míře otiskoval
řadu prací prof. A. I. Glazunova na téma elektrického
tavení, výroby hliníku, distribuce kovů v zemské kůře
nebo přímé výroby železa z rud s historickým
přehledem od starověku po současnost. Původní snímky
výbrusů železné houby a měkkého železa z této
publikace byly uloženy do sbírek VŠB v Příbrami.
Cesty ke snižování energetické náročnosti a
intenzifikaci hutní výroby a o druhotném zhodnocení
odpadních hmot prezentovaly publikace o využití
vysokopecního plynu v pohonech a energetice (A.
Irmler), granulaci vysokopecní strusky, briketaci
prachových železných rud (W. Mach), briketaci
dřevního odpadu, která se k nám jako novinka dostala
v r. 1901 z Francie, generátorovém plynu (F. Částek)
nebo výpočtu ztrát železa při tavení v kuplovnách (K.
Löwl). Kromě K. Löwla se kuplovnami v 1. desetiletí
20. století zabýval A. Irmler a W. Mach. Do oboru
(Pokračování)
_____________________________________________________________________________________________
Rozšíření hutě v Azerbajdžánu
Baku Steel Invests in EAF and waste gas clearing plant.
Firma Baku Steel objednala u firmy Siemens VAI Metals Technology elektrickou obloukovou pec,
mechanickou část pánvové pece a čistírnu odpadního plynu, která zajistí dodržení platných evropských
standardů. Tato dodávka je součástí projektu, který má zajistit zvýšení výroby oceli na 1,1 mil. tun/rok.
LJ
86
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Recenze
recenze
__________________________________________________________________
Tom Peters
Malé VELKÉ věci
(Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík)
Americký publicista, absolvent Cornellovy a Stanfordovy univerzity, majitel
poradenské firmy, nezávislý lektor, ale také enfant terrible mezi businnes
konzultanty Tom Peters (1947), se uvedl a nesmazatelně zapsal do myslí dvou
generací manažerů svou knihou Hledání dokonalosti, kterou v roce 1982 napsal
společně s Bobem Watermanem. Možná, že znáte i jeho další slavnou knihu
Prosperita se rodí z chaosu. Vedle osobností Petera F. Druckera, Philippa Kotlera a
Gary Hamela nejvíce ovlivnil manažerské myšlení a jednání ve druhé polovině 20. a
na počátku 21. století. Ve všech svých pracech vychází především z faktu, že svět se
za poslední generaci neskutečně změnil.
Petersova nejnovější publikace"Malé VELKÉ věci" (Management Press, Praha 2011,
1. vyd., 528 s.), vycházející spontánně z autorova blogu, je netradičně zpracovaným
kompendiem 163 způsobů jak dosáhnout excelentnosti (encyklopedické slovníky a
jazykové příručky vysvětlují slovo "excelentní" jako vykazující vynikající vlastnosti,
znalosti či schopnosti) – tipů notoricky známých a samozřejmých, jako je umění v
pravou chvíli poděkovat nebo být vždy laskaví k lidem ve svém okolí, přes ty běžné a donekonečna opakované
(buďte neustále v kontaktu se svými zákazníky a klienty), až po tipy, které nejsou na první pohled zcela zřejmé
(mějte rádi svou konkurenci, buďte k službám lidem ve své organizaci). Autor krok za krokem, s rozumnou dávkou
naléhavosti a přesvědčivosti, ale také humoru zprostředkovává doporučení a moudré rady, které jsou výsledkem jeho
letité poradenské praxe, působení v námořnictvu USA a ve státní administrativě. Nabízí své reakce na zážitky z cest,
na každodenní události, diskuse s účastníky jeho proslulých seminářů, tedy na "velké" věci i různé "maličkosti",
které ho v životě zaujaly v tom pozitivním i negativním smyslu slova, jimiž se lze řídit a které lze uplatňovat
kdykoliv a kdekoliv. Na dlouhé řadě příkladů a příběhů ze svého pracovního i osobního života dokládá, že
excelentnost, či chcete-li dokonalost, spočívá ve vykonávání drobných, z našeho pohledu "bezvýznamných" činností
– věcí malých svým obsahem, avšak velkých svým dosahem. Jim se může naučit a osvojit si je každý z nás –
manažerů firem různých velikostí a zaměření, podnikatelů a všech těch, kteří si chtějí vzít poučení z malých, ale
velkých věcí.
Základním mottem této ojedinělé, provokativní knihy je teze, že hlavním aktivem každé organizace jsou lidé a jejím
posláním je služba. Nejlepší organizace je ta, která slouží svým zaměstnancům, svým zákazníkům a klientům, kde
"lidé slouží lidem". Slovy autora, organizace je "emocionální, živoucí, inovativní, radostný, tvořivý podnikatelský
počin, který maximalizuje rozvoj jednotlivce … v oddané službě ostatním". Taková organizace je pak humánní,
dynamická, flexibilní – je excelentní.
87
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Recenze
Sue Knight
NLP v praxi
(Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík)
Albert Einstein kdysi prohlásil, že pokud chceme vyřešit problémy lidstva, musíme
myslet a jednat jinak než dosud. Existující problémy nemůžeme vyřešit, pokud
nezměníme myšlení, které se podílelo na jejich vzniku. Otázka tudíž zní: Co jsme se
při modelování lidí, kteří v něčem vynikli, dozvěděli o tom, jak uvažují a jak si
stanovují cíle? Skutečně dosahujeme definovaných cílů a výsledků? Jak poznáme, co
opravdu chceme a co z toho můžeme docílit? Lidé, kteří žijí tak, jak skutečně žít
chtějí, představují pouze zlomek populace. Statistici tvrdí, že jen 6 % lidí myslí
strategicky a dokáží si stanovit přesvědčivé a přitažlivé mety. Přitom tak můžeme
myslet všichni. Pokud tuto schopnost nezískáme od svých rodičů, učitelů a dalších
vychovatelů včetně školy života, musíme se překonávání překážek a nepřízně osudu
naučit sami.
Především žijeme v chaotickém světě, oplývajícím nepředvídatelnými událostmi. Je
proto nezbytné, abychom si osvojili dovednosti a postoje, jež nám pomohou v tomto
nepřehledném prostředí se orientovat a nacházet v něm smysl, z nejistot a zklamání
čerpat poučení, nacházet v nich východiska k dalšímu směřování své profesní i životní dráhy, k dalšímu postupu ve
všech oblastech svého životního zájmu. Osvědčené nástroje, které umožňují takové dovednosti a postoje si osvojit,
představují postupy a techniky tzv. neurolingvistického programování (NLP). Byly vytvořeny na základě studií
jazyka, komunikace a změn osobnosti v 70. letech minulého století psychologem Richardem Bandlerem a lingvistou
Johnem Grindlerem jako soubor dovedností, axiomů a názorů, které se používají zejména jako přístup k osobnímu
rozvoji. Vycházejí z myšlenky, že mysl, tělo a jazyk spolu komunikují a vytvářejí vnímání světa každého člověka a
že tyto představy spolu s chováním mohou být změněny použitím různých technik. Proces NLP je procesem
modelování jedinečných, každému člověku vlastních, vědomých i nevědomých vzorců (chování, myšlení,
komunikačních postupů) s cílem dosahovat jedinečných a výjimečných výsledků. Umožňuje opustit staré, vžité
vzorce chování a návyky, jež omezují náš růst, a nechat projevit naše skryté vlohy, neustále rozvíjet nové způsoby
myšlení, které nám pomohou lépe se vyrovnat s nároky vnějšího prostředí.
Kniha přední mezinárodně uznávané konzultantky a trenérky Sue Knight "NLP v praxi", jejíž překlad (A. Lisa) z
anglického originálu (Londýn 2009) vydalo s podtitulem "Neurolingvistické programování jako cesta k osobní
jedinečnosti" nakladatelství Management Press (Praha 2011, 1. vyd., 372 s.), je jednou z nejlepších a nejucelenějších
publikací k tomuto aktuálnímu tématu. Systematicky rozvíjí pojetí, jehož lze využít nejen v pracovním prostředí, ale
i v osobním životě, neboť NLP se může účinně uplatňovat v každé situaci a za všech okolností, včetně umělecké
tvorby, sportu, využívání volného času, ve vztazích s druhými lidmi, jakož i ve vztahu k sobě samému.
Tři části knihy (Prvky NLP, Modelujeme sami sebe s pomocí NLP, Vedení lidí a NLP) pojednávají o tradičních
technikách a postupech, jako je např. kladení nepředpojatých a upřesňujících otázek (umění naslouchat s respektem a
bez předpojatosti s cílem dozvědět se co nejvíce o touhách a potřebách druhého), modelování jedinečných vlastností
druhých, vytváření raportu (umění "napojit se" na druhé způsobem, který vytváří atmosféru důvěry), "kotvení"
(umění nahradit nevítané a nechtěné pocity a myšlenky pocity a myšlenkami libými a chtěnými) či poskytování a
získávání zpětné vazby. Do jeho instrumentária však patří i metody, jako je humor nebo provokativní terapie (umění
radovat a smát se tak, aby humor podněcoval učení a měl hojivé účinky pro duši) a efektivní využívání času
(přijímání takových rozhodnutí, jež budou zárukou, že prožijeme čas způsobem, jakým skutečně chceme).
Organizátorka kurzů NLP pořádaných po celém světě a autorka řady zásadních publikací na toto téma ve své nové
knize přehlednou, čtivou a přístupnou formou, s využitím řady praktických příkladů a případových ministudií,
proniká k podstatě toho, co dělá činnost člověka excelentní. Pokud si uvedené přístupy osvojíte a přijmete je za své,
objevíte podstatu, esenci výjimečnosti a jedinečnosti sebe sama i druhých a mnohem snáze dosáhnete toho, čeho
dosáhnout chcete. v rozvoji osobních, manažerských a vůdcovských dovedností.
88
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Společenská kronika
společenská kronika
K osmdesátinám Ing. Vladimíra Dědka, CSc.
Dne 13.2.2012 se dlouholetý pracovník podnikového
vítkovického Výzkumu a rovněž dlouholetý aktivní člen
TJ VÍTKOVICE, dožil osmdesáti let. Jeho vědeckovýzkumná činnost v oblasti aplikovaného výzkumu byla
nerozlučně spjata s odbornou problematikou tváření
ocelí, především s otázkami výroby a vlastností za
studena válcovaných ocelových pásů.
označením 14 182, 16 270 a 19 615, pásové oceli
uhlíkové a korozivzdorné na holicí čepelky a nože,
popř. chirurgické nástroje značek 19 241 MOD, 17 029,
17 030 a 17 031. V souvislosti s vývojem další, vysoce
progresivní oceli 19 140 pro přesně za studena stříhané
a zušlechťované součásti dálnopisných strojů je možné
vzpomenout jeho významný podíl na začátcích
využívání speciální ocelářské technologie duplexního
vakuování, s využitím rafinačních metod sekundární
metalurgie při výrobě pásových ocelí, což významně
zvýšilo jejich zpracovatelské a užitné vlastnosti.
V 80. letech minulého století jsou jeho vědecké a
výzkumné práce nerozlučně spjaty s rozvojem
jaderného programu v československých závodech
VÍTKOVICE a ŠKODA. Jako řešitel a koordinátor
několika státních výzkumných úkolů společně se
spolupracovníky vyřešil technologii výroby oceli,
hutních polotovarů a konečně finálních ocelových pásů
z chromniklových korozivzdorných ocelí typu 25/13 a
19/10 Nb nebo také z nízkouhlíkových typů 25/13-E,
20/10 Nb a 22/11 Nb pro navařování vnitřních povrchů
důležitých komponent zařízení jaderných elektráren.
