Download - Dobijanje Gvozdja i Celika
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
1/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 1
Mašinski materijali - Predavanje (SS)-
DOBIJANJE SIROVOG GVOŽ ĐA,ČELIKA I LIVENOG GVOŽ ĐA
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
2/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 2
400 C
1400
C
1200
C
1000
C
800
C
600 C
1600
C
Fe 1% C 2% C 3% C 4% C 5% C 6% C 6.70% C
L
γ
α
δ
Čelik Liveno
gvožđe
Podsećanje
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
3/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 3
Neki metali nalaze se u zemljinoj kori kao prirodni (samorodni) čisti metali (Au,
Ag, Pt), a drugi su hemijski vezani sa različitim elementima u obliku ruda.
Gvoždje je dosta rasprostranjeno u zemljinoj kori (4.7%) uglavnom u stenama,
ilovači, glini, ali u malim koncentracijama, pa ne dolazi u obzir da se odatleeksploatiše.
Elementarno gvoždje nalazi se u prirodi veoma retko; u sitnim zrncima kod nekih
stena, kao meteorsko, tj. došlo iz svemira, koje redovno sadrži 5.5-20% Ni.
U čoveč jem organizmu ima 3 g gvoždja, od toga 75% u hemoglobinu.
U industrijske svrhe sirovo gvoždje se dobija iz oksidnih, hidroksidnih i
karbonatnih ruda gvoždja:
•magnetita (Fe
3O4) sa oko 65-70% Fe,
• hematita (Fe2O3) sa oko 30-50% Fe,• limonita (Fe2O3⋅3H2O) sa oko 60% Fe i• siderita (FeCO3) sa oko 45-50% Fe.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
4/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 4
Rude gvožđa
Hematit (Fe2O3)
Magnetit (Fe3O4)
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
5/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 5
Rudnik gvožđa u Brazilu
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
6/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 6
Najpre je, još u drevnim vremenima, dobijano kovno gvoždje iz gvozdenih ruda
njihovim zagrevanjem do testastog stanja, a ne do tečnog kako se to danas
radi. Tako su dobijani porozni (sundjerasti) grumeni gvoždja jer je rudi oduzet
kiseonik. Grumeni gvoždja su naknadno zagrevani na kovačkoj vatri i
iskivanjem istiskivane primese zgure i ćumura. Ovakav proizvod zove se varen
č elik , jer je dobijen iz testastog stanja višestrukim prekivanjem, tj. kovačkimzavarivanjem (varenjem) prethodno prečišćenih sitnijih komadića čelika.
Za preradu sirovog gvoždja u čelik korišćeno je otvoreno vatrište loženo
ćumurom, u kome se sundjerasto gvoždje dugo žari uz obilno duvanje vazduha(sagoreva višak C).
Istorijski poč
eci dobijanja gvožđ
a
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
7/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 7
Otvoreno vatrište
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
8/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 8
Proces pripreme punjenja visoke peći
Mnoge rude gvoždja nisu podesne za direktnu preradu u sirovo gvoždje, već seiz njih najpre odstranjuje vlaga, ugljena kiselina, sumpor i druge nečistoće čimese masa rude može umanjiti za trećinu. Ovaj se postupak zove obogać ivanje
rude (ispiranje, magnetna separacija, prženje).
Kao sredstvo za zagrevanje iredukciju od davnina je korišćendrveni ugalj (ćumur), a danasuglavnom koks, i u poslednje
vreme i prirodni gas.
Krečnjak treba da prečisti ruduapsorbujući dobar deo nečistoća
(fosfor, sumpor, zemlju, pepeo idr.) pretvarajući ih u tečnu zgurukoja kao lakša od tečnog gvoždjapliva iznad njega. Zato se kaže dakrečnjak ima ulogu topitelja.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
9/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 9
Pripremljena i izlomljena ruda ubacuje
se u visoku peć, da bi se iz zagrejane
rude odstranio kiseonik i proizvelo
sirovo gvoždje.
To se postiže ne samo zagrevanjemrude i krečnjaka (CaCO3) u peći već i
delovanjem redukcionog agensa, tj.
supstancije koja se sjedinjuje sa
oslobodjenim kiseonikom.
Visoka peć
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
10/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 10
TroskaRastopljenogvožđe
Topaovazduh
Koks,ruda ikrečnjak
Shematski izgled
visoke peć i
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
11/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 11
Preteče savremenih
visokih peći
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
12/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 12
Savremene
visoke peći
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
13/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 13
Shematski izgled postrojenja visoke peć i
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
14/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 14
Postrojenja visoke peći
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
15/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 15
U visokoj peći odvija se redukcija oksidnih gvozdenih ruda postepeno tako što
najpre viši oksidi prelaze u niže po shemi:
Siderit se takodje prethodnim prženjem rude na 650-1000°C, ili u samoj visokojpeći u odgovarajućoj zoni, raspada prema jednačini:
To znači da se bez obzira na vrstu rude, redukcija završava razlaganjem
najstabilnijeg oksida gvoždja FeO prema jednačinama:
i
2 3 3 4Fe O Fe O FeO→ →
3 3 4 23 2 238FeCO Fe O CO CO kJ = + + −
2FeO CO Fe CO+ = + FeO C Fe CO+ = +
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
16/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 16
Troska Rastopljeno gvožđe
Topao vazduh
Punjenje
Nečistoće rastopljenog gvožđa formiraju trosku
P o d i z a n j e t o
p l i h g a s o v a
P o v e ć a n j e t e m p .
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
17/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 175
Ruda gvožđaKoks
Krečnjak
3CO+Fe2O3→2Fe+3CO2
C+O2→CO2
CO2+C→2CO
CaCO3→CaO+CO2CaO + SiO2 +Al2O3→slag
prečišćavanje
redukcija rude gvožđ
a u metal
stvaranje toplote
Rastopljeno Fe
Visoka peć
Šljaka
vazduh
slojevi koksa i
rude gvožđa
gas
vatrostalna
obloga
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
18/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 18
Prosečno uzevši, proizvod visoke peći zvani sirovo gvoždje sadrži:4-5% C; 1.5% Si; 1.0% Mn; 0.6% P; 0.1% S i ostalo Fe.
Iz peći izlazi
Iz peć i izlazi : Rastopljen metal – sirovogvožđe, koje se sastoji iz:
Fe+(C, N, P, Si, Mn, S, ….)
F e + ( C ,
N , P ,
S i , M n , S , …
. )
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
19/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 19
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
20/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 20
Ugljenik u obliku grafita pliva iznad rastopa jer je lakši od gvoždja. Zato na 10 tonarastopa sirovog gvoždja dolazi oko 500 kg ugljenika.
Ugljenik koji u čvrstom stanju pliva po rastopu, rastvara se pri očvršćivanju sirovog
gvoždja kad se ono ispusti iz visoke peći;
Može se izlučiti u slobodnom obliku kao grafit ili u vezanom obliku kao karbid
gvoždja (cementit Fe3C ).
Pri sporom hladjenju tečnog sirovog gvoždja i uz dodatak silicijuma, ugljenik se
pojavljuje u vidu ravnomerno rasporedjenog grafita u metalu koji se zove sivo
sirovo gvoždje (zbog boje preloma). Koristi se za izradu odlivaka u livnicama
gvoždja.
Suprotno tome, pri brzom hladjenju, i uz niži sadržaj Si i veći Mn dobija se belo
sirovo gvoždje, namenjeno za preradu u čelik. Najveći deo sirovog gvoždja iz
visoke peći, na godišnjem nivou oko 90%, preradjuje se u čelik, a ostalo u liveno
gvoždje.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
21/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 21
U savremenim železarama, čeličana je u blizini visoke peći, pa se belo sirovogvoždje prenosi u tečnom stanju u peći za proizvodnju čelika.
Suprotno tome, sivo sirovo gvoždje se sipa (prihvata) u livačke lonce, i zatimizliva u peščane kalupe. Tako se dobijaju liveni komadi namenjeni za pretapanje
u kupolnim ili električnim pećima u cilju izrade odlivaka od livenog gvoždja.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
22/59
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
23/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 23
Shema procesa dobijanja čelika
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
24/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 24
Pudlovanje
Veliki napredak u proizvodnji čelika nastao je uvodjenjem procesa pudlovanja
1787. (engl. puddle = mešanje). Proces se odvija u plitkoj plamenoj peći
loženoj sitnijim kamenim ugljem. Dance peći se najpre prekriva slojem peska(topitelja), a zatim se sipa sirovo gvoždje iz visoke peći.
