×

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 nr 2/2015
PIMŻ nr 2_2015.jpg

SPIS TREŚCI (pobierz)

 

Józef PADUCH

Instytut Metalurgii Żelaza

III OTWARTE SEMINARIUM NAUKOWE „INSTYTUT METALURGII ŻELAZA W EUROPEJSKIEJ PRZESTRZENI BADAWCZEJ”

 

Roman KUZIAK, Zofia KANIA, Hanna KRZTOŃ, Piotr SKUPIEŃ, Krzysztof RADWAŃSKI, Valeriy PIDVYSOTS’KY, Artur MAZUR

Instytut Metalurgii Żelaza

ROLA PROCESÓW WYDZIELENIOWYCH W KSZTAŁTOWANIU KORZYSTNEJ KOMBINACJI WYTRZYMAŁOŚCI I CIĄGLIWOŚCI ZAAWANSOWANYCH STALI BAINITYCZNYCH

Artykuł dotyczy analizy procesów wydzielenia węglikoazotków w stalach bainitycznych wpływających na ewolucję mikrostruktury austenitu podczas obróbki cieplno-mechanicznej i umacniania wydzieleniowego ferrytu bainitycznego. Do realizacji tego celu wykorzystane zostały komercyjne programy komputerowe ThermoCalc i Prisma. Badane stale zawierały 0.1% C, 2% Mn i zmienną zawartość dodatków Ti i Nb, w tym: 0.12% Ti, 0.18% Ti, 0.13% Ti + 0.035% Nb. Najlepszy efekt w zakresie zapobiegania rozrostu ziarna austenitu i umacniania wydzieleniowego zaobserwowano dla stali mikrostopowej z dodatkiem tylko Ti w wysokości 0.18%.

Słowa kluczowe: węgliko-azotki, umocnienia wydzieleniowe, modelowanie numeryczne, stale bainityczne

 

Artur ŻAK, Bogdan ZDONEK, Mariusz ADAMCZYK, Ireneusz SZYPUŁA

Instytut Metalurgii Zelaza

Włodzimierz KUTERA, Krzysztof KOSTRZEWA

PIOMA-ODLEWNIA Sp.z o.o.

TECHNOLOGIA PRODUKCJI WIELKOGABARYTOWYCH ODLEWÓW STALIWNYCH PRZEZNACZONYCH DO ZASTOSOWAŃ W EKSTREMALNYCH WARUNKACH EKSPLOATACJI

Rosnący popyt na odlewy staliwne przeznaczone do zastosowań w temperaturach do minus 40oC skłonił Odlewnię Pioma Sp. z o.o. do podjęcia próby produkcji takich odlewów w oparciu o niskonakładową modyfi kację technologii wytapiania, odlewania oraz obróbki cieplnej odlewów. W pracy na podstawie wyników badań odlewów wytwarzanych ze staliwa w gatunku G18NiMoCr3-6 według stosowanej obecnie technologii, opracowano wytyczne do modyfi kacji technologii w zakresie zmiany składu chemicznego staliwa, sposobu wytapiania staliwa i obróbki cieplnej odlewów. Główne zmiany obejmowały wyeliminowanie ze składu staliwa dodatku tytanu oraz podwyższenie zawartości węgla i pierwiastków stopowych, zmianę sposobu odtleniania staliwa, wprowadzenie modyfikacji wtrąceń niemetalicznych za pomocą drutu rdzeniowego Ca-Si oraz zmieniono wybrane parametry obróbki cieplnej odlewów. Wykonana seria doświadczalnych wytopów staliwa w oparciu o zmodyfikowaną technologię wykazała, że w obecnych warunkach technicznych Odlewni możliwe jest spełnienie wymagań odbiorców, co do właściwości mechanicznych odlewów o grubości do 75 mm, w szczególności udarności równej co najmniej 42 J, dla próbki KV, w temperaturze minus 40oC. W celu spełnienia wymagań odbiorców dla odlewów o większych przekrojach, w oparciu o uzyskane wyniki badań czystości staliwa i właściwości mechanicznych opracowano zalecenia do innowacyjnej technologii rafinacji pozapiecowej ciekłego staliwa.