S výjimkou oceli 22/11 Nb to byly vesměs oceli podle
tehdejší sovětské výrobní dokumentace, jež se
vyznačovaly zvýšenou strukturní heterogenitou a velmi
ztíženou zpracovatelností zejména ve fázi tváření za
tepla.
Jubilant na 51. semináři SOP v r. 2001 ve VÍTKOVICÍCH
(foto Ing. Antonín Zámarský)
Po absolvování hutnické fakulty Vysoké školy báňské
v Ostravě, nastoupil již v roce 1955 do VÍTKOVIC na
pracoviště Výzkumného ústavu, kde působil nepřetržitě
více než 40 let. Postupně zastával funkci výzkumného
pracovníka, po obhajobě kandidátské disertační práce
v 1964 pak vědeckého pracovníka, vedoucího
výzkumného oddělení válcování a v později i výzkumu
tváření ocelí.
Vedle uvedených stěžejních úkolů řešil Ing. Dědek,
CSc. mnohé další technologické výzkumné úkoly,
zaměřené
na
optimalizační,
racionalizační
a
intenzifikační opatření ve výrobě ocelových pásů.
Zatímco
výzkumná
problematika
výroby
korozivzdorných ocelí směřovala do KŽ Beroun a VP
Frýdek-Místek, byla tato oblast spjata zejména
s válcovnami ocelových pásů ve VÍTKOVICÍCH. Zde v
roce 1978 zpracoval jubilant s kolektivem
spolupracovníků první souborný Atlas vlastností za
studena válcovaných pásových ocelí. Z období počátku
restrukturalizace hutnictví po r. 1990 byla pod jeho
vedením vypracována v podniku první rozvojová studie,
a to pro Válcovnu pásů za studena VÍTKOVICE.
Za období své pracovní činnosti v oblasti výzkumu a
vývoje vyřešil jako odpovědný řešitel, koordinátor či
spoluřešitel téměř padesát vědeckovýzkumných úkolů,
jejichž praktickým využitím, které bylo povětšině kryto
i patenty či autorským osvědčením, byly získány nemalé
ekonomické přínosy z jejich realizace. Zatímco samotné
počátky jeho pracovní činnosti jsou spojeny s řešením
některých úkolů pro vítkovické válcovny trubek, jeho
další specializace byla již těsně spjata s problematikou
pásových ocelí různých typů a účelu použití.
Výsledky své vědeckovýzkumné činnosti vždy dokázal
Ing. Dědek, CSc. velmi aktuálně a srozumitelně přiblížit
zájemcům z řad odborné hutnické i uživatelské
veřejnosti. Již v letech 1964 až 1974 vydal tři knižní
monografie z oblasti technologie výroby a tepelného
zpracování pásových ocelí. K těmto knihám – Tepelné
zpracování ocelových pásů válcovaných za studena
(1964), Hlubokotažné ocelové pásy (1967) a Kalené
ocelové pásy (1974), z nichž dva tituly byly vydány i
První kontakty s pásovými ocelemi znamenalo řešení
křemíkových ocelí pro elektrotechnické účely, dále
ocelí hlubokotažných a výšeuhlíkových kalených
ocelových pásů. Významnou etapou jeho specializace
bylo období let 1965 až 1978, kdy řešil vývoj řady
jakosti pásů z uhlíkových i legovaných ocelí včetně
jejich výrobní technologie. Byly to zejména nové typy
pásových ocelí pro pily na dřevo zavedené do ČSN pod
89
Společenská kronika
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
v překladu do ruštiny, přibyly rovněž dvě
vysokoškolské učebnice – Tváření oceli (1988) a
Valcovanie (1991), u nichž je spoluautorem. Rovněž v
souborné publikaci svého dlouholetého kolegy prof. Ing.
Milana Žídka, DrSc. vydané v roce 1995 společností
ALECO Praha, pod názvem Metalurgická tvařitelnost
ocelí za tepla a za studena, je jubilant do jisté míry
skrytým spoluautorem kapitol o válcování ocelových
pásů za studena.
Nelze se nezmínit o rozsáhlé aktivitě Ing. Dědka, CSc.
v oblasti společensko-odborné činnosti. Především na
půdě ČSVTS, kde byl členem již od roku 1957, má jako
zakladatel a dlouhodobý předseda celostátní odborné
skupiny Výroba ocelových pásů Hutnické společnosti
ČSVTS rozhodující zásluhu na smysluplné a koncepční
práci této skupiny i v době po roce 1989, kdy tato
odborná skupina získala nový název Společnost ocelové
pásy (SOP). Je příznačné, že i po rozdělení republiky v
roce 1992 pracuje tato vysoce odborná společnost
nadále jednotně pod vedením pětičlenné výkonné rady a
voleného prezidenta SOP. Pravidelná setkání členů této
skupiny stejně jako řada celostátních i mezinárodních
konferencí, kde Ing. Dědek, CSc. působil jako odborný
garant (5krát) či alespoň jako člen organizačního
výboru, umožnila získat účastníkům zajímavé informace
a aktuální technický rozhled v problematice výroby a
vlastností ocelových pásů doma i v zahraničí. Stojí za
zmínku připomenout, že v loňském roce se uskutečnila
pod Tatrami již 8. mezinárodní konference pořádaná
SOP pod názvem STEEL STRIP 2011. Této konference
se bohužel již jubilant osobně zúčastnit nemohl. Ale v
květnu t.r. se uskutečnil 70. seminář SOP, kterého se
jubilant již osobně zúčastnil. A co říct na závěr? V
příštím roce nastane již 40. výročí založení odborné
společnosti (SOP) jubilantem. Přejeme mu, ať mu
zdraví slouží a může se slavnostního jednání osobně
zúčastnit. Do aktivní přípravy pamětní publikace se již
zapojil.
V letech 1972 – 1976 byly Domem techniky ČSVTS
Ostrava ve spolupráci se skupinou nadšenců z VŠBTUO a Vítkovického výzkumu pořádány velmi
populární tzv. Kurzy tvařitelnosti ocelí. Rovněž při této
příležitosti se jubilant nesmazatelně zapsal do historie
vzniku tzv. Ostravské školy plastické deformace a
metalurgické tvařitelnosti. Tyto kurzy byly uspořádány
v mnoha hutnických i hutnicko-strojírenských podnicích
v Československu, jako jsou VÍTKOVICE, Třinecké
železárny, Železárny Chomutov, NOVÁ HUŤ Ostrava a
rovněž i VŠT Košice.
Kromě toho zveřejnil v renomovaných odborných
časopisech a ve sbornících z tuzemských i zahraničních
konferencí cca 200 článků, příspěvků a přednášek.
Původnost a vysoká technická úroveň řady vyřešených
výzkumných problémů umožnila i jejich patentovou
ochranu, přičemž z více než dvaceti přihlášených
vynálezů s uděleným autorským osvědčením byly plné
tři čtvrtiny realizovány v průmyslové praxi s vysokými
ekonomickými přínosy.
Jubilant s prof. Ing. Milanem Žídkem, DrSc. v popředí, Ing. Eliškou Brožovou, CSc. a Ing. Miroslavem Pechem, CSc.
v pozadí záběru z 51. semináře SOP v r. 2001 ve VÍTKOVICÍCH
(foto Ing. Antonín Zámarský)
Ing. Dědek, CSc. se aktivně zapojil i do vědecké a
pedagogické činnosti na Vysoké škole báňské
v Ostravě. Vedle třísemestrálního působení jako externí
učitel byl dlouhodobým členem i předsedou
státnicových komisí pro obhajoby diplomových prací
v oboru tváření kovů. V roce 1984 byl jmenován členem
komise pro obhajoby kandidátských disertačních prací
v oboru hutnictví a v roce 1991 členem habilitační
komise pro posuzování docentských prací v oboru
tváření. Jako školitel dovedl k úspěšným obhajobám
několik vědeckých aspirantů. S jeho alma mater jej pojí
i pravidelná setkání absolventů jeho ročníku,
90
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Společenská kronika
s neotřelým společenským a odborným programem,
jejichž byl jedním z neúnavných organizátorů, a to po
celou dobu jako předseda přípravného a organizačního
výboru. Po posledním 10. sjezdu realizovaném v roce
2010 již po pětapadesáti letech od ukončení studia, byly
veškeré získané materiály, mající i historickou cenu pro
VŠB-TU Ostrava, Ing. Vladimírem Dědkem, CSc.
předány archivu vysoké školy, jelikož obsahovaly i
unikátní dokumenty o činnosti mnoha profesorů, které
by jinak upadly v zapomnění.
chemie prof. RNDr. Rudolfa Jirkovského, DrSc. a
profesora slévárenství prof. Dr. Ing. Josefa Přibyla,
DrSc.
Je obdivuhodné, že při rozsáhlé pracovní a společenské
činnosti si jubilant dokázal najít rovněž čas pro své
osobní záliby. Celým životem ho provází zejména sport,
v němž působil jako aktivní sportovec a úspěšný
československý reprezentant ve sportovní gymnastice a
lehké atletice, později jako funkcionář, trenér a rozhodčí
lehké atletiky. Oba jeho kluby TJ VÍTKOVICE i Sokol
Moravská Ostrava jeho činnost velmi oceňovaly.
Zejména TJ VÍTKOVICE, která v minulém roce
hodnotila již padesátiletou tradici významných
atletických závodů Zlatá tretra Ostravy, dosud se svým
věrným členem a sympatizantem udržuje aktivní
kontakty a při této příležitosti mu byla předána i
pamětní medaile.
Po prostudování těchto materiálů, vedoucí archivu
VŠB-TUO Mgr. Biolková, CSc. uspořádala z vybraných
podkladů zajímavou výstavku přímo v areálu VŠB-TUO
v Porubě u příležitosti patnáctého výročí založení tohoto
archivu.
O lidském rozměru jubilanta svědčí i fakt, že vždy a za
všech okolností poctivě a důsledně splnil vše, co bylo
dojednáno, takže v nedávném období předal do školního
archivu i zvláště cenné osobní podklady, o něž byl
požádán, včetně dopisů, které dostával v souvislosti s
organizováním ročníkových sjezdů, např. od profesora
Ing. Josef Bořuta, CSc.
MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s. r. o.
Ostrava-Vítkovice
_____________________________________________________________________________________________
Bez bubnů a trumpet …
Takto si představoval pan prof.
Herčík název své poslední knihy,
kterou již nestačil dopsat. Zemřel
na své milované chalupě na
Palkovických
hůrkách
v Beskydech
dne
11.6.2012
v odpoledních hodinách.
se o procesy spojené s karbonizací uhlí,
vybudoval laboratoře se zaměřením na
uvedenou problematiku.
Teoretické
poznatky
obohacoval
soustavným
studiem
technické
literatury, což posléze uplatnil ve
vědecké přípravě. Z uvedené doby jsou
známy jeho příspěvky v časopisech
Paliva, Hutnické listy, Sborník
vědeckých prací VŠB. Pravidelně
přispíval do odborného programu
četných koksárenských konferencí a
seminářů.
