Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
Polecenie 1

Jak powstaje stal nierdzewna? Zapoznaj się z grafiką interaktywną przedstawiającą linię produkcyjną stali nierdzewnej, a następnie wykonaj ćwiczenia znajdujące się poniżej.

Jak powstaje stal nierdzewna? Zapoznaj się z opisem grafiki interaktywnej przedstawiającej linię produkcyjną stali nierdzewnej, a następnie wykonaj ćwiczenia znajdujące się poniżej.

R8Q6b4lyzSve51
Ilustracja interaktywna przedstawia kolejne kroki wytwarzania stali nierdzewnej. W postaci ikon przedstawiono linię produkcyjną stali nierdzewnej - typu duplex i triplex: proces przebiega początkowo od elektrycznego pieca łukowego do odżużlania. Następnie zachodzi argonowo-tlenowe odwęglanie stali. Kolejno ponowne odżużlanie. Od ponownego odżużlania jest strzałka do pieca kadziowego - tam dostaje się stal nierdzewna typu duplex, a triplex do świeżenia węgla tlenem w próżni metodą VOD. Od pieca kadziowego i świeżenia jest strzałka do ikony przedstawiającej odlewanie płyt ze stali nierdzewnej. Dotyczy obu rodzajów stali. Opisano: 1. Droga produkcji stali nierdzewnej typu duplex. Do procesu rafinacji w trybie Duplex zalicza się: topienie stali za pomocą elektrycznego pieca łukowego; rafinację konwertorową., 2. Droga produkcji stali nierdzewnej typu triplex, Produkcja stali typu triplex zawiera metodę tworzenia stali nierdzewnej typu duplex, która jest rozszerzona o rafinację przez zainstalowanie instalacji VOD (Odwęglanie próżniowe-tlenowe)., 3. Dotyczy obu rodzajów stali nierdzewnej. , 4. Elektryczny piec łukowy (EAF). Produkcja stali nierdzewnej rozpoczyna się od topienia złomu w elektrycznym piecu łukowym, gdzie następuje stopienie żelaza i węgla z dodatkiem chromu (najczęściej stosowany wariant dodatku). Amerykańska opatentowana norma określa, że zawartość chromu w stopie żelaza powinna wynosić przynajmniej 11%. W ten sposób wykonane materiały mogą być określone jako blachy nierdzewne. Zdjęcie przedstawia wnętrze huty z okrągłym piecem. Nad piecem jest żółty płomień., 5. Odżużlanie. W przypadku żużli tlenkowych CaO-MgO-SiO2-(Fe,Cr) eksperymentalna granica rozpuszczalności Cr2O3 w żużlu waha się od 3%, w kontakcie ze stopami o niskiej zawartości chromu (mniej niż 2% Cr), do około 9%. Dane te są zgodne ze schematem fazowym Cr2O3-CaO-SiO2, określonym przez Glassera i Osborna. Stwierdzono również, że pierwotną fazą tlenkową nie jest Cr2O3, ale chromit FeCr2O4 lub Cr3O4. Jednak komercyjne żużle wykazują znacznie wyższą rozpuszczalność tlenku chromu(III), niż te wskazane w opisanych ustaleniach laboratoryjnych. Różnica może być spowodowana efektem rozpuszczalnikowym, obecnością innych tlenków metali lub faktem, że żużel i metal nie osiągają równowagi w systemach komercyjnych., 6. Argonowo-tlenowe odwęglanie stali (AOD). Argonowo-tlenowe odwęglanie stali to inaczej proces AOD, który pozwala na otrzymanie stali nierdzewnych o niskiej zawartości węgla i siarki, a poziom chromu w stali mieści się w zakresie od 16 do 20%. W procesie AOD następuje przedmuchanie mieszaniną tlenu i argonu, metalu w formie ciekłej. Wsad składa się z 0,7-2,5% węgla i 18% chromu. Omawiany proces obejmuje cztery etapy, takie jak: odwęglanie, redukcja, odsiarczanie, wykańczanie stali. Główne zalety konwertera AOD w tym zakresie to: możliwość stosowania tańszych materiałów do ładowania bez pogorszenia jakości, np. obróbka AOD pozwala na zastosowanie wysokowęglowego żelazochromu, zamiast wysokiej jakości rafinowanego żelaza; niższe zużycie materiałów ogniotrwałych, ze względu na krótszy kontakt z ciekłą stalą; niższe zużycie energii elektrycznej i elektrod; wyższa wydajność dzięki zmniejszonemu żużlowaniu pierwiastków stopowych, takich jak chrom. , 7. Odżużlanie ponowne (opcjonalnie). Zdjęcie przedstawia dużą kadź, w której jest rozżarzony surowiec., 8. Piec kadziowy. W piecu kadziowym wykonywana jest obróbka kadziowa z podgrzewaniem stali. Piec kadziowy przypomina piec łukowy, który zbudowany jest z: kadzi ustawionej na specjalnym wozie; pokrywy z elektrodami; automatycznego systemu dozowania dodatków stopowych; maszyny do wprowadzania drutów rdzeniowych. Łuk elektryczny służy do podgrzewania ciekłej stali – z tego względu nie jest konieczne stosowanie prądu o dużym natężeniu. W piecach kadziowych stal jest mieszana z gazem inertnym, wdmuchiwanym najczęściej przez korki gazoprzepuszczalne, umieszczone na dnie kadzi. Wymagane jest to do procesu nagrzewania stali, w celu uzyskania jednorodnej temperatury i składu chemicznego metalu w całej objętości kadzi. Na zdjęciu jest kadź, z rozżarzonym surowcem. 9. Świeżenie węgla tlenem w próżni metodą VOD Jednym z wymogów produkcji stali nierdzewnej jest możliwość obniżenia zawartości węgla, bez obniżenia zawartości chromu. Można to osiągnąć poprzez rafinację stali w próżni, w procesie próżniowego odwęglania tlenem (VOD). Proces ten obejmuje trzy etapy: etap przedmuchiwania tlenem; etap odgazowywania; etap redukcji. Metoda ta stanowi rozwinięcie stacjonarnego odgazowania w kadzi. Wykorzystywana jest do produkcji stali nierdzewnych o niskiej zawartości węgla i wysokiej zawartości chromu, kwaso- i żaroodpornych. Proces VOD, podobnie jak proces AOD, ma za zadanie wytworzyć stal chromową z możliwie jak najmniejszą zawartością węgla w stali. Proces AOD różni się od procesu VOD tym, że do eliminacji produktu utleniania węgla w procesie VOD stosowane jest niskie ciśnienie, wytwarzane w komorze próżniowej urządzenia. Świeżenie węgla odbywa się w kadzi odlewniczej, umieszczonej w próżni (VOD). Stale o właściwościach kwasoodpornych i żaroodpornych, o dużej zawartości chromu, wytwarza się z wsadu złożonego ze złomu stopowego i wysokowęglowego żelazochromu. Straty chromu są minimalne przy stosowanych warunkach świeżenia. Zastosowanie świeżenia węgla tlenem w próżni (VOD) prowadzi do: zwiększenia wydajności elektrycznego pieca łukowego; otrzymywania stali o małej zawartości węgla, poniżej 0,02%; do uzyskania chromu dochodzącym nawet do 98% czystości; uzyskania stali o małej zawartości tlenu i wtrąceń. Ponadto wsad może składać się ze stopowego złomu, który zawiera chrom., 10. Odlewanie płyt ze stali nierdzewnej W procesie produkcji stali nierdzewnej, jej płynna forma o temperaturze ok. 1550°C wylewana jest pod kontrolą z kadzi do przelotowej wlewnicy, za pomocą maszyny odlewniczej (CCM). Tam płynny metal krzepnie i uzyskuje się wówczas kształt formy, z której jest sukcesywnie wysuwany. Odlew stalowy, po opuszczeniu CCM, ma temperaturę około 1000°C. Powstały materiał jest przekazywany do dalszej obróbki w walcowni. Na zdjęciu z dużej kadzi wylewa się gorący ciekły surowiec.
Proces technologiczny wytwarzania stali nierdzewnej
Źródło: GroMar Sp. z o.o. oprac. na podst. Primetals technologies, New AOD converter for Sij Acroni, „Metals magazine” 2018; Zdonek B., Żak A., Szypuła I., Jezierski J., Zastosowanie procesu AOD w produkcji odlewów staliwnych do pracy w ekstremalnych warunkach eksloatacji, „Journal of Metallic Materials” 2020, t. 72, 2, s. 53–62; online: https://thermocalc.com/showcase/application-examples/vacuum_oxygen_decarburization_vod/, licencja: CC BY-SA 3.0.
Ćwiczenie 1

Czym różnią się metody produkcji stali nierdzewnej typu triplex i duplex?

RiQa87rxcoq0t
(Uzupełnij).
R1I4UTo28Bx0o
Ćwiczenie 2
Przyporządkuj nazwy do odpowiednich oznaczeń. VOD Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. CCM Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. AOD Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. EAF Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
R12u3XbGisd26
Ćwiczenie 3
Ile % chromu w stopie powinno znajdować się w materiale wg normy amerykańskiej, aby mógł być on określony jako blacha nierdzewna? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. powinna wynosić przynajmniej 11%, 2. 8%, 3. minimum 1%, 4. żadna odpowiedź nie jest poprawna