Słowa kluczowe: odlew, właściwości mechaniczne, porowatość, wtrącenia niemetaliczne

 

Bogdan ZDONEK, Ireneusz SZYPUŁA, Jarosław GAZDOWICZ, Piotr SKUPIEŃ

Instytut Metalurgii Żelaza

Stanisław BINEK, Piotr DUDKIEWICZ

Celsa „Huta Ostrowiec” Sp. z o.o.

Mirosław KARBOWNICZEK

Akademia Górniczo-Hutnicza

Andrzej PYTEL

Instytut Odlewnictwa

INNOWACYJNE ROZWIĄZANIA W TECHNOLOGII PRODUKCJI ODKUWEK O DUŻEJ MASIE ZE STALI ULTRA CZYSTYCH DLA PRZEMYSŁU ENERGETYCZNEGO I NAFTOWEGO DO EKSPLOATACJI W EKSTREMALNYCH WARUNKACH

ERRATA

Przedstawiono szereg innowacyjnych rozwiązań w metalurgii stali przeznaczonej na wlewki do kucia o dużej masie. Obejmują one: rafinację ciekłej stali we wlewnicy po odlaniu stali z zastosowaniem izotermicznej pokrywy i rafinacyjnej zasypki; syfonowe odlewanie stali przez kształtkę kierunkową w kanale wlotowym do wlewnicy; antyerozyjną powłokę materiałów ogniotrwałych syfonowego układu odlewania stali, odlewanie wlewków ciężkich w komorze próżniowej z kadzi z zamknięciem suwakowym oraz odlewanie wlewków do kucia o różnej masie i geometrii do jednej uniwersalnej wlewnicy. Rozwiązania te są unikalne w skali światowej i służą zmniejszeniu ilości i wielkości wtrąceń niemetalicznych w stali, wyeliminowaniu egzogenicznych wtrąceń niemetalicznych, pochodzących z procesu odlewania stali oraz optymalizacji procesu przeróbki plastycznej wlewków dla wyeliminowania rzadzizn. Dzięki zastosowaniu tych rozwiązań znacznej poprawie uległa czystość stali, spełniając wymagania odbiorców odkuwek o dużej masie dla przemysłu energetycznego (wały turbin wiatrowych, gazowych i wodnych, itp.) oraz wydobywczego ropy naftowej i gazu ziemnego (łączniki rurociągów i inne akcesoria), przeznaczonych do pracy w ekstremalnych warunkach niskich temperatur i dużych głębokości. Średnia wartość wskaźnika K4 (S+O) dla odkuwek z wlewków odlanych z zastosowaniem innowacyjnych rozwiązań wyniosła 3,9 przy wymaganej przez odbiorców odkuwek średniej wartości K4 (S+O) < 10. Praca przedstawia wyniki trzech projektów realizowanych w ramach konkursów Initech i Innotech.

Słowa kluczowe: ultra czysta stal, wlewek do kucia, pokrywa izotermiczna, kształtka wirowa, powłoka antyerozyjna, uniwersalna wlewnica

 

Harald KANIA

Instytut Metalurgii Żelaza

Krzysztof NOWACKI

Politechnika Śląska

POPRAWA JAKOŚCI WEWNĘTRZNEJ WLEWKA KONWENCJONALNEGO METODĄ OBRÓBKI AKUSTYCZNEJ

Bezpośrednim efektem oddziaływania energii akustycznej podczas krzepnięcia wlewka we wlewnicy jest zmiana struktury metalu. Dotychczasowe badania i eksperymenty przeprowadzone w ramach współpracy naukowej pomiędzy Politechnikę Śląską w Katowicach i Instytutem Metalurgii Żelaza w Gliwicach nad zastosowaniem technologii obróbki akustycznej do poprawy jakości wewnętrznej wlewków ze stali wysokowęglowej dały pozytywne wyniki. W strefie oddziaływania fali akustycznej we wlewku, uzyskano rozdrobnienie struktury stali i równomierny rozkład pierwiastków, a także wzrost twardości, która może być postrzegana jako wskaźnik obrabialności akustycznej stali. W celu określenia przydatności opracowanej technologii w warunkach przemysłowych, zawiązano konsorcjum składające się z partnerów polskich i niemieckich. Liderem konsorcjum jest grupa przemysłowa Alchemia S.A. (Huta Batory), ponadto w jego składzie znajdują się następujący partnerzy: Politechnika Śląska Katowice, Instytut Metalurgii Żelaza z Gliwic, TU Bergakademie Freiberg, BGH Edelstahl Freital GmbH oraz wrocławska firma PBP OPTEL S.A. Założonym efektem prowadzonych badań jest redukcja segregacji pierwiastków w objętości wlewka konwencjonalnego oraz zwiększenie udziału strefy kryształów równoosiowych za pomocą fali akustycznej dostarczonej bezpośrednio do objętości ciekłego, krzepnącego wlewka, a poprzez to poprawa właściwości fizycznych przerobionego plastycznie materiału.

Słowa kluczowe: obróbka akustyczna, wlewek konwencjonalny, segregacja pierwiastków, struktura dendrytyczna

 

Mariusz BORECKI, Lech BULKOWSKI, Jerzy POGORZAŁEK, Piotr RÓŻAŃSKI, Janusz STECKO

Instytut Metalurgii Żelaza

RECYKLING ŻUŻLI, ZGARÓW I ODPADÓW BIOMASY

Przedstawiono prace badawcze zrealizowane w ostatnich kilku latach w IMŻ, których wspólną cechą było zagospodarowanie odpadów i wykorzystanie surowców odnawialnych w stalownictwie. Zaprezentowano wyniki badań nad zawracaniem do procesu stalowniczego żużli z obróbki pozapiecowej i wytwarzaniem żużli syntetycznych z wykorzystaniem odpadów z przemysłu hutniczego i wydobywczego. Przedstawiono również rezultaty pracy poświęconej wykorzystaniu w hutnictwie odpadowej biomasy z przemysłu spożywczego do wytwarzania zasypek izolująco-ocieplających.

Słowa kluczowe: żużel stalowniczy, recykling, odpady, biomasa, zgary

 

Marcin MICZKA

Instytut Metalurgii Żelaza

ZASTOSOWANIE METOD BAYESOWSKICH DO PROGNOZOWANIA TEMPERATURY STALI W KADZI ODLEWNICZEJ I KADZI POŚREDNIEJ

W artykule przedstawiono podstawy metodyczne dla prognozowania i analizy ryzyka procesu produkcyjnego w hutnictwie żelaza i stali, ze szczególnym uwzględnieniem prognozowania temperatury w różnych fazach procesu stalowniczego. Metodyka oparta jest na reprezentacji systemu dynamicznego w przestrzeni stanu oraz wnioskowaniu bayesowskim. Pozwala to przede wszystkim uchylić założenie o stałości szacowanych parametrów, prowadzić analizę dla całości rozkładu statystycznego oraz uwzględnić tzw. informację a priori czyli pochodzącą spoza zbioru danych. Praca ma charakter przeglądowy i stanowi podstawę do dalszych badań, których ostatecznym celem jest wdrożenie systemu prognozowania i analizy ryzyka w jednej z polskich stalowni, a następnie opracowanie podobnych rozwiązań dla przypadku innych faz procesu hutniczego. Zaprezentowano zakres informacji na który zgodę wyraziło kierownictwo przedsiębiorstwa.

Słowa kluczowe: stalownia, temperatura ciekłej stali, analiza statystyczna, reprezentacja systemu dynamicznego w przestrzeni stanu, wnioskowanie bayesowskie

 

Bogdan GARBARZ

Instytut Metalurgii Żelaza

PERSPEKTYWY ROZWOJU TECHNOLOGII WYTWARZANIA I ZASTOSOWAŃ WYROBÓW Z ULTRAWYTRZYMAŁYCH STALI NANOBAINITYCZNYCH

Opisano i zilustrowano wynikami badań, morfologiczne cechy struktury i charakterystyki mechaniczne grupy gatunkowej stali nanobainitycznych, do której należą nanostrukturalne stale dwufazowe bainityczno-austenityczne i trójfazowe bainityczno-austenityczno-martenzytyczne. Przedstawiono wyniki badań wpływu procesów zachodzących w badanych stalach w trakcie wytwarzania, takich jak segregacja międzydendrytyczna pierwiastków stopowych powstająca w wyniku krzepnięcia, odwęglenie w wyniku wysokotemperaturowych obróbek cieplnych, skłonność do pękania w trakcie chłodzenia z zakresu trwałości austenitu - na strukturę i właściwości półwyrobów i wyrobów. Zaproponowano metody zmniejszenia niepożądanych skutków wymienionych procesów. Na podstawie dostępnych źródeł informacji przedstawiono aktualny stan komercjalizacji gatunków stali nanobainitycznych w świecie oraz działania Instytutu Metalurgii Żelaza mające na celu wdrożenie wyników zrealizowanych projektów dotyczących tej nowej klasy stali konstrukcyjnych, na tle konkurencji z obecnie stosowanymi gatunkami ultrawytrzymałymi, głównie ze stalami stopowymi ulepszanymi cieplnie.

Słowa kluczowe: stale nanostrukturalne ultrawytrzymałe, nanobainit, technologie wytwarzania, zastosowania stalinanobainitycznych

 

Roman KUZIAK, Zofia KANIA

Instytut Metalurgii Żelaza

Hans ROELOFS

Swiss Steel A.G.

Władysław ZALECKI, Krzysztof RADWAŃSKI, Ryszard MOLENDA

Instytut Metalurgii Żelaza

REGULACJA HARTOWNOŚCI BAINITYCZNEJ W CELU SPEŁNIENIA KRYTYCZNYCH WYMAGAŃ DLA NOWYCH ZASTOSOWAŃ WYROBÓW STALOWYCH

Artykuł prezentuje wyniki badań, których celem było określenie optymalnych warunków dla uzyskania maksymalnej zawartości austenitu resztkowego oraz jego odpowiedniej stabilności na obciążenia mechaniczne w komercyjnej stali bainitycznej produkowanej przez firmę Swiss Steel AG. Udział oraz stabilność decyduje o korzystnym wpływie przemiany tej fazy indukowanej odkształceniem (z ang. efekt TRIP) na właściwości mechaniczne i użytkowe wyrobów stalowych. Badania pokazały, że dla optymalizacji efektu TRIP w badanej stali, przemiana fazowa austenitu w bainit powinna zachodzić przy temperaturach z przedziału 430÷370°C. Zakres temperatur, w których zachodzi przemiana bainityczna w warunkach ciągłego chłodzenia prętów zależy od średnicy pręta. Dla najmniejszych średnic, poniżej 6 mm, przemiana zachodzi z austenitu silnie przechłodzonego, zaś temperatura początku przemiany przybliża się do temperatury Ms. Jednak efekt rekalescencji zmniejsza szybkość spadku temperatury, co przeciwdziała tworzeniu się martenzytu w strukturze stali.

Słowa kluczowe: hartowność bainityczna, stal bainityczna, przemiany fazowe

 

Jarosław MARCISZ

Instytut Metalurgii Żelaza

Jacek JANISZEWSKI

Wojskowa Akademia Techniczna

Wojciech BURIAN, Bogdan GARBARZ, Jerzy STĘPIEŃ

Instytut Metalurgii Żelaza

Lech STARCZEWSKI

Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNYCH WYSOKOWYTRZYMAŁEJ STALI NANOSTRUKTURALNEJ

W artykule przedstawiono wyniki badań dynamicznych wysokowytrzymałej stali nanostrukturalnej, planowanej do zastosowania w warunkach wysokoenergetycznych obciążeń udarowych. Eksperymenty obejmowały szeroki zakres prędkości odkształcenia i sposobu odkształcenia skutkujących powstaniem zróżnicowanych stanów naprężenia i odkształcenia. Badania dynamiczne realizowano w testach ściskania jednoosiowego z prędkością do 200 s-1 w symulatorze Gleeble, metodą dzielonego pręta Hopkinsona (SHPB) w celu wyznaczenia dynamicznych krzywych płynięcia przy prędkości odkształcenia do 5,1·103 s-1 oraz w testach ostrzałem. Analizie poddano zmiany mikrostruktury będące wynikiem zastosowania wymienionych sposobów odkształcenia. Opracowano charakterystyki materiałowe wysokowytrzymałej stali nanostrukturalnej i wskazano czynniki decydujące o wysokiej zdolności do pochłaniania i rozpraszania energii udarowej.

Słowa kluczowe: stal nanostrukturalna, testy dynamiczne, stal pancerna

 

Janusz DOBRZAŃSKI, Adam ZIELIŃSKI, Hanna PURZYŃSKA, Maria DZIUBA-KAŁUŻA

Instytut Metalurgii Żelaza

BADANIA NOWYCH MATERIAŁÓW NA ELEMENTY KOTŁÓW O NADKRYTYCZNYCH PARAMETRACH PRACY

Celem pracy było przedstawienie wybranych charakterystyk materiałowych dotyczących zmian właściwości wytrzymałościowych odniesionych do zmian strukturalnych zachodzących w stali podczas długotrwałej eksploatacji w warunkach pełzania. W opracowaniu mającym charakter przeglądowy zawarte zostały dane dotyczące stali stosowanych do budowy kotłów nadkrytycznych. Przedstawiono wybrane wyniki badań stali T23 (7CrWVMoNb9-6), T24 (7CrMoVTiB10-10), P91 (X10CrMoVNb9-1), P92 (X10CrWMoVNb9-2) VM12 (X12CrCoWVNb12-2-)2 w stanie wyjściowym oraz po długotrwałej ekspozycji w warunkach pełzania.

Słowa kluczowe: stale: T23, T24, P92, P91, VM12, mikrostruktura, pełzanie, właściwości mechaniczne

 

Dariusz WOŹNIAK, Bogdan GARBARZ, Roman KUZIAK

Instytut Metalurgii Żelaza

ROZWÓJ WYKORZYSTANIA METODY PÓŁPRZEMYSŁOWEJ SYMULACJI WALCOWANIA NA GORĄCO I OBRÓBKI CIEPLNOPLASTYCZNEJ W PROJEKTACH BADAWCZYCH I TECHNOLOGICZNYCH

Przedstawiono zakres wykorzystania modułu B linii do półprzemysłowej symulacji procesów wytwarzania wyrobów z metali i stopów (LPS) oraz wyniki badań uzyskane w ramach aktualnie realizowanych i zakończonych w latach 2012–2014 wybranych projektów europejskich i krajowych oraz prac zleconych przez ośrodki badawcze i przedsiębiorców przemysłowych krajowych i zagranicznych. W module B-LPS wykonano fizyczne symulacje walcowania na gorąco wlewków pochodzących z wytopów doświadczalnych i z wsadów z zewnątrz, na pręty i blachy. Walcowanie wyrobów płaskich prowadzono z zastosowaniem regulowanego walcowania z obróbką cieplno-plastyczną i regulowanego chłodzenia po walcowaniu. Materiał po walcowaniu poddano badaniom obejmującym pomiar właściwości mechanicznych i metalograficzną ocenę stanu struktury.

Słowa kluczowe: symulacja fizyczna, walcowanie na gorąco, obróbka cieplna, blacha, pręt

 

Marian NIESLER, Piotr RÓŻAŃSKI, Janusz STECKO

Instytut Metalurgii Żelaza

MOŻLIWOŚCI BADAWCZE I ZASTOSOWANIA LINII DO PÓŁPRZEMYSŁOWEJ SYMULACJI PROCESU SPIEKANIA SUROWCÓW I ODPADÓW

Przedstawiono laboratoryjną linię do symulacji procesu spiekania wraz z urządzeniami do oceny właściwości spieków. Pierwotnie linia wykorzystywana była na potrzeby krajowych spiekalni rud żelaza oraz do prowadzenia własnych prac badawczych Instytutu. Obecnie badania realizowane są także na zamówienia z zagranicy. Oprócz prób spiekania mieszanek rud żelaza i odpadów żelazonośnych wykonywane są badania spiekania materiałów zawierających inne metale jak np. nikiel, molibden czy chrom oraz materiałów mineralnych jak np. łupki węglowe oraz badania z udziałem alternatywnych paliw stałych. Bardziej szczegółowo przedstawiono przebieg i wyniki pracy badawczej dotyczącej wykorzystania antracytu jako paliwa w procesie spiekania.

Słowa kluczowe: spiekanie wsadu hutniczego, misa spiekalnicza, spiek, właściwości fizyko-chemiczne, zastosowanie

 

Łukasz RAUCH, Krzysztof BZOWSKI, Krzysztof BEDNARSKI

Akademia Górniczo-Hutnicza

Roman KUZIAK, Krzysztof RADWAŃSKI

Instytut Metalurgii Żelaza

Maciej PIETRZYK

Akademia Górniczo-Hutnicza

KOMPUTEROWY SYSTEM WSPOMAGAJĄCY PROJEKTOWANIE TECHNOLOGII WALCOWANIA BLACH CIENKICH ZE STALI WIELOFAZOWYCH

W artykule opisano komputerowy system wspierający projektowanie technologii walcowania blach ze stali wielofazowych. Do modelowania złożonych procesów metalurgicznych występujących w procesie walcowania zastosowano heterogeniczne architektury komputerowe. Zasadniczym celem pracy było uzyskanie integracji dziedzinowo zorientowanego systemu VirtRoll z platformą Scalarm działającą na bazie architektury usług sieciowych SOA (ang. Service Oriented Architecture) i umożliwiającą masowe zrównoleglenie oraz analizę parametryczną. Szczególny nacisk położono na aspekty bezpieczeństwa integracji oraz udostępniania zasobów. W artykule opisano następującą funkcjonalność systemu: przepływ informacji przy modelowaniu walcowania, dziedzinowo zorientowany system do interpretacji badań doświadczalnych, integracja tego systemu z platformą do analizy parametrów procesu. Ponadto, omówione zostały możliwości zastosowania opracowanego rozwiązania w praktyce jak i potencjalne korzyści ekonomiczne wynikające z tego zastosowania.

Słowa kluczowe: system komputerowy, stale wielofazowe, numeryczne modelowanie, projektowanie technologii

 

Krzysztof RADWAŃSKI, Roman KUZIAK, Władysław ZALECKI,

Andrzej WROŻYNA, Ryszard MOLENDA, Jarosław OPARA

Instytut Metalurgii Żelaza

ZASTOSOWANIE METOD FEG SEM I EBSD DO BADAŃ STRUKTURY STALI AHSS NA RÓŻNYCH ETAPACH PROCESU CIĄGŁEGO WYŻARZANIA

Celem pracy było wykorzystanie metod FEG SEM i EBSD w celu określenia wpływu parametrów procesu ciągłego wyżarzania na zmiany struktury taśm w stanie po walcowaniu na zimno. Obróbkę cieplną wykonano w zakresie temperatur 600÷820°C. W tym celu przeprowadzono również symulacje fizyczne cykli cieplnych ciągłego wyżarzania na próbkach taśm, które poddano następnie badaniom właściwości mechanicznych w statycznej próbie rozciągania. Badania struktury wykonano za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego FEG SEM z szerokim zastosowaniem metody EBSD. Scharakteryzowano możliwości badawcze metody EBSD oraz zastosowano je w badaniach procesów zdrowienia i rekrystalizacji statycznej oraz struktur powstałych po przemianach fazowych w oparciu o analizę parametrów takich jak: Kernel Average Misorientation (KAM), Grain Average Misorientation (GAM), Image Quality (IQ) i kąty dezorientacji. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że w zakresie temperatur 600÷720°C zachodzą procesy zdrowienia i rekrystalizacji statycznej taśm, które ulegają przyspieszeniu ze wzrostem temperatury. Procesy te zachodzą odmiennie w obszarach, w których po walcowaniu na zimno występował ferryt i perlit. W przypadku perlitu procesowi powstawania nowych ziarn towarzyszy dyfuzja węgla i koagulacja cząstek cementytu na granicach ziarn. Począwszy od temperatury 730°C w strukturze obserwuje się martenzyt oraz bainit, których udział powierzchniowy rośnie wraz ze zwiększaniem temperatury wyżarzania. Po przeprowadzonych cyklach obróbki cieplnej taśmy charakteryzują się następującymi właściwościami mechanicznymi: Rp0.2 = 300÷450 MPa, Rm = 630÷720 MPa, A50 = 11÷17%.

Słowa kluczowe: stal DP, obróbka cieplna, wyżarzanie, FEG SEM, EBSD

 

Radosław SWADŹBA, Jerzy WIEDERMANN

Instytut Metalurgii Żelaza

Lucjan SWADŹBA

Politechnika Śląska

Ondřej DVOŘÁČEK

PBS První brněnská strojírna a.s.

Krzysztof MARUGI

Avio Aero

BADANIA WERYFIKACYJNE NOWOCZESNYCH TECHNOLOGII ZWIĘKSZAJĄCYCH TRWAŁOŚĆ ELEMENTÓW SILNIKÓW STOSOWANYCH W EUROPEJSKIM PRZEMYŚLE LOTNICZYM

Procesy otrzymywania powłok dyfuzyjnych stosowane są od ponad pół wieku i stanowią opłacalny sposób zwiększania odporności na korozję i utlenianie stopów, przez wzbogacenie ich warstwy wierzchniej w pierwiastki takie jak np. Al, Si czy Cr. Powłoki aluminidkowe są stosowane na szeroką skalę, jako ochrona łopatek kierujących oraz wirujących wykonanych z nadstopów niklu, pracujących w gorącej części turbin gazowych, w celu zwiększenia ich odporności na utlenianie oraz korozję. Wzrost trwałości lub temperatury pracy łopatek turbin umożliwiają powłokowe bariery cieplne (Thermal Barrier Coatings – TBC) stanowiące system powłok składających się z zewnętrznej powłoki tlenku cyrkonu stabilizowanego tlenkiem itru (ZrO2 · Y2O3) o bardzo niskim współczynniku przewodnictwa cieplnego (~1 W·m-1·K-1) oraz dyfuzyjnej międzywarstwy aluminidkowej modyfi kowanej platyną. Ze względu na wysoki koszt platyny poszukuje się tańszej alternatywy, którą może być np. pallad. W artykule scharakteryzowano aspekty technologiczne oraz badawcze związane z rozwojem pokryć ochronnych stosowanych na łopatkach turbin nowoczesnych silników lotniczych. Przedstawiono wyniki badań realizowanych w Zakładzie Badań Właściwości i Struktury Materiałów Instytutu Metalurgii Żelaza we współpracy z przemysłem lotniczym, Politechniką Śląską oraz ośrodkami zagranicznymi – DLR German Aerospace Center i Fraunhofer IST, mających na celu opracowywanie nowych parametrów technologicznych wytwarzania powłok oraz określenie ich wpływu na skład chemiczny, mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne powłok i stopów. Bardzo silny nacisk w pracach badawczych realizowanych w IMŻ kładzie się na procesy wzrostu i degradacji zarówno powłok żaroodpornych jak i stopów żarowytrzymałych na skutek utleniania wysokotemperaturowego i korozji. Jednym z zasadniczych problemów, na jaki napotyka się w ocenie wpływu powłok na ich właściwości ochronne jest wyjaśnienie mechanizmu oddziaływania pierwiastków na poziomie substruktury. Wyjaśnienie zagadnień związanych z procesami wzrostu i degradacji powłok, zachodzącymi w skali mikro i nano możliwe jest dzięki osiągnięciom w rozwoju nowoczesnej aparatury badawczej, a w szczególności mikroskopii elektronowej.

Słowa kluczowe: powłoki, przemysł lotniczy, mikroskopia elektronowa

 

Janusz DOBRZAŃSKI, Adam ZIELIŃSKI, Hanna PURZYŃSKA, Maria DZIUBA-KAŁUŻA

Instytut Metalurgii Żelaza

Mirosław MATUSIK

Zakłady Remontowe Energetyki Katowice S.A.

TRWAŁOŚĆ EKSPLOATACYJNA MATERIAŁU ELEMENTÓW PRACUJĄCYCH W WARUNKACH PEŁZANIA W ENERGETYCZNYCH URZĄDZENIACH WYSOKOCIŚNIENIOWYCH

