×

Nr 2/2008
2.jpg

Bogdan Garbarz

Instytut Metalurgii Żelaza

KIERUNKI I GRANICE PODWYŻSZANIA WŁAŚCIWOŚCI STALOWYCH PRĘTÓW DO ZBROJENIA KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH

Artykuł zawiera krótki opis postępu jaki dokonał się w minionych dwóch dziesięcioleciach w technologii wytwarzania i w zastosowaniach stalowych prętów do zbrojenia konstrukcji żelbetowych niesprężonych oraz wskazuje możliwe kierunki dalszego rozwoju tego asortymentu wyrobów. Dążenie do obniżenia masy konstrukcji żelbetowych oraz do zmniejszenia zużycia materiałów konstrukcyjnych wywołało zapotrzebowanie na stalowe pręty do zbrojenia betonu o coraz wyższych właściwościach wytrzymałościowych oraz o bardzo dobrej spawalności i podatności na gięcie. Obecnie w Polsce powszechnie są stosowane spawalne pręty do zbrojenia betonu produkcji krajowej o gwarantowanej granicy plastyczności 500 MPa. Z przepisów zawartych w obowiązujących normach wynika, że do zbrojenia konstrukcji żelbetowych niesprężonych można stosować pręty stalowe żebrowane o granicy plastyczności maksimum 600 MPa. Stosowane obecnie technologie obróbki cieplnej bezpośrednio po walcowaniu na gorąco umożliwiają produkcję prętów spawalnych o gwarantowanej granicy plastyczności 550 MPa i o dobrej ciągliwości. Jest więc uzasadnione podjęcie działań mających na celu opracowanie zasad stosowania w konstrukcjach żelbetowych nowej klasy prętów B550B oraz dostosowanie technologii wytwarzania żebrowanych prętów do zbrojenia betonu do uzyskiwania w sposób powtarzalny i akceptowalny cenowo właściwości wymaganych dla prętów klasy B550B.

W artykule przedstawiono także możliwości zastosowania do zbrojenia betonu prętów o specjalnych właściwościach: o wysokiej ciągliwości, podwyższonej odporności na oddziaływanie wysokiej temperatury i o podwyższonej odporności na korozję. Większa ciągliwość zbrojenia i mniejsze spadki granicy plastyczności w wysokiej temperaturze podwyższają bezpieczeństwo reakcji konstrukcji w warunkach przeciążeń, pożaru i katastrof, a podwyższona odporność na korozyjne oddziaływanie środowiska zabezpiecza przed obniżeniem właściwości zbrojenia w trakcie eksploatacji. Gatunki w najwyższej klasie ciągliwości są oferowane przez największych wytwórców stali zbrojeniowej w Polsce, natomiast pręty ze stali o podwyższonej odporności na oddziaływanie wysokiej temperatury oraz o podwyższonej odporności korozyjnej nie są obecnie w Polsce ani stosowane, ani wytwarzane. Stan technologii wytwarzania wyrobów stalowych umożliwia uruchomienie produkcji prętów o podwyższonej odporności na spadek granicy plastyczności w wyniku działania wysokiej temperatury oraz prętów o podwyższonej lub wysokiej odporności na korozję. Osiągnięcie postępu w tej dziedzinie wymaga współpracy pomiędzy projektantami budowli, inwestorami oraz wytwórcami materiałów konstrukcyjnych.

Bogdan Zdonek, Lech Bulkowski, Jacek Ciepliński, Bogdan Garbarz, Bronisław Hoderny, Harald Kania, Roman Kuziak, Zdzisław Łapczyński, Jarosław Marcisz, Artur Mazur, Valery Pidvysots'kyy, Piotr Różański, Ireneusz Szypuła, Władysław Zalecki

Instytut Metalurgii Żelaza

Kazimierz Ochab, Marian Rachwalski, Józef Schwietz, Marek Pakieła, Zdzisław Zapart, Paweł Górny

Ferrostal Łabędy Sp. z o.o.