Prof. Ing. Miloslav Herčík, CSc. se
narodil
9.12.1931
v Hradci
Králové. Po ukončení základní
školní docházky se dále vzdělával
na
chemické
průmyslovce
v Liberci, kde si osvojil základní
pracovní návyky – serióznost,
poctivost, smysl pro pořádek a
systematický přístup k pracovním otázkám, které si
podržel po celou dobu svého velmi plodného odborného
života. Po maturitě a následném vysokoškolském studiu
na hutnické fakultě Vysoké školy báňské v Ostravě
v oboru materiálového inženýrství zahájil v roce 1957
provozní praxi v Praze, kde působil ve vývojovém
středisku jako tepelný výpočtář a konstruktér. Odtud
vedla jeho cesta do Ostravy, kde nastoupil na koksovnu
Nové huti a tam procházel řadou technickohospodářských funkcí. Od roku 1962 začal nabyté
praktické zkušenosti využívat ve funkci odborného
asistenta na katedře železářství a koksárenství u
profesora Koziny. Orientoval se zejména na tepelné
procesy probíhající v koksárenských bateriích, zajímal
Hygienicko-bezpečnostní poměry na
koksovnách jej posléze vedly k zájmu systematicky řešit
problematiku tohoto rázu, zprvu v oblasti odpadních
vod, později ovzduší. Pro studijní účely sepsal také
několik skript, zabývajících se otázkami koksárenství
v širších souvislostech.
Disertační práci obhájil v prosinci 1969 již v době tzv.
normalizace. Ta poznamenala jeho další životní běh.
Působil sice nadále v pedagogické práci, avšak s řadou
omezení do té míry, že se rozhodl odejít na Báňské
projekty, kde intenzivně rozvíjel svůj odborný zájem o
otázky péče o životní prostředí ve funkci hlavního
projektanta-specialisty. Stále více se zapojoval do
posuzování řady aktivit podniků nejen našeho kraje, ale
91
Společenská kronika
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
i v celostátním měřítku. Svojí soustavnou prací získal
pověst zkušeného odborníka s jasnými stanovisky
k otázkám ochrany životního prostředí. Byl iniciátorem
a posléze vedoucím pracovníkem při zpracování
metodických pokynů pro hodnocení vlivů na životní
prostředí v provozu koksoven a účinně napomohl při
rozvíjení ozdravných programů.
1.12.1993 byl jmenován prezidentem republiky
profesorem pro obor Ochrana životního prostředí
v průmyslu a rekultivace.
Prof. Ing. Miloslav Herčík, CSc. je autorem několika
vysokoškolských učebnic a skript, desítek vědeckých a
odborných publikací uveřejněných v České republice i
zahraničí. Vedl významné projekty se zaměřením na
problematiku životního prostředí, byl členem řady
komisí, a především uznávaným odborníkem ve svém
oboru s plným respektováním doma i v zahraničí.
Až do posledních hodin svého života odborně i
pedagogicky působil na novou nastupující generaci.
Čest jeho památce
Po listopadu 1989 se vrátil zpět na Vysokou školu
báňskou, bohaté zkušenosti a organizační schopnosti
aplikoval při koncepci výuky a výchovy v novém oboru
ochrany životního prostředí. Nejprve jako vedoucí
katedry ekologie Vysoké školy báňské v Ostravě,
později jako vedoucí katedry ochrany životního
prostředí v průmyslu FMMI, VŠB-Technické univerzity
v Ostravě. Jeho odborná způsobilost byla po zásluze
oceněna jmenováním zprvu do funkce docenta pro obor
koksárenství a následně životního prostředí. Dne
Dr. Ing. Stanislav Bartusek
Katedra ochrany životního prostředí v průmyslu
FMMI, VŠB-Technická univerzita v Ostravě
_____________________________________________________________________________________________
Ostravská huť ArcelorMittal má nového výrobního ředitele
novinky.cz, ab, Právo, severnimorava.regiony24.cz, Mediafax
4.7.2012
Novým výrobním ředitelem hutní firmy ArcelorMittal Ostrava se stal současný ředitel pro investice Anoop
Nair. Ve funkci vystřídal Dirka Strooa (48), který je nově generálním ředitelem dceřiné společnosti
ArcelorMittal Frýdek-Místek.
Dvaačtyřicetiletý Anoop Shankaranathan Nair vystudoval hutní inženýrství a později získal titul MBA na
univerzitě Cranfield ve Velké Británii. Do společnosti ArcelorMittal Ostrava nastoupil v listopadu 2007.
Nejprve působil jako vedoucí oddělení plánování výroby, pak se stal výkonným asistentem generálního
ředitele společnosti ArcelorMittal Ostrava. V dubnu 2009 byl jmenován ředitelem pro investice. Od
července 2012 má v ArcelorMittal Ostrava kromě investic na starosti také výrobní závody. „Letos
pokračujeme v ekologizaci a modernizaci našich zařízení a zahajujeme investice za 2,5 mld. Kč. Bude to
další krok ke zlepšení života v regionu a mě těší, že tuto snahu mohu podpořit koordinací investičních
projektů a výroby zároveň,“ uvedl Nair.
Dosavadní ředitel pro výrobu Stroo, který do ostravské huti nastoupil letos v lednu, nově zastává pozici
generálního ředitele ArcelorMittal Frýdek-Místek. Vystřídal v této funkci Tomáše Mischingera, který po
devatenácti letech ze skupiny ArcelorMittal odchází. „Vést podnik, jehož kořeny sahají až do roku 1833, a
který vyrábí tak speciální výrobek, jakým jsou transformátorové plechy, je pro mě výzvou. Jsem
přesvědčen, že ArcelorMittal Frýdek-Místek má obrovský potenciál,“ uvedl Stroo.
Společnost ArcelorMittal Ostrava patří do největší světové ocelářské skupiny ArcelorMittal. Roční
kapacita výroby ostravské huti jsou 3 mil t oceli. Zaměstnává 4230 lidí, dohromady s dceřinými firmami
má více než 8 tisíc zaměstnanců. ArcelorMittal Frýdek-Místek (dříve Válcovny plechu) je významným
výrobcem za studena válcovaných ocelí. V současné době má firma 640 zaměstnanců.
SB
92
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Konference, výstavy, veletrhy
konference, výstavy,
veletrhy
Česká stopa na veletrhu EuroBLECH 2012
Mezi zahraničními vystavovateli se na mezinárodním veletrhu EuroBLECH 2012 účastní i české firmy, některé již
pravidelně, pro jiné bude letošní ročník v Hannoveru premiérou. Dosud se přihlásilo v české republiky osm
společností zabývajících se zpracováním plechu a výrobou či dodávkami strojů a službami v tomto oboru.
Předpokládá se, že počet přihlášených firem se ještě zvýší, protože vloni se veletrhu zúčastnilo celkem deset
českých vystavovatelů.
K již potvrzeným vystavovatelům patří brněnská GSP – Hugh Tech Saws, s.r.o., PTV spol. s r.o. z Hostivic, SV
metal spol. s r.o. z Hradce Králové, Vanad 2000 a.s. z Holcova Jeníkova, dobřichovický SWAH s.r.o. a Techno Park
Servis s.r.o. z Litomyšle. Ve spolupráci s německými mateřskými firmami bude práci českých výrobců zastupovat
také Houfek a.s., patřící do skupiny Houfek Woodworking Machines GmbH a MGM spol. s r.o., dceřiná společnost
firmy MGM Herbert GmbH.
Po obtížných letech dnes opět nastupuje vzestupný trend, a tak vystavovatelé vyvíjejí snahu o získání nových
kontaktů a potenciálních zákazníků ze zahraničí. Samozřejmě se očekává, že veletrh bude zdrojem vytvoření
přehledu o nových trendech, technologiích a produktových směrech.
Společnost Vanad 2000, specializující se na kyslíkové a plazmové CNC řezací stroje, patří ke zkušeným
vystavovatelům. Připravuje expozici Vanad ARENA – kompaktní pracoviště s laserovým zdrojem, bezpečnostními
prvky odpovídajícími požadavkům a normám pro dodržení bezpečnosti při použití laserového paprsku. Toto řešení
bylo poprvé zveřejněno na jarním mezinárodním veletrhu Metallabrabotka v Moskvě.
Pravidelný vystavovatel veletrhu EuroBLECH, který se na seznamu vystavovatelů objevuje již od samotného
počátku nového milénia, je SWAH s.r.o. Z velké části je zaměřen na zakázkovou výrobu, takže v podstatě většina
strojů představuje unikátní řešení na míru požadavkům uživatelů. Na veletrhu představí profilovaní linky, které patří
k hlavním komoditám firmy.
Výrobní a dodavatelskou doménou společnosti PTV spol. s r.o. je řezání vodním paprskem. Hlavním exponátem na
veletrhu bude nové, inovované zařízení pro řezání velkoformátových polotovarů a materiálů s velkou tloušťkou.- až
do 500 mm.
Jádrem expozice dalšího tradičního vystavovatele, společnosti GSP High-Tech Saws, s.r.o., budou moderní řezné
nástroje, jmenovitě kotoučové pily.
Techno Park Servis s.r.o. představí svá zařízení a systémy pro plazmové řezání dodávané ve spolupráci s ostravskou
pobočkou firmy Pierce Control Automation (PCA). Vystavovatel s PCA spolupracuje již osm let v dodávkách do
východních zemí. Nyní by se chtěl prostřednictvím veletrhu dostat na západní trhy.
Další vystavovatel, který se vrací na veletrh EuroBLECH, firma Houfek a.s., se na veletrhu soustředí hlavně na svůj
klíčový sortiment, tedy vysokovýkonné brusky. Základem expozice bude pásová bruska PMB, CNC stroj Taurus a
širokopásová bruska CINDY s vodním chlazením.
red
(podle zdroje: Josef Vališka, tisk. zpráva, EuroBLECH Press Office, Mack Brooks Exhibitions,
Romeland House, Romeland Hill, St Albans, Herts AL3 4ET, Velká Británie,
[email protected], www.eurobl ech.com)
93
Konference, výstavy, veletrhy
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Oborově orientované akce do konce r. 2012
Termín
5. - 7. 9. 2012
Název
China International Coking
Technology and Coke Market
Congress
Místo
Peking, Čína
Další informace
www.coke-china.com
27.-30. 9. 2012
MMMM 2012 (Minerals,
Metals, Metallurgy and
Materials Exhibition)
New Delhi, Indie
www.mmmm-expo.com
23.-27. 10. 2012
EuroBlech 2012
Hanover, Německo
www.euroblech.com
28.-30. 10. 2012
Alacero-53 Congress
Santiago, Chile
www.alacero.com
28.-30. 10. 2012
Scrap supplements and
alternative steelmaking
Baltimore, USA
www.aist.org
LJ
_____________________________________________________________________________________________
Podmínky v českém průmyslu se propadly na nejnižší úroveň za poslední necelé tři roky
novinky.cz, pit
1.6.2012
Podmínky ve zpracovatelském sektoru v ČR se v květnu opět zhoršily. Index nákupních manažerů (PMI)
totiž poklesl na 47,6 bodu z dubnových 49,7 bodu, což je nejnižší úroveň od srpna 2009. Informovala o
tom společnost Markit Economics. Předělem mezi růstem a poklesem aktivity je hranice 50 bodů.
„Pokles byl výraznější, než očekával trh,“ uvedl analytik Václav Franče z Raiffeisenbank. Pod pokles se
podepsal především nižší objem nových zakázek, který klesl nejrychlejším tempem za téměř tři roky a
vedl k propouštění a stagnaci výroby. Objem nových exportních zakázek zaznamenal pokles již po sedmý
měsíc po sobě, a to nejrychlejším tempem od července 2009.