Przedstawiono dobór rodzaju badań w zależności od czasu eksploatacji i rodzaju elementu dla oceny stanu materiału i prognozy trwałości eksploatacyjnej w energetycznych urządzeniach wysokociśnieniowych. Określono względne udziały procesów powodujących zmiany w strukturze materiału podczas pełzania w zależności od stopnia wyczerpania. Dokonano klasyfikacji zmian w strukturze w zależności od dostępności materiału z uszkodzeniami i bez uszkodzeń wewnętrznych. Badano zmiany w strukturze stali pracujących w warunkach pełzania, w tym klasę rozpadu perlitu / bainitu i/lub martenzytu, rozwoju procesów wydzieleniowych i rozwoju wewnętrznych uszkodzeń w zależności od stopnia wyczerpania. Metodologię oceny stanu badanych stali po eksploatacji w warunkach pełzania na podstawie oceny zmian w strukturze procesów składowych tzn.: zmian w strukturze perlitu, bainitu lub martenzytu, zmian w zakresie rozwoju procesów wydzieleniowych oraz zmian w zakresie rozwoju uszkodzeń wewnętrznych odniesionych do stopnia wyczerpania przedstawiono na przykładzie stali niskostopowych i stali X20CrMoV12-1. Poziom wybranych właściwości mechanicznych, twardość, temperaturę przejścia w stan kruchy w zależności od klasy struktury i odpowiadającego jej stopnia wyczerpania przedstawiono na przykładzie stali 14MoV6-3 i X20CrMoV12 -1 po długotrwałej eksploatacji w warunkach pełzania. Sporządzono wykresy resztkowej wytrzymałości na pełzanie w postaci zależności σb = f(LM) w zależności od klasy struktury i stanu rozwoju procesów wydzieleniowych węglików na przykładzie stali 13CrMo4-5. Wyznaczoną trwałość resztkową w zależności od czasu do zerwania w próbie pełzania od temperatury badania przy stałym poziomie naprężenia odpowiadającym eksploatacyjnemu przedstawiono w postaci zależności tr =f(T) dla σ = const na przykładzie stali X20CrMoV12-1. Zależność prędkości pełzania od naprężenia σ dla temperatury dalszej eksploatacji w zależności od klasy struktury i stanu rozwoju procesów wydzieleniowych węglików przedstawiono na przykładzie stali 13CrMo4 -5. Rodzaj i udział występujących węglików w zależności od klasy struktury i stopnia wyczerpania przestawiono na przykładzie stali 13CrMo4-5. Ocenę stanu materiału na podstawie badań mikrostruktury z zastosowaniem metody replik matrycowych przedstawiono na przykładzie materiału odcinka rurociągu pary świeżej ze stali 14MoV6-3 po 216 000 godzinach eksploatacji w warunkach pełzania.

Słowa kluczowe: pełzanie, trwałość resztkowa, uszkodzenie, wyczerpanie, długotrwała eksploatacja, stale dla energetyki 13CrMo4-5, 14MoV6-3 i X20CrMoV12-1

 

Wacław WITTCHEN, Mariusz BORECKI

Instytut Metalurgii Żelaza

Bogusław WIĘCEK, Krzysztof PACHOLSKI, Robert OLBRYCHT, Robert STRĄKOWSKI

Politechnika Łódzka

MULTISPEKTRALNY SYSTEM POMIAROWY DO OKREŚLENIA PARAMETRÓW ŻUŻLA STALOWNICZEGO PODCZAS SPUSTU STALI Z PIECA HUTNICZEGO DO KADZI ODLEWNICZEJ

Przedstawiono wyniki projektu badawczego, o charakterze interdyscyplinarnym, dotyczącego opracowania metody oraz wielospektralnego systemu pomiarowego do oceny zawartości tlenku żelaza w żużlu stalowniczym, podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi odlewniczej. Parametr ten ma istotne znaczenie w procesie dalszego wytwarzania stali. Realizowany projekt oparty był na założeniu, że na podstawie charakterystyk promieniowania żużla podczas spustu stali z pieca do kadzi, rozkładu temperatury wzdłuż strugi oraz innych parametrów procesu metalurgicznego można ocenić zawartość tlenku żelaza (FeO) w żużlu stalowniczym. Do realizacji tego celu zaproponowano między innymi wykorzystanie kamer termowizyjnych, które coraz częściej są instalowane w wielu zakładach metalurgicznych do detekcji żużla podczas spustu stali. W ramach projektu opracowano metodykę oraz oprogramowanie komputerowe pozwalające na wyznaczanie parametrów promieniowania, które wraz z emisyjnością charakteryzują żużel stalowniczy. Wartości tych parametrów wyznaczane były za pomocą obróbki statystycznej obrazów strugi stali i żużla przy użyciu wielospektralnego systemu pomiarowego wykorzystującego dwie kamery termowizyjne (średniofalową i długofalową) w zakresie promieniowania podczerwonego oraz aparatu RGB dokonującego rejestracji obrazów w paśmie światła widzialnego. Do klasyfikacji i aproksymacji danych pomiarowych są wykorzystywane sztuczne sieci neuronowe, gdzie wartość wyjściowa odpowiada zawartości tlenku żelaza w żużlu stalowniczym, pojawiającym się podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi.

Słowa kluczowe: żużel stalowniczy, współczynnik emisyjności, termowizja, sieci neuronowe, system wielospektralny

 

2015-09-02


Powrótwersja do druku