OPRACOWANIE i WDROŻENIE TECHNOLOGII WYTWARZANIA STALI BEZKRZEMOWYCH PRZEZNACZONYCH DO DUŻEJ REDUKCJI PRZEKROJÓW W PROCESIE CIĄGNIENIA ORAZ DO POKRYWANIA POWŁOKAMI ANTYKOROZYJNYMI

Przedstawiono opis realizacji projektu celowego, wspomaganego ze środków Komitetu Badań Naukowych (MNiSW), którego głównym celem było opracowanie i praktyczne zastosowanie, w warunkach Stalowni Ferrostal Sp. z o.o., technologii wytwarzania wlewków ciągłych z niskowęglowych stali bezkrzemowych, przeznaczonych do dużej redukcji przekrojów w procesie ciągnienia na druty o małej średnicy, pokrywane powłokami antykorozyjnymi. Cel ten zrealizowano poprzez gruntowne badania laboratoryjne i przemysłowe. W wyniku realizacji projektu uzyskano poprawę efektywności ekonomicznej Stalowni Ferrostal Labędy Sp. z o.o. wskutek rozszerzenia portfela zamówień na cztery gatunki stali bezkrzemowych (H8-35 Al, H10-40 Al, St37-3FSG, St37-3 Al mod.). Wytworzono 15,4 tys. ton wlewków ciągłych z tych gatunków stali, przy zwiększeniu wartości dodanej wlewków ciągłych, wynoszącym 115 zł/t wlewka ciągłego.

Jerzy Stępień

Instytut Metalurgii Żelaza

Jan Materniak

Politechnika Poznańska

Zdzisław Kaczmarek, Dariusz Szałata

Fabryka Produkcji Specjalnej Sp. z o.o. w Bolechowie

WYTWARZANIE KORPUSÓW METODĄ WYCISKANIA NA GORĄCO

Celem badań było opracowanie założeń do technologii wyciskania na gorąco korpusów ze stali 45H1, przeznaczonych na wyroby specjalne dla przemysłu obronnego. Przedstawiono założenia technologiczne wykonania korpusów, obejmujące parametry nagrzewania wsadu, wyciskania oraz obróbki cieplnej odkuwek. Przeprowadzono analizę możliwości zaadaptowania istniejących urządzeń w FPS do budowy stanowiska prototypowego do wyciskania korpusów. Opracowana technologia zapewnia uzyskanie wymaganych właściwości mechanicznych: Rm min 1000 MPa, Z min 35% i KCU min 50 J/cm2.

Tomasz Merder

Politechnika Śląska w Katowicach

ANALIZA WARUNKÓW PRZEPŁYWU STALI W KADZI POŚREDNIEJ PRZEPROWADZONA METODĄ NUMERYCZNĄ

Celem badań było zdiagnozowanie stanu aktualnego wielootworowej kadzi pośredniej, stosowanej w hutnictwie krajowym do odlewania wyrobów. W związku z tym podjęto działania zmierzające do określenia szczegółowych charakterystyk pracy obiektu. Szczegółowe badania ruchu metalu (hydrodynamiki) na obiekcie rzeczywistym są w zasadzie wykluczone, wobec tego rozwiązanie tego problemu było możliwe tylko z wykorzystaniem techniki modelowania. Zdecydowano się na wybór modelowania numerycznego w oparciu o opracowany model matematyczny. Metoda ta, dzięki znacznym mocom obliczeniowym współczesnych komputerów daje możliwości rozwiązywania bardzo złożonych problemów oraz pozwala na symulację badanego zjawiska po zadaniu warunków brzegowych. Współcześnie dla tego rodzaju obliczeń wykorzystuje się programy z zakresu CFD (Computational Fluid Dynamics) oparte na metodach obliczeniowej mechaniki płynów. Obliczenia przeprowadzono w programie FLUENT.

Grażyna Stankiewicz, Bożena Smolec, Marta Kubiczek, Waldemar Śpiewok, Michał Kubecki

Instytut Metalurgii Żelaza

KONTROLA ZAWARTOŚCI Pb, Hg, Cr(VI), Cd, PBB i PBDE W SPRZĘCIE ELEKTRYCZNYM I ELEKTRONICZNYM POD KĄTEM WDROŻENIA DYREKTYWY 2002/95/WE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO

Opracowano sposób przygotowania próbek do analizy w zależności od natury próbki (tworzywa sztuczne, metale, elementy złożone), zaproponowano schemat analizy przesiewowej metodą WD XRF, oraz opracowano metodykę analizy ilościowej pod kątem zawartości poszczególnych składników. Przeprowadzono badania modelowe obejmujące wszystkie etapy analizy na próbkach reprezentujących zarówno tworzywa sztuczne, jak i elementy metalowe. Opracowano Procedurę Badawczą obejmującą cały wymagany cykl badań na zgodność z Dyrektywą RoHS.