„Dnešní čísla potvrzují, že český průmysl před sebou má spíše těžké časy a po březnovém poklesu
průmyslové výroby se ani v dalších měsících nedá čekat zlepšení,“ je přesvědčen analytik Jiří Šimek ze
společnosti Citfin s tím, že ke slabé domácí dodávce se přidává i slábnoucí zahraniční poptávka, která
přináší pokles exportních zakázek.
Vývoj českého PMI je v souladu s vývojem jeho německého protějšku, který v květnu nečekaně poklesl
na 45 bodů, což je nejnižší hodnota od června 2009. To jasně ukazuje na recesi německé ekonomiky.
Poslední vývoj v eurozóně příliš naděje na další měsíce nepřináší. Eurozóna se zřejmě v dalších
měsících bude dál potácet v problémech, což dopadne i na český průmysl.
Podle Frančeho bude dost záležet na tom, zda se Řecko udrží v eurozóně. „V naší prognóze růstu
hrubého domácího produktu v tomto roce nadále počítáme s poklesem české ekonomiky o 0,2 %. Pro
příští rok očekáváme růst o 1 %, pokud Řecko zůstane v eurozóně, respektive pokles o 0,2 %, pokud z ní
vystoupí,“ nastínil Franče.
SB
94
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Hutnictví ve světě
hutnictví ve světě
Nová kampaň Zdravé pracoviště:
výzva pro zaměstnavatele a zaměstnance
ke spolupráci
Evropská agentura pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (EU-OSHA) zahajuje svou novou dvouletou
kampaň Zdravé pracoviště na téma Partnerství při prevenci rizik. Pracoviště v EU jsou dnes bezpečnější
a zdravější než kdykoli dříve. I přesto však na nich každoročně dochází k 6,9 mil. úrazů a k dalším
milionům nemocí z povolání. Lidské utrpení v důsledku nedostatečné bezpečnosti a ochrany zdraví je
neměřitelné. Ekonomické náklady se navíc odhadují na 490 mld. EUR ročně, což je více než polovina
současných nákladů záchranného fondu EU souvisejícího s finanční krizí. Nová kampaň agentury EUOSHA obrací pozornost k významu kvalitního vedení na úrovni managementu a k účasti zaměstnanců při
zlepšování bezpečnosti a ochrany zdraví na pracovištích.
U příležitosti zahájení kampaně v Bruselu komisař EU pro zaměstnanost, sociální věci a sociální
začlenění László Andor společně s ředitelkou agentury EU-OSHA Dr. Christou Sedlatschekovou a stálým
tajemníkem dánského ministerstva zaměstnanosti Bo Smithem vyzvali zaměstnance a zaměstnavatele,
aby spolupracovali s cílem položit základy udržitelné prevence rizik v Evropě.
Evropa za poslední desetiletí dosáhla v oblasti bezpečnosti a ochrany zdraví při práci velkého pokroku a
v práci na tomto poli se musí pokračovat. Jedná se o jednu z klíčových politik v rámci úsilí o naplnění
konceptu aktivního stárnutí, což je cíl Evropského roku 2012. Zařazení bezpečnosti a ochrany zdraví
mezi priority není pouze z morálního hlediska správné, ale je také výhodné pro samotné firmy. K
přínosům patří nižší náklady a zvýšená produktivita, spokojenější a produktivnější pracovníci, nižší míra
pracovní neschopnosti a míra fluktuace, méně úrazů, lepší pověst firmy, větší povědomí o rizicích na
pracovišti, lepší kontrola těchto rizik. Nejefektivnější výsledky se dosáhnou tehdy, pokud zaměstnanci a
manažeři spojí své síly. Proto se kampaň zaměřuje na podporu vedoucích i vrcholových manažerů v tom,
aby prokazovali kvalitní vedení k aktivní účasti na snižování rizik, a také zaměstnanců, jejich zástupců a
ostatních zúčastněných subjektů.
Výsledky nedávného celoevropského průzkumu veřejného mínění o bezpečnosti a ochraně zdraví při
práci (BOZP), který provedla agentura EU-OSHA, poskytují důvod k optimismu. Z průzkumu vyplývá, že
zaměstnanci v EU (74 %) mají důvěru v to, že problém BOZP, který předloží svému nadřízenému, bude
řešen, a občané evropských zemí se obecně (67 %) považují za dobře informované o této problematice.
Mezi členskými státy však existují velké rozdíly a klíčovým cílem kampaně je sdílet správnou praxi, a
zvyšovat tak úroven prevence rizik v podnicích všech velikostí a ve všech odvětvích bez ohledu na to,
kde se v EU nacházejí. Evropský průzkum podniků na téma nových a vznikajících rizik (ESENER)
potvrzuje, že pro úspěšné řízení BOZP je bez ohledu na velikost organizace je zásadní řízení ze strany
nejvyššího managementu i aktivní účast pracovníků. V takových případech je 10x vyšší pravděpodobnost
existence dokumentované politiky BOZP. To znamená další přínos spočívající v tom, že tato opatření
jsou vnímána jako účinnější.
Kampaň zahrnuje celou řadu činností na vnitrostátní a evropské úrovni včetně 11. ročníku Evropských
cen za správnou praxi. Tyto ceny, které budou vyhlášeny v dubnu 2013, upozorňují na nejlepší příklady
spolupráce vedoucích pracovníků a zaměstnanců. Na vnitrostátní úrovni povedou kampaň národní
kontaktní místa agentury EU-OSHA a oficiální partneři kampaně. V ČR plní roli kontaktního místa
Ministerstvo práce a sociálních věcí, které pro tento i příští rok chystá řadu akcí, jež podporují povědomí
o BOZP napříč zainteresovaných skupin, od zaměstnanců, přes vedení firem, odborníky na BOZP, až po
studenty a širokou veřejnost. První akce zaměřená na problematiku pracovně-lékařských služeb se
uskutečnila 9.5.2012 v Praze. Další z chystaných aktivit je např. účast na brněnském veletrhu Interprotec
v září 2012 nebo soutěž Profesionál BOZP pořádaná ve spolupráci s Výzkumným ústavem bezpečnosti
práce.
Do kampaně agentury EU-OSHA na téma „Partnerství při prevenci rizik“ se již zapojilo 57 evropských
organizací a společností, a to jak meziprofesních a odvětvových, tak i z řad nadnárodních společností
(např. Pirelli) a celoevropských neziskových organizací zastupujících jednotlivé sektory, jako je
95
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Mezinárodní institut řízení rizik a bezpečnosti (IIRSM). Z oficiálních partnerů kampaně jich 43 již s
agenturou EU-OSHA úspěšně spolupracovalo v rámci předcházejících kampaní Zdravé pracoviště a 14
partnerů se zapojuje poprvé. Partneři se zavazují k podpoře kampaně prostřednictvím svých vlastních
sítí, komunikačních kanálů a setkání. Na oplátku získávají četné příležitosti k navazování kontaktů a
partnerství s dalšími společnostmi a sdruženími, které jsou aktivní na poli tématiky BOZP, jakož i
možnost sdílet osvědčené postupy a využít kampaně k podpoře a propagaci vlastních činností.
Přínosy pro partnery kampaně jsou hmatatelné a nejedná se pouze o příležitosti ke zviditelnění nebo
navazování kontaktů. Např. společnost Pirelli díky zaznamenala od roku 2008 přibližně 30% pokles počtu
úrazů souvisejících s údržbou a navíc se jí podařilo do tohoto úsilí zapojit i manažery a pracovníky svých
dodavatelských řetězců.
V rámci druhého kola partnerství v evropské kampani, které bude uzavřeno dne 25.10.2012, sou nyní
zájemci o kampaň vyzýváni k zaslání přihlášek. Výsledky budou oznámeny do konce tohoto roku. Podat
přihlášku je možné prostřednictvím http://www.healthy-workplaces.eu/cs/get-involved/become-a-eupartner#mainContent#appendix. Více informací o oficiálních partnerech evropské kampaně pro období
2012–2013 je k dispozici na http://www.healthy-workplaces.eu/cs/get-involved/about/about/campaignpartners#mainContent#appendix. Nová videonahrávka kampaně Zdravé pracoviště dostupná na
http://www.healthy-workplaces.eu/en/media/multimedia přibližuje úspěšné příklady.
Průvodce kampaní EU-OSHA v národních jazycích lze nalézt na www.healthy-workplaces.eu.
red.
(podle zdroje: Klára Pechanová,
Omnimedia s.r.o.,
[email protected])
[email protected]____________________________
Linde Gas - součástí sbírky v Národním technickém muzeu
Dne 31.5.2012 podepsal Ing. Petr Choulík, CSc., generální ředitel Linde Gas, s generálním ředitelem
Národního technického muzea Bc. Karlem Ksandrem smlouvu o vzájemné spolupráci. K slavnostnímu
podpisu byla vybrána Expozice historie výroby technických plynů na území České republiky, jež se
nachází v areálu Linde Gas a.s. v Praze - Kyjích.
Předmětem vzájemné smlouvy o spolupráci je nově vznikající stálá expozice chemie v prostorách
Národního technického muzea a tisk odborných publikací. Tato expozice chemie bude umístěna v
2
přízemí hlavní budovy muzea na ploše 200 m a bude členěna do jednotlivých částí: alchymie, materiály,
energie apod. Součástí expozice budou i multimediální prezentace a informační kiosky. V jednotlivých
sekcích budou umístěny obrazové panely, modely a sbírkové předměty. Vernisáž se uskuteční
v listopadu 2012.
Expozice chemie a Linde Gas a.s.:
Část prostoru expozice bude věnována prezentaci technických plynů. Budou představeni průkopníci
oboru Carl von Linde a Gustaf Dalén. Součástí prezentace budou ukázky využití technických plynů v
běžném životě nebo v dalších speciálních oborech, např. ve zdravotnictví, potravinářství, metalurgii, ve
vědě, výzkumu atd.
red
(podle zdroje: Ing. Zbyněk Brada, Linde Gas a.s.,
U Technoplynu 1324, 198 00 Praha 9)
Podpis smlouvy o spolupráci mezi Linde Gas a.s. (generální ředitel Ing. Petr Choulík, CSc. vpravo)
a Národním technickým muzeem v Praze (generální ředitel Bc. Karel Ksandr vlevo)
96
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Hutnictví ve světě
Azovstal bude prodávat lodní plechy do
Indie
Zvyšování poplatků za znečištění ovzduší
v novém zákoně
SBB
ceskenoviny.cz, ČTK
1.5.2012
Ukrajinská těžařská a ocelářská společnost
Metinvest, má exportovat lodní plechy na domácí a
také indický trh. Azovstal, ukrajinská válcovna
tlustých plechů která patří Metinvestu, nedávno
úspěšně dokončil certifikační proces jakosti pro
Indii.
Firmám se budou do roku 2021 zvyšovat poplatky
za znečišťování ovzduší. Prezident Václav Klaus
dne 29.5.2012 podepsal nový zákon o ochraně
ovzduší, který s tím počítá.
Velcí znečišťovatelé mají za emise prachu platit od
příštího roku 4 200 Kč za tunu do roku 2016, poté
by se měly poplatky zvyšovat až do roku 2021 na
výsledných 14700 Kč. Mírněji se mají zvýšit
poplatky za vypouštění SO2, NOX a za emise
těkavých organických látek.
Vlastnictví certifikátu Indian Register of Shipping
umožní Azovstalu dodávat lodní plechy různých
jakostí včetně výšepevných ocelí pro stavbu
plavidel různých kategorií.
