Mašinski materijali - Predavanje (SS)-
DOBIJANJE SIROVOG GVOŽ ĐA, ČELIKA I LIVENOG GVOŽ ĐA
Mašinski Mašin ski materi materijali jali - Dr Dragan Adamov Adamovic ic
1
1600 C
δ L
1400 C
Podsećanje
1200 C
γ 1000 C
800 C
α
600 C
Čelik
Liveno gvožđe
400 C Fe
1% C
2% C
3% C
Mašinski Mašin ski materi materijali jali - Dr Dragan Adamov Adamovic ic
4% C
5% C
6% C
6.70% C
2
1600 C
δ L
1400 C
Podsećanje
1200 C
γ 1000 C
800 C
α
600 C
Čelik
Liveno gvožđe
400 C Fe
1% C
2% C
3% C
Mašinski Mašin ski materi materijali jali - Dr Dragan Adamov Adamovic ic
4% C
5% C
6% C
6.70% C
2
Neki metali nalaze se u zemljinoj kori kao prirodni (samorodni) čisti metali (Au, Ag, Pt), a drugi su hemijski hemijski vezani sa različitim elementima u obliku ruda. Gvoždje je dosta rasprostranjeno u zemljinoj zemljinoj kori (4.7%) uglavnom u stenama,
ilovači, glini, ali u malim koncentracijama, pa ne dolazi u obzir da se odatle eksploatiše. Elementarno gvoždje nalazi se u prirodi veoma retko; u sitnim zrncima kod nekih stena, kao meteorsko, tj. došlo iz svemira, koje redovno sadrži 5.5-20% Ni. U čoveč jem organizmu ima 3 g gvoždja, od toga 75% u hemoglobinu. U industrijske svrhe sirovo gvoždje se dobija iz oksidnih, hidroksidnih i karbonatnih ruda gvoždja:
• magnetita (Fe3O4) sa oko 65-70% Fe, • hematita (Fe2O3) sa oko 30-50% Fe, • limonita (Fe2O3⋅3H2O) sa oko 60% Fe i • siderita (FeCO3) sa oko 45-50% Fe. Mašinski Mašin ski materi materijali jali - Dr Dragan Adamov Adamovic ic
3
Rude gvožđa
Hematit (Fe2O3)
Magnetit (Fe3O4)
Mašinski Mašin ski materi materijali jali - Dr Dragan Adamov Adamovic ic
4
Rudnik gvožđa u Brazilu
Mašinski Mašin ski materi materijali jali - Dr Dragan Adamov Adamovic ic
5
Istorijski počeci dobijanja gvožđa
Najpre je, još u drevnim vremenima, dobijano kovno gvoždje iz gvozdenih ruda njihovim zagrevanjem do testastog stanja, a ne do tečnog kako se to danas radi. Tako su dobijani porozni (sundjerasti) grumeni gvoždja jer je rudi oduzet kiseonik. Grumeni gvoždja su naknadno zagrevani na kova čkoj vatri i iskivanjem istiskivane primese zgure i ćumura. Ovakav proizvod zove se varen č elik ,
jer je dobijen iz testastog stanja višestrukim prekivanjem, tj. kova čkim
zavarivanjem (varenjem) prethodno pre čišćenih sitnijih komadi ća čelika. Za preradu sirovog gvoždja u čelik korišćeno je otvoreno vatrište loženo ćumurom, u kome se sundjerasto gvoždje dugo žari uz obilno duvanje vazduha
(sagoreva višak C).