 

Projekty badawcze sfinansowane z dotacji na działalność statutową

Hanna Krztoń

PRZYSTOSOWANIE PROCEDUR BADAWCZYCH, STOSOWANYCH W METODZIE DYFRAKCJI RENTGENOWSKIEJ, DO NOWYCH NORM EUROPEJSKICH

Celem pracy było dostosowanie procedur badawczych pracowni rentgenowskiej do wymagań norm europejskich, wprowadzonych dla potrzeb metod wykorzystujących dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego. Ponadto przeprowadzono badania na proszkowych próbkach wzorcowych (analiza fazowa), zakupionych w NIST (National Institute of Standards, USA) oraz na ferrytycznych i austenitycznych wzorcach tekstury, produkcji Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN (Kraków).W wyniku uzyskano zgodność akredytowanych procedur badawczych z normami, a wyniki badań na próbkach wzorcowych wykorzystano w badaniach wewnątrzlaboratoryjnych.

Marian Niesler

OPRACOWANIE METODY BRYKIETOWANIA ODPADÓW HUTNICZYCH Z RÓŻNYMI SPOIWAMI POD KĄTEM ICH RECYKLINGU W PROCESACH METALURGICZNYCH

Celem pracy było opracowanie sposobu brykietowania odpadów hutniczych (głównie zgorzeliny) z różnymi spoiwami pod kątem ich ponownego wykorzystania w procesach metalurgicznych.. Wykonano szereg prób brykietowania zgorzeliny w brykieciarce stemplowej stosując modyfikowane skrobie ziemniaczane, bentonity, żywice epoksydowe, lignosulfoniany, odpady masy formierskiej. W wyniku prób stwierdzono, że optymalnym spoiwem do brykietowania zgorzeliny w brykieciarce walcowej jest spoiwo na bazie lignosulfonianów. Brykiety z udziałem tego spoiwa mają najlepszą wytrzymałość zrzutową, nie rozpadają się podczas nagrzewania do temperatury 1000oC i tworzą się przy niskim ciśnieniu prasowania wynoszącym 500 kG/cm2.

Urszula Galisz, Artur Mazur

OPRACOWANIE TECHNOLOGII WYTAPIANIA I ODLEWANIA NOWOCZESNYCH STALI DLA PRZEMYSŁU MOTORYZACYJNEGO

W ramach pracy opracowano technologię wytapiania i odlewania w próżniowym piecu indukcyjnym nowych gatunków stali typu IF, BH i DP przeznaczonych dla przemysłu motoryzacyjnego z wykonaniem serii wytopów badawczych wytypowanych stali. Zastosowana technologia umożliwiła spełnienie postawionych wymagań w zakresie dotrzymania wąskich zakresów zawartości pierwiastków stopowych oraz zawartości domieszek w stali, jak również pozwoliła na uzyskanie bardzo niskich zawartości siarki w stali, do poziom poniżej 0,005 %.

Krzysztof Radwański, Jarosław Gazdowicz, Jerzy Wiedermann, Andrzej Maciosowski

OPRACOWANIE METODYKI BADAŃ WZAJEMNEJ ORIENTACJI KRYSTALOGRAFICZNEJ ZIARN METALI I STOPÓW ZA POMOCĄ ANALIZATORA EBSD

Celem pracy było opracowanie metodyki badań wzajemnej orientacji krystalograficznej ziarn metali i stopów za pomocą mikroskopu skaningowego INSPECT F wyposażonego w analizator EBSD (dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych). Przetwarzanie zarejestrowanych dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych pozwala uzyskać wiele informacji dotyczących budowy krystalograficznej, między innymi dotyczących rozmiaru ziarna, jego orientacji, kształtu, typu granic ziarn, wielkości kątów dezorientacji oraz ich rozkładu, jak również tekstury. Badania za pomocą mikroskopu skaningowego przy użyciu metody EBSD wymagają dobrej jakości badanej powierzchni próbki oraz doboru m. in. takich parametrów jak napięcie przyspieszające elektronów, wielkość plamki czy dobór powiększenia dla potrzeb analizy.