Společnost již byla certifikována všemi hlavními
mezinárodními certifikačními orgány jakosti, jako
jsou Lloyd´s Register, Germanischer Lloyd, Det
Norske Veritas, American Bureau of Shipping aj.
Azovstal je jediná ukrajinská válcovna, která je
schopna vyrábět tlusté plechy v tloušťkách 6 až
200 mm a šířkách 1500 až 3200 mm, které jsou
používány
ke
stavbě
lodí,
v těžkém
a
energetickém strojírenství, při stavbě mostů,
vrtných námořních plošin a při výrobě potrubí
velkých průměrů. Indie je importérem tlustých
plechů z Evropy, Číny, Koreje a Japonska.
Od poplatků ale budou osvobozeny firmy, pokud
by na nich měly zaplatit méně než 50.000 Kč. Platit
tak přestane zhruba 90 % hlavně malých nebo
středně velkých firem, neboť nyní limit představuje
pouze 500 Kč. Podle kritiků budou od poplatků
osvobozeny nejen drobné provozovny v rámci
snížení byrokratické zátěže, ale také uhelná
elektrárna Prunéřov nebo zařízení ocelářské
společnosti Arcelor Mittal.
Sněmovna se původně proti vládnímu návrhu
postavila a navrhovala poplatky do 10 let zrušit.
Senát ale poplatky navrhl podle původní vládní
verze a sněmovna napodruhé zákon schválila.
Proti návrhu protestoval Svaz průmyslu a dopravy
a Svaz chemického průmyslu.
LZ
Korejská firma Hysco možná postaví
v Turecku
nové
coil
centrum
pro
automobilové plechy
SBB
29.5.2012
Norma také zavádí povinné revize kotlů na tuhá
paliva, které lidé budou muset podstoupit každé 2
roky. První revize by měli podstoupit nejpozději do
roku 2016 pod hrozbou pokuty až 20.000 Kč.
Zákon má také umožnit obcím vymezit nízkoemisní
zónu a zakázat do nich vjezd zastaralým
automobilům pod podmínkou zajištění objízdné
trasy. Týkat se to má hlavně velkých měst, lázní
nebo obcí v chráněných územích.
2.5.2012
Hlavní korejský výrobce automobilových plechů
Hyundai Hysco zvažuje výstavbu nového coil
centra v Turecku, aby podpořil rostoucí poptávku
po zpracovaném plechu ze strany své mateřské
společnosti Hyundai Kia Automotive Group.
Centrum by mělo mít zpracovací kapacitu kolem
100 000 t/r. Podle některých korejských zdrojů by
mělo být uvedeno do provozu v polovině roku
2013. Mluvčí společnosti to ale odmítl s tím, že
investiční plány ještě nebyly finalizovány.
Prezident Klaus loni vetoval novelu zákona o
ochraně ovzduší, která měla dát radnicím
pravomoc vymezit ve městech a obcích zóny, do
nichž nebudou moci vjíždět starší automobily,
které nesplňují určité emisní limity.
V současné době provozuje Hyundai Motor
montážní závod na výrobu asi 100 000 osobních
aut ročně. Závod je ve městě Izmit, v povincii
Kocaeli na severozápadě Turecka. Podle
korejských zdrojů bylo rozhodnuto zdvojnásobit
kapacitu závodu na 200 000 automobilů.
SB
V Opavě byla předána další osvědčení
„Bezpečný podnik“
investujeme.sk, Ministerstvo práce a sociálních
věcí ČR
30.5.2012
Mezitím Hysco uvedl v květnu do provozu nové
coil centrum v Piracicaba v Brazílii, asi 157 km
severně od Sao Paula. Bude to jeho osmé
zámořské servisní centrum. Tento závod bude
dodávat automobilové plechy do nové automobilky
Hyundai ve stejném městě. Hysco vlastní 90 %
v joint venture se švýcarským Dufercem, který
vlastní zbytek. Zpracovací kapacita je kolem
240 000 t/r.
Zástupcům 10 společností předali dne 29.5.2012
náměstek ministra práce a sociálních věcí Karel
Machotka a generální inspektor Státního úřadu
inspekce práce Rudolf Hahn v Obecním domě v
Opavě osvědčení „Bezpečný podnik“. Jedna z
těchto společností, MP Krásno a.s., ocenění
získala popáté, a je tak držitelem tohoto titulu již 15
let.
LZ
97
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Cílem programu „Bezpečný podnik“ je zvýšit u
právnických a podnikajících fyzických osob úroveň
bezpečnosti a ochrany zdraví při práci, docílit tak
současně vyšší úrovně kultury práce a pracovní
pohody a vytvořit podmínky pro zavedení a
uplatňování integrovaného systému řízení. Splnění
požadavků programu „Bezpečný podnik“ je
praktickým naplněním zásady dát při řízení
právního
subjektu
stejnou
prioritu
jak
ekonomickým hlediskům, tak i bezpečnosti,
ochraně
zdraví
a
životního
prostředí.
Společnostem, které splnily podmínky programu,
se uděluje osvědčení „Bezpečný podnik“.
Certifikát Bezpečný podnik převzali zástupci
ostravských společností ArcelorMittal z rukou
náměstka ministra práce a sociálních věcí Karla
Machotky a generálního inspektora Státního úřadu
inspekce práce Rudolfa Hahna. „Ocenění patří
všem zaměstnancům. Pro všechny jednotky, které
v rámci ArcelorMittal splnily podmínky udělení, je
čest patřit do exkluzívní společnosti 68 podniků,
které jsou v současnosti držiteli platného
osvědčení Bezpečný podnik,“ řekl ředitel pro
bezpečnost a zdraví v ArcelorMittal Ostrava Jiří
Michálek.
Ocenění Bezpečný podnik bylo všem ostravským
podnikům ArcelorMittal uděleno na základě
výsledků prověření systému řízení Bezpečnosti a
ochrany zdraví při práci (BOZP) inspektory
Oblastního
inspektorátu
práce
pro
Moravskoslezský a Olomoucký kraj. Posuzoval se
systém řízení BOZP a jeho používání v praxi
v oblastech pracovních podmínek, elektrických,
tlakových, plynových a zdvihacích zařízení,
výrobních a provozních zařízení, stavební činnosti,
dopravy, prevence průmyslových havárií a
nakládání s nebezpečnými chemickými látkami.
Splnění požadavků programu Bezpečný podnik je
praktickým naplněním zásady dát při řízení
podniku stejnou prioritu jak ekonomickým
hlediskům, tak i bezpečnosti, ochraně zdraví a
ochraně životního prostředí.
V České republice se prokazuje platným
osvědčením „Bezpečný podnik“ 68 společností. Ty
přispívají zavedením a důsledným uplatňováním
systémového pojetí řízení bezpečnosti práce na
všech úrovních ke snižování pracovní úrazovosti a
nemocnosti zaměstnanců na minimum. Jejich
odpovědný postoj je pro budoucnost příslibem
potřebných a prospěšných změn v přístupu k
bezpečnosti a ochraně zdraví při práci a zvyšování
kvality pracovního života.
K datu 29. 5. 2012 získávají osvědčení „Bezpečný
podnik“ tyto společnosti: OHL ŽS, a.s., Pražská
teplárenská a.s., VODÁRNA PLZEŇ a.s., ELSPOL
spol. s r. o., MP Krásno, a.s., ArcelorMittal Ostrava
a.s., ArcelorMittal Distribution Solutions Czech
Republic, s.r.o., ArcelorMittal Energy Ostrava
s.r.o., ArcelorMittal Engineering Products Ostrava
s.r.o., ArcelorMittal Tubular Products Ostrava a.s.
Je tedy zřejmé, že i v době ekonomické krize
společnosti chápou, jak je důležité starat se o
bezpečnost práce a zdraví zaměstnanců.
SB
Soud rozhodl, že sporné akcie Vítkovic
patří Světlíkovi
Finanční noviny, ČTK
Program „Bezpečný podnik“ je jedním ze způsobů,
jak implementovat systém řízení bezpečnosti a
ochrany zdraví
při
práci do
celkového
managementu a docílit tak vyšší úrovně
bezpečnosti a ochrany zdraví. Tuto skutečnost
považují Ministerstvo práce a sociálních věcí a
Státní úřad inspekce práce za zcela zásadní, a
proto i nadále chtějí realizaci programu „Bezpečný
podnik“ podporovat.
Městský soud v Praze vydal rozhodnutí, že
předsedovi představenstva a generálnímu řediteli
společnosti Vítkovice Holding Janu Světlíkovi
musejí být předány akcie, o něž vedl spor s
Davidem Beranem a skupinou KKCG. Jde o podíl,
který původně činil 45 % ze základního kapitálu
společnosti, po navýšení kapitálu v roce 2010
představují podíl na firmě 11,25 %. Spor o akcie se
táhne už sedm let, čtyři roky jsou v soudní úschově
u Okresního soudu Praha-východ. KKCG chce
nové rozhodnutí zvrátit, dovolá se k Nejvyššímu
soudu. Společnost KKCG dnes uvedla, že využije
všech právních prostředků k tomu, aby rozhodnutí
Městského soudu zvrátila a ochránila oprávněné
nároky na zmíněné akcie. Až obdrží písemné
vyhotovení rozsudku, hned podá dovolání
k Nejvyššímu soudu a zároveň požádá o odkladný
účinek rozhodnutí Městského soudu.
SB
Pět ostravských společností ArcelorMittal
získalo ocenění Bezpečný podnik
konstrukce.cz
31.5.2012
30.5.2012
Společnost ArcelorMittal Ostrava získala již popáté
ocenění Bezpečný podnik. Kromě ArcelorMittal
Ostrava se ze stejného ocenění mohly radovat
také její čtyři ostravské dceřiné společnosti:
ArcelorMittal
Tubular
Products
Ostrava,
ArcelorMittal Engineering Products Ostrava,
ArcelorMittal Energy Ostrava a ArcelorMittal
Distribution Solutions Czech Republic. Pět
ostravských společností ArcelorMittal bylo mezi
deseti firmami, kterým předali certifikát zástupci
Státního úřadu inspekce práce a Ministerstva
práce a sociálních věcí.
"Je pro nás nepochopitelné, jak v jedné a té samé
věci mohou různé soudy dospět ke zcela
opačnému závěru. Jsme přesvědčeni, že odvolací
soud nebral v potaz veškeré právní argumenty a
důvody a že rozhodnutí je věcně a právně
chybné," uvedl v tiskové zprávě mluvčí KKCG Dan
Plovajko. KKCG Industry je podle této zprávy
pětiprocentním akcionářem společnosti Vítkovice
98
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Hutnictví ve světě
Holding a má 10,2 % akcií společnosti Vítkovice
a.s.
K osamostatnění závodu došlo až 31.12.1951, kdy
byl zřízen národní podnik Nová huť Klementa
Gottwalda se sídlem v Ostravě-Kunčicích. V letech
1960–1975 zde také sloužilo družstvo žen, které
převážně zajišťovalo požární dozor při pracích s
otevřeným ohněm na jednotlivých provozech s
vysokým požárním nebezpečím. Toto družstvo žen
však postupně zaniklo.
Sporné cenné papíry byly již předmětem obchodu
mezi Beranem a KKCG. V lednu 2008 dosáhl
Světlík u Rozhodčího soudu při Hospodářské
komoře ČR a Agrární komoře ČR v Praze
rozsudku, že Beran porušil dohodou s KKCG jeho
předkupní právo. To znamená, že od ledna 2008
měly být akcie v rukou Jana Světlíka a David
Beran je nikdy nesměl prodat KKCG.