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
6
Otvoreno vatrište
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
7
Proces pripreme punjenja visoke peći
Kao sredstvo za zagrevanje i redukciju od davnina je koriš ćen drveni ugalj (ćumur), a danas uglavnom koks, i u poslednje vreme i prirodni gas. Krečnjak treba da prečisti rudu apsorbujući dobar deo nečistoća
(fosfor, sumpor, zemlju, pepeo i dr.) pretvarajući ih u tečnu zguru koja kao lakša od tečnog gvoždja pliva iznad njega. Zato se kaže da krečnjak ima ulogu topitelja. Mnoge rude gvoždja nisu podesne za direktnu preradu u sirovo gvoždje, ve ć se iz njih najpre odstranjuje vlaga, ugljena kiselina, sumpor i druge ne čistoće čime se masa rude može umanjiti za tre ćinu. Ovaj se postupak zove obogać ivanje rude (ispiranje, magnetna separacija, prženje). Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
8
Visoka peć
Pripremljena i izlomljena ruda ubacuje se u visoku peć, da bi se iz zagrejane rude odstranio kiseonik i proizvelo sirovo gvoždje . To se postiže ne samo zagrevanjem rude i krečnjaka (CaCO3) u peći već i delovanjem redukcionog agensa, tj. supstancije koja se sjedinjuje sa oslobodjenim kiseonikom.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
9
Shematski izgled visoke peć i
Koks, ruda i krečnjak
Topao vazduh Troska
Rastopljeno gvožđe
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
10
Preteče savremenih visokih peći
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
11
Savremene visoke peći
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
12
Shematski izgled postrojenja visoke pe ć i
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
13
Postrojenja visoke peći
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
14
U visokoj peći odvija se redukcija oksidnih gvozdenih ruda postepeno tako što najpre viši oksidi prelaze u niže po shemi:
Fe2O3
→ Fe3O4 → FeO
Siderit se takodje prethodnim prženjem rude na 650-1000°C, ili u samoj visokoj peći u odgovarajućoj zoni, raspada prema jedna čini: 3FeCO3
= Fe3O4 + 2CO2 + CO − 238 kJ
To znači da se bez obzira na vrstu rude, redukcija završava razlaganjem najstabilnijeg oksida gvoždja FeO prema jedna činama: FeO
+ CO = Fe + CO2
i
FeO
+C =
Fe + CO
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
15
Punjenje
. p m e t e j n a ć e v o P
a v o s a g h i l p o t e j n a z i d o P
Nečistoće rastopljenog gvožđa formiraju trosku
Topao vazduh Troska
Rastopljeno gvožđe
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
16
Koks Ruda gvožđa Krečnjak Visoka peć gas vatrostalna obloga slojevi koksa i rude gvožđa
vazduh Šljaka
Rastopljeno Fe
stvaranje toplote C+O2→CO2
redukcija rude gvožđa u metal CO2+C→2CO 3CO+Fe2O3→2Fe+3CO2
prečišćavanje CaCO3→CaO+CO2 CaO + SiO 2 +Al2O3→slag
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
5
17
Iz peći izlazi
Prosečno uzevši, proizvod visoke peći zvani sirovo gvoždje sadrži: 4-5% C; 1.5% Si; 1.0% Mn; 0.6% P; 0.1% S i ostalo Fe.
Iz peć i izlazi : Rastopljen metal – sirovo gvožđe, koje se sastoji iz: Fe+(C, N, P, Si, Mn, S, ….)
) . … , , S n M , i S , P N , , ( C + e F Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
18
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
19
Ugljenik u obliku grafita pliva iznad rastopa jer je lakši od gvoždja. Zato na 10 tona rastopa sirovog gvoždja dolazi oko 500 kg ugljenika. Ugljenik koji u čvrstom stanju pliva po rastopu, rastvara se pri o čvršćivanju sirovog gvoždja kad se ono ispusti iz visoke pe ći; Može se izlučiti u slobodnom obliku kao grafit ili u vezanom obliku kao karbid gvoždja (cementit Fe3C ). Pri sporom hladjenju tečnog sirovog gvoždja i uz dodatak silicijuma, ugljenik se pojavljuje u vidu ravnomerno rasporedjenog grafita u metalu koji se zove sivo sirovo gvoždje (zbog boje preloma). Koristi se za izradu odlivaka u livnicama gvoždja. Suprotno tome, pri brzom hladjenju, i uz niži sadržaj Si i ve ći Mn dobija se belo sirovo gvoždje , namenjeno za preradu u čelik. Najveći deo sirovog gvoždja iz visoke peći, na godišnjem nivou oko 90%, preradjuje se u čelik, a ostalo u liveno gvoždje. Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
20
U savremenim železarama, čeličana je u blizini visoke pe ći, pa se belo sirovo gvoždje prenosi u te čnom stanju u pe ći za proizvodnju čelika. Suprotno tome, sivo sirovo gvoždje se sipa (prihvata) u liva čke lonce, i zatim izliva u peščane kalupe. Tako se dobijaju liveni komadi namenjeni za pretapanje u kupolnim ili elektri čnim pećima u cilju izrade odlivaka od livenog gvoždja.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
21
Dobijanje čelika U suštini se proizvodnja čelika svodi na prečišćavanje (rafinaciju) belog sirovog gvoždja i dodavanje legiraju ćih sastojaka u vidu fero-legura ili čistih elemenata. Za razliku od livenog gvoždja, koje se izradjuje od davnina i proizvodnje manjih količina kovnog gvoždja, proizvodnja čelika u većim količinama novijeg je datuma. Smatra se da je industrijska proizvodnja čelika od sirovog gvoždja počela pronalaskom Besemerovog konvertora (1855.) i Simens-Martenove (plamene) peći (1865.), dok je prva elektri čna peć konstruisana 1906. godine. Danas se uglavnom koriste tri postupka izrade čelika: • bazni kiseoni čn i (LD), • u elektri čn oj peć i i • plamenoj peć i (SM). Prema najnovijim podacima (2001. godina) svetska proizvodnja čelika iznosi oko 800 miliona tona godišnje, odnosno 160 kg po glavi stanovnika, dok je ta proizvodnja 1928. godine bila 98.6 miliona tona. Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
22
Shema procesa dobijanja čelika
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
23
Pudlovanje
Veliki napredak u proizvodnji čelika nastao je uvodjenjem procesa pudlovanja 1787. (engl. puddle = mešanje). Proces se odvija u plitkoj plamenoj pe ći loženoj sitnijim kamenim ugljem. Dance pe ći se najpre prekriva slojem peska (topitelja), a zatim se sipa sirovo gvoždje iz visoke pe ći. Usijani gasovi i vazduh struje preko ložišta, a radnik (pudler) meša rastop pomoću gvozdene šipke i povremeno dodaje malo peska da bi se potpomoglo iz-dvajanje zgure. Pri tome, sagoreva veliki deo ugljenika iz sirovog gvoždja, pa se tako dobija tzv. pudlovan č elik .
