×

Na stronie http://www.imz.pl stosujemy pliki cookies (ciasteczka) w celu gromadzenia danych statystycznych oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron. Dalsze korzystanie z naszej strony oznacza, że wyrażają Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
1.jpg

Józef Paduch

Instytut Metalurgii Żelaza

BADANIA INSTYTUTU METALURGII ŻELAZA NA POTRZEBY GOSPODARKI

W opracowaniu przedstawiono strategiczne kierunki badań naukowych oraz przegląd najważniejszych prac badawczo-wdrożeniowych zrealizowanych przez Instytut i wykorzystanych w ostatnich latach przez gospodarkę. Zgodnie z zadaniami statutowymi Instytutu znaczna część jego aktywności badawczej jest związana z poprawą innowacyjności przedsiębiorstw branży hutniczej. Prace w tym zakresie dotyczą doskonalenia stosowanych i wdrażania nowych technologii wytwarzania szerokiego asortymentu wyrobów stalowych. Do zadań Instytutu należy również zaliczyć badania nad obniżeniem zużycia energii i stosowaniem tańszych mediów energetycznych, nad recyklingiem materiałów metalonośnych i utylizacją odpadów hutniczych. Realizowane w ostatnich latach prace z zakresu technologii wytwarzania nowych lub ulepszonych wyrobów stalowych wskazują na rosnące ukierunkowanie zastosowań w wybranych sektorach, takich jak przemysł obronny, energetyka, przemysł środków transportu, budownictwo, górnictwo oraz przemysł maszynowy. W niniejszym opracowaniu wskazano najważniejsze prace z tego zakresu zrealizowane na zlecenia bezpośrednie, jak również w formie projektów celowych i rozwojowych.

Bogdan Garbarz

Instytut Metalurgii Żelaza

GRANICE ROZWOJU MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH NA BAZIE ŻELAZA

W artykule przedstawiono najnowsze osiągnięcia badawcze oraz kierunki rozwoju technologicznego w obszarze konstrukcyjnych stali i stopów na bazie żelaza o najwyższych możliwych do uzyskania właściwościach wytrzymałościowych. Przeanalizowano potencjalne możliwości oraz ograniczenia fizyczne i technologiczne kształtowania struktury materiałów konstrukcyjnych na bazie żelaza. W oparciu o wnioski wynikające z analizy obecnego stanu wiedzy teoretycznej i wyników badań eksperymentalnych przeprowadzono dyskusję problemu granicznych właściwości wytrzymałościowych tych materiałów. Opisano osiągane obecnie właściwości i potencjalne możliwości rozwoju mikrostopowych stali o strukturze ultradrobnoziarnistej i nanoziarnistej, średniostopowych stali bainitycznych nanostrukturalnych, wysokostopowych stali utwardzanych wydzieleniowo typu maraging oraz stopów amorficznych. Na tle osiągnięć światowych przedstawiono wybrane badania realizowane w Instytucie Metalurgii Żelaza dotyczące rozwoju ultrawysokowytrzymałych konstrukcyjnych stali i stopów na bazie żelaza.

Zbigniew Gronostajski

Politechnika Wrocławska

Roman Kuziak

Instytut Metalurgii Żelaza

METALURGICZNE, TECHNOLOGICZNE I FUNKCJONALNE PODSTAWY ZAAWANSOWANYCH WYSOKO- WYTRZYMAŁYCH STALI DLA PRZEMYSŁU MOTORYZACYJNEGO

W artykule przedstawiono najważniejsze zagadnienia metalurgiczne związane z wytwarzaniem stali AHSS oraz możliwości zastosowania tych stali na elementy konstrukcji samochodu absorbujących energię zderzeń z uwzględnieniem mikrostruktury i właściwości mechanicznych, a także nowoczesnych technologii wytwarzania blach. Przedstawiono również charakterystykę funkcjonalną tych stali i jej znaczenie dla bezpieczeństwo konstrukcji samochodu. Pokazano, że dla efektywniejszego zastosowania tych stali konieczna jest zmiana technologii ich kształtowania na zimno.

Roman Kuziak, Władysław Zalecki

Instytut Metalurgii Żelaza

Maciej Pietrzyk

Akademia Górniczo-Hutnicza

MATEMATYCZNE MODELOWANIE HARTOWNOŚCI BAINITYCZNEJ

Artykuł prezentuje nową metodę wyznaczania hartowności bainitycznej w oparciu o model przemian fazowych opracowany dla grupy nowoczesnych stali bainitycznych. Modele przemiany ferrytycznej, perlitycznej, bainitycznej i martenzytycznej opracowano z wykorzystaniem analizy odwrotnej wyników badań dylatometrycznych. Wskaźnik hartowności bainitycznej określono wykorzystując zależność udziału bainitu w strukturze stali od szybkości chłodzenia; obliczając pole pod tą krzywą. Za stan odniesienia do obliczeń przyjęto pole powierzchni pod obliczoną krzywą zależności udziału objętościowego bainitu od szybkości chłodzenia dla przypadku, gdy przemiana ferrytyczna zostaje powstrzymana. Otrzymany w ten sposób wskaźnik umożliwia przeprowadzenie ilościowej analizy wpływu składu chemicznego, wielkości ziarna austenitu i wartości odkształcenia zmagazynowanego w strukturze w wyniku niepełnej rekrystalizacji na podatność stali do tworzenia struktur bainitycznych w przemysłowych procesach walcowania i kontrolowanego chłodzenia blach. Zdefiniowanie wskaźnika hartowności bainitycznej stwarza również podstawy do opracowania ilościowych zależności wiążących hartowność bainityczną z zawartością pierwiastków w stali, z uwzględnieniem synergicznego oddziaływania pierwiastków stopowych.

Janusz Dobrzański, Hanna Paszkowska

Instytut Metalurgii Żelaza

Bogusław Kowalski, Jan Wodzyński

RAFAKO S.A.

DIAGNOSTYKA ELEMENTÓW URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH PRACUJĄCYCH POD DZIAŁANIEM CIŚNIENIA W PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE

W pracy przedstawiono następujące zagadnienia: Podstawowe cele diagnostyki technicznej części ciśnieniowej kotłów energetycznych. Sposoby osiągnięcia tych celów. Narzędzia stosowane w diagnostyce technicznej. Sposób postępowania w ocenie elementów części ciśnieniowej kotłów. Metody NDT; penetracyjne, magnetyczne-proszkowe i ultradźwiękowe na przykładach z praktyki przemysłowej. Sposób wyboru reprezentatywnych miejsc do badań materiałowych na przykładzie z praktyki. Wybór metod badań do oceny stanu materiału. Definicje trwałości. Sposób oceny stanu materiału. Sposób postępowania w wyznaczaniu czasu dalszej bezpiecznej eksploatacji materiału poza obliczeniowy. Wyznaczanie trwałości resztkowej, rozporządzalnej oraz ocena stopnia wyczerpania. Sposób postępowania w wyznaczaniu czasu dalszej bezpiecznej pracy do następnego przeglądu elementów pracujących powyżej temperatury granicznej. Ocena stanu elementów i części ciśnieniowej kotła oraz dopuszczenie do dalszej eksploatacji.

Adam Zieliński, Janusz Dobrzański

Instytut Metalurgii Żelaza

Jan Wodzyński

RAFAKO S.A.

OCENA TRWAŁOŚCI ELEMENTÓW CZĘŚCI CIŚNIENIOWEJ KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH W PROCESIE DOPUSZCZANIA DO EKSPLOATACJI POZA OBLICZENIOWY CZAS PRACY

W pracy przedstawiono podstawowe cele diagnostyki technicznej części ciśnieniowej kotłów energetycznych oraz sposoby osiągnięcia tych celów poprzez procedury postępowania przy ich ocenie. Zaprezentowano sposób postępowania w wyznaczaniu czasu dalszej bezpiecznej eksploatacji materiału poza obliczeniowy oraz sposób postępowania w wyznaczaniu czasu dalszej bezpiecznej pracy do następnego przeglądu elementów na podstawie niszczących i nieniszczących badań materiałowych.

Janusz Dobrzański, Adam Zieliński

Instytut Metalurgii Żelaza

Jerzy Pasternak

RAFAKO S.A.

Adam Hernas

Politechnika Śląska

DOŚWIADCZENIA Z ZASTOSOWANIA NOWYCH STALI DO WYTWARZANIA ELEMENTÓW KOTŁÓW NA PARAMETRY NADKRYTYCZNE

W referacie przedstawiono charakterystyki nowych stali żarowytrzymałych stosowanych w budowie kotłów nadkrytycznych, w tym szczególnie wyniki badań cienko- i grubościennych złączy spawanych. Przedmiotem badań były niskostopowe stale bainityczne TP23 i TP24 oraz wysokostopowe martenzytyczne TP91, TP92, VM12 oraz austenityczna HR3C. Dokonano analizy doboru materiałów na przegrzewacze pary kotła nadkrytycznego. Przedstawiono charakterystyki struktury i właściwości mechanicznych w temperaturze pokojowej i podwyższonej materiałów podstawowych oraz złączy spawanych. Zweryfikowano zastosowane technologie spawania i oceniono przydatności badanych materiałów do określonych zastosowań.

Dariusz Woźniak, Bogdan Garbarz

Instytut Metalurgii Żelaza

LINIA DO PÓŁPRZEMYSŁOWEJ SYMULACJI PROCESÓW WYTWARZANIA STOPÓW METALI I WYROBÓW METALOWYCH

Dostosowując bazę badawczą do przewidywanego rozwoju zapotrzebowania na badania symulacyjne, Instytut Metalurgii Żelaza unowocześnia wyposażenie w aparaturę i urządzenia badawcze, szczególnie w zakresie umożliwiającym prowadzenie badań symulacyjnych w skali półprzemysłowej. W rezultacie podjęto program obejmujący zbudowanie linii do półprzemysłowej symulacji procesów wytwarzania stopów metali i wyrobów metalowych składającą się z modułów do wytapiania i odlewania, walcowania na gorąco, walcowania na zimno i obróbki cieplnej. Moduł do wytapiania i odlewania jest zrealizowany, a aktualnie budowany jest moduł do walcowania na gorąco blach arkuszowych i prętów kwadratowych oraz ich obróbki cieplnej.

Franciszek Grosman, Marek Tkocz

Politechnika Śląska

Dariusz WOŹNIAK

Instytut Metalurgii Żelaza

ANALIZA STANÓW MECHANICZNYCH TOWARZYSZĄCYCH ZAMYKANIU I SPAJANIU NIECIĄGŁOŚCI MATERIAŁU W PROCESACH PRZERÓBKI PLASTYCZNEJ

W artykule omówiono zagadnienia związane z oddziaływaniem procesów walcowania i kucia swobodnego na przebieg zjawisk zamykania i spajania wewnętrznych nieciągłości materiału, występujących we wlewkach konwencjonalnych i ciągłych. Przedstawiono wybrane wyniki symulacji numerycznych walcowania prętów i blach oraz wydłużania kuźniczego, a także weryfikację doświadczalną tych wyników. Badania prowadzono dla różnych kombinacji wykrojów narzędzi i kształtów przekroju poprzecznego wsadu, stosowanych w praktyce przemysłowej. Analizowano zmiany stanu naprężenia i rozkład odkształcenia zastępczego w kotlinie odkształcenia, jak również zmiany kształtu okrągłych otworów symulujących nieciągłości materiałowe. Wykazano istotny wpływ schematu stanu naprężenia na sposób oraz szybkość zamykania otworów i możliwość spojenia zamkniętych nieciągłości. Na podstawie uzyskanych wyników badań określono warunki geometryczne i fizyczne sprzyjające efektywnemu zamykaniu i spajaniu nieciągłości materiału w procesach przeróbki plastycznej. Warunki te powinny być brane pod uwagę podczas ustalania planu walcowania i kucia w zakresie wstępnego przerobu wlewków.

Zbigniew Malinowski, Agnieszka Cebo-Rudnicka, Andrzej Gołdasz, Beata Hadała, Marcin Hojny

Akademia Górniczo-Hutnicza

MODELOWANIE POLA TEMPERATURY PRĘTÓW WALCOWANYCH NA GORĄCO

W projektowaniu procesów walcowania na gorąco prętów i kształtowników istotne znaczenie ma prawidłowe określenie zmian temperatury materiału w całym cyklu produkcyjnym. Zmiany temperatury powinny być wyznaczane od wydania wsadu z pieca do końcowego studzenia materiału na chłodni. Takie obliczenia mogą być wykonane za pomocą pakietów metody elementów skończonych przeznaczonych do analizy przeróbki plastycznej. Czas obliczeń jest jednak długi ze względu na konieczność wykonywania symulacji kolejnych etapów plastycznego odkształcenia. Powstają również problemy z przenoszeniem wyników obliczeń do kolejnych etapów symulacji. W praktyce, nie wykonuje się symulacji zmian temperatury w całej linii walcowania, głównie ze względu na złożone warunki wymiany ciepła w przerwach między kolejnymi przepustami. Opracowano model matematyczny, numeryczny i oprogramowanie specjalistyczne przeznaczone do określania zmian temperatury walcowanego materiału, bez konieczności symulacji metodą elementów skończonych odkształcenia plastycznego. W rezultacie obliczenia temperatury walcowanego materiału od nagrzewania do chłodzenia na chłodni nie przekraczają jednej minuty. Daje to możliwość wielokrotnego powtarzania obliczeń w celu dobrania odpowiednich prędkości walcowania oraz sposobów chłodzenia.

Marcin Knapiński, Henryk Dyja, Marcin Kwapisz

Politechnika Częstochowska

FIZYCZNE SYMULACJE PROCESU KONTROLOWANEGO WALCOWANIA PRĘTÓW Z EKSPERYMENTALNEJ SUPERDROBNOZIARNISTEJ STALI KONSTRUKCYJNEJ

W pracy przedstawiono wyniki fizycznego modelowania procesu walcowania prętów z superdrobnoziarnistej stali konstrukcyjnej. Symulacje przeprowadzono za pomocą urządzenie Gleeble 3800. Celem przeprowadzonych symulacji było określenie wpływu zastosowanego schematu odkształceń i temperatur na uzyskaną strukturę końcową materiału po schłodzeniu do temperatury otoczenia. W badaniach dla wszystkich analizowanych schematów odkształceń zastosowano przyspieszone chłodzenie do temperatury 300°C z prędkością 10°C/s. Próbki po odkształceniach poddano analizie mikrograficznej w celu ujawnienia składników fazowych oraz określenia uzyskanej wielkości ziarna ferrytu. Dodatkowo badania uzupełniono o pomiary twardości w celu wyznaczenia przybliżonych wartości granicy plastyczności oraz wytrzymałości na rozciąganie.

Jarosław Marcisz, Artur Mazur, Mariusz Adamczyk

Instytut Metalurgii Żelaza

MODYFIKACJA STRUKTURY I POPRAWA PLASTYCZNOŚCI WARSTWY PRZYPOWIERZCHNIOWEJ STALOWYCH WLEWKÓW CIĄGŁYCH METODĄ KONTROLOWANEGO CHŁODZENIA NATRYSKOWEGO

Istotne znaczenie dla jakości wlewków ciągłych ma warstwa przypowierzchniowa, która powinna charakteryzować się drobnoziarnistą i jednorodną mikrostrukturą, bez wad w postaci pęknięć lub mikropęknięć, co zapewnia jej wymaganą plastyczność. W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych oraz wyniki symulacji numerycznych chłodzenia natryskowego powierzchni wlewków ciągłych podczas odlewania. Opracowano wytyczne do technologii chłodzenia natryskowego z uwzględnieniem doboru parametrów chłodzenia (m.in. rodzaju dysz chłodzących, geometrii chłodzenia). Przeprowadzono badania plastyczności warstwy przypowierzchniowej wlewków ciągłych poddanych symulacji fizycznej chłodzenia w warunkach laboratoryjnych. Na podstawie badań laboratoryjnych procesu chłodzenia natryskowego oraz badań mikrostrukturalnych i plastyczności określono wytyczne dla strefy dodatkowego chłodzenia wlewków ciągłych.

Artur Żak, Bogdan Garbarz

Instytut Metalurgii Żelaza

KRÓTKOTRWAŁE HARTOWANIE WYROBÓW STALOWYCH BEZPOŚREDNIO PO PRZERÓBCE PLASTYCZNEJ NA GORĄCO

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych i przemysłowych wpływu hartowania krótkotrwałego na przemiany fazowe w niestopowych stalach konstrukcyjnych. Hartowanie krótkotrwałe jest zabiegiem polegający na trwającym około 0,5÷2,0 sekundy intensywnym chłodzeniu wyrobu ze stali konstrukcyjnej o temperaturze powyżej Ac3. W wyniku hartowania krótkotrwałego na przekroju wyrobu wytworzona zostaje struktura składająca się z zewnętrznej warstwy samoodpuszczonego martenzytu, przejściowej warstwy bainitycznej i drobnoziarnistej struktury ferrytyczno-perlitycznej w obszarze środkowym. Zbadano wpływ zawartości węgla oraz pierwiastków stopowych i występujących w stali metalicznych pierwiastków domieszkowych (Mn, Cr, Mo, Cu i Ni) na mechanizm przemian fazowych zachodzących podczas hartowania krótkotrwałego. Wykazano, że dla badanych zakresów składów chemicznych stali i zdefiniowanych parametrów krótkotrwałego chłodzenia grubość warstwy zahartowanej zmniejsza się ze wzrostem zawartości pierwiastków zwiększających hartowność konwencjonalną. Wzrost właściwości mechanicznych wyrobów ze stali C-Mn po hartowaniu krótkotrwałym związany jest zarówno z wytworzeniem zewnętrznej warstwy zahartowanej, jak i ze zmianą struktury w ich rdzeniu. Na podstawie wyników laboratoryjnych symulacji fizycznych i eksperymentów przemysłowych opracowano zależności empiryczne pomiędzy parametrami reprezentującymi właściwości prętów umacnianych metodą krótkotrwałego hartowania (Re, Rm) a parametrami technologicznymi chłodzenia i składem chemicznym stali.

Jan Sińczak

Akademia Górniczo-Hutnicza

Marek Burdek

Instytut Metalurgii Żelaza

MODELOWANIE NUMERYCZNE KUCIA ZMODYFIKOWANEGO KSZTAŁTU WSADU NA OBRĘCZE KOLEJOWE

Produkcja obręczy kół pojazdów szynowych jest procesem wieloetapowym, w którym nadawanie kształtu końcowego odbywa się przez walcowanie poprzedzone kuciem spęczającym z jednoczesnym wykonaniem otworu. Proces kucia ma istotny wpływ nie tylko na osiągnięcie wymaganych własności mechanicznych w całej objętości wyrobu, lecz również na ich jednorodność. Stosowana technologia spęczania bloczków utrudnia przemieszczenie się materiału i stwarza zagrożenie powstawania wad powierzchniowych. Ten aspekt jakości obręczy kolejowych jest analizowany w niniejszej pracy. Badano wpływ kształtu matryc spęczających na przemieszczenie metalu, zarówno w procesie spęczania, jak również dziurowania, z uwzględnieniem kilku kształtów matryc. Analizę procesu wykonano w oparciu o modelowanie numeryczne.

Jan Materniak

Politechnika Poznańska

Jerzy Stępień

Instytut Metalurgii Żelaza

Zdzisław Kaczmarek

Fabryka Produkcji Specjalnej Sp. z o.o.

OSIĄGNIĘCIA BADAWCZE I TECHNOLOGICZNE W ZAKRESIE PRODUKCJI NOWOCZESNEJ AMUNICJI SPEŁNIAJĄCEJ STANDARDY NATO

Praca zawiera informacje dotyczące efektu wspólnych prac badawczych pracowników Fabryki Produkcji Specjalnej w Bolechowie, Instytutu Metalurgii Żelaza w Gliwicach oraz Instytutu Technologii Materiałów Politechniki Poznańskiej związanych z technologią wytwarzania amunicji artyleryjskiej i rakietowej na potrzeby polskiego przemysłu obronnego. W szczególności dotyczą one produkcji i technologii amunicji artyleryjskiej kalibru 30 mm i 120 mm, materiałów na łuski o zwiększonej wytrzymałości, amunicji rakietowej kalibru 122 mm i 227 mm oraz technologii wytwarzania korpusów głowic kasetowych.

Lech Starczewski

Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej

Stanisław Szczęch

Huta Stalowa Wola-Huta Stali Jakościowych S.A

Dariusz Tudyka

Wojskowe Zakłady Mechaniczne S.A.

BADANIA STALI PANCERNYCH W ASPEKCIE ICH SKUTECZNOŚCI OCHRONNEJ

Podstawowym kryterium oceny właściwości funkcjonalnych stosowanych w budowie pojazdów wojskowych blach pancernych jest ich odporność na przebicie pociskami przeciwpancernymi. W prowadzonych badaniach, zastosowano metodę wyznaczenia krytycznej prędkości uderzenia pocisku w badaną blachę dla której zachodzi prawdopodobieństwo 50% skuteczności ochronnej - kryterium V50. W referacie zostanie opisana metodyka badań i sposób wyznaczania krytycznej prędkości V50. Zostaną przedstawione, niepublikowane dotychczas, wyniki badań uzyskane dla blach pancernych o grubościach 3,5 mm do 8 mm ostrzelanych pociskami przeciwpancernymi kalibru 7,62 mm. Uzyskane wartości krytycznych prędkości zostaną zestawione z wynikami badań właściwości mechanicznych i budowy strukturalnej blach.

Jacek Janiszewski, Józef Gacek

Wojskowa Akademia Techniczna

Marek Burdek, Jerzy Stępień

Instytut Metalurgii Żelaza

BADANIA DYNAMICZNYCH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STALI STOSOWANYCH NA KORPUSY

W referacie przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych trzech gatunków stali, które zostały opracowane w celu ich zastosowania na korpusy urządzeń produkcji specjalnej. W pracy dokonano oceny właściwości fizyko-mechanicznych badanych stali zarówno w warunkach statycznego, jak i dynamicznego odkształcenia. Badania dynamiczne z szybkością odkształcenia rzędu 103 s-1 wykonano z zastosowaniem metodyki testu Taylora oraz testu pierścieniowego. Określono między innymi dynamiczną granicę plastyczności oraz wyznaczono parametry określające dynamiczne właściwości plastyczne badanych stali. W referacie zawarto także analizę porównawczą wyników otrzymanych podczas badań statycznych i dynamicznych oraz dokonano oceny właściwości mechanicznych badanych stali w kontekście ich przydatności do produkcji części urządzeń eksploatowanych w ekstremalnych warunkach obciążenia.

Wojciech Wójtowicz

Zakłady Metalowe MESKO

Jerzy Stępień, Jarosław Marcisz

Instytut Metalurgii Żelaza

ZASTOSOWANIE W ZAKŁADACH METALOWYCH MESKO NOWOCZESNYCH STALI W WYROBACH SPEŁNIAJĄCYCH STANDARDY NATO

Dla zapewnienia konkurencyjności na rynku wyrobów produkowanych i planowanych do wprowadzenia do produkcji w Zakładach Metalowych MESKO, w okresie ostatnich kilku lat w Instytucie Metalurgii Żelaza opracowano nowoczesne gatunki stali i materiały na bazie stopów żelaza oraz technologie wytwarzania z tych materiałów wyrobów stosowanych do produkcji pocisków rakietowych i artyleryjskich. Opracowane technologie wytwarzania dotyczyły pierścieni wiodących pocisków kalibru 35mm ze stali 004G i korpusów silników rakietowych z nowoczesnych stali "maraging" dla zestawu rakietowego GROM. Opracowane materiały charakteryzują się szerokim zakresem właściwości, od bardzo miękkich stali 004G na pierścienie wiodące, o twardości od 65 do 75 HRB, do wysokowytrzymałych stali N18K12M4Ts na korpusy silników rakietowych o wytrzymałości rzędu 2400 MPa. W referacie przedstawiono osiągnięcia zespołów badawczych w zakresie technologii wytwarzania i zastosowania wyrobów z ww. materiałów.

Wojciech Burian, Bogdan Garbarz

Instytut Metalurgii Żelaza

Jacek Szade

Uniwersytet Śląski

ZASTOSOWANIE BADAŃ IN SITU I METOD OBLICZENIOWYCH DO OPISU KINETYKI PRZEMIAN FAZOWYCH W NOWYCH GATUNKACH WYSOKOWĘGLOWYCH STALI BAINITYCZNYCH

W wyniku badań stali o strukturze bainitycznej prowadzonych w ostatnich kilku latach za pomocą zaawansowanych metod fizycznych i symulacji numerycznych ustalono, że nanokrystaliczny typ bainitu powstający w wysokowęglowych stalach średniostopowych, charakteryzuje się wyjątkowo korzystnym połączeniem parametrów wytrzymałościowych i plastycznych. W procesie wytwarzania określonego typu struktury, prowadzącego do uzyskania założonych właściwości mechanicznych, istotną rolę odgrywa znajomość kinetyki przemian fazowych zachodzących w tych stalach w procesie obróbki cieplnej. W celu zbadania kinetyki przemian fazowych i procesów wydzieleniowych w wysokowęglowych stalach bainitycznych zastosowano metodę pomiaru z wykorzystaniem spektroskopii fotoemisyjnej, umożliwiającą badanie zachodzących zmian w czasie rzeczywistym. W artykule przedstawiono również wyniki obliczeń termodynamicznych oraz ich korelacje z otrzymanymi wynikami doświadczalnymi. Przedstawione wyniki badań zostaną wykorzystane do opracowania technologii wytwarzania wyrobów z wysokowęglowej stali bainitycznej o strukturze nanokrystalicznej.

Ryszard Molenda, Roman Kuziak, Valeriy Pidvysotsk'yy

Instytut Metalurgii Żelaza

Maciej Pietrzyk

Akademia Górniczo-Hutnicza

SYMULACJA FIZYCZNA I MODELOWANIE NUMERYCZNE PROCESÓW WALCOWANIA I WYŻARZANIA CIĄGŁEGO TAŚM ZE STALI DP

W artykule przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem optymalnej technologii walcowania i ciągłego wyżarzania taśm ze stali DP. W badaniach wykorzystano metody fizycznej i numerycznej symulacji. Próby plastometryczne przeprowadzono w symulatorze Gleeble 3800 w celu wyznaczenia modelu reologicznego stali DP. Następnie, również w symulatorze Gleeble, wykonano symulacje fizyczne procesu ciągłego wyżarzania taśm. Przeprowadzono także badania mikrostruktury i własności wyrobów po symulacjach fizycznych i określono optymalne parametry wyżarzania. Opracowano matematyczne modele zjawisk metalurgicznych w procesach walcowania i ciągłego wyżarzania, które opisują rozwój mikrostruktury w tych procesach. Dla procesu wyżarzania są to modele opisujące rozpuszczanie cementytu, początkową przemianę w austenit, segregację, rekrystalizację ferrytu oraz przemianę fazową w czasie chłodzenia austenitu. W efekcie powstało narzędzie dla wspomagania projektowania parametrów ciągłego wyżarzania taśm ze stali DP.

Łukasz Rauch

Akademia Górniczo-Hutnicza

Roman Kuziak

Instytut Metalurgii Żelaza

Bogusław Gierulski

ArcelorMittal Polska, Kraków

Maciej Pietrzyk

Akademia Górniczo-Hutnicza

HYBRYDOWE SYSTEMY WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA TECHNOLOGII PRZETWÓRSTWA METALI

Celem pracy jest prezentacja idei budowy hybrydowych systemów wspomagania projektowania technologii przetwórstwa metali. W pierwszej części pracy omówiono narzędzia informatyczne stosowane do budowy takich systemów. Następnie przedstawiono w sposób ogólny budowę i funkcjonalność systemów wspomagania projektowania technologii. W dalszej kolejności przedstawione są modele cieplne, mechaniczne i mikrostrukturalne jakie są wykorzystywane w systemie dla walcowania blach na gorąco. W podsumowaniu przedstawiono przykłady wybranych innych systemów opracowanych przez Autorów.

Artur Mazur, Roman Kuziak, Władysław Zalecki, Zdzisław Łapczyński, Ryszard Molenda

Instytut Metalurgii Żelaza

ZASTOSOWANIE METOD SYMULACJI FIZYCZNEJ I MATEMATYCZNEGO MODELOWANIA DO PRZEWIDYWANIA POWSTAWANIA WAD WLEWKA W PROCESIE CIĄGŁEGO ODLEWANIA STALI

W artykule przedstawiono możliwości stosowania metod symulacji fizycznej i matematycznego modelowania do projektowania i poprawy procesu ciągłego odlewania stali charakteryzujących się dużą podatnością do pękania w wysokich temperaturach. Pokazano, że idealnym rozwiązaniem jest stosowanie obu tych metod, przy czym, metoda symulacji wykorzystywana jest do generowania charakterystyk materiałowych, które pozwalają wnioskować o możliwości powstawania pęknięć na krawędziach i powierzchni wlewka ciągłego. Podstawowe dane, które uzyskiwane są w badaniach symulacyjnych obejmują zależność przewężenia i wytrzymałości na rozciąganie od temperatury. Możliwości obu metod w zakresie opisu zjawisk zachodzących we wlewku odlewanym na urządzeniu COS scharakteryzowano na przykładzie procesu odlewania stali w gatunku 18G2A.

Mirosław Głowacki, Marcin Hojny

Akademia Górniczo-Hutnicza

Roman Kuziak, Władysław Zalecki

Instytut Metalurgii Żelaza

WYZNACZANIE NAPRĘŻENIA UPLASTYCZNIAJĄCEGO STALI W STANIE PÓŁCIEKŁYM

W pracy przedstawiono metodykę wyznaczania krzywych odkształcenie-naprężenie dla stali odkształcanej w warunkach współistnienia fazy ciekłej i stałej. Badania eksperymentalne przeprowadzono przy użyciu symulatora termomechanicznego Gleeble® 3800 w Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach. Symulator umożliwia przeprowadzenie fizycznej symulacji procesów odkształcania metali w stanie półciekłym. Istotą symulacji było odtworzenie przebiegu zmian temperatury i odkształceń, jakim podlega materiał poddany przemysłowemu procesowi walcowania w stanie półciekłym. Przedstawiono przykładowe krzywe odkształcenie-naprężenie oraz poddano dyskusji występujące przy tym problemy.

Andrzej Adamiec

Przeróbka Plastyczna na Zimno - Baildon Sp. z o.o.

Krzysztof Radwański, Jerzy Wiedermann, Janusz Stępień

Instytut Metalurgii Żelaza

WPŁYW METODY WYTWARZANIA NAROŻY KSZTAŁTOWYCH NA TAŚMACH WALCOWANYCH NA ZIMNO ZE STALI KONSTRUKCYJNEJ NA ICH JAKOŚĆ

W ramach pracy przedstawiono wpływ metod wytwarzania zaokrąglonych naroży kształtowych wykonanych na taśmach ze stali konstrukcyjnych w stanie po walcowaniu na zimno na ich jakość. Taśmy z narożami kształtowymi stosowane są między innymi jako noże do kosiarek i rozdrabniaczy, listwy nożowe do maszyn rolniczych czy elementy mocowań plandek samochodów ciężarowych. Naroża kształtowe wykonywano metodą skrawania oraz metodą walcowania. Skrawane naroża kształtowe mogą być wykonywane na taśmach po walcowaniu na gorąco i walcowaniu na zimno. W niniejszej pracy naroża kształtowe wykonano na taśmach po walcowaniu na zimno. W przypadku taśm z walcowanymi narożami kształtowymi materiałem wyjściowym jest drut. W pracy wykonano badania jakości naroży kształtowych taśm oraz wyznaczono rozkłady twardości po kolejnych etapach ich produkcji. W wyniku przeprowadzonych badań można stwierdzić, że metoda walcowania naroży kształtowych w porównaniu do metody z zastosowaniem obróbki skrawania brzegów pozwala na uzyskanie lepszej jakości zaokrąglonych naroży. Taśmy z walcowanymi narożami kształtowymi wykazują wysoką jakość w zakresie wymiarów, stanu powierzchni oraz symetrii.

Józef Gawor, Dariusz Woźniak, Władysław Zalecki

Instytut Metalurgii Żelaza

KSZTAŁTOWANIE MIKROSTRUKTURY I WŁAŚCIWOŚCI BLACH GRUBYCH ZE STALI KONSTRUKCYJNEJ Z ZASTOSOWANIEM KOMPLEKSOWEJ OBRÓBKI CIEPLNO-PLASTYCZNEJ I REGULOWANEGO CHŁODZENIA PO WALCOWANIU

W Polsce metoda wytwarzania blach z obróbką cieplno-plastyczną nie mogła być w pełnym zakresie stosowana ze względu na brak w walcowniach blach grubych odpowiedniego oprzyrządowania. Dopiero niedawno zrealizowane w tym zakresie inwestycje pozwolą na pełne uruchomienie technologii produkcji blach grubych walcowanych z obróbką cieplno-plastyczną i chłodzonych w sposób regulowany. W celu uzyskania danych do optymalizacji przemysłowej technologii, w Instytucie Metalurgii Żelaza przeprowadzono laboratoryjne próby chłodzenia natryskowego blach za pomocą dysz wodno-powietrznych, dylatometryczne badania przemian fazowych stali na próbkach odkształcanych oraz badania mikrostruktury i właściwości mechanicznych blach. Stwierdzono m.in., że odkształcanie niskowęglowej stali S355N i S500MC w temperaturze poniżej 800°C realizowane jest już w zakresie austenityczno-ferrytycznym. Natomiast chłodzenie natryskowe blach powoduje silne rozdrobnienie i zmianę morfologiczną mikrostruktury, a w efekcie przyrost granicy plastyczności i wytrzymałości oraz udarności blach.

Marek Gawron, Ryszard Skowronek

ArcelorMittal Oddział Dąbrowa Górnicza

Marian Niesler, Janusz Stecko

Instytut Metalurgii Żelaza

ROZWÓJ TECHNOLOGII PROCESÓW SUROWCOWYCH W ARCELORMITTAL POLAND S.A

Przedstawione zostały najważniejsze osiągnięcia w rozwoju technologii spiekania rud żelaza i procesu wielkopiecowego w ostatnich latach, które zrealizowane były wspólnie z IMŻ w Gliwicach. Z zakresu procesu spiekania przedstawione zostały technologie wdrożone dotyczące recyrkulacji spalin na taśmie spiekalniczej, odzysku gorącego powietrza z obrotowej chłodni spieku, energooszczędnego pieca zapłonowego, jak i zamiany części koksiku antracytem. Aktualnie trwają prace badawcze nad wykorzystaniem oliwinów w miejsce dolomitu, zwiększeniem wydajności procesu spiekania poprzez zastosowanie tzw. "pionowych elementów" oraz nad zwiększeniem wydajności procesu poprzez podawanie wapna bezpośrednio do grudkowników. Z zakresu procesu wielkopiecowego przedstawiono wdrożone technologie związane z zamianą części koksu wielkopiecowego drobnymi sortymentami koksu (orzech: 1-3 kg/t sur, groszek: 35-67 kg/t sur, koksik: 2-8 kg/t sur. oraz antracyt: 6-12 kg/t sur. oraz podawaniem odsiewu spieku w ilości 40-70 kg/t sur.

Mariusz Borecki

Instytut Metalurgii Żelaza

NOWY MATERIAŁ ŻUŻLOTWÓRCZY DO REGULOWANIA ZAWARTOŚCI MGO W ŻUŻLU STALOWNICZYM

Żużlotwórcze nośniki MgO w metalurgii stali są standardowym składnikiem wsadu. Wobec wielu wad tradycyjnie stosowanych materiałów MgO-nośnych, takich jak dolomit lub wapno dolomitowe, dąży się do stosowania materiałów alternatywnych o odpowiednio zaprojektowanych właściwościach. Instytut Metalurgii Żelaza w Gliwicach oraz PEDMO S.A. w Tychach podjęły prace nad opracowaniem żużlotwórczego materiału MgO-nośnego o wysokiej zawartości MgO i krótkim czasie rozpuszczania się w żużlu. W ramach pracy sformułowano kryteria dla materiału, który mógłby zastąpić standardowe materiały żużlotwórcze. Następnie bazując na tych kryteriach poddano badaniom szereg surowców mogących stanowić źródło MgO w materiale żużlotwórczym. Na podstawie badania składu chemicznego i fazowego oraz innych własności wytypowano materiał, który najlepiej spełniał sformułowane wcześnie kryteria. W ostatnim etapie dobrana została ilość i rodzaj spoiw oraz technologia wytwarzania granulatu na nowej linii produkcyjnej. Przemysłowe wytopy doświadczalne, wykonane w łukowym piecu elektrycznym i w piecu kadziowym, potwierdziły wysoką przydatność nowego materiału żużlotwórczego w procesach stalowniczych, co skutkowało wprowadzeniem go do stałej praktyki produkcyjnej.

Janusz Stecko, Marian Niesler

Instytut Metalurgii Żelaza

OCENA WPŁYWU GRANULOWANIA PODZIARNA KOKSIKU NA PARAMETRY PROCESU SPIEKANIA I EMISJE SPALIN

Zaprezentowano wyniki prób granulacji podziarna koksiku przy pomocy odśrodkowego granulatora. Określono parametry prowadzeniu prób granulacji koksiku (czas granulacji, prędkość obrotową oraz rodzaj materiału wiążącego). Przedstawiono również wyniki laboratoryjnych prób spiekania z granulowanym podziarnem koksiku, wraz z oceną wpływu tak przygotowanego paliwa na podstawowe parametry procesu spiekania i na właściwości spieku i spalin.

Harald Kania

Instytut Metalurgii Żelaza

ZASTOSOWANIE KSZTAŁTEK ŻUŻLOTWÓRCZYCH W KRYSTALIZATORZE URZĄDZENIA DO CIĄGŁEGO ODLEWANIA WLEWKÓW PŁASKICH

W technologii ciągłego odlewania prawidłowy wybór rodzaju zasypki krystalizatorowej (składu chemicznego, właściwości fizykochemicznych, postaci fizycznej) i sposobu jej wprowadzania, jest jednym z istotnych czynników decydujących o jakości powierzchni i czystości metalurgicznej wlewka ciągłego. Zasypka do krystalizatora powinna zapewniać m. in. dobrą izolacyjność cieplną, prawidłowe smarowanie ścian krystalizatora i asymilację wtrąceń niemetalicznych. Typowe dla procesu ciągłego odlewania zaburzenia pracy krystalizatora spowodowane gwałtownymi skokami poziomu metalu, utrudniają prawidłowe oddziaływanie zasypek sypkich (proszkowych, granulowanych). Dodatkowo, duże rozdrobnienie zasypek powoduje straty związane ze sposobem ich dozowania i dostarczania na stanowisko pracy, podwyższające koszt produkcji stali. Czynnikiem niekorzystnym ze względu na środowisko pracy jest pylenie zasypek. W celu wyeliminowania niektórych niekorzystnych czynników związanych ze stosowaniem zasypek sypkich, narodziła się koncepcja ich scalenia do jednolitej postaci o uprzednio zaprojektowanym kształcie. Zmiana zasypek krystalizatorowych z postaci sypkiej do scalonej, poprzedzona została licznymi próbami laboratoryjnymi. Zakres doświadczeń i pomiarów przebiegał w kilku etapach, od doboru materiałów scalających (lepiszczy), poprzez określenie i porównanie do zasypek bazowych właściwości fizykochemicznych scalonych kształtek do ich roztapiania w laboratoryjnym piecu indukcyjnym. Próby przemysłowe przeprowadzone w hutach stali miały potwierdzić słuszność przyjętego rozwiązania.

Marian Niesler, Janusz Stecko

Instytut Metalurgii Żelaza

RECYKLING ZAOLEJONYCH ODPADÓW ŻELAZONOŚNYCH W PROCESIE SPIEKANIA

Przedstawiono wyniki badań spiekania zaolejonych odpadów z wykorzystaniem tzw. "podwójnej warstwy" i recyrkulacji spalin. Dobrano optymalny sposób spiekania przy pomocy "podwójnej warstwy" (wysokość i moment załadowania górnej warstwy). Ustalono wpływ tej technologii na podstawowe parametry procesu spiekania i właściwości spalin. W zrealizowanych próbach spiekania przy zmiennej wysokości górnej warstwy i zawartości oleju na poziomie 1 %, około 30 % zawracanych spalin przyjmowały obie połączone warstwy spiekanej mieszanki. Podstawowymi zaletami zmodyfikowanej technologii spiekania są znacznie niższe emisje do atmosfery pyłu oraz spalin (w szczególności CO, NOx i SO2 ), a także mniejsza ilość spalin (obniżenie o około 30%).

Piotr Różański, Jerzy Pogorzałek

Instytut Metalurgii Żelaza

UTYLIZACJA KATALIZATORÓW NIKLOWO-MOLIBDENOWYCH Z WYKORZYSTANIEM PROCESU PIROMETALURGICZNEGO

Przedstawiono przebieg i wyniki badań nad opracowaniem kompleksowej technologii utylizacji zużytego katalizatora molibdenowo-niklowego na nośniku z tlenku glinu, który po wykorzystaniu zawiera dodatkowo wanad, siarkę i ciekłą fazę węglowodorową i nie nadaje się do regeneracji. Praca objęła badania procesu wypalania fazy węglowodorowej i siarki ze zużytego katalizatora, odzysku metali w procesie pirometalurgicznym, określenie wpływu na środowisko tych procesów, a także badania nad doborem sposobu zagospodarowania powstałego stopu metali oraz żużla. Badania przeprowadzono w skali laboratoryjnej, półtechnicznej, a przetapianie katalizatora i przydatność uzyskanego stopu metali dodatkowo sprawdzono w skali przemysłowej. Określono warunki wypalania ciekłej fazy węglowodorowej wraz z usunięciem możliwie dużej ilości siarki ze zużytego katalizatora. Zawarta w tym materiale siarka powinna ulec całkowitemu wypaleniu, ale z powodu specyficznej budowy katalizatora jej całkowite wypalenie wymaga bardzo długotrwałego procesu. Opracowano technologię przetapiania w piecu łukowo-oporowym wypalonego katalizatora na stop metali i żużel. Na podstawie przeprowadzonych wytopów przemysłowych potwierdzono przydatność uzyskanego stopu metali w stalownictwie. Ustalono, że faza mineralna powstająca w procesie przetopu katalizatora może być wykorzystana do produkcji polimerobetonów lub kruszyw dla budownictwa.

Bogdan Zdonek, Ireneusz Szypuła

Instytut Metalurgii Żelaza

ZMNIEJSZANIE EMISJI CO2 W PROCESIE ELEKTROSTALOWNICZYM POPRZEZ STOSOWANIE ALTERNATYWNYCH MATERIAŁÓW NAWĘGLAJĄCYCH WE WSADZIE

Przy wytwarzaniu stali w piecu łukowym emituje się do otoczenia od 71,9 do 77,4 kg CO2 na tonę ciekłej stali. Wskaźnik emisji CO2 przy wytwarzaniu energii elektrycznej opartym na węglu wynosi w Polsce około 652 g/kWh, czyli wytwarzanie jednej tony stali powoduje emisję CO2 wynoszącą w zależności od jednostkowego zużycia energii elektrycznej (od 405 - 475 kWh/Mg stali) od 264 do 310 kg. Zwiększenie uzysku węgla wprowadzanego do wsadu w postaci nawęglaczy poprzez stosowanie ich w jak najlepszej postaci fizycznej wpływa na zmniejszenie jednostkowego zużycia węgla o 1,5 kg/Mg stali co odpowiada ograniczeniu emisji CO2 o 5,5 kg/Mg stali. W publikacji przedstawiono zagraniczne i własne doświadczenia dotyczące badań nad zastosowaniem we wsadzie do pieca łukowego jako alternatywnych środków nawęglających rozdrobnionych opon oraz kompozytu węglowo (gumowo) - stalowego. Zamiana węgla na kompozyt we wsadzie może przynieść efekt ekonomiczny 1,2 zł/Mg stali i efekty niewymierne w postaci dodatkowego żelaza z kordu i energii chemicznej ze spalania pierwiastków wchodzących w skład gumy.

Michał Kubecki

Instytut Metalurgii Żelaza

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH POWSTAJĄCYCH W PRZEMYŚLE METALOWYM

Do oceny wpływu nowoczesnych technologii przemysłowych na środowisko otaczające zakłady produkcyjne konieczne jest prowadzenie szczegółowej kontroli analitycznej procesów przemysłowych. W przemyśle metalowym jednym ze wskaźników szkodliwości procesu jest ilość powstających w procesach termicznych pochodnych chlorowcowych bifenyli, dioksyn i furanów oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA), które stanowią tylko niewielką część toksycznych substancji, uznawanych za szczególnie niebezpieczne. W ostatnich kilku latach problematyka identyfikacji i oznaczania tych związków była przedmiotem badań prowadzonych w Instytucie Metalurgii Żelaza. W laboratorium chemicznym IMZ opracowano odpowiednie metody oznaczania związków organicznych stanowiących zanieczyszczenia zawarte w pyłach metalurgicznych, glebach z terenów przemysłowych i wodach odpływowych. W artykule dokonano przeglądu wybranych metod ekstrakcji związków organicznych, omówiono zastosowaną do analiz technikę HRGC/HRMS oraz zaprezentowano wyniki dotychczas przeprowadzonych badań dotyczących oznaczania zawartości zanieczyszczeń organicznych zawartych w materiałach przemysłowych.

Marcin Kardas

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego

Wojciech Szulc

Instytut Metalurgii Żelaza

RESTRUKTURYZACJA SEKTORA STALOWEGO W POLSCE

W artykule przedstawiono przebieg i wyniki restrukturyzacji sektora stalowego w Polsce. Zostały one porównane z przebiegiem i wynikami restrukturyzacji sektora stalowego w innych państwach, zwłaszcza Europy Zachodniej, USA i Japonii. Podkreślono malejącą z czasem rolę władz publicznych w procesie restrukturyzacji sektora stalowego (pomoc publiczna, instrumenty polityki handlowej) oraz rosnące znaczenie prywatnych przedsiębiorstw (np. fuzje i przejęcia), w szczególności przedsiębiorstw międzynarodowych. Wskazano, że mimo formalnego zakończenia procesu restrukturyzacji sektora stalowego w Polsce (zgodnie z postanowieniami Protokołu Nr 8 do Traktatu Akcesyjnego oraz programu rządowego) niezbędne jest kontynuowanie dalszych działań restrukturyzacyjnych.

Wojciech Szulc, Bogdan Garbarz

Instytut Metalurgii Żelaza

POLSKA PLATFORMA TECHNOLOGICZNA STALI W EUROPEJSKIEJ I POLSKIEJ PRZESTRZENI BADAWCZEJ

W referacie przedstawiono znaczenie przemysłu stalowego dla gospodarki narodowej. Wskazano na potrzebę koordynacji działań mających na celu realizację zrównoważonego rozwoju tego przemysłu. Jedną z możliwości takiej koordynacji daje Polska Platforma Technologiczna Stali, która zrzesza znaczną część sektora zarówno od strony produkcyjnej jak i badawczej. Przedstawiono stan realizacji Strategicznego Programu Badań Polskiej Platformy Technologicznej Stali (SPB PPTS) na koniec grudnia 2009 roku. Jako szczególny przypadek realizacji SPB PPTS (Obszar Badawczy 2; Kierunek Badawczy 2-3; Problemy Badawcze 2.3.1, 2.3.2, 2.3.3, 2.3.4) omówiono realizowany przez Instytut Metalurgii Żelaza oraz Akademię Górniczo-Hutniczą, Politechnikę Częstochowską, Politechnikę Śląską i Politechnikę Warszawską projekt pt.: "Opracowanie podstaw przemysłowych technologii kształtowania struktury i właściwości wyrobów z metali i stopów z wykorzystaniem symulacji fizycznej i numerycznej". Omówiono udział PPTS w pracach Europejskiej Platformy Technologicznej Stali (ESTEP) w pracach: Mirror Group, Working Group 1 "Profit through Innovation", Working Group 5 "People". Przedstawiono działania Instytutu jako koordynatora PPTS, zmierzające do aktualizacji Strategicznego Programu Badań PPTS w 2012 roku poprzez realizację projektu "FORESTAL 2030. Aktualizacja Strategicznego Programu Badań Polskiej Platformy Technologicznej Stali z wykorzystaniem metody foresight".

Bogdan Rębiasz

Akademia Górniczo-Hutnicza

Bogdan Garbarz, Wojciech Szulc

Instytut Metalurgii Żelaza

OCENA TRAFNOŚCI OPRACOWANYCH W OKRESIE 1990-2009 PROGNOZ JAWNEGO ZUŻYCIA STALOWYCH WYROBÓW HUTNICZYCH W POLSCE

Druga połowa lat 90. XX wieku i lata 2000-2005 to okres intensywnej restrukturyzacji przemysłu hutnictwa żelaza i stali w Polsce. Kierunki i zakres restrukturyzacji w znacznym stopniu wyznaczane były przez zmiany, jakie dokonywały się w wielkości i strukturze rynku stalowych wyrobów hutniczych. Stąd też istotną rolę w tym procesie odgrywały prognozy jawnego zużycia stalowych wyrobów hutniczych. W artykule porównano prognozy opracowane przez różne instytucje, w tym Instytut Metalurgii Żelaza, oraz przedstawiono przegląd metod stosowanych do prognozowania jawnego zużycia stalowych wyrobów hutniczych. Następnie dokonano analizy trafności prognoz opracowywanych w okresie 1990-2009 w powiązaniu z metodami ich opracowania. Trafność prognoz oceniana była przez względne błędy prognoz ex post. Analiza objęła prognozy jawnego zużycia stalowych wyrobów hutniczych ogółem, prognozy zużycia wybranych asortymentów stalowych wyrobów hutniczych oraz prognozy struktury asortymentowej zużycia. Przeprowadzone analizy pozwoliły sformułować wnioski odnośnie przydatności poszczególnych metod prognozowania do opracowania prognozy jawnego zużycia stalowych wyrobów hutniczych oraz prognozy struktury asortymentowej zużycia.

Romuald Talarek

Hutnicza Izba Przemysłowo-Handlowa

NOWOCZESNE HUTNICTWO STALOWE W POLSCE, ZORIENTOWANE NA ZASPAKAJANIE POTRZEB RYNKU LOKALNEGO, WOBEC WYZWAŃ GLOBALNEGO KRYZYSU EKONOMICZNEGO

W artykule przedstawiono wybrane informacje o wynikach zmagań polskiego hutnictwa żelaza i stali ze skutkami globalnego kryzysu gospodarczego. Krajowe hutnictwo jest przemysłem nowoczesnym dzięki restrukturyzacji i zmianom własnościowym. Jest zdolne do konkurencji na otwartym rynku, która wymusiła wzrost produktywności i coraz lepsze dostosowanie jego oferty do rynku. Prywatyzacja zapewniła racjonalizację kosztów i dopływ dodatkowych środków finansowych na inwestycje, umożliwiając realizację harmonijnych zmian organizacyjnych i technicznych, wspartych innowacyjnością, niezbędnych dla umacniania konkurencyjności krajowych hut. Nowe technologie i inwestycje proekologiczne czynią hutnictwo przemysłem perspektywicznym. Wyroby krajowych hut są stosowane w produkcji dóbr inwestycyjnych i konsumpcyjnych, tj: dróg i towarzyszącej im infrastruktury, obiektów przemysłowych, mieszkań i hoteli, aren sportowych, a także sprzętu AGD i RTV, maszyn i urządzeń oraz samochodów i pozostałych środków transportu.

Marek Burdek

Instytut Metalurgii Żelaza

NOWOCZESNE HUTNICTWO STALOWE W POLSCE, ZORIENTOWANE NA ZASPAKAJANIE POTRZEB RYNKU LOKALNEGO, WOBEC WYZWAŃ GLOBALNEGO KRYZYSU EKONOMICZNEGO

Celem artykułu jest analiza wpływu topografii powierzchni na właściwości technologiczne taśm. W artykule przedstawiono analizę topografii powierzchni blach, mikrostrukturę i teksturę warstwy przypowierzchniowej oraz badanie właściwości mechanicznych i technologicznych blach o zróżnicowanej topografii powierzchni. Głównym wynikiem badań jest stwierdzenie, że topografia powierzchni wywiera wpływ na tłoczność (taśmy ze stali DC01) i głębokotłoczność blach (taśmy ze stali DC03). Można zatem tak zaprojektować obróbkę powierzchniową walców, aby uzyskać po wygładzaniu blachy o możliwie najwyższej tłoczności lub głębokotłoczności.

Wacław Wittchen

Instytut Metalurgii Żelaza

WYKORZYSTANIE TECHNIKI TERMOWIZYJNEJ W HUTNICTWIE ZELAZA I STALI

Przedstawiono możliwości wykorzystania techniki termowizyjnej jako bezinwazyjnej metody pomiarowej służącej do badania rozkładu temperatury. Metoda ta może być wykorzystana w wielu dziedzinach nauki i techniki w tym również w hutnictwie żelaza i stali. Przedstawiono istotę działania termowizji oraz podstawowe kierunki jej wykorzystania. Zaprezentowano możliwości wykorzystania techniki termowizyjnej w hutnictwie żelaza i stali jako metody badawczej służącej do kontroli procesów technologicznych, oceny stanu urządzeń oraz ostrzegania przed awariami. Jako wybrane przykłady wykorzystania termowizji w hutnictwie można podać: ocenę stanu wyłożeń ogniotrwałych urządzeń hutniczych, ocenę strat cieplnych z pieców grzewczych, ocenę stanu zanieczyszczeń w magistralach przepływu gazu, kontrolę procesów stalowniczych, kontrolę procesów przeróbki plastycznej, śledzenie procesów nagrzewania i chłodzenia oraz wiele innych aplikacji. Ponadto, wykorzystywanie techniki termowizyjnej w hutnictwie może się przyczynić do podniesienia jakości wyrobów finalnych. Podkreślono nieinwazyjny charakter badań umożliwiający wykonanie pomiarów bez zakłócania cyklu produkcyjnego i podczas normalnej pracy urządzeń, co ma duże znaczenie przy występowaniu wysokich temperatur oraz niebezpiecznych obszarów.

Andrzej Wrożyna, Roman Kuziak

Instytut Metalurgii Żelaza

MATEMATYCZNE MODELOWANIE GALVANNEALINGU BLACH KAROSERYJNYCH W LINII CYNKOWANIA ZANURZENIOWEGO

Celem pracy było opracowanie metody modelowania matematycznego rozwoju powłoki cynkowej, która uwzględni wpływ temperatury i czasu wyżarzania oraz rodzaj powlekanej stali, skład kąpieli cynkowej oraz masę powłoki na kinetykę wzrostu ilości żelaza w powłoce podczas galvannealingu. W ramach pracy przeprowadzono wyżarzanie blach powlekanych cynkiem wykorzystując Gleeble 3800 w celu symulacji galvannealingu. Uzyskane powłoki poddano badaniom strukturalnym i określono ich skład fazowy oraz chemiczny. W kolejnym etapie opracowano program komputerowy umożliwiający matematyczne modelowanie wzrostu zawartości żelaza w wyżarzanej powłoce. Obliczenia przeprowadzane są dla procesu opisywanego poprzez przebieg zmian temperatury wyżarzania w czasie oraz wartości współczynników charakteryzujących kinetykę wzrostu ilości żelaza w analizowanym układzie podłoże stalowe - powłoka cynkowa. Program pozwala też na określenie wartości czasu i temperatury umożliwiających uzyskanie zakładanej zawartości żelaza.

Piotr Skupień, Krzysztof Radwański, Jarosław Gazdowicz, Sebastian Arabasz, Jerzy Wiedermann

Instytut Metalurgii Żelaza 

Janusz Szala

Politechnika Śląska

MIKROSTRUKTURA NADSTOPU KOBALTU MAR M509 W STANIE LANYM I PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

W pracy przeprowadzono badania nadstopu kobaltu MAR M509 z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej. Zastosowanie mikroskopii elektronowej wraz zaimplementowanymi technikami badawczymi pozwoliło na jednoznaczną identyfikację faz węglikowych oraz obszarów eutektycznych, które znajdują się w tym stopie w stanie lanym, jak i po obróbce cieplnej. Przeprowadzone badania wykazały, że struktura stopu w stanie lanym składa się z węglików pierwotnych typu MC oraz dwóch typów obszarów eutektycznych złożonych z roztworu stałego γ i węglików M23C6, różniących się między sobą składem chemicznym oraz morfologią. Przesycanie nadstopu prowadzi do częściowego rozpuszczenia obszarów eutektycznych.

Marta Kubiczek, Grażyna Stankiewicz, Jarosław Gazdowicz

Instytut Metalurgii Żelaza

Andrzej Trojan

WSK "PZL Rzeszów"

BADANIA SKŁADU CHEMICZNEGO WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE NIKLU I KOBALTU

Części silników lotniczych narażone są na działanie zarówno sił masowych w podwyższonych temperaturach, jak i czynników powodujących korozję. Niezgodność składu chemicznego ze specyfikacją oraz segregacja pierwiastków mogą rzutować na jakość odlewów pod względem występowania wad. W artykule przedstawiono wyniki badań składu chemicznego wielofazowych stopów kobaltu i niklu dla zestawów składających się z próbek materiałów wsadowych oraz wykonanych z nich odlewów. Zastosowano następujące techniki analityczne: XRF, GD OES, GF AAS oraz automatyczne analizatory do oznaczania węgla i siarki oraz pierwiastków gazowych. Dla niektórych próbek stwierdzono różnice w wynikach oznaczeń w zależności od zastosowanej techniki, a także pomiędzy materiałem wsadowym i odpowiadającymi mu odlewami. Otrzymane wyniki odniesiono do przeprowadzonych badań mikrostruktury i stwierdzono, że różnice w strukturze wynikające z obecności wielu faz w analizowanych stopach mają decydujący wpływ na wyniki oznaczeń składu chemicznego.

Jerzy Pogorzałek, Piotr Różański

Instytut Metalurgii Żelaza

WYTWARZANIE CIEKŁEJ STALI SPEŁNIAJĄCEJ WYMAGANIA WSPÓŁCZESNYCH ODLEWÓW

Istotny wpływ na jakość stali ma jej "czystość" między innym zawartość w niej gazów (wodór, azot, tlen) jak też metali i niemetali (fosfor, siarka, miedź, cyna, antymon, arsen, ołów, bizmut i cynk). Ich źródłem są surowce, materiały technologiczne oraz czynniki związane z przebiegiem procesu wytapiania stali i jej odlewania. Ograniczenie zawartości szkodliwych domieszek w gotowych odlewach wymaga stosowania odpowiednich zabiegów technologicznych pozwalających ograniczyć ilość gazów i pierwiastków resztkowych w stali. Gazy powodują powstawanie wad w odlewach a pierwiastki resztkowe obniżają właściwości wytrzymałościowe.

Waldemar Spiewok, Grażyna Stankiewicz, Aleksandra Kwoka

Instytut Metalurgii Żelaza

WKŁAD LABORATORIUM ANALIZ CHEMICZNYCH INSTYTUTU METALURGII ŻELAZA W ROZWÓJ CERTYFIKOWANYCH MATERIAŁÓW ODNIESIENIA

Od ponad 50 lat Laboratorium Analiz Chemicznych Instytutu Metalurgii Żelaza jest producentem certyfikowanych materiałów odniesienia stali węglowych, nisko-, średnio- i wysokostopowych, żużli stalowniczych, wielkopiecowych i z procesu EŻP, rud i koncentratów żelaza, a ostatnio także stopów niklu i kobaltu. Obecnie oferowane są również materiały odniesienia stali (lite i wiórowe) z atestowaną zawartością wapnia i azotu. Zakres produkcji wzorców zmieniał się wraz ze zmianą zapotrzebowania przemysłu metalowego, tj. wraz z rozwojem nowych technologii. Produkcja wzorców, badanie ich jednorodności oraz atestacja prowadzone są zgodnie z Przewodnikami ISO 30-35. W atestacji wzorców uczestniczą renomowane laboratoria krajowe i zagraniczne. O jakości wytwarzanych wzorców świadczy międzynarodowe uznanie ich kompatybilności z innymi wzorcami znanych producentów oraz coraz większy ich eksport, zwłaszcza na rynek europejski, amerykański i azjatycki.

Jerzy Pogorzałek, Piotr Różański

Instytut Metalurgii Żelaza

UTYLIZACJA ŻUŻLI STALOWNICZYCH

Na podstawie przeprowadzonych badań składu chemicznego i fazowego żużli oraz temperatury topnienia określono sposób ich ponownego wykorzystania w procesie stalowniczym. Wyprodukowaniu 1 tony ciekłej stali w stalowni w zależności od procesu technologicznego, gatunku stali i stosowanych surowców (bez uwzględnienia żużla wielkopiecowego i żużla z procesu odsiarczania surówki) towarzyszy powstanie od 100 do 180 kg żużla, z czego 90% stanowi żużel piecowy a pozostałe 10% to żużel z obróbki pozapiecowej. Zagospodarowanie części żużla stalowniczego ponownie w procesie stalowniczym pozwala na zmniejszenie ilości zużywanego CaO, ograniczając eksploatację wapieni i zużycie energii na produkcję wapna hutniczego. Część żużli z pozapiecowej obróbki stali stopowych nie ulega rozpadowi i może być bez dodatkowych operacji technologicznych zawrócona do procesu stalowniczego realizowanego w piecu lub w urządzeniach pozapiecowych.

2012-10-21


Powrótwersja do druku