První požární zbrojnice sídlila na závodě Autokola
v prostoru staré pošty, nyní firma SEKOS
hospodářské středisko, a měla celkem tři garážová
stání s vozidly Praga RN. Sloužilo se zde na 3
směny s 24hodinovou službou a 48 hodinami
volna.
Podle mluvčího KKCG Plovajka ale odvolací soud
nepochopitelně mimo jiné zcela ignoroval
skutečnost, že paralelně pokračuje soudní řízení
právě ve věci zrušení arbitrážního nálezu
Rozhodčího soudu při Agrární a Hospodářské
komoře ČR, na základě kterého se Světlík vydání
akcií domáhá. "Městský soud tak uznal nárok Jana
Světlíka na základě arbitrážního nálezu, o jehož
platnosti stále nebylo s konečnou platností
rozhodnuto," uvedl Plovajko jménem skupiny
KKCG Karla Komárka. Beran akcie uložil do
soudní úschovy a následovala série soudních
sporů o vydání. Vrchní soud v Olomouci a
následně i Nejvyšší soud v Brně opakovaně
potvrdil, že majitelem akcií je Světlík. Ani to ale
nestačilo a až současný pravomocný rozsudek
znamená reálné určení, že akcie ze soudní
úschovy patří Janu Světlíkovi.
Druhé stěhování požární zbrojnice proběhlo do
náhradních prostor v závodě 5 Autodoprava. V
roce 1971 se sloužilo na 4 směny s 24hodinovou
službou a 72 hodinami volna. V současnosti slouží
jednotka ve 4 směnách, kde se zaměstnanci
střídají v nepřetržitém cyklu po 12hodinových
službách.
Na jednotlivých směnách sloužilo od 70. let 20 až
25 zaměstnanců. Po výstavbě nové požární
zbrojnice na ulici Vratimovské se útvar stěhoval již
naposledy. Nová budova již byla stavěna pro
požárníky, kteří využívali garážové prostory a první
patro. Jednotka v této budově sídlí dodnes.
Jednotka
Hasičského
Záchranného
Sboru
ArcelorMittal Ostrava a.s. zasahuje převážně na
území svého zřizovatele a je začleněna do
poplachového plánu města Ostravy v kategorii
JPO-4. Dle potřeb může být povolána IBC i mimo
svůj hasební obvod. Na jednotlivých směnách
dnes slouží maximálně 14 zaměstnanců, z nichž je
12 připraveno na okamžitý výjezd k jakékoliv
mimořádné
události,
jeden
zaměstnanec
zabezpečuje chod operačního střediska a jeden
řidič výjezd vozidla lékařské pomoci.
Už v loňském roce Vrchní soud v Olomouci zrušil
pět let staré rozhodnutí Rozhodčího soudu, kvůli
němuž Světlík musel zaplatit 60 mil. Kč společnosti
Profidebt spojené s Davidem Beranem a Petrem
Novotným za údajné porušení akcionářské
smlouvy mezi vlastníky společnosti Vítkovice
Holding. Profidebt by mu měl nyní včetně
příslušenství a úroků vrátit přes 100 mil. Kč.
Vítkovice Holding zastřešuje celou strojírenskou
skupinu vystupující pod značkou Vítkovice
Machinery Group. Tu tvoří firmy s ročním obratem
kolem 20 mld. Kč. Holding zaměstnává 8500 lidí.
Jednotka zasahuje především u technických
zásahů, úniku ropných produktů, dopravních
nehod, záchraně postižených osob v hutních
provozech, ale také u požárů v těžkém průmyslu,
kabelových kanálech a také v přilehlém okolí.
Počet výjezdů jednotky ArcelorMittal Ostrava a.s,
se pohybuje od 480–600 za jeden rok. Nejsou zde
započítávány výjezdy sanitního vozidla RZP.
SB
HZS Arcelor Mittal Ostrava a.s. letos
oslavuje 60 let od svého vzniku
pozary.cz, swo, Robert Kuruc, zástupce VČ HZS
AMO a.s
2.6.2012
Závodní požární útvar NHKG n.p. předchůdce
dnešního Hasičského záchranného sboru podniku
ArcelorMittal Ostrava a.s., byl zřízen v červnu roku
1952 pod názvem Požární útvar NHKG n.p.
V areálu HZS je umístěna cvičná věž, kde jednotka
složená z lezců nacvičuje záchranu osob z výšek a
hloubek, dále cvičná nádrž na nácvik zásahu při
úniku nebezpečných látek. Hasiči mají k dispozici
posilovnu a běžecký ovál k udržování fyzické
zdatnosti. Jednotka provozuje sanitní vozidlo RLP,
se kterým řidič spolu s lékařem vyjíždějí na výzvu
IBC (Integrované Bezpečnostní Centrum-Ostrava),
především do areálu společnosti. Jednotka
disponuje operačním střediskem s počítačovou
technologií.
Jeho náplní bylo zajišťovat ochranu před požáry a
v neposlední řadě také požární dozory při samotné
výstavbě nově vznikajícího podniku. První požární
družstvo vzniklo příchodem hasičů z požárního
útvaru Vítkovických Železáren, kteří přišli sloužit
do nově vznikajícího provozu, který měl původně
být jižním závodem Vítkovických železáren. To se
ještě nepočítalo s tím, že v tomto prostoru vznikne
samostatný závod s úplnou hutní výrobou.
SB
99
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Výstavba válcovny pásů z nerez oceli
Stahlwerk Ergste Westig to build rolling mill for
stainless steel strip. MPT International 2012, č. 2,
s. 21
Německá firma Stahlwerk Ergste Westig, což
dceřiná společnost firmy Zapp group, objednala u
firmy Andritz Sundwig dodávku dvacetiválcové
stolice pro nový závod v Unně, který je zaměřen
na válcování nerezavějící oceli. Budou se zde
válcovat velmi tenké pásy od 0,02 do 0,5 mm při
šířce až 750 mm. Rychlost válcování bude 600
m/min. Trať by měla být uvedena do provozu
počátkem r. 2013.
LJ
Obří elektrická oblouková pec
The jumbo size 420 t EAF at Tokyo Steel, Japan.
MPT International 2012, č. 2, s. 54 až 62.
V závodě Tahara Plant patřící firmě Tokyo Steel
byla v červnu uvedena do provozu vysoce výkonná
stejnosměrná oblouková pec. Tato obří pec je
největší elektrická oblouková pec, jaká kdy byla
postavena. Hmotnost tavby je 300 t, celková
kapacita je 420 t. Důvodem pro výstavbu tak velké
pece byla snaha dosáhnout vysokou produktivitu
a účinnost. Při konstrukci pece byly využity
nejnovější technické poznatky a možnosti. Sázení
pece je automatické. Ocelárna je dále vybavena
pánvovou pecí 300 t se dvěma pánvovými vozy.
Dále je zde vakuová stanice (VD) se dvěma
nádržemi a dvěma víky. Je připojena k vakuovým
čerpadlům o výkonu 700 kg/h.
Ocelárna je určena pro výrobu ocelí se středním,
nízkým a velmi nízkým obsahem uhlíku. Pracuje
s jednou pecí a dosahuje výkon 2,6 mil. t oceli za
rok, což je velký technologický pokrok. Výkon
transformátoru je 175 MW. Charakteristika obří
pece je následující:
Doba připojení na síť
Doba mezi odpichy
Výrobnost
Vsázka
Výkon při sázení
Spotřeba el.energie
Spotřeba kyslíku
Spotřeba elektrod
42 min
50 min
360 t/hod
100 % šrot
až 9 t/min
387 kWh na 1t tekuté oceli
3
33 m na 1t tekuté oceli
1,2 kg na 1t tekuté oceli
LJ
Společnost ArcelorMittal letos spustila
investice za 2,5 miliardy korun
týden.cz, Jiří Zatloukal
15.6.2012
Největší tuzemská hutní společnost ArcelorMittal
Ostrava letos zahájila investiční projekty za 2,5
mld. Kč. Bude investovat do modernizace zařízení
a do snížení ekologické zátěže. Mezi hlavní
projekty patří modernizace zařízení plynulého
odlévání oceli č. 1 a výstavba nové vakuovací
stanice. Firma očekává, že jí projekt otevře nové
exportní trhy v arabském světě.
Firma musí kvůli zpřísňujícím se ekologickým
limitům investovat také do odsiřování. Další
zahájenou investicí je proto modernizace
elektrárny, kterou provozuje dceřiná společnost
ArcelorMittal Energy Ostrava. V letech 2012 až
2014 se bude realizovat odsíření energetiky za
532 mil. Kč, což sníží emise SO2 a prachu. Dále
bude společnost ArcelorMittal Ostrava odsiřovat
koksovnu za 211 mil. Kč, což sníží obsah sulfanů v
čistém koksárenském plynu. Tato investice bude
dokončena v březnu 2014.
ArcelorMittal Ostrava patří do největší světové
ocelářské skupiny ArcelorMittal. V regionu patří k
největším zaměstnavatelům. Přímo zaměstnává
4230 lidí, dohromady s dceřinými společnostmi má
téměř 8 tisíc zaměstnanců.
SB
Češi mají desítky milionů povolenek navíc.
ČEZ může díky EU vydělat miliardy
Hosp.noviny, Nikita Poljakov
22.6.2012
Systém
rozdělování
emisních
povolenek
nefunguje. Stát jich rozdal příliš mnoho a firmy nic
nenutí emise snižovat. Měl to být nástroj, jak
největší znečišťovatele v Evropě přinutit chovat se
ekologičtěji. Ale nefunguje. Data, která mají
Hospodářské noviny exkluzivně k dispozici,
dokazují, že deset velkých tuzemských firem
dostalo od státu tolik povolenek na vypouštění
CO2, že téměř neví, co s nimi. Ty v tuto chvíli sedí
na 29,2 milionu nevyužitých emisních povolenek
v hodnotě 11,1 mld. Kč. Místo, aby systém firmy
nutil investovat do modernizace zařízení, dal jim
příležitost k bezpracným ziskům – firmy část
přebytečných povolenek prodávají dál, nebo si je
schovávají na horší časy, až se povolenky
přestanou rozdávat a začnou prodávat v aukcích.
V ČR nejvíce z nefunkčního systému těží
energetický gigant ČEZ a ocelářský koncern
ArcelorMittal.
Vyplývá to ze studie známé pod názvem Fat Cats
(Tlusté kočky), kterou vypracovala britská nevládní
organizace Sandbag; česká data dodalo tuzemské
občanské sdružení Centrum dopravy a energetiky.
Například ČEZ dostal od roku 2008 navíc
povolenky za 2,6 mld. Kč. Část z nich prodal dál
firmám, jimž se povolenek nedostává, zbytek si
nechává na další roky. Firma tvrdí, že má přebytky
hlavně proto, že znečišťuje méně díky tomu, že
investuje do ekologičtějších technologií. „Na
začátku června jsme například dokončili komplexní
obnovu Elektrárny Tušimice II, která přinesla
snížení emisí v průměru o 79 %t,“ vysvětluje
mluvčí ČEZ Barbora Půlpánová. Podobně je na
tom ArcelorMittal, jenž dostal také o 2,6 mld. Kč
v povolenkách navíc, než dokáže spotřebovat.
„Zbylé povolenky využijeme na částečné pokrytí v
100
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Hutnictví ve světě
následujících letech, kdy nám budou chybět,“ říká
mluvčí Barbora Černá Dvořáková.