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
24
Besemerov postupak
Ni proizvodnja čelika pudlovanjem nije mogla da pokrije naraslu potražnju, a pogotovu nije bilo mogu će preraditi ogromne koli čine sirovog gvoždja iz visokih peći, čija se produktivnost naglo pove ćala primenom koksa i vrelog vazduha iz Kauperovih grejača. Problem je rešen Besemerovim konvertorom, čime počinje vreme topljenog č elika. Besemerov postupak sastoji se u tome što se u metalni sud kruškastog oblika obložen vatrostalnim materijalom sipa te čno sirovo gvoždje doneto iz visoke peći, a kroz rešetkasto dno duva jaka struja vazduha (sl. 8.2a). Tom prilikom nastaje jako sagorevanje C, Si, Mn, a delimično i Fe, što je pra ćeno visokim stubom plamena iz otvora konvertora.
Besemerov konvertor Rastop
Vazduh ili kiseonik
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
25
Pri dobijanju čelika Besemerovim postupkom duvanje vazduha se zaustavlja pre nego što ugljenik potpuno sagori, a to je trenutak kad po čne sagorevanje gvoždja. Danas se Besemerov konvertor (pretvarač) koristi uglavnom za pripremu liva za čelične odlivke. Sem toga, konvertorski čelik se upotrebljava za izradu šipki (bez dalje mašinske obrade), valjanih pljosnatih čelika, bešavnih cevi i žica.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
26
Besemerov konvertor
Henry Bessemer
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
27
LD - postupak
U novije vreme umesto vazduha za produvavanje se koristi čisti kiseonik; to je LD - postupak , nazvan po austrijskim železarama (L'inz-Donawitz). U konvertor se sa gornje strane, kroz tzv. kiseoničko koplje uduvava čist kiseonik. Na ovaj način postiže se velika produktivnost, cena postrojenja je niska, a kvalitet se približava Simens-Martenovom čeliku. Mnoge nove čeličane sve više uvode ovaj postupak koji je izbio na prvo mesto u proizvodnji čelika. Poznat je pod nazivom bazni kiseoni čk i proces ( Basic Oxygen Furnace - BOF) ili LD - postupak . Kiseonik
Vazduh ili kiseonik Rastop
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
28
Punjenje konvertora
Približno 30% staro gvožđe + 70% rastopljeno gvožđe iz visoke peći
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
29
Isipanje troske Isipanje istopljenog čelika
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
30
Pogled na BOF proces
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
31
Simens-Martenov čelik Simens-Martenov č elik dobija se tako što se za oksidaciju ugljenika i drugih
primesa u sirovom gvoždju pored vazduha koriste i oksidi gvoždja. Sirovo gvoždje se topi pomešano sa hematitom (Fe 2O3), starim gvoždjem i otpacima oksidisanog gvoždja stvorenim pri kovanju i valjanju (okalina, kovarina, cunder). Proces u Simens-Martenovim pe ćima dugo traje. Zato je mogu ća precizna kontrola hemijskog sastava. Toplota za obavljanje procesa dobija se delom od gorivog gasa, a delom sagorevanjem sastojaka iz sirovog gvoždja (C, Mn, Si, P, S). Gorivo je najčešće prirodni gas, koksni gas ili tečno gorivo. Zato se Simens-Martenove peći često nazivaju plamenim pe ćima, pećima sa otvorenim ložištem, ili kratko - martinke odnosno SM-peći. Osnovna prednost u odnosu na konvertor, jeste što se u toku prerade sirovog gvoždja u plamenoj peći može uzeti proba čiji hemijski sastav (C, S) pokazuje šta dalje treba preduzeti (ubrzati sagorevanje ugljenika, eleminisati višak S). Pošto se proces završi i tečan čelik pretoči u lonac, dodaje se Al i elementi za legiranje (Mn, Si i dr.). Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
32
Simens-Martenova peć
1- plamena peć sa otvorenim ložištem, 2- regeneratori toplote, 3- otvor za ulaz gasa, 4- otvor za ulaz vazduha u peć, 5- mesto paljenja smeše gasa i vazduha, 6- plamen liže iznad metala u peći, 7 i 8- otvori za odvod sagorelih gasova i plamena u regeneratore toplote i 9- dