Kovy a kovové výrobky pro stavebnictví

Transkript

1 Kovy a kovové výrobky pro stavebnictví

2 Rozdělení kovů kovy železné železo, litina, ocel kovy neželezné hliník, měď, zinek, olovo, cín a jejich slitiny

3 1. Železo a jeho slitiny výroba železa se provádí ve vysoké peci redukcí železných rud tekuté železo surové železo obsahuje pouze 2 4% uhlíku (C)

4 Postup výroby železa: shora se vysoká pec zaváží vsázkou, střídají se vrstvy: - koks - aglomerát (předem upravené železné rudy chudší na železo) - kusová železná ruda - kovový šrot - tavidla dochází k postupné redukci (tavení) ve spodní části pece se ukládá struska (výše, je lehčí) a tekuté železo (na dně), odkud se postupně vypouštějí - odpich

5

6 Produkty získané z vysoké pece: surové železo slévárenské - obsahuje 2 4% uhlíku - dále se z něho vyrábí šedá nebo tvárná litina surové železo ocelárenské (bílá litina) - tvrdší, křehčí, bílé barvy - dále se zpracovává na ocel vysokopecní struska - vzniká z přísad - plave na roztaveném železe

7 Produkty získané z vysoké pece: vysokopecní struska - po vypuštění chladne zvolna (výroba kameniva) nebo se rychle ochladí (granulování nebo zpěňování), používá se při výrobě cementů

8 Rozdělení železa: nekujné Železo kujné obsah uhlíku 1,7% obsah uhlíku 1,7% uhlíková ocel legovaná (slitinová) ocel 0,05 1,7% C přidané prvky (Mo, Ni, Cr, W, V, Ti )

9 Další zpracování vytavené oceli vytavená ocel se odlévá do forem (kokil), tím se získávají meziprodukty ingoty při odlévání a tuhnutí ingotů se uvolňují v tavenině plyny (CO 2 ), které ocel čeří neuklidněná ocel (pro stavebnictví) přidáním křemičitých přísad lze čeření zabránit odlité ingoty se dále zpracovávají ve válcovnách uklidněná ocel pro snížení energetické náročnosti výroby se v moderních hutích pracuje kontinuálně bez meziproduktů

10 Litina vyrábí se druhým tavením surového železa, obsahuje asi 3,7% uhlíku Šedá litina pevnost v tlaku 600 až 1080 MPa, tažnost 0,3-0,8 %, velmi křehká - litinové sloupy, vodovodní a odpadní trouby, tvarovky, radiátory, kamna, kotle, rošty Tvárná litina - pevnost v tlaku 700 až 1150 MPa, tažnost 2-22% - odlitky s vyššími nároky na mechanické vlastnosti

11 Výroba ocelových výrobků pro stavebnictví ocelové výrobky pro stavební účely se vyrábějí buď tvářením zatepla (válcováním) při teplotách o C až do získání konečného tvaru nebo tvářením zastudena (tažením, válcováním [tyče, dráty], kroucením [plechy, trubky]), přičemž se v materiálu vyvozuje napětí nad mez kluzu, ocel lze pak využít při vyšším namáhání, je však křehčí

12 Vlastnosti oceli hustota 7850 kg/m 3 modul pružnosti GPa pevnost v tahu MPa součinitel teplotní délkové roztažnosti K -1

13 Ocelové výrobky pro stavebnictví Výztuž do betonu běžná, předpínací, rozptýlená Ocelové válcované profily (Jäckel), uzavřené, otevřené, kolejnice, štěty,... Kovové spojovací prostředky šrouby, vruty, nýty, hřebíky, podložky Dráty vázací, výztuže, sítě, pletiva Ploché výrobky pásy, plechy (černý, pozink, smaltované), lisované vlnité Trubky hladké, hrdlové, závitové, přírubové, bezešvé Manesmann Lana jedno-vícepramenná, kabelová (jeřáby, výtahy, lanovky, el. vedení,...)

14 Ocel a výztuž do betonu Dráty a tyče ocel tř. 10 a 11 válcované za tepla za studena, tažené za studena povrch hladký, s vtisky nebo žebírky Svařované sítě dráty Ø 4-10 mm, rozteče ok mm Korozivzdorná betonářská ocel min. 12% chromu, x odolnější proti korozi než běžná bet. ocel, 10x dražší Předpínací ocel dráty: 2-7mm, pevnost v tahu až 2000 MPa spletence a lana: 2-3 dráty, 7 hl. drátů tyče: žebírkové a hladké mm, mm

15 Ocelové výrobky pro stavebnictví Ocelové profily tyčová ocel, úhelníky, průřezy I IPE HPE T U pásoviny, štětovnice, kolejnice a další

16 Koroze oceli působením vody a vlhkosti vzniká na povrchu oceli rez (Fe 2 O 3 ) postupně se oslabuje průřez ztráta únosnosti rez zvětšuje svůj objem odprýskávání krycí vrstvy výztuže u železobetonových konstrukcí

17 Předcházení korozi oceli Primární ochrana již při výrobě oceli - úprava složení suroviny legování oceli - výroba nerezavějící oceli (přídavek Ni, Cr, Cu) Sekundární ochrana dodatečná úprava ocel. prvku - pokovováním ponoření nebo stříkání taveninou kovu, např. zinkování - nátěr povrchu ochranné povlaky, působí i esteticky

18 2. Neželezné kovy ve stavebnictví nachází využití zejména hliník, měď, zinek, olovo, cín a jejich slitiny

19 Hliník vyrábí se z rud s vyšším obsahem oxidu hlinitého bauxitu bauxit se autoklávuje ( o C) Al 2 O 3 (čistý oxid hlinitý) z něho se elektrolýzou v elektrických pecích se získává čistý hliník

20 Vlastnosti hliníku hliník má stříbrošedou barvu je elektricky vodivý (dříve elektroinstalace, dnes zakázáno) dobře odolává korozi hustota cca 2700 kg/m 3 teplota tavení cca 650 o C pevnost v tahu čistý Al MPa, slitiny Al MPa

21 Slitiny hliníku slitiny hliníku (tzv. lehké slitiny) se vyrábějí roztavením hliníku s malým množstvím jednoho nebo více kovů (Mn, Mg, Cu, Si, Zn) výrobky z hliníku a jeho slitin jsou získávány tvářením zastudena i zatepla (pří výrazně nižších teplotách než ocel) slitiny hliníku se využívají proto, že čistý hliník má poměrně malou pevnost Dural je slitina Al (90-96%) Cu (4-6%) a přísadou Mg a Mn -oproti Al je tvrdší (tvrdý hliník) a má až pětinásobnou pevnost v tahu

22 Použití hliníku a jeho slitin podlahová lišta klempířský lemovací pás s hliníkovou fólií asfaltový pás s hliníkovou vložkou okenní profily

23 Použití hliníku a jeho slitin duralové trubky duralový žebřík

24 Měď vyrábí se ze sulfidických rud (obsahují síru) v několika krocích: - drcení a koncentrace rudy (obsah Cu se zvýší na 15 20%) - pražení rudy (odstraňuje se část síry a sulfidy se mění na oxidy) - tavení při 1400 o C na měděný lech (kamínek) - dmýchání taveniny v konvertoru - elektrolytické čistění surové mědi

25 Vlastnosti mědi kovově lesklá s červenozlatým nádechem (nezoxidovaná), po krátké době mění barvu na rezavěhnědou (zoxidovaná) odolnost vůči povětrnostním vlivům (nekoroduje) je měkká výborně tvarovatelná, dá se pájet výborná elektrická vodivost důležitá pro výrobu dalších slitin ruda s obsahem mědi - chalkopyrit CuFeS 2

26 Jak je to s oxidací mědi? čistá měď nalézá uplatnění pro svoji odolnost proti korozi, protože se na vzduchu působením atmosférické vlhkosti a oxidu uhličitého rychle pokryje tenkou vrstvičkou nazelenalého zásaditého uhličitanu měďnatého (CuCO 3. Cu(OH) 2 ) měděnka, který ji účinně chrání proti další korozi vzhledem k dnešnímu znečištěnému ovzduší však chemická reakce zabarví měď do hněda. Pokud bychom chtěli historickou, zelenou patinu, musí se měď ještě potřít zvláštní chemikálií, jejíž složkou je čpavek

27 nezoxidovaný měděný žlab zoxidovaný měděný žlab a svod měděná krytina kupole pokrytá měděnkou

28 Použití mědi plechy na střešní krytiny plechy na klempířské konstrukce trubky a tvarovky pro rozvody TZB elektroinstalační kabely vložky asfaltových pásů

29

30 Slitiny mědi - mosaz slitina mědi a zinku (ideálně 32% Zn) existují stovky druhů mosazi s rozdílnými vlastnostmi výrazná zlatavá barva odolnost vůči atmosférické korozi nízká odolnost vůči louhům a kyselinám

31 Slitiny mědi - mosaz mosaz se používá na výrobu trubek a dekoračního kování ve formě drátů se používá jako tvrdá pájka (teplota tavení okolo 840 o C) mosazné kování pájecí dráty z mosazi mosazné fitinky

32 Slitiny mědi - bronz bronz je slitina mědi a cínu při obsahu malého množství cínu lze bronz tvářet, zpravidla se zpracovává litím používá se k dekorativním účelům, výrobě luxusního kování apod.

33 Ostatní barevné kovy - zinek Malá pevnost a tvrdost (10 30 MPa) Tavící teplota je 400 o C Pokovování ocel. plechů máčením, hotové výrobky a ocelové konstrukce se ošetřují žárovým nástřikem Dříve se používal plech z hutnického zinku na klempířské a pokrývačské práce Dnes je zinkový plech nahrazen plechem z legovaného zinku

34 Ostatní barevné kovy - Titanzinek slitina elektrolytického zinku čistoty 99,995%, legovaný mědí a titanem lepší stálé mechanické a fyzikální vlastnosti plechy v tl. 0,5 1,5 mm v cívkách nebo tabulích na vzdušném povrchu vzniká ochranná vrstvička uhličitanu zinečnatého, šedomodrá patina a ochrana proti korozi

35 Ostatní barevné kovy - olovo měkký, šedý, dobře tavitelný kov největší hustota za všech technických kovů ( 1,5 x více než ocel kg/m 3 ) velká odolnost proti korozi a chemikáliím olova a jeho slitiny jsou jedovaté má velký útlum proti prostupu rentgenových paprsků a gama záření ochrana

36 Ostatní barevné kovy - olovo Výrobky z olova a jeho slitin ve stavebnictví: plechy střešní krytiny, těžké hydroizolace proti silně agresivním vodám, chemicky odolné obklady nádrží a bazénů, zařízení v chemickém průmyslu, radiační ochrana trubky měkké pájky při klempířských pracích pro spojování plechů pájením

37 Vlastnosti barevných kovů KOV olovo zinek mosaz měď hustota [kg/m 3 ] teplota tavení [ o C] měrná tepelná vodivost [W/m.K]