Jedna emisní povolenka dává firmě možnost
vypustit do ovzduší jednu tunu emisí CO2. Celkový
český nadbytek povolenek dosáhl na konci
loňského roku 41,2 mil t, což odpovídá zhruba
ročnímu znečištění celého Slovenska.
Systém obchodování s povolenkami krachuje ze
dvou důvodů. Prvním je zbytečně velké množství
povolenek, které evropské firmy dostaly zadarmo
na období 2008 až 2012. Druhým je finanční krize,
která snížila průmyslovou výrobu v Evropě, čímž
zároveň snížila spotřebu emisních povolenek.
Nefunkčnost systému podrývá záměr, s nímž EU
do celého projektu vstupovala: nastavit cenu
povolenek tak vysoko, aby bylo pro evropské firmy
výhodnější investovat do snižování emisí CO 2,
který způsobuje globální klimatické změny.
Důkazem rozpadu trhu s emisními povolenkami je
jejich cena na burze, která se dnes pohybuje
kolem 7,5 € za jednu tunu CO2. Ještě na konci
června 2010 ale stála dvakrát tolik.
SB
Podél silnic budou bezpečnější svodidla
ifaster.cz
26. 6.2012
Dceřiná společnost ArcelorMittal Distribution
Solutions Czech Republic s.r.o. (AMDS CR)
vyvinula ve spolupráci se svou mateřskou
společností ArcelorMittal Ostrava nový typ
svodidla, které nese označení AM. Nahrazuje tak
NH4, nejrozšířenější typ svodidla v ČR.
Oproti NH4 je nový typ svodidla lehčí o čtvrtinu a je
bezpečnější. Úspory hmotnosti bylo dosaženo
použitím vysokopevnostní mikrolegované oceli.
Díky použití menšího množství oceli je tak svodidlo
i levnější. Nová ocel umožnila snížit tloušťku
materiálu svodnice ze 4 na 2,8 mm. Vedle nové
svodnice byly z mikrolegované oceli vyrobeny i
distanční díly a sloupky, které byly navíc zkráceny
o 190 mm, čímž se podařilo významně snížit
celkovou hmotnost záchytných systémů.
„Čím je záchytný systém těžší, tím je dražší,
protože ocel má svou cenu. Investoři i montážní
firmy tedy jistě uvítají, že hmotnost jedné svodnice
je pouhých 50 kg místo původních 70 kg. Podařilo
se nám tak vyvinout a vyrobit opravdu výjimečně
kvalitní záchytný systém za velmi příznivou cenu,“
vysvětluje Libor Černý, generální ředitel AMDS
CR.
Nová svodidla AM splňují veškeré evropské
normy. Uspěla při bariérových zkouškách za
použití osobních vozidel, nákladních vozidel i
autobusů. Například index prudkosti nárazu, který
definuje, jaký má náraz vliv na posádku vozidla, je
ve všech případech lepší než u dosavadního
systému NH4. Nové záchytné systémy jsou tedy
bezpečnější než systémy typu NH4.
„Svodidla typu AM jsou pro český trh ideální. Nová
svodnice má stejný tvar jako nejrozšířenější typ
NH4, takže ji bude možno napojovat na systémy
NH4 bez přechodových dílů. Pro údržbu silnic je to
tedy nejjednodušší a také nejlevnější řešení,“
uvádí Černý.
Brzy se nová svodidla objeví i na tuzemských
silnících, od podzimu na komunikacích v
Moravskoslezském kraji.
AMDS CR je jediným výrobcem certifikovaných
trasových záchytných systémů v ČR, dále důlní
výztuže a za tepla válcovaných plechů a pásů.
Roční kapacita je více než 0,5 mil. t výrobků. Má
téměř 400 zaměstnanců. Vznikla v roce 2009 jako
dceřiná společnost ArcelorMittal Ostrava a.s.,
historicky jediného výrobce svodidel v České
republice i předtím v Československu. Svodidla z
ArcelorMittal v Ostravě se vyskytují na 70 % všech
českých dálnic a téměř na všech silnicích první
třídy.
ArcelorMittal Ostrava a.s. je největší hutní firmou v
České republice a patří do největší světové
ocelářské skupiny ArcelorMittal. Roční kapacita
výroby společnosti jsou 3 mil. t oceli, zhruba 50 %
produkce se exportuje do více než 60 zemí světa.
Zaměstnává 4230 lidí, dohromady s dceřinými
společnostmi má více než 8 tisíc zaměstnanců.
Průměrná mzda zaměstnanců v roce 2011 činila
32 796 Kč. Jediným akcionářem je ArcelorMittal
Holdings A. G.
SB
ArcelorMittal bude propouštět, část výroby
má přesunout do Polska, tvrdí odbory
novinky.cz, Anna Bortlíčková, Právo
29.6.2012
ArcelorMittal Distribution Solutions Czech Republic
(AMDS CR) je 100% dcerou společnosti
ArcelorMittal Ostrava (AMO), která nedávno
výrazně snížila zaměstnanost. V Ostravě od
loňského prosince do konce března rozdala přes
700 zlatých padáků, tehdy se však propouštění
zaměstnanců firmy AMDS netýkalo.
Nyní se chystá restrukturalizace AMDS, která
vyrábí pásy ve svitcích a patří pod AMO, bude
zastavena. Zaměstnanci budou přesunuti na jiná
pracoviště,
dosud
obsazená
agenturními
pracovníky.
Tato trať bude posledních čtrnáct dní válcovat v
červenci, zakázky už se neberou a nabrané se pak
budou dělat v Polsku, kam se má z Ostravy
přesunout tato výroba. V AMDS CR se má zastavit
příčná dělicí linka, která pásku zpracovávala,
zastavit se má i zastaralá zinkovna a údržba se má
vyčlenit pod externí firmu. Máme i novou
postavenou dělicí linku Fagor, která ale ještě
nejede, na dokončení stačí investice 1 mil. eur a
mohla by vydělávat. Jedná se však o přemístění
této technologie do Polska.
101
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Odbory dodaly, že v rámci této restrukturalizace by
z firmy mělo odejít 150 lidí, což je 42 %
zaměstnanců. Vedení svůj návrh restrukturalizace
poslalo do Londýna. S odbory ale navrhovaná
opatření, zejména ta, která se týkají snižování
počtu
zaměstnanců,
nikdo
neprojednal.
Zaměstnavatelům tuto povinnost ukládá nejen
zákoník práce, ale i příslušná evropská směrnice.
Odbory proto předaly vedení AMDS CR
i personálními řediteli AMO stížnost.
Odbory zvažují i podnět na oblastní inspektorát
práce. Proberou to na užším výboru Evropské rady
zaměstnanců ArcelorMittal. Firma se konkrétněji k
připravované restrukturaci nevyjádřila. Mluvčí
ArcelorMittal Ostrava Barbora Černá Dvořáková
pouze sdělila, že v evropských podnicích
společnosti ADMS je plánována reorganizace a
restrukturalizace, ale plán ještě není finalizován
ADMS je jediným výrobcem certifikovaných
silničních svodidel v ČR, vyrábí i důlní výztuže a za
tepla válcované pásy. Roční kapacita je více než
0,5 mil. t výrobků.
SB
Westinghouse podepsal
partnerství pro Temelín
novinky.cz, ČTK
s
Vítkovicemi
9.7.2012
Česká strojírenská společnost Vítkovice podepsala
dohodu o strategickém partnerství s americkou
firmou Westinghouse, která se uchází o dostavbu
Jaderné elektrárny Temelín. Společnosti o tom dne
9.7.2012 informovaly v tiskové zprávě. V případě,
že dostavbu bude provádět Westinghouse,
Vítkovice budou mít možnost dodat strukturální a
mechanické moduly pro jaderné reaktory.
Vítkovice již dříve podepsaly dohody o budoucí
spolupráci také s dalšími zájemci o dostavbu
Temelína.
"Strategická spolupráce s Vítkovicemi na výrobě a
instalaci modulů je jasným důkazem snahy
Westinghouse lokalizovat dodávky pro nové
temelínské
bloky,"
uvedl
Randy
Galm,
viceprezident Westinghouse pro region Evropa,
Blízký východ a Afrika. Potenciální dodávka
modulů podle firmy představuje velice významný
podíl na výstavbě elektrárny. Oproti dalším
účastníkům tendru na dostavbu Temelína
společnost Westinghouse zatím uzavřela dohody o
spolupráci jen s hrstkou českých firem. Na projektu
by kromě Vítkovic spolupracovala s Metrostavem a
I&C Energo.
Další uchazeči o dostavbu - francouzská Areva a
česko-ruské konsorcium tvořené firmami Škoda
JS, Atomstrojexport a Gidropress - podobné
dohody
uzavřeli
s
desítkami
českých
strojírenských a dalších podniků. Všichni účastníci
výběrového řízení Temelín shodně slibují, že
českým podnikům v případě úspěchu v tendru
poskytnou 70 % celé zakázky. Někteří odborníci,
včetně vládního zmocněnce pro dostavbu
Temelína Václava Bartušky, ale tato tvrzení zatím
považují za nadnesená.
Westinghouse již v prosinci 2011 s Vítkovicemi
podepsal memorandum, které se týkalo hledání
možné spolupráce při výrobě komponentů pro
jadernou elektrárnu. Westinghouse pro Temelín
nabízí reaktory AP1000. Koncepce AP1000 je
založen na moderní metodě modulární výstavby,
která umožňuje, aby řada stavebních prací
probíhala paralelně. To zkracuje dobu výstavby
elektrárny a rovněž snižuje náklady a rizika
spojená s financováním projektu.
Zájemci o dostavbu Temelína počátkemčervence
provozovateli elektrárny ČEZ předložili své
nabídky. Vítěz tendru má být vybrán během
příštího roku, náklady na dostavbu se odhadují na
200 až 300 mld. Kč. Třetí a čtvrtý blok Temelína by
měl být dostavěn do roku 2025.
SB
Očekávaná investice v Srbské Republice
Acciaierie Bertoli Safau to expand in Serbia.
Metallurgical Plant and Technology International.
2012, č. 3, s. 15.
Vláda Srbské republiky podepsala s Danieli Group
memorandum o novém průmyslovém projektu.
Ocelárenský segment firmy Danieli reprezentovaný
firmou Acciaierie Bertoli Safau SpA (ABS) sídlící
v Cargnacco (Itálie) má zájem investovat do
nového
podniku,
aby
si
udržela
konkurenceschopnost v segmentu speciálních
ocelí. Danieli zkoumá více investičních možností
ve dvou dalších zemích, o nejvhodnějším místě
pro zamýšlenou investici bude teprve rozhodnuto.
LJ
Příprava výstavby ocelárny na nerez ocel v
Turecku
Posco Assan TST to build stainless steel plant.
Metallurgical Plant and Technology International.
2012, č. 3, s. 15 a 16.
Jihokorejské společnosti Daewoo a Posco Assan
TST a turecká společnost Kibar Holding vytvořily
společný podnik s cílem vybudovat v Turecku
závod, který bude pokrývat 40 % turecké potřeby
nerez ocelí. Hlavním výrobním agregátem budou
dvě nové Sendzimirovy stolice s délkou těla 1625
mm pro válcování za studena, které budou
pracovat ve studené válcovně v Izmitu. Pro
dodávku pohonů a automatizace byla vybrána
firma GE Energy. Obě stolice by měly být uvedeny
do provozu v prvé polovině r. 2013. Budou se zde
válcovat
především
pásy
z feritických
nerezavějících ocelí.
102
LJ
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Hutnictví ve světě
Rozšíření výroby pásů z nerezavějící oceli
ThyssenKrupp Nirosta orders equipment for
stainless steel production. Metallurgical Plant and
Technology 2012, č. 3, s. 14 a 15.
Firma ThyssenKrupp Nirosta objednala u firmyAndritz žíhací a mořicí linku a stolici pro válcováníza studena. Zařízení bude instalováno v závoděv Krefeldu. Nová žíhací a mořící linka bude mítvýrobnost 400 000 t/r pro pás válcovaný za tepla a
290 000 t/r pro pás válcovaný za studena. Nová
dvacetiválcová stolice bude schopná válcovat pásy
v rozmezí 0,3 až 8 mm při šířce 900 až 1600 mm
rychlostí 800 m/min. Trať bude vybavena měřením
a automatickým řízením. Do provozu by měla být
uvedena v prvém kvartálu 2014.
LJ
Světová výroba nerezavějící oceli v roce
2011 byla rekordní
Global stainless steel production with new record
in 2011. Metallurgical Plant and Technology 2012,
č. 3, s. 16.
Podle International Stainless Steel Forum (ISSF)
světová výroba nerezavějící oceli v roce 2011
stoupla o 3,3 % a dosáhla rekordní výše 32,1 mil.
t. Růst výroby však nebyl ve všech místech světa
stejný. Nejlépe si vedla Čína, kde výroba vzrostla o
11,9 % a dosáhla výše 12,6 mil. t. V ostatních
asijských zemích však výroba nerezavějící oceli
klesla o 2,7 % na 8,8 mil. t. V západní Evropě a
v Africe výroba nerezavějící oceli stagnovala a
zůstala na výši 7,9 mil. t. Ve střední a východní
Evropě vzrostla o 14,1 % na hodnotu 0,4 mil. t, což
je ovšem ve srovnání s jinými částmi světa velmi
malý podíl. V Americe výroba nerezavějící oceli
v r. 2011 vzrostla o 4,7 % na hodnotu 2,5 mil. t.
LJ
V únoru 2011 byla v koksovně firmy Zentral
Kokerei Saar (ZKS) v Dillingenu uvedena do
provozu koksárenská baterie č. 3 a tím byla
uskutečněna první etapa velkého projektu, který
zahrnuje:
Postavení baterie č. 3 (50 pecí) na zelené louce
Uvedení baterie č 3 do provozu
Demolici stávající baterie č. 1
Postavení nové baterie č. 1 (40 pecí) na stejných
základech
Uzavření baterie č. 2 po náběhu baterií č. 1 a 3.
Při realizaci bylo využito nejmodernější zařízení
pro ochranu ovzduší a současně byla zachována
původní kapacita závodu, tj. 1,3 mil. t koksu ročně.
O možné budoucí rekonstrukci baterie č. 2 dosud
nebylo rozhodnuto. Celou akci zajistila „na klíč“
firma Paul Wurth. Baterie č. 3 stojí v ose
s bateriemi 1 a 2, které postavila firma Didier.
Koksárenské baterie mají následující parametry:
délka pece - 16,2 m, výška pece - 6 250 mm,
střední šířka pece - 500 mm, rozteč pecí - 1 500
3
mm, užitečný objem - 43,7 m , doba koksování 21 h.
Baterie č. 3 má 50 pecí a výkon 690 000 t koksu
za rok, baterie č. 1 má 40 pecí a výkon 550 000 t
koksu za rok. Baterie pracují s pěchovaným
provozem.
Na bateriích byla realizována řada novinek.
Výztužný systém vyzdívky pece je řešen tak, aby
se minimalizoval výskyt tahových pnutí ve stěnách.
K vytápění lze využívat koksárenský plyn nebo
směsný plyn. Rovněž je možné jednu část pecí
vyhřívat směsným plynem a druhou část
koksárenským plynem. Celkem jsou možné tyto 4
varianty:
-
1/3 baterie je otápěna směsným plynem a 2/3
baterie koksárenským plynem
1/3 baterie je otápěna koksárenským plynem a
2/3 baterie směsným plynem
Celá baterie je otápěna směsným plynem
Celá baterie je otápěna koksárenským plynem
Voestalpine uzavírá válcovnu kolejnic
-
Voestalpine to close TSTG Schienenfabrik.
Metallurgical Plant and Technology 2012, č. 3, s.
19.
-
Vedení firmy Voestalpine AG rozhodlo o skončení
výroby
kolejnic
v dceřiné
firmě
TSTG
Schienenfabrik v Duisburgu. Při rozhodování hrála
hlavní roli neschopnost tratě obstát v mezinárodní
konkurenci, která vedla k dlouhodobé ztrátovosti.
Trať bude uzavřena nejdříve koncem roku 2012.
Přechod z jednoho režimu do druhého je možno
zajistit od řídicího pultu bez ručního zásahu.
Průběžně je prováděna analýza plamene,
vyhodnocuje se obsah NOx a rozložení teplot.
Řízení spalování je řešeno tak, aby se
minimalizovala spotřeba plynu i negativní dopad
na životní prostředí.
LJ
Nové koksárenské baterie u německé firmy
ZKS
ROBERTO LODDO, ANTONIO ASPOSITO,
STEFANO PIVOT: New stamp charging coke oven
batteries at ZKS Germany, with modern design
approach. Metallurgical Plant and Technology
International 2012, č. 3, s. 26 až 30
Práce baterie s pěchovaným provozem znamená,
že při sázení jsou dlouho otevřené dveře a uniká
mnoho plynů. Proto se v odtahovém potrubí
příslušné pece vytváří výrazný podtlak a tím se
většina plynů odtahuje a minimalizují se úniky do
ovzduší.
Dosahované teplotní, energetické a ekologické
výsledky jsou následující:
103
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
Teplota koksu
950 – 1050 °C
Rozdíl teplot ve svislém směru
40 °C
Kolísání teploty napříč topnou stěnou
±25 °C
Kolísání teploty po délce topné stěny
±15 °C
Energetický příkon
81 MW
3
Emise NOx
250 mg/m
Úlety prachu
zanedbatelné
Netěsnost dveří po nasazení
0%
LJ
Dvě jednotky Corex v Indii
Two Corex plants started up at Essar Steel in
Hazira, India. Metallurgical Plant and Technology
International 2012, č. 3, s. 34.
Indická firma Essar Steel má záměr zvýšit výrobu
oceli ze 4,6 na 10 mil. t/r. Proto zakoupila dvě
jednotky Corex C-2000, které vyrobila firma
Siemens VAI a instalovala je v Hanbo Iron & Steel
Works Ltd. v Asan Bay v Jižní Koreji. Zařízení však
nikdy nebylo uvedeno do provozu, poněvadž firma
Hanbo Steel zkrachovala. Bylo převedeno firmě
Essar Steel do závodu v blízkosti Suratu v provincii
Gujarat na západě Indie. Přitom ho Siemens VAI
doplnil automatikou a dalším zařízením.
Zařízení
Corex
pracuje
převážně
s
nekoksovatelným uhlím a rudou nebo peletami.
Závod proto nepotřebuje koksovnu a aglomeraci.
Investičně je tedy úspornější a vzniká v něm méně
emisí než v konvenční huti.
Prvá jednotka byla uvedena do provozu v září
2001 a druhá v prosinci 2011. Vyrobené železo má
od počátku vysokou kvalitu a dále se zpracovává
ve stávající ocelárně. Plyn vznikající v zařízení
Corex má dobrou výhřevnost a může se používat
jako náhrada zemního plynu.
LJ
____________________________________________________________________________________
Mezinárodní strojírenský veletrh Brno - Výstaviště
10. - 14. září 2012
104
Mezinárodní konference Internationale Konferenz
VYHNE ´12
PRODUKTIVNÍ ŘÍZENÍ SLÉVÁRNY
při příležitosti 45. výročí zahájení výroby hliníkových odlitků gravitačním
litím v Žiaru nad Hronom, příležitosti 250. výročí založení báňské akademie
v Banské Štiavnici a při příležitosti již 226 let od konání mezinárodního
kongresu přírodovědců v Sklených Teplicích
25. a 26. 9. 2012
Štiavnické Vrchy, SLOVENSKO
Koksovna Jan Šverma, původním jménem Ignát, byla postavena v r. 1892, dva roky po založení jámy Ignát
v Čertově Lhotě u Moravské Ostravy, dnes v ostravském
městském obvodu Mariánské Hory. Průmyslový komplex
v Čertově Lhotě založil Vladimír Vaněk a dal mu jméno po
svém otci Ignát, významném českém těžaři působícím na
Ostravsku. Začátkem 20. století (1901 – 1908) přešla
koksovna do majetku společnosti Oberchemische
Kokswerke und Chemischen Fabriken, A.G., Gliwice, tzv.
Oberkoks (pod vedením Fritze Friedländera). Koksovna
Ignát se spolu s konstrukční kanceláří Dr. Carla Otty
a spol. Oberkoks valnou měrou zasloužila o šíření výstavby Ottových regeneračních pecí v revíru. Od počátku
20. století pracovaly na ní další vývojové typy –
Koppersovy pece, adaptované později na cirkulační topení, a poslední vývojový typ Stillových pecí. Do doby ukončení provozu zde pracovaly už jen dvě, posléze jen jedna
koksárenská baterie s Koppersovými pecemi s cirkulačním
topením, u nichž byla před tím v r. 1989, resp. 1990 provedena generální oprava. Ve stejné řadě stojí dnes ještě
jedna koksárenská baterie, která vyhasla již v r. 1993.
Po válce fungovala koksovna jako samostatný podnik a od
r. 1958 jako součást podniku Ostravsko-karvinské
koksovny. V 90. letech po zrušení koncepce centralizované výroby koksu na Stonavě byla tato koksovna modernizovaná a zejména ekologizovaná, stejně jako ostatní
báňské i hutní koksovny. Ekologizace koksoven, která byla
v jiných průmyslově vyspělých zemích realizovaná po
dobu 20 – 25 let, byla na českých koksovnách provedena,
byť se zpožděním, řádově během 5 – 10 let, což autor
příspěvku považuje za velice úspěšný počin českých
techniků. I přes značné poničení povodní v r. 1997 se
podařilo v dobrém technickém a ekologicky příznivém
stavu udržet provoz koksovny až do 31.12.2010. Tehdy
poslední koksárenská baterie KB 4, na které byla ještě
v r. 1990 provedena generální oprava, vyhasla. Dnes je
areál koksovny sistován. Probíhají na něm jen demontáže
některých zařízení vhodných pro upotřebení v jiných
koksovnách v zahraničí a likvidace odpadních vod
z chemických provozů.
Na první a třetí fotografii jsou identické záběry na KB 4 se
sypným plněním, projektovanou kapacitou 200 t/h
a dobou koksování 16 h. a na uhelnou věž, tedy v době
plného provozu z 10/2008 a z 3/2011, tedy již po zastavení celé koksovny. Ze záběrů je vidět, že i v těžkém
provozu je možno udržet čistotu a pořádek. Snahu
koksovny o ekologický vztah k životnímu prostředí
dokladují značné investice vložené do provozu od 90. let
minulého století do konce jejího provozování. Svědčí
o tom druhá fotografie, která ukazuje zařízení k důslednému odsávání prachu nad hasicím vozem o objemu 15 t při
vytlačování koksu z komory
VM a red.
Literatura
POČTA, J. Výzkum historie techniky v koksárenství, 2. upravené
vydání. [výzkumná zpráva pro Státní památkový ústav v Ostravě],
CSM Ostrava, 9/1994
Download

Číslo 4/2012 - Hutnické listy