Usijani gasovi i vazduh struje preko
ložišta, a radnik (pudler) meša
rastop pomoću gvozdene šipke i
povremeno dodaje malo peska da bi
se potpomoglo iz-dvajanje zgure. Pri
tome, sagoreva veliki deo ugljenika
iz sirovog gvoždja, pa se tako dobija
tzv. pudlovan č elik .
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
25/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 25
Besemerov postupak
Ni proizvodnja čelika pudlovanjem nije mogla da pokrije naraslu potražnju, apogotovu nije bilo moguće preraditi ogromne količine sirovog gvoždja iz visokihpeći, čija se produktivnost naglo povećala primenom koksa i vrelog vazduha izKauperovih grejača. Problem je rešen Besemerovim konvertorom, čime počinje
vreme topljenogč elika.Besemerov postupak sastoji se u tome što se u metalni sud kruškastog oblika
obložen vatrostalnim materijalom sipa tečno sirovo gvoždje doneto iz visoke peći,a kroz rešetkasto dno duva jaka struja vazduha (sl. 8.2a). Tom prilikom nastaje
jako sagorevanje C, Si, Mn, a delimično i Fe, što je praćeno visokim stubom
plamena iz otvora konvertora.
Vazduh ilikiseonik
Rastop
Besemerov konvertor
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
26/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 26
Pri dobijanju čelika Besemerovim postupkom duvanje vazduha se zaustavlja
pre nego što ugljenik potpuno sagori, a to je trenutak kad počne sagorevanje
gvoždja.Danas se Besemerov konvertor (pretvarač) koristi uglavnom za pripremu liva
za čelične odlivke.
Sem toga, konvertorski čelik se upotrebljava za izradu šipki (bez dalje
mašinske obrade), valjanih pljosnatih čelika, bešavnih cevi i žica.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
27/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 27
Henry Bessemer
Besemerov
konvertor
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
28/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 28
LD - postupak
U novije vreme umesto vazduha za produvavanje se koristi čisti kiseonik; to jeLD - postupak , nazvan po austrijskim železarama (L'inz-Donawitz). U konvertorse sa gornje strane, kroz tzv. kiseoničko koplje uduvava čist kiseonik. Na ovaj
način postiže se velika produktivnost, cena postrojenja je niska, a kvalitet sepribližava Simens-Martenovom čeliku. Mnoge nove čeličane sve više uvode ovajpostupak koji je izbio na prvo mesto u proizvodnji čelika. Poznat je pod nazivombazni kiseoni č ki proces ( Basic Oxygen Furnace - BOF) ili LD - postupak .
Rastop
Vazduh ilikiseonik
Kiseonik
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
29/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 29
Približno
30% staro gvožđe +70% rastopljeno gvožđe iz visoke peći
Punjenje konvertora
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
30/59
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
31/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 31
Pogled na BOF proces
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
32/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 32
Simens-Martenov čelik
Simens-Martenov č elik dobija se tako što se za oksidaciju ugljenika i drugih
primesa u sirovom gvoždju pored vazduha koriste i oksidi gvoždja. Sirovo
gvoždje se topi pomešano sa hematitom (Fe2O3), starim gvoždjem i otpacima
oksidisanog gvoždja stvorenim pri kovanju i valjanju (okalina, kovarina,cunder). Proces u Simens-Martenovim pećima dugo traje. Zato je moguća
precizna kontrola hemijskog sastava. Toplota za obavljanje procesa dobija se
delom od gorivog gasa, a delom sagorevanjem sastojaka iz sirovog gvoždja
(C, Mn, Si, P, S). Gorivo je najčešće prirodni gas, koksni gas ili tečno gorivo.Zato se Simens-Martenove peći često nazivaju plamenim pećima, pećima sa
otvorenim ložištem, ili kratko - martinke odnosno SM-peći. Osnovna prednost
u odnosu na konvertor, jeste što se u toku prerade sirovog gvoždja u plamenoj
peći može uzeti proba čiji hemijski sastav (C, S) pokazuje šta dalje trebapreduzeti (ubrzati sagorevanje ugljenika, eleminisati višak S). Pošto se proces
završi i tečan čelik pretoči u lonac, dodaje se Al i elementi za legiranje (Mn, Si
i dr.).
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
33/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 33
1- plamena peć sa otvorenimložištem, 2- regeneratori toplote,3- otvor za ulaz gasa, 4- otvor zaulaz vazduha u peć, 5- mesto
paljenja smeše gasa i vazduha,6- plamen liže iznad metala upeći, 7 i 8- otvori za odvodsagorelih gasova i plamena uregeneratore toplote i 9- dimnjak
Simens-Martenova peć
Wilhelm
Siemens
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
34/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 34
Elektro peći (EP)
Elektro peć i (EP) služe za dobijanje visokokvalitetnih čelika čiji se sastav
održava u uskim granicama.
U savremenim čeličanama najviše se koriste elektroluč ne peći, a redjeindukcione.
Radi oksidacije sastojaka šarže, uvodi se O2 u peć, ili se dodaju rude bogate
kiseonikom. U toku procesa obavlja se brza analiza hemijskog sastava i po
potrebi dodaju odredjeni elementi da se postigne željeni sastav odnosno da se
čelik legira. Pored ujednačenog sastava čelika iz električnih peći, kod njih je
smanjen i sadržaj nečistoća (S, P, H2, N2, O2). Visoko kvalitetni čelici i
plemeniti čelici imaju najniži mogući sadržaj nečistoća - fosfora i sumpora.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
35/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 35
Elektrolučna peć sastoji se od plitkog čeličnog cilindra podzidanog
vatrostalnim ciglama. Kroz rupe (otvore) na poklopcu umetnuti su grafitni
štapovi (dva ili češće tri) koji u stvari predstavljaju elektrode za paljenje i
održavanje električnog luka. Luk se najpre uspostavlja izmedju svake
elektrode i šarže, a potom izmedju elektroda. Toplota oslobodjena u luku brzo
topi šaržu, i izaziva hemijske reakcije koje dovode do stvaranja čelika. Kad se
šarža istopi, dodaje se kroz bočni otvor topitelj i materijal za legiranje. Docnije
se kroz isti otvor izbacuje šljaka posle naginjanja peći, a naginjanjem peći na
suprotnu stranu izliva se tečni čelik u vatrostalne lonce.Elektrolučne peći su se pokazale kao najpogodnije za proizvodnju nekih
legiranih i alatnih čelika, koji zahtevaju uvodjenje legirajućih elemenata
velikog afiniteta prema kiseoniku. Ovakvi elementi, kao npr. hrom i vanadijum,
brzo bi se oksidisali u SM peći ili LD - konvertoru, i tako prešli u šljaku. Uelektrolučnoj peći šljaka sadrži malo kiseonika pa se legirajući elementi ne
oksidišu, već rastvaraju i zadržavaju u čeliku.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
36/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 36
Izgled elektro peći
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
37/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 37
Shematska ilustracija različitih tipova električnih peći: (a) direktan luk,(b) indirektan luk i (c) indukcija
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
38/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 38
Metodi dodatne rafinacije čelika
Čelici proizvedeni LD postupkom, u elektropećima ili SM-pećima mogu se po
potrebi dodatno rafinisati. U najprostijem slučaju, prekomerni kiseonik iz
istopljenog čelika eliminiše se u livačkom loncu dodavanjem Si, Mn, Al (Si + Al ≈
0.2% čelik je umiren, Si + Al < 0.2% čelik je poluumiren). Složenija jedezoksidacija rastopljenog čelika u posebnim posudama za rafinaciju. Kroz
duvaljke, na tim posudama, produvava se rastopljeni čelik smešom argona i
kiseonika pri čemu sagoreva višak ugljenika, a hrom biva sačuvan od oksidacije.
Na ovaj način postiže se ne samo veća čistoća već i ravnomerniji kvalitet po
preseku krajnjeg proizvoda. Medjutim, cena ovog tretmana i opreme je veoma
visoka, te se tako prečišćavaju samo neki čelici specijalne namene. Uglavnom se
koriste tri postupka rafinacije čelika ponovljenim topljenjem.
Postupak vakuumskog topljenja elektri č nim lukom
Proces u vakuumskoj indukcionoj peć i
Postupak u lonč astim peć ima
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
39/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 39
Dobijanje livenog gvoždja
Trupci sivog sirovog gvoždja iz visoke peći naknadno se pretapaju zajedno sastarim gvoždjem da bi se dobio liv za izradu gvozdenih odlivaka. Za topljenje se
koristi kupolna peć, jamske pe
ći sa glineno-grafitnim loncima ili elektri
čne pe
ći(uglavnom indukcione, katkad elektrolučne).
Kupolna peć je znatno manja od visoke peći, pa se može smestiti u zgradulivnice. Cilindričnog je oblika, ozidana šamotnim ili magnezitnim ciglama, spolja
obloženačeličnim limom. Puni se odozgo liva
čkim koksom ili
ćumurom, odnosnonjihovom mešavinom, sirovim i starim gvoždjem, kao i krečnjakom. Krečni kamen
u ulozi topitelja se dodaje radi stvaranja tečne zgure i redukcije fosfora i štetnihprimesa. U kupolnoj peći ubrzava se topljenje gvoždja duvanjem vazduhapomoću ventilatora ili kompresora; rastopljeno gvoždje kaplje kroz užareni koks
na dno gde se prikuplja i ističe s vremena na vreme ili se kontinualno ispušta ulivački lonac.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
40/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 40
Jamske peć i se lože koksom, ćumurom, ugljem ili tečnim gorivom koje sedovodi brizgaljkama i meša sa vazduhom. U sredini peći je zemljani lonacobložen grafitom i napunjen izlomljenim starim i sirovim gvoždjem. Liv iz
lonaca ječistiji nego iz kupolne pe
ći u kojoj gvoždje može primiti ne
čisto
će izgoriva (naročito sumpor).
Elektri č ne peć i za topljenje livenog gvoždja mogu biti elektroluč ne iindukcione. Elektrolučne uglavnom služe za nodularni liv, a niskofrekventne
indukcione (f = 50 Hz ) za ostale vrste livenog gvoždja, mada to od livnice dolivnice može biti različito.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
41/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 41
Čelični poluproizvodi – primarna prerada čelika
Tečan čelik iz peći ne može se direktno iskoristiti u tom obliku. On se najpre
mora izliti u kalupe standardnih oblika koji se potom metalurški preradjuju urazličite poluproizvode. Razlikuju se dva postupka:
• kontinualno livenje i• livenje ingota.Poluproizvodi dobijeni kontinualnim livenjem (blumovi, bileti, slabovi) dalje semetalurški preradjuju uglavnom valjanjem, dok se ingoti mogu valjati , kovati ili
presovati.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
42/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 42
Kontinualno livenje
Kontinualno livenje je uvedeno da bi se omogućila produkcija polufabrikata izrastopljenog čelika bez posrednih operacija livenja ingota i njihovog ponovnogzagrevanja. Iz elektro peći, rastopljeni čelik se najpre pretače u kazan (sa
čepom na dancetu), koji se prenosi do mašine za livenje gde se čelik polakoizliva u livačko korito. Odatle se liv kontinualno ispušta kroz kalup čije sukonture saglasne izlaznom proizvodu. Neposredno ispod kalupa smeštene sucevi za vodeno hladjenje, a nešto dalje valjci za obostrano valjanje čelika.
Prevaljani polufabrikati odsecaju se oksi-acetilenskim gorionikom (O2 + C2H2)na standardne dužine. Tako se proizvode grubo valjani polufabrikati zvaniblumovi (kvadratni poprečni presek), bileti (manji kvadratni presek, a većadužina) i slabovi (pravougaoni poprečni presek).
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
43/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 43
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
44/59
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
45/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 45
Bilet Blum Slab
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
46/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 46
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
47/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 47
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
48/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 48
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
49/59
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
50/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 50
Ingoti su liveni čelični trupci kvadratnog, pravougaonog ili kružnog preseka,mase od 100 kg do oko 40 t . Dobijaju se izlivanjem tečnog čelika u metalnekalupe - kokile od livenog gvoždja ili čelika.U procesu produvavanja sirovog gvoždja vazduhom i pri izlivanju tečnog čelikau kokile rastvaraju se manje ili više kiseonik ili azot. Zbog toga se u tokuočvršćavanja čelika izdvajaju gasovi CO, H2, CO2 i N2, od kojih je najštetnijiCO jer se delom izdvaja u vidu mehurova.Gasni mehurovi dovode do poroznosti, a slobodan ugljenik (C) izlučuje se kaografit na unutrašnjim površinama mehurova pa otežava zagrevanje čelika pri
daljoj plastičnoj preradi i pogoršava mehaničke osobine čelika.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
51/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 51
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
52/59
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
53/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 53
a)
Otkrivanje ingota a) i izgled ingota: umirenog b) i neumirenog c) č elika sa razli č itim
stepenima umirenosti (dezoksidacije)
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
54/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 54
U cilju smanjenja sadržaja kiseonika u čeliku, u završnoj fazi topljenja ili ulivačkom loncu, ubacuje se mangan (u vidu fero-mangana) koji deluje ne samokao dezoksidator već razgradjuje i FeS. Na taj način obrazuju se jedinjenjaMnO, MnS koja kao lakša plivaju u obliku troske iznad tečnog čelika, i lako se
ispuštaju pre livenja čelika.
Ako dezoksidacija ostane samo na manganu čelik se zove neumiren, a ako sedalje u livačkom loncu doda aluminijum (0.01-0.05% Al) ili pak 0.12% Si prekofero-silicijuma, odnosno kombinacije Al-Fe-Si dobijaju se poluumireni ili umireni
čelici.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
55/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 55
Ingoti su osnovna sirovina za mehaničku preradu čelika u čeličanama
postupcima presovanja i valjanja, kovanja i vuč enja. Od ingota zagrejanih do
belog usijanja (1050-1200°C prema vrsti čelika), daljom preradom dobijaju se
razni čelični poluproizvodi: železničke šine, profilisani nosači, šipke, betonsko
gvoždje, cevi, žice itd.
Valjanje je najčešći i najvažniji način prerade čelika, jer oko 80% ukupno
proizvedenog čelika prolazi kroz valjke u nekim fazama obrade. Čelični ingotimogu biti različitih veličina u zavisnosti od proizvoda koji se iz njih izradjuju. Na
primer, ingoti za alatne čelike ne prelaze nekoliko stotina kilograma dok ingoti
za delove velikih mašina dostižu 40 t . Pre dalje metalurške prerade
deformisanjem (npr. valjanjem), ingoti se podvrgavaju dugotrajnom difuzionom
žarenju.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
56/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 56
Toplo i hladno valjanje
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
57/59
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
58/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 58
Mnoge vrste čeličnih poluproizvoda posebno se površinski obradjuju ili zaštićujuprevlakama. Na primer, neki nerdjajući čelici su u stanju isporuke brušeni ilipolirani. Za neke druge čelike najvažniji postupci zaštite su metod potapanja ielektroliti č ka zaštita.
Zaštita potapanjem izvodi se u kadi sa rastopljenim zaštitnim metalom. Uglavnom je reč o pocinkovavaju cevi, oluka, zavrtnjeva i navrtki, rezervoara, limenihkrovova i dr. Kada je reč o trakama, specijalni valjci ih uvode u kadu sarastopljenim cinkom, potom se traka provlači kroz komoru za hladjenje u kojojnataloženi cink otvrdnjava. Finalni proizvodi se namotavaju u koturove ili seku na
table limova.Elektroliti č ko platiranje ili galvanizacija je pokrivanje jednog metala slojemdrugog, elektrolitičkim putem. Čeličane na ovaj način proizvode velike količinekalajisanih čelika, od kojih se prave konzerve (limenke). Takodje se ovimpostupkom izradjuju i hromiraju proizvodi koji se dalje upotrebljavaju za konzerve
i druge proizvode.Treba napomenuti da je zaštitni sloj dobijen potapanjem (na toplo) znatno deblji igrublji nego sloj dobijen galvanskim putem.
-
8/18/2019 Dobijanje Gvozdja i Celika
59/59
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 59