E-materiały do kształcenia zawodowego

Planowanie procesów kontroli wyrobów

MTL.05 Organizacja i prowadzenie procesów metalurgicznych - Technik przemysłu metalurgicznego 311708

bg‑cyan

Kontrola etapów procesów metalurgicznych

PLANSZA INTERAKTYWNA

Rm9FNZ9FQh2ag
Ilustracja interaktywna. Ilustracja przedstawia kontrolę etapów procesów metalurgicznych. Kolejnymi cyframi zaznaczono poszczególne etapy:1. Złom Kontrola składu chemicznego oraz ilości wsadu. Udział złomu we wsadzie, to około 20-25 % wsadu metalowego, co wynika z bilansu cieplnego wytopu. Załadunek złomu dokonuje się za pomocą koryta wsadowego, w którym złom ułożony jest w taki sposób, aby na dennicę konwertora w pierwszej kolejności padały kawałki złomu drobnego, które amortyzują opadanie złomu o większych gabarytach.

Trudne słowa: dennica konwertora, 2. Surówka Drugi etap ładowania to wlewanie ciekłej surówki z kadzi surówkowej, kontrola temperatury, składu chemicznego.

Trudne słowa: surówka, 3. Dodatkowe materiały wsadowe W zależności od ilości i jakości złomu i surówki jako uzupełnienie wsadu wykorzystuje się surówkę stałą oraz skrzepy stalowe i surówkowe. Jako materiały żużlotwórcze stosuje się: wapno palone, dolomit palony i surowy oraz fluoryt, natomiast w charakterze czynnika schładzającego kąpiel metalową stosuje się dodatki świeżące i żużlotwórcze takie jak : ruda żelaza, wapno i dolomit.

Trudne słowa: żuzel, 4. Odsiarczanie , 5. Konwertor Proces ładowania konwertora rozpoczyna się zasypaniem części wapna na dennicę celem ochrony wyłożenia ceramicznego przed uszkodzeniami mechanicznymi podczas załadunku złomu. W czasie ładownia złomu i wlewania surówki konwertor ustawiany jest pod kątem 30 stopni w stosunku do jego osi poziomej.opis alternatywnyZaładunek złomu dokonuje się za pomocą koryta wsadowego, w którym złom ułożony jest w taki sposób, aby na dennicę konwertora w pierwszej kolejności padały kawałki złomu drobnego, które amortyzują opadanie złomu o większych gabarytach. Drugą kolejnością ładowania jest wlewanie ciekłej surówki z kadzi surówkowej. Po załadowaniu konwertora ustawia się go w pozycji pionowej i opuszcza lancę tlenową, jednocześnie za pomocą systemu załadunkowego materiałów sypkich dodaje się kolejne porcje wapna. Pozostałe części wapna wprowadza się do kąpieli metalowej porcjami nie później niż do 7-8 minuty dmuchania. Proces dmuchu musi być dokładnie kontrolowany ponieważ w pierwszych minutach dmuchu tlenowego oprócz żelaza intensywnie utlenia się krzem oraz częściowo mangan i fosfor.
}
Po osiągnięciu przez kąpiel metalową temperatury powyżej 1400°C szybkość utleniania węgla szybko rośnie, osiągając wartość maksymalną mniej więcej w połowie wytopu.
{image#
Po utlenieniu węgla do żądanej, planowanej zawartości, lancę wyciąga się z przestrzeni roboczej konwertora i przechyla się go. W tej pozycji następuje pobór próby metalu i termoparą zanurzeniową dokonuje się pomiaru temperatury ciekłej stali.
Jeżeli zawartość węgla i siarki w stali oraz jej temperatura odpowiada planowanym parametrom, przystępuje się do spustu stali. Jeżeli zawartość węgla jest wyższa od planowanej, bądź temperatura stali jest za niska dokonuje się tak zwanego dmuchu korekcyjnego, po którym skorygowane w nim parametry powinny odpowiadać planowanym i dopiero wtedy przeprowadza się spust stali.
Spust odbywa się przez otwór spustowy zamykany korkiem ceramicznym lub kulą, aby uniknąć wlania do kadzi żużla z konwertora. W czasie spustu wytopu uzupełnia się skład chemiczny stali przez dodanie odpowiedniej ilości żelazostopów i odtleniaczy. Pod koniec spustu dodaje się również zasypki żużlotwórcze i odtleniacze.