Efektem niniejszej pracy jest opracowana metodyka badawcza w zakresie przygotowania próbek, doboru parametrów i analizy materiałów za pomocą analizatora EBSD. Ponadto, wykonano badania rozpoznawcze z użyciem analizatora EBSD na przykładzie stali jednofazowej typu IF oraz stali dwufazowej X2CrNiMoN22-5-3.

Lech Bulkowski, Urszula Galisz, Bogdan Garbarz, Jarosław Marcisz, Jerzy Pogorzałek

OPRACOWANIE I WDROŻENIE TECHNOLOGII WYTAPIANIA I ODLEWANIA WYTYPOWANYCH GATUNKÓW STALI W PIECU VSG 100S

Opracowano procedury technologiczne wykonania wytopów badawczych w piecu VSG100S, zainstalowanym w IMŻ w 2006 r., które zapewniły dobrą trafialność na wymagany skład chemiczny wytwarzanych gatunków stali dla potrzeb realizowanych programów badań. Przeprowadzona analiza uzyskanych składów chemicznych stali pozwoliła na weryfikację założonych uzysków składników stopowych, dla warunków wytapiania w piecu VSG100S. Na podstawie wyników badań makrostruktury i mikrostruktury wlewków ze stali niskowęglowej Bw08GNbA i średniostopowej 15HGMV odlanych do wlewnic ze ścianami chłodzonymi wodą o przekrojach prostokątnych i o przekroju kwadratowym stwierdzono, że powstała pierwotna struktura krzepnięcia i struktura finalna są zbliżone lub identyczne z odpowiednimi strukturami wlewków ciągłych odlewanych w warunkach przemysłowych.

Jarosław Marcisz, Artur Mazur, Bogdan Zdonek, Artur Żak, Wacław Wittchen

OPRACOWANIE PODSTAW TECHNOLOGII CHŁODZENIA NATRYSKOWEGO W CELU OGRANICZENIA PĘKNIĘĆ POWIERZCHNIOWYCH NA WLEWKACH COS

Celem pracy było opracowanie podstaw technologii chłodzenia natryskowego modyfikującego strukturę warstwy przypowierzchniowej wlewków ciągłych, prowadzącego do zmniejszenia ilości i głębokości pęknięć powierzchniowych oraz określenie wytycznych do technologii przemysłowej dla wybranych grup gatunkowych stali i formatów wlewków.

Przeprowadzono laboratoryjne próby natryskowego schładzania powierzchni odcinków wlewków ciągłych w celu opracowania parametrów chłodzenia wlewków COS oraz założeń do zaprojektowania i wykonania prototypu urządzenia do schładzania. Wykonano symulację numeryczną ciągłego odlewania z krótkotrwałym schładzaniem i ponownym nagrzewaniem warstwy powierzchniowej wlewków (320x270 mm) dla wytypowanego gatunku stali. Końcowym etapem pracy była przemysłowa próba schładzania powierzchniowego wlewków 320x270 mm na jednej żyle urządzenia COS z zastosowaniem zaprojektowanego i wykonanego w ramach pracy prototypu urządzenia oraz badania strukturalne weryfikujące skuteczność zastosowanego dodatkowego chłodzenia.

Wyniki badań metalograficznych przypowierzchniowej warstwy wlewka ciągłego poddanego dodatkowemu chłodzeniu przed klatką ciągnąco-prostującą wykazały, że dla zastosowanego układu dysz chłodzących uzyskano modyfikację warstwy przypowierzchniowej wlewka ciągłego na głębokości max ok. 3 mm. Grubość warstwy zmodyfikowanej jest zgodna z obliczeniami numerycznymi. Zmodyfikowana struktura składa się z rozdrobnionych ziarn ferrytu i kolonii perlitu bez obecności niekorzystnych kolumnowych ziarn austenitu pierwotnego. W zmodyfikowanej warstwie przypowierzchniowej nie występowały mikropęknięcia.

