acélgyártás

Acélgyártás

Előgyártási technológiák

AcélgyártásFolyékony

acélnyesvas, acélhulladék

Acéltuskó hengerlésre, kovácsolásra

a

Csillapítatlan acél

Csillapított, gyengén ötvözött acél

Nagytisztaságú, erősen ötvözött acél

I. Nyersacél előállítása: szennyezők és a karbon oxidációja (konverter, ívkemence)

II. Dezoxidálás, ötvözés: oxigénfelesleg megkötése, ötvözők adagolása (üst, indukciós kemence, gázátöblítés, vákumozás )

III. Megszilárdítás: kovácsolásra vagy hengerlésre, ill. átolvasztásra alkalmas tuskó előállítása (tuskóöntés, folyamatos öntés)

IV. Finomító eljárások: nagytisztaságú, kedvező szemcseméretű acél előállítása (vákumívfényes, elektrosalakos átolvasztás)

Az acélgyártás egyes fázisai

Acélgyártás•Folyamata: a nyersvas karbon tartalmának és a káros szennyezők koncentrációjának csökkentése

•Kiinduló anyag: Acélnyersvas

•Végtermék: Acél

•Előnyök:

–Szilárdság és szívósság növekedés, alakíthatóság javulás

Acélgyártó eljárások• Siemens – Martin acélgyártás (ma már nem

használják)

•Konverteres acélgyártás

•Elektro-acélgyártás (ívfényes, indukciós)

A konverter technológiai kapcsolódásai

100-200 t befogadóképesség,

tömegacél gyártásához

Konverteres acélgyártás (LD)• Elrendezés: körte alakú billenthető konverter

• Betét: acélhulladék, folyékony nyersvas, adalékanyagok

• Égés táplálása: oxigén befúvással

• Hőforrás: a karbon és szennyezők kiégésének hője

• Végtermék: 0,25-0,3% C-tartalmú acél

Az LD eljárás folyamatai• Betét berakása

• Frissítés oxigén gázzal, C és szennyezők kiégetése

• Ötvözés igény szerint

• Utókezelés: dezoxidálás, csillapítás

• Öntés

Értékelés: a leginkább alkalmazott eljárás

Konverteres acélgyártás

2Mn + O2 = 2MnOSi + O2 = SiO2

4P + 5O2 = 2P2O5

2C + O2 = 2CO

salak

gáz

C-tartalom csökken, a hőmérséklet nő!!!

A konverter munkarendje

A nyersvas beöntése a

konverterbe

Magas hőmérsékletnagy oxigénnyomás,

porlasztott vasolvadék

Nagy fajlagos felület, intenzív reakciók

Az acél kiöntése a

konverterből

Az acél kiöntése a

konverterből,

szállítás üstben

Csillapítatlan acél

A fúvatás során a fölöslegben adagolt oxigén oldódik a vasban, illetve vasoxidot képez, és a vasban oldott szénnel magas hőmérsékleten további reakciót tart fenn.

A fémfürdő „forrásban” van. 0,25% C-tartalom fölött ez olyan intenzív, hogy az acélt nem is lehet leönteni.

FeO + C = Fe + CO

Leöntés (megszilárdítás) előtt az üstbe Mn, Si, Al tartalmú ötvözőket (segédötvözet, fémpor) adagolnak, melyek az oxigént megkötik.

A keletkező oxidok túlnyomó részét a salak megköti, kisebb része zárvány formájában az acélban marad.

Mn + FeO = Fe + MnOSi + 2FeO = 2Fe + SiO

2

2Al + 3FeO = 3Fe + Al2O3

A kezelés hatására a „forrás” megszűnik, az acél leönthető, dermedésekor nem keletkeznek gázzárványok.

Az acél csillapítása

Elektro-acélgyártás

• Ívfényes kemencében– Fémolvadék és/vagy szilárd betét

– Hőt az elektródák és olvadék közötti ív fejleszt

– Jól szabályozható, tiszta acélokat lehet gyártani

• Indukciós kemencében– Szilárd betét

– Hőforrás az indukált áram Joule-hője (transzformátor hatás)

– Acél ötvözés, átolvasztás a fő cél

Ívfényes acélgyártó kemence

Az ívfényes kemencék működési elve

1 (fázisú) elektródás kemence csatlakozása a hálózathoz

3 (fázisú) elektródás kemence és részei

10-50 t befogadóképesség,

minőségi acélgyártáshoz,

ötvözéshez

1 fázisú ívfényes kemence

2Mn + O2 = 2MnoSi + O2 = SiO2

4P + 5O2 = 2P2O5

2C + O2 = 2COsalak

gáz

Az ívfényes kemence munkarendje

2Mn + O2 = 2MnoSi + O2 = SiO2

4P + 5O2 = 2P2O5

2C + O2 = 2COsalak

gáz

zárványok

vákuum

Ar öblítéskor felúsznak

oldott gázok

Nemesacél gyártása ívfényes kemencében

1. Olvasztás 2. Kiöntés üstbe 3. Argon öblítés

4. Vákuumkezelés 5. Ötvözés 6. Leöntés

Az indukciós kemence működési elve

3-10 t befogadóképesség,

hőntartáshoz, ötvözéshez

Az acélok utókezelése

• Sugárvákumozás: folyékony acélsugár öntése vákumban, erős gáztalanodás

• Vákumívfényes átolvasztás: katód az acélrúd, anód a réz kád, ív hatására az acél megolvad, a vákumban gáztalanodik

• Elektrosalakos átolvasztás: az elektrolizáláskor a megolvadt salakon átfolyó acél gáz- és szennyező tartalma lecsökken

Az acél sugárvákumozása

Acélok utókezelése

Nagytisztaságú acélok előállítása

A rúd formájában megszilárdított acél újra megolvasztva, cseppenként vákuumon, illetve különleges összetételű salakon áthaladva leadja gáz- ill. szennyező tartamának nagy részét, majd finomszemcsésen dermed.

Vákuumívfényes átolvasztás

Elektrosalakos átolvasztás

A leöntött acéltuskók jellegzetes keresztmetszetei

A folyamatos öntés helye az acélgyártás technológiájában

Folyamatos öntés

A puffer töltése

A pászma hajlítása

A pászma darabolása

Tuskóöntés felső öntéssel

Durva felület a felfröccsenések miatt, olcsó, egyszerű elrendezés

Tuskóöntés alsó öntéssel

Sima felület, drágább elrendezés

Acél termékek (megjelenési forma szerint)

• Acélöntvény

• Tuskóöntés után hengerelt termékek

• Folyamatos öntés után rudak, csövek, idomacélok, huzalok

• Finomított, ötvözött tömbök

Acél termékek (összetétel szerint)

• Ötvözetlen acélok • Gyengén ötvözött acélok (ötvöző% < 5%)• Erősen ötvözött acélok (ötvöző% > 10%)• Ötvözők:

Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V, W, Co• Felhasználás:

– Szerkezeti acélok

– Szerszám acélok

Felhasznált irodalom:

[1] Borossay Béla: Anyagtechnológia alapjai I, BMF BGK

oktatási segédlet, 2006

[2] Komócsin Mihály: Gépipari anyagismeret, Miskolc, 1997

[3] Czinege Imre: Gyártási folyamatok, SZE, Győr,

oktatási segédlete (Power Point bemutatók), 2006

[4] Bagyinszki Gyula, Kovács Mihály: Gépipari alapanyagok és félkész gyártmányok – gyártásismeret, Tankönyvmester kiadó, Budapest, 2003