Výroba surového železa, výroba ocelí, výroba litin

Výroba surového železa, výroba ocelí, výroba litin Výroba surového železa surové železo se vyrábí ve vysokých pecích (výška cca 80m, průměr cca 15m) z kyslíkatých rud shora se pec neustále plní železnou rudou, koksem a struskotvornými přísadami (vápenec nebo dolomit) do spodní části pece se vhání horký vzduch obohacený kyslíkem, uhlík oxiduje kyslíkem na oxid uhelnatý (za teploty až 2000 C), oxid uhelnatý v redukčním pásmu redukuje rudu na tuhé, pórovité surové železo ve spodní části probíhá přímá redukce oxidu železnatého s uhlíkem, surové železo stéká ke dnu a jednou za čtyři až šest hodin vypouští při redukci rudy vzniká struska reakcí příměsí se struskotvornými přísadami, plave na železe a chrání ho před oxidací horkým vzduchem, vypouští se horní výpustí (používá se např. při výrobě tvárnic) plyny odcházející z vysoké pece (kychtové plyny) obsahují oxid uhelnatý, spalují se a získané teplo se využívá k předehřívání vzduchu vháněného do vysoké pece - teplotní zóny vysoké pece: kychta - zavážení vsázky a odvádění vysokopecního plynu šachta - horký vysokopecní plyn předává své teplo pevné vsázce, teplota vsázky vzrůstá na cca 950 C a oxidy železa částečně redukují rozpor vysoké pece - připojení šachty k sedlu vysoké pece, teplota 1250 C, další redukce oxidů železa a začíná reakce s koksem Sedlo - reakce koksu, tvoří se tavenina železa a strusky Výfučny (16 až 42) - do pece se zavádí proud horkého vzduchu, umístěny okolo horního obvodu nístěje a jsou propojeny velkou rourou, teplota 2000 C a oxidy se zcela zredukují Nístěj - shromažďování tekutého surového železa a strusky, okolo jeden až čtyři odpichové otvory šachta, rozpor, sedlo a pás výfučen mají chlazení vodou, nístěj se chladí vodou, olejem nebo vzduchem pec je vyzděna žáruvzdorným materiálem malé pece asi od 0,5 Mt/rok, velké pece 4 Mt/rok

Výroba oceli ocel se vyrábí zkujňováním surového železa v konventorech, které jsou vzduchové (méně kvalitní oceli), nebo kyslíkové (kvalitnější oceli), do taveniny se vhání vzduch/kyslík a dochází ke spalování nežádoucích prvků do účelem dosažení požadovaného chemického složení

Rozdělení a značení konstrukčních ocelí dle ČSN Třída: 10 Ocel tvářená, konstrukční obvyklých jakostí s nezaručeným chemickým složením a s předepsanými mechanickými vlastnostmi 10 x x x. x x Nejmenší pevnost v tahu (min Rm) v 10kách MPa

11 Ocel Tvářená konstrukční obvyklých jakostí se zaručením chemickým složením a s předepsanými hodnotami mechanických vlastností, vhodná k tváření 11 x x x. x x Je-li 3 - ocel se zaručenou svařitelností Střední pevnost v tahu v 10kách MPa 11 1 x x. x x Ocel snadno obrobitelná Automatová 12 16 1 x x x x. x x Pořadová číslice bližší vlastnosti oceli Střední (průměrný) obsah C (uhlíku) v 0,1nách % Střední (průměrný) obsah všech legujících prvků v % Blíže určuje legující prvky 12 Ocel tvářená konstrukční uhlíková (nelegovaná) 13 Ocel tvářená konstrukční legovaná (ušlechtilá), (hlavní legury: Mn, Si) směs legur 14 Ocel tvářená konstrukční legovaná (ušlechtilá), (hlavní legury: Cr, Al) chromové oceli 15 Ocel tvářená konstrukční legovaná (ušlechtilá), (hlavní legury: Mo, Mn, Cr, V) směs legur 16 Ocel tvářená konstrukční legovaná (ušlechtilá), (hlavní legury: Ni, Cr, Mn, V) niklové oceli 17 Ocel Tvářená konstrukční středně a vysoce legovaná se speciálními vlastnostmi Korozivzdornost Žáruvzdornost Otěruvzdornost 18 Práškové kovy

19 Ocel tvářená nástrojová 19 x x x. x x Litiny Rozdělení: a) Šedá litina b) Tvárná litina c) Temperovaná litina Střední (průměrný) obsah všech legujících prvků v % 19 0xx, 19 1xx, 19 2xx Ruční nástroje (nelegované) 19 3xx (Mn, S) 19 4xx (Cr) 19 5xx (Cr, Mo) 19 6xx (N) Legovaná 19 7xx (W, Cr) 19 8xx (E, Cr, V) = rychlořezná 19 9xx (N, Mo, T) základní rozdělení litin je určeno způsobem krystalizace podle metastabilní soustavy Fe-Fe3C krystalizující litiny: a) cementické b) bílé podle stabilní soustavy Fe-C krystalizující litiny grafitické: a) šedé b) tvárné Šedá litina slitina železa s uhlíkem, křemíkem, manganem a dalšími prvky množství uhlíku přesahuje maximální hodnotu rozpustnosti v austenitu 2% převážná část uhlíku je vyloučena jako lupínkový grafit muže obsahovat i legovací prvky vyrábí se v kuplovnách přetavováním šedého surového železa, vratného materiálu ze sléváren, odpadového materiálu ze sběru a odpadové oceli jako palivo slouží slévárenský koks Číselné značení základním šestimístné číslo první dvojčíslí 42 druhé dvojčíslí je 24

42 24xx význam třetího dvojčíslí je různý podle druhu litiny šedé litiny nelegované - 00 až 49 mez pevnosti v tahu 10MPa - 50 až 59 šedé litiny se speciálními vlastnostmi šedé litiny legované - 60 až 79 nízko a středně legované šedé litiny - 80 až 89 vysokolegované šedé litiny - 90 až 99 vysokolegované šedé litiny struktura šedé litiny se skládá ze základní hmoty tzv. matrice, v nichž je vyloučen uhlík ve formě grafitu vyloučení uhlíku jako grafitu závisí na chemickém složení litiny a způsobu odlévání u šedé litiny je vyloučený grafit ve tvaru prostorových útvaru složených z lupínků grafitů, tyto lupínky zmenšují tzv. aktivní průřez tj. průřez materiálu, který je namáhán určitým napětím 42 2410 - má nejmenší pevnost v tahu 10MPa, používá se na tenkostěnné odlitky od 4 do 15mm (trouby na nízký tlak, poklopy, sloupy, součásti kamen) 42 2415 - odlitky o tloušťce od 5 do 30mm s menšími požadavky na pevnost (součásti zemědělských strojů, ložiska, řemenice) 42 2420 - odlitky o tloušťce od 8 do 40mm (součásti motoru, turbín, pístových strojů) 42 2456 zvláštní vlastnosti, není omezena tloušťka stěny odlitku, dobré kluzné vlastnosti (ložisková pouzdra, písty pro hydrauliku) Tvárná litina vyrábí se očkováním šedé litiny - přidáním hořčíku do pánve před odlitím místo lupínkového grafitu vzniká grafit zrnitý (kuličky), který základní hmotu (matrici) neovlivní pevnost základní hmoty se zvýší až na 900MPa a zvýší se tažnost a vrubová houževnatost v porovnání s ocelemi na odlitky má výhodný poměr meze kluzu a meze pevnosti v tahu vyšší je i únavová pevnost a schopnost útlumu odlitky strojních součástí

Číselné označení první dvojčíslí 42 druhé dvojčíslí 23 42 23xx třetí dvojčíslí 00 až 19 udává u nelegovaných tvárných litin hodnotu meze pevnosti materiálu v tahu v 100MPa 20 až 39 pořadové číslo tvárných litiny se speciálními vlastnostmi 40 až 99 u legovaných tvárných litin skupinu legovacích prvků Tvárná litina feritická 42 2303, 42 2304 obě mají základní hmotu feritickou se zrnitým grafitem, která se získává feritizačním žíháním pevnost mají menší 42 2303 380 MPa, 42 2304 420 MPa mají vysokou houževnatost a mez únavy vhodné na součásti silničních vozidel, převodové a ložiskové skříně, zemědělské stroje Tvárná litina feriticko perlitická 42 2305 struktura tvořena feritem a perlitem a zrnitým grafitem hodí se na odlitky o tloušťce 5 až 100m a i pro více namáhané mechanicky i dynamicky Tvárná litina perlitická 42 2307 struktura tvořena perlitem, feritem a zrnitým grafitem nejmenší pevnost v tahu je 700MPa používá se na součástí značně namáhané např. ozubená kola, rozváděcí kola, čerpadla, brzdové bubny Temperovaná litina houževnatý a snadno obrobitelný materiál vyrábí se tepelným zpracováním odlitku z bílé litiny temperováním v temperovacích pecích temperování dlouhodobé žíhání (20-60h při teplotě 1000 C), účelem je rozklad ledeburitického cementitu bílé litiny na železo a grafit vyloučený grafit zvaný temperovaný grafit má tvar nepravidelného zrna podle postupu tepelného zpracování a struktury základní hmoty se rozdělují temperované litiny: a) temperované litiny feritické (s černým lomem) b) temperované litiny perlitické (s bílím lomem)

Číselné označování první dvojčíslí 42 druhé dvojčíslí 25 42 25xx třetí dvojčíslí udává přibližnou hodnotu meze pevnosti materiálu v tahu 10MPa doplňkovým číslem se tato litina neoznačuje Temperovaná litina feritická 42 2532, 42 2533 struktura složena z feritu a temperovaného grafitu vzhled lomu je černý menší pevnost a větší houževnatost používá se na odlitky s tloušťkou stěny od 3 do 30mm stavební kování, šroubové klíče, armatury v elektronice Temperované litiny perlitické 42 2536, 42 2540, 42 2545, 42 2555 struktura z perlitu a temperovaného grafitu vzhled lomu je stříbřitě šedý mají větší pevnost, tvrdost a menší houževnatost než temperované litiny používájí se na odlitky od 3 do 30 mm uplatňují se na stavbě všech strojů a) šedá litina lupínkový grafit b) vermikulární litina c) tvárná litina grafitové kuličky Ocel na odlitky slitina železa s uhlíkem a jinými prvky, které všeobecně vykazuje méně než 2%C může obsahovat také legovací prvky podle stupně legovaní je rozdělujeme: a) nelegované oceli na odlitky b) legované oceli na odlitky

Číselné značení 42 26XX.XX nelegované oceli na odlitky - používají se na součásti el. srojů, ložiska vozidel, armatury 00-29 odlitky lité jiným způsobem než do pískových forem 30 99 - Rm v 10MPa pevnost v tahu 42 27XX nízko a středně legované oceli na odlitky odleváné do pískových forem - používají se na články traktorových pásu, ozubená kola vyjadřuje skupinu legovacích prvků 42 28XX nízko středně legované oceli na odlitky odlévané jiným způsobem než do pískových forem 42 29XX vysoko legované oceli na odlitky Značení ocelí na odlitky a litin Druh tepelného zpracování ČSN 42 XX XX. XX Způsob odlévání Závisí na předchozím dvojčíslí 23 Tvárná litina Litin y 24 Šedá litina 25 Temperovaná litina 26 Uhlíkové oceli Ocel na odlitky 27 Nízko a středně legované (odlévané do pískových forem) 28 Nízko a středně legované (jinak odlévané) 29 Vysoce legované