Jarosław Gazdowicz, Krzysztof Radwański, Jerzy Wiedermann, Andrzej Maciosowski, Jerzy Wojtas

OPRACOWANIE METODYKI BADAŃ WYDZIELEŃ I WTRĄCEŃ NIEMETALICZNYCH ZA POMOCĄ MIKROSKOPU SKANINGOWEGO INSPECT F WYPOSAŻONEGO W DETEKTORY EDS, WDS I EBSD

Celem pracy było opracowanie metodyki badań wydzieleń i wtrąceń niemetalicznych za pomocą mikroskopu skaningowego Inspect F wyposażonego w detektory EDS, WDS i EBSD. Znajomość składu chemicznego i fazowego wtrąceń /wydzieleń pozwala na pełniejszy opis badanej struktury jak również na określenie ich wpływu na własności mechaniczne, fizyczne i chemiczne. W ramach pracy dokonano przeglądu możliwości badawczych nowego mikroskopu skaningowego - sposobu obrazowania wyników, składu chemicznego i fazowego, opracowano metodykę badań i przeprowadzono badania dla weryfikacji opracowanych metodyk.

Wojciech Szulc, Bogdan Rębiasz (AGH WZ)

ANALIZA SYSTEMÓW DYSTRYBUCJI STALOWYCH WYROBÓW HUTNICZYCH W POLSCE

Celem pracy było zidentyfikowanie i poznanie krajowego systemu dystrybucji stalowych wyrobów hutniczych jako możliwości poszerzenia oferty Instytutu na świadczenie usług badawczych centrom serwisowym. W wyniku przeprowadzonych analiz stwierdzono, że w Polsce funkcjonuje ponad 250 firm dytrybuujacych stalowe wyroby hutnicze, z których znaczna część oferuje również usługi typowe dla stalowych centrów serwisowych.

Marcin Miczka

BADANIE STABILNOŚCI SYSTEMU FINANSOWEGO PRZEDSIĘBIORSTWA HUTNICZEGO W OKRESIE RESTRUKTURYZACJI, Z ZASTOSOWANIEM WIELORÓWNANIOWEGO MODELU EKONOMETRYCZNEGO

Celem pracy było zbadanie, czy możliwe jest matematyczne modelowanie i prognozowanie ewolucji obiektu gospodarczego, będącego w fazie intensywnej restrukturyzacji na przykładzie sektora hutniczego. Odnosząc się do klasycznej metodyki, w takim okresie sam obiekt oraz jego bliskie i dalsze otoczenie gospodarcze charakteryzują się silną niestabilnością. W takim otoczeniu badanie klasycznych relacji wewnętrznych, opisanych między innymi przez funkcję produkcji jest niecelowe. Konieczne jest opisanie fazy przejścia pomiędzy stanami równowagi, a zatem uwzględnienie otoczenia obiektu, który jest częścią badanego systemu. W tym celu zbudowano wielorównaniowy model ekonometryczny o układzie równań współzależnych. Opisuje on system gospodarczy na trzech poziomach działania. Jest to przestrzeń gospodarcza, w której następuje ewolucja przedsiębiorstwa. W wyniku badań stwierdzono, że tak opisany system jest stabilny, pomimo gwałtownych przemian jakie w nim zachodzą. W związku z tym jest przewidywalny i nadaje się do prognozowania.

Hanna Krztoń, Janusz Dobrzański, Bożena Smolec, Zygmunt Marczak, Adam Zieliński, Zdzisław Łapczyński, Piotr Głowacki

ROZWÓJ ZASTOSOWAŃ RENTGENOWSKIEJ ANALIZY DYFRAKCYJNEJ

Zastosowano metody wykorzystujące zjawisko dyfrakcji rentgenowskiej na materiałach polikrystalicznych w badaniach procesów wydzieleniowych, w analizie naprężeń w elementach konstrukcyjnych oraz do pomiaru gęstości dyslokacji w materiałach ferromagnetycznych. Opracowano także projekt systemu automatycznego sterowania pracą generatora dyfraktometru Philips PW 1140. Badania nad przebiegiem procesu wydzieleniowego przeprowadzono na elementach instalacji energetycznych, wykonanych ze stali 15HM, stwierdzając zależność pomiędzy czasem eksploatacji a udziałem poszczególnych rodzajów węglików. Badania naprężeń wykonano na kulkach łożyskowych, na próbkach walca żeliwnego, pobranych z obszaru pęknięcia oraz na elementach wyciętych z kół zębatych. Analizowano zmierzone sygnały szumu Barkhausena oraz przebiegi strumienia magnetycznego w funkcji stanu materiału, a szczególnie gęstości dyslokacji w próbkach pobranych z główki, stopki i środnika szyny typu 60E2 po prostowaniu oraz w próbce stali w gatunku 42CrNiMo4 pobranej z wału korbowego po obróbce cieplnej.

2012-10-21


Powrótwersja do druku