Trudne słowa: termopara, 6. Żużel , 7. Składowisko żużla , 8. Gaz z procesu konwertorowego , 9. Stal , 10. Metalurgia pozapiecowa Po zakończonym spuście ciekłego metalu do kadzi, realizuje się procesy rafinacyjne umożliwiające odsiarczenie, odtlenienie stali i usunięcie z niej wtrąceń niemetalicznych. W przypadku stosowania próżni - odgazowanie stali, a także jej dodatkowe odwęglenie.opis alternatywny W ramach procesów pozapiecowej obróbki stali można prowadzić następujące operacje technologiczne:
- kontrola oraz regulacja (dwukierunkowa) temperatury ciekłej stali,
- regulowane i kontrolowane wprowadzanie dodatków stopowych, niezbędne dla korekty składu chemicznego stali,
-odtlenianie stali do wymaganego poziomu końcowej zawartości tlenu oraz „usuwanie” wtrąceń niemetalicznych z kąpieli metalowej,
- odsiarczanie stali (w zakresie zróżnicowanym w zależności od wymagań) oraz ewentualne odfosforowanie,
- próżniowe odwęglanie, odtlenianie oraz odgazowanie,
regulacja morfologii niemetalicznych wtrąceń siarczkowych i tlenowych.

Kryteria metalurgiczne doboru procesu obróbki pozapiecowej:
Temperatura
- wyrównanie strat cieplnych następujących w czasie przykładowo przedmuchiwania stali gazem obojętnym, czy próżniowego odgazowania,
- utrzymanie przez dłuższy czas wymaganej temperatury stali w kadzi, celem umożliwienia odlania jej na maszynie COS,
- przetrzymywanie stali w kadzi w celu odlania ciężkiego wlewka z kilku wytopów.
Odgazowanie
- odtlenianie stali,
- odwodorowanie stali,
- odazotowanie stali.
Odwęglanie
- potrzeba redukcji zawartości tlenu rozpuszczonego w stali,
- produkcja stali o bardzo niskiej końcowej zawartości węgla.
Odsiarczanie i modyfikacja wtrąceń niemetalicznych
- obniżenie zawartości siarki w stali do wymaganego poziomu,
- modyfikacja siarczkowych, względnie siarczkowych i tlenkowych wtrąceń niemetalicznych.
Końcowy skład chemiczny stali
- odciążenia piecowego agregatu stalowniczego,
- poprawa uzysku dodatków stopowych i odtleniaczy,
- precyzyjne osiąganie pożądanego składu chemicznego wytapianego gatunku stali.

Trudne słowa: procesy rafinacyjne, 11. Odlewanie klasyczne Metodę klasyczną (tradycyjną) odlewania stali do wlewnic stosuje się obecnie w przypadku:
- wlewków kuziennych o dużej masie, przeznaczonych na odpowiednio duże elementy,
- odlewania stosunkowo niewielkich ilości specjalnych gatunków stali,
- awarii urządzeń COS (jako kanał awaryjny).
{image#}

Trudne słowa: wlewek, COS, 12. Ciągłe odlewanie stali Proces odlewania stali w urządzeniu COS musi spełnić następujące wymagania:
wymagania dotyczące składu chemicznego ciekłej stali - stal musi być dostarczona do maszyny COS w wąskich granicach tolerancji składu chemicznego,
wymagania czasowe - stal musi być dostarczona do maszyny COS we właściwym czasie dla zapewnienia niezakłóconej pracy maszyny i umożliwienia stosowania długiego seryjnego odlewania,
wymagania temperaturowe - ciekła stal musi być dostarczona do krystalizatora w wąskim zakresie temperatury przez cały czas odlewania (żądana temperatura stali w konwertorze jest określona przez stopień przegrzania dla określonego gatunku stali na wejściu do krystalizatora z uwzględnieniem strat cieplnych).
{image#}

Dla prawidłowego funkcjonowania procesu COS należy przeprowadzać okresowe pomiary parametrów technologicznych takich jak:
- skład chemiczny gazów odlotowych z pieca elektrycznego, w zakresie zawartości SO2, CO, NOx i O2,
- strumień objętości i temperatura spalin z pieca,
- temperatury spalin z innych źródeł emisji, doprowadzanych do filtrów,
- spadek ciśnienia na urządzeniach odpylających (elektrofiltrach, urządzeniach mokrych i filtrach tkaninowych)., 13. Obróbka plastyczna Metoda obróbki metali, polegająca na przekroczeniu granicy plastyczności metalu poprzez wywarci na nim odpowiedniego nacisku. Proces ten może przebiegać na gorąco, półgorąco lub zimno.

Podział ze względu na sposób odkształcenia:
-Walcowanie
-Kucie
-Wyciskanie, 14. Obróbka cieplna W przypadku stali wykonuje się następujące procesy obróbki cieplnej:

Wyżarzanie
Nagrzanie metalu do określonej temperatury, wygrzaniu, a następnie chłodzeniu z odpowiednią szybkością.
Hartowanie
Ogrzanie metalu do określonej temperatury, wygrzaniu, a następnie chłodzeniu z szybkością większą od krytycznej. Po hartowaniu zawsze stosuje się odpuszczanie, czyli nagrzanie zahartowanej stali do określonej temperatury i chłodzenie jej do temperatury pokojowej.
Przesycanie
Nagrzanie stopu do temperatury 30-50°C, a następnie szybkie schłodzenie do temperatury pokojowej., 15. Obróbka cieplno - chemiczna Ten typ obróbki ma na celu uzyskanie odmiennych właściwości warstwy wierzchniej metalu w porównaniu z jego rdzeniem. Jest to możliwe dzięki zmianie składu chemicznego stopu.

Do procesów obróbki cieplno - chemicznej zaliczamy:
Nawęglanie
Polega na nasyceniu warstwy wierzchniej stali węglem, w czasie wygrzewania. Nawęglanie wpływa na zwiększenie właściwości wytrzymałościowych metalu tj. twardość i odporność na ścieranie, przy zachowaniu dobrej udarności rdzenia odlewu.
Azotowanie
Polega na nasyceniu warstwy wierzchniej metalu azotem, po uprzednio przeprowadzonej obróbce cieplnej, w celu uzyskania trwałej i odpornej na ścieranie warstwy. Dodatkową zaletą azotowania jest to, że wytworzona powłoka ma właściwości antykorozyjne.

W przypadku azotowania grubość powstałej warstwy wynosi 0,02 - 0,025 mm, natomiast nawęglania 0,5 - 2 mm. Nawęglaniu poddaje się stale niestopowe niskowęglowe (do 0,25%C) niskiej jakości, a azotowaniu wysokiej jakości stale stopowe.
Kontrola etapów procesów metalurgicznych
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ilustracja interaktywna przedstawia rozgałęziony schemat o różnorakich połączeniach, dotyczący kontroli poszczególnych etapów procesów metalurgicznych. Proces podzielono na 15 etapów, które ukazują proces od wytopu metalu lub stopu metali do obróbki cieplnej lub plastycznej. Każdy z etapów oznaczono symboliczną grafiką. Na schemacie znajdują się punkty interaktywne, oznaczone cyframi 1-15. Po kliknięciu na dany punkt, pojawia się ramka z tekstem i tożsamym z nim nagraniem dźwiękowym. W niektórych przypadkach w ramkach z tekstem znajdują się dodatkowe grafiki i wykresy. Pierwszym etapem przedstawionym na schemacie jest odsiarczanie ciekłego stopu, proces ten odbywa się w konwertorach, gdzie produktem ubocznym jest żużel oraz gaz.  Następne przystępuje się do działań należących do metalurgii pozapiecowej między innymi rafinacji ciekłej stali. Odlewanie stali może przebiegać na dwa sposoby: odlewanie klasyczne oraz odlewanie w urządzeniu do ciągłego odlewania stali. Po zakrzepnięciu odlewu wykonuje się czynności polepszające właściwości stali, takie jak obróbka plastyczna, obróbka cieplna, obróbka cieplno- chemiczna.

Kontrola etapów procesów metalurgicznych

  1. Złom
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia pojemnik przypominający misę, w którym znajdują się nieregularne kawałki metalu. 
    Treść ramki:

    • Kontrola składu chemicznego oraz ilości wsadu. Udział złomu we wsadzie, to około od 20-25% wsadu metalowego, co wynika z bilansu cieplnego wytopu.

    • Załadunek złomu dokonuje się za pomocą koryta wsadowego, w którym złom ułożony jest w taki sposób, aby na dennicę konwertora w pierwszej kolejności padały kawałki złomu drobnego, które amortyzują opadanie złomu o większych gabarytach.

  2. Surówka
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia surówkę metalurgiczną, przewożoną na wózku torowym.
    Treść ramki:

    • Drugi etap ładowania to wlewanie ciekłej surówki z kadzi surówkowej, kontrola temperatury oraz składu chemicznego.

  3. Dodatkowe materiały wsadowe
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia trzy jednakowe pojemniki, umieszczone jeden obok drugiego. Mają one kształt liter U, do których w dolnej części przytwierdzono literę V. Wszystkie pojemniki do połowy wypełnione są różnymi kolorami, co symbolizuje różne dodatkowe materiały wsadowe. 
    Treść ramki:

    • W zależności od ilości i jakości złomu i surówki jako uzupełnienie wsadu wykorzystuje się surówkę stałą oraz skrzepy stalowe i surówkowe. Jako materiały żużlotwórcze stosuje się: wapno palone, dolomit palony i surowy oraz fluoryt

    • W charakterze czynnika schładzającego kąpiel metalową stosuje się dodatki świeżące i żużlotwórcze takie jak: ruda żelaza, wapno i dolomit.

  4. Odsiarczanie
    Opis ilustracji:
    Brak ilustracji
    Treść ramki:

    • Odsiarczanie, jest procesem polegającym na dodaniu do kąpieli metalowej odpowiedniego reagenta (topnika), który wchodzi w reakcję chemiczną z siarką powodując jej związanie i wytrącenie do żużla. Podczas dodawania reagenta kąpiel metalowa powinna być intensywnie mieszana, aby zapewnić jak najlepszy i największy kontakt topnika z metalem.
      Najczęściej stosowanymi związkami czyli topnikami do odsiarczania są:

      • CaO

      • CaCO2

      • Na2CO3

      Metody odsiarczania:

      • wprowadzanie reagenta (topnika) za pomocą lancy,

      • metoda gazal

      • odsiarczanie w kadzi z porowatą zatyczką,

      • odsiarczanie w reaktorach HTM czyli High Turbulence Mixing

      • intensywne burzliwe mieszanie kąpieli z wykorzystaniem pola elektromagnetycznego.

  5. Konwertor
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia przekrój konwertora. Jego obudowa ma kształt litery U, której górna część ramion jest wygięta do wewnątrz. Wnętrze obudowy wypełniono żółto‑pomarańczowym gradientem symbolizującym ciekłą stal.
    Treść ramki:

    • Proces ładowania konwertora rozpoczyna się zasypaniem części wapna na dennicę celem ochrony wyłożenia ceramicznego przed uszkodzeniami mechanicznymi podczas załadunku złomu. W czasie ładownia złomu i wlewania surówki konwertor ustawiany jest pod kątem 30 stopni w stosunku do jego osi poziomej.
      Na ilustracji przedstawiono konwertor tlenowy. Konwertor wyposażony jest w lancę tlenową chłodzoną wodą, przez którą na powierzchnię ciekłego wsadu od góry wprowadza się tlen. Proces konwertorowy polega na usuwaniu domieszek z surówki przez ich utlenienie w wysokiej temperaturze.

    • Załadunek złomu dokonuje się za pomocą koryta wsadowego, w którym złom ułożony jest w taki sposób, aby na dennicę konwertora w pierwszej kolejności padały kawałki złomu drobnego, które amortyzują opadanie złomu o większych gabarytach. Drugą kolejnością ładowania jest wlewanie ciekłej surówki z kadzi surówkowej. Po załadowaniu konwertora ustawia się go w pozycji pionowej i opuszcza lancę tlenową, jednocześnie za pomocą systemu załadunkowego materiałów sypkich dodaje się kolejne porcje wapna. Pozostałe części wapna wprowadza się do kąpieli metalowej porcjami nie później niż od 7 do 8 minuty dmuchania. Proces dmuchu musi być dokładnie kontrolowany ponieważ w pierwszych minutach dmuchu tlenowego oprócz żelaza intensywnie utlenia się krzem oraz częściowo mangan i fosfor.

    • Po osiągnięciu przez kąpiel metalową temperatury powyżej 1400°C szybkość utleniania węgla szybko rośnie, osiągając wartość maksymalną mniej więcej w połowie wytopu.
      Wykres przedstawia zależność temperatury metalu wyrażanej w stopniach Celsjusza od czasu dmuchu wyrażanego w minutach oraz zależność zawartości procentowej węgla od czasu dmuchu wyrażanego w minutach. Przed przedmuchaniem temperatura metalu wynosi 1275°C.

    • Po utlenieniu węgla do żądanej, planowanej zawartości, lancę wyciąga się z przestrzeni roboczej konwertora i przechyla się go. W tej pozycji następuje pobór próby metalu i termoparą zanurzeniową dokonuje się pomiaru temperatury ciekłej stali. Jeżeli zawartość węgla i siarki w stali oraz jej temperatura odpowiada planowanym parametrom, przystępuje się do spustu stali. Jeżeli zawartość węgla jest wyższa od planowanej, bądź temperatura stali jest za niska dokonuje się tak zwanego dmuchu korekcyjnego, po którym skorygowane w nim parametry powinny odpowiadać planowanym i dopiero wtedy przeprowadza się spust stali.

    • Spust odbywa się przez otwór spustowy zamykany korkiem ceramicznym lub kulą, aby uniknąć wlania do kadzi żużla z konwertora. W czasie spustu wytopu uzupełnia się skład chemiczny stali przez dodanie odpowiedniej ilości żelazostopów i odtleniaczy. Pod koniec spustu dodaje się również zasypki żużlotwórcze i odtleniacze.
      Opis wykresu zależności zawartości pierwiastków od czasu dmuchu:
      Wykres przedstawia zależność zawartości procentowej pierwiastków takich jak: węgiel, mangan, krzem, fosfor, siarka od czasu dmuchu podanego w minutach. Wraz z wydłużeniem czasu dmuchu zawartość węgla spada niemalże jednostajnie, ilość tego pierwiastka przed przedmuchaniem wynosi około 4,1%, natomiast po 12 minutach dmuchu spada do około 0,5%. W przypadku manganu jego początkowa zawartość wynosi około 0,7%, do czwartej minuty dmuchu jego zawartość nieznacznie spada, po czym w ósmej minucie powraca do zawartości około 0,7%, od ósmej minuty, do 16 następuje jednostajny spadek zawartości tego pierwiastka, do około 0,3%. Krzem utlenia się bardzo szybko, od zawartości około 0,6% przed przedmuchaniem, całkowicie zanika w około trzeciej minucie dmuchu. Początkowa zawartość fosforu wynosi około 0,17%, do piątej minuty jego zawartość spada do około 0,1%, po czym od piątej minuty dmuchu do ósmej następuje wzrost jego zawartości do około 0,12%, od ósmej minuty do 16 jego zawartość spada do około 0,02%. W przypadku siarki występuje niemalże liniowy spadek zawartości procentowej od 0,2% przed przedmuchaniem, do około 0,16%16 minucie dmuchu.
      Opis wykresu temperatury i zawartości procentowej węgla od czasu dmuchu:
      Na osi X znajduje się czas dmuchu, określony w minutach, zaprezentowano przedział od 0 do 20, na osi zaznaczono co drugą liczbę. Wykres posiada dwie osi Y, jedna z nich przedstawia temperaturę w stopniach Celsjusza od 1200 do 1700, przy czym na osi oznaczano wartości co sto stopni Celsjusza. Druga z osi Y przedstawia zawartość procentową węgla od 0,01 do 10, na osi zaznaczono cztery wartości: 0,01; 0,1;  1; 10. Wykres zależności zawartości węgla od do czwartej minuty ma przebieg niemalże liniowy, wówczas zawartość węgla wynosi około 5%. Od czwartej do ósmej minuty następuje liniowy spadek zawartości węgla do około 2%. Od 8 do 11 minuty zawartość węgla maleje do około 0,5%. Od minuty 11 do 12 następuje gwałtowny spadek zawartości węgla do 0,01%%. Wykres zależności temperatury od czasu dmuchu od 25 sekund do piątej minuty ma przebieg niemalże liniowy, wówczas temperatura rośnie do 1260 stopni Celsjusza. Od piątej do dwunastej minuty następuje zwiększenie szybkości zmiany temperatury, rośnie ona liniowo od 1260 do około 1730 stopni Celsjusza.

  6. Żużel
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia usuwanie żużla na składowisko żużla. Żużel przedstawiono za pomocą żółto‑pomarańczowego gradientu, wydostaje się on z pojemnika o przekroju w kształcie litery U do srebrzystego naczynia.
    Treść ramki:

    • Tak zwana szlaka – produkt odpadowy procesów metalurgicznych i odlewniczych metali, zawierający zanieczyszczenia powstałe z materiałów wsadowych np. złomu, topników oraz pewną ilość tlenków metali. Żużel wykorzystywany jest na przykład w budownictwie.

  7. Składowisko żużla
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia usuwanie żużla na składowisko żużla. Żużel przedstawiono za pomocą żółto‑pomarańczowego gradientu, wydostaje się on z pojemnika o przekroju w kształcie litery U do srebrzystego naczynia.
    Treść ramki:

    • Miejsce, w którym zlewa się żużel w celu jego ostudzenia i zakrzepnięcia, żużel taki po rozkruszeniu wykorzystywany jest najczęściej w budownictwie. W niektórych przypadkach żużel wykorzystywany jest ponownie w procesach metalurgicznych.

  8. Gaz z procesu konwertorowego
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia kłęby gazu, które wyglądem przypominają chmury.
    Treść ramki:

    • Uzyskiwany jest jako produkt uboczny produkcji stali w konwertorze tlenowym. Podstawowym składnikiem tego gazu jest tlenek węgla czyli CO. Wykorzystywany w procesach metalurgicznych redukcji pośredniej i bezpośredniej w Wielkim Piecu.

  9. Metalurgia pozapiecowa
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia przekrój poprzeczny kadzi, w której przeprowadza się proces rafinacji. Kadź ma kształt litery U, w jej górnej części znajduje się pokrywa w kształcie kopuły, na której zamieszczono walec o niewielkiej wysokości. Przez pokrywę do wnętrza pieca przechodzą dwie lance. Kadź zamieszczona jest na podstawie umożliwiającej jej obrót.
    Treść ramki:

    • Po zakończonym spuście ciekłego metalu do kadzi, realizuje się procesy rafinacyjne umożliwiające odsiarczenie, odtlenienie stali i usunięcie z niej wtrąceń niemetalicznych. W przypadku stosowania próżni – odgazowanie stali, a także jej dodatkowe odwęglenie.
      Proces technologiczny w kadzi rafinacyjnej zawiera następujące elementy: zastosowanie żużli reaktywnych, przedmuchiwanie ciekłego metalu argonem, który jest wprowadzany przez lancę iniekcyjną, zastosowanie atmosfery kontrolowanej na przykład argon, azot , tlen, uzupełnienie składu chemicznego za pomocą drutu rdzeniowego, wdmuchiwanie substancji stałych, podgrzewanie łukiem elektrycznym bądź poprzez wdmuchiwanie proszku aluminium lub krzemu i  utlenianie ich tlenem. Kadź rafinacyjna jest wyposażona w pokrywę, ogniotrwałe wyłożenie oraz zamknięcie suwakowe umiejscowione na dnie kadzi.

    • W ramach procesów pozapiecowej obróbki stali można prowadzić następujące operacje technologiczne:

      • kontrola oraz regulacja dwukierunkowa temperatury ciekłej stali,

      • regulowane i kontrolowane wprowadzanie dodatków stopowych, niezbędne dla korekty składu chemicznego stali,

      • odtlenianie stali do wymaganego poziomu końcowej zawartości tlenu oraz „usuwanie” wtrąceń niemetalicznych z kąpieli metalowej,

      • odsiarczanie stali w zakresie zróżnicowanym w zależności od wymagań oraz ewentualne odfosforowanie,

      • próżniowe odwęglanie, odtlenianie oraz odgazowanie,
        regulacja morfologii niemetalicznych wtrąceń siarczkowych i tlenowych.

    • Kryteria metalurgiczne doboru procesu obróbki pozapiecowej:

      • Temperatura

        • wyrównanie strat cieplnych następujących w czasie przykładowo przedmuchiwania stali gazem obojętnym, czy próżniowego odgazowania,

        • utrzymanie przez dłuższy czas wymaganej temperatury stali w kadzi, celem umożliwienia odlania jej na maszynie COS,

        • przetrzymywanie stali w kadzi w celu odlania ciężkiego wlewka z kilku wytopów.

      • Odgazowanie

        • odtlenianie stali,

        • odwodorowanie stali,

        • odazotowanie stali.

      • Odwęglanie

        • potrzeba redukcji zawartości tlenu rozpuszczonego w stali,

        • produkcja stali o bardzo niskiej końcowej zawartości węgla.

      • Odsiarczanie i modyfikacja wtrąceń niemetalicznych

        • obniżenie zawartości siarki w stali do wymaganego poziomu,

        • modyfikacja siarczkowych, względnie siarczkowych i tlenkowych wtrąceń niemetalicznych.

      • Końcowy skład chemiczny stali

        • odciążenia piecowego agregatu stalowniczego,

        • poprawa uzysku dodatków stopowych i odtleniaczy,

        • precyzyjne osiąganie pożądanego składu chemicznego wytapianego gatunku stali.

  10. Odlewanie klasyczne
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia wlewanie ciekłej stali do wlewnic. W górnej części znajduje się tygiel z ciekłym metalem, który wlewa się do wlewnicy pozwalającej na otrzymanie czterech odlewów w kształcie walców.
    Treść ramki:

    • Metodę klasyczną czyli tradycyjną odlewania stali do wlewnic stosuje się obecnie w przypadku:

      • wlewków kuziennych o dużej masie, przeznaczonych na odpowiednio duże elementy,

      • odlewania stosunkowo niewielkich ilości specjalnych gatunków stali,

      • awarii urządzeń COS jako kanał awaryjny.
        Odlewanie stali do wlewnic z góry polega na bezpośrednim napełnianiu wlewnic stalą wypływającą z kadzi stalowniczej otworem wylewowym, umieszczonym w dnie.

  11. Ciągle odlewanie stali
    Opis ilustracji:
    Schemat przedstawia stanowisko technologiczne do przeprowadzania procesu pionowego ciągłego odlewania stali, zaczynając od góry układu, składa się z kadzi głównej, z której ciekły metal przedostaje się do kadzi pośredniej, o prostopadłościennym kształcie, przez rurę osłonową. Kadź pośrednia wyposażona jest w zatyczkę. Metal wewnątrz kadzi pośredniej ma kolor żółty. Na schemacie metal ma kształt podłużnego prostopadłościanu o stałym przekroju, wygiętego w łuk. Początkowo metal wydostaje się z wylewu pod kątem prostym do podłoża, w okolicach palnika, jest ułożony równolegle względem podłoża.
    Treść ramki:

    • Proces odlewania stali w urządzeniu COS musi spełnić następujące wymagania:

      • wymagania dotyczące składu chemicznego ciekłej stali – stal musi być dostarczona do maszyny COS w wąskich granicach tolerancji składu chemicznego,

      • wymagania czasowe – stal musi być dostarczona do maszyny COS we właściwym czasie dla zapewnienia niezakłóconej pracy maszyny i umożliwienia stosowania długiego seryjnego odlewania,

      • wymagania temperaturowe – ciekła stal musi być dostarczona do krystalizatora w wąskim zakresie temperatury przez cały czas odlewania (żądana temperatura stali w konwertorze jest określona przez stopień przegrzania dla określonego gatunku stali na wejściu do krystalizatora z uwzględnieniem strat cieplnych).

    • Dla prawidłowego funkcjonowania procesu COS należy przeprowadzać okresowe pomiary parametrów technologicznych takich jak:

      • skład chemiczny gazów odlotowych z pieca elektrycznego, w zakresie zawartości SO2, CO, NOxO2

      • strumień objętości i temperatura spalin z pieca,

      • temperatury spalin z innych źródeł emisji, doprowadzanych do filtrów, – spadek ciśnienia na urządzeniach odpylających czyli elektrofiltrach, urządzeniach mokrych i filtrach tkaninowych.
        Opis obrazka zawartego w ramce:
        Schemat przedstawia stanowisko technologiczne do prowadzenia procesu pionowego ciągłego odlewania stali. Składa się on z kadzi głównej, z której ciekły metal przedostaje się do kadzi pośredniej przez rurę osłonową. Kadź pośrednia wyposażona jest w zatyczkę. Po wypłynięciu ciekłego metalu z kadzi pośredniej przez wylew trafia on do krystalizatora, gdzie z uwagi na chłodzenie wodą następuje krystalizacja stali od ścianek do osi wlewka. Tu rozpoczyna się proces tworzenia wlewka ciągłego. Następnie metal przechodzi przez strefę chłodzenia wtórnego, aby później trafić do klatek ciągnąco‑prostujących, które mają za zadanie wyciągnięcie wlewka z krystalizatora z należytą prędkością. Ostatnim etapem jest cięcie pasma na odcinki o określonej długości, za pomocą palnika acetyleno‑tlenowego lub gazowo‑tlenowego.

  12. Obróbka plastyczna
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia dwie rolki z wyżłobieniami ułożone jedna pod drugą, pomiędzy nimi znajduje się pasmo metalu. Po przejściu metalu przez rolki otrzymano kształtownik o przekroju poprzecznym, mającym kształt litery H.
    Treść ramki:

    • Metoda obróbki metali, polegająca na przekroczeniu granicy plastyczności metalu poprzez wywarci na nim odpowiedniego nacisku. Proces ten może przebiegać na gorąco, półgorąco lub zimno.

    • Podział ze względu na sposób odkształcenia:

      • Walcowanie,

      • Kucie,

      • Wyciskanie.

  13. Obróbka cieplna
    Opis ilustracji:
    Ilustracja przedstawia tuleję z kołnierzem. Odlew ma kolor żółto‑pomarańczowy, co sugeruje, że został on nagrzany do odpowiednio wysokiej temperatury.
    Treść ramki:

    • W przypadku stali wykonuje się następujące procesy obróbki cieplnej:

      • Wyżarzanie polega na nagrzaniu metalu do określonej temperatury, wygrzaniu, a następnie chłodzeniu z odpowiednią szybkością.

    • Rozróżniamy cztery rodzaje wyżarzania:

      • Wyżarzanie odprężające, które polega na nagrzaniu odlewu do temperatury poniżej 727°C, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym chłodzeniu. Celem tej operacji jest usunięcie naprężeń wywołanych skurczem hamowanym odlewu i przemianami

      • Wyżarzanie zmiękczające czyli sferoidyzujące, które polega na nagrzaniu staliwa do temperatury zbliżonej do 727°C, w wyniku czego następuje zmiana kształtu cementytu wchodzącego w skład perlitu z płytkowego na kulkowy.

      • Wyżarzanie normalizujące - Temperatura tego rodzaju wyżarzania wynosi 30-50°C powyżej Ac3 czyli powyżej temperatury, w której ferryt całkowicie przemienia się w austenit, następnie odlew studzony jest w spokojnym powietrzu.

      • Wyżarzanie homogenizujące inaczej ujednorodniające, polega na nagrzaniu materiału do temperatury 1000-1200°C, długotrwałym wygrzaniu w tej temperaturze, aż do wyrównania składu chemicznego oraz powolnym chłodzeniu. Celem zabiegu jest zmniejszenie niejednorodności składu chemicznego.

      • Hartowanie polega na nagrzaniu stali do temperatury austenityzacji, wygrzaniu przez czas zapewniający otrzymanie jednorodnego pod względem zawartości węgla austenitu oraz schłodzeniu do temperatury otoczenia z szybkością większą od szybkości krytycznej. Efektem hartowania jest otrzymanie w mikrostrukturze hartowanej stali martenzytu i bainitu. Po hartowaniu zawsze stosuje się odpuszczanie, czyli nagrzanie zahartowanej stali do określonej temperatury i chłodzenie jej do temperatury pokojowej.

      • Przesycanie polega na nagrzaniu stopu do temperatury, w której nastąpi przemiana austenityczna, a następnie szybkie schłodzenie do temperatury pokojowej. Celem przesycania jest stabilizacja austenitu.

  14. Obróbka cieplno‑chemiczna
    Opis ilustracji:
    Ilustracja w schematyczny sposób przedstawia strukturę krystalograficzną metalu poddawanego procesom obróbki cieplno‑chemicznej. Przedstawia siatkę w kształcie kratki, w miejscach krzyżujących się linii znajdują się żółte koła. W górnej części pomiędzy żółtymi kołami znajdują się mniejsze pomarańczowe koła.
    Treść ramki:

    • Ten typ obróbki ma na celu uzyskanie odmiennych właściwości warstwy wierzchniej metalu w porównaniu z jego rdzeniem. Jest to możliwe dzięki zmianie składu chemicznego stopu.

    • Do procesów obróbki cieplno‑chemicznej zaliczamy:

      • Nawęglanie polegające na nasyceniu warstwy wierzchniej stali węglem, w czasie wygrzewania. Nawęglanie wpływa na zwiększenie właściwości wytrzymałościowych metalu to jest twardość i odporność na ścieranie, przy zachowaniu dobrej udarności rdzenia odlewu.

      • Azotowanie polegające na nasyceniu warstwy wierzchniej metalu azotem, po uprzednio przeprowadzonej obróbce cieplnej, w celu uzyskania trwałej i odpornej na ścieranie warstwy. Dodatkową zaletą azotowania jest to, że wytworzona powłoka ma właściwości antykorozyjne.

    • W przypadku azotowania grubość powstałej warstwy wynosi od 0,02 do 0,025 mm, natomiast nawęglania od 0,5 do 2 mm. Nawęglaniu poddaje się stale niestopowe niskowęglowe czyli takie do 0,25%C niskiej jakości, a azotowaniu wysokiej jakości stale stopowe.

R1P3s6gIkEeRv
(Uzupełnij).

Powiązane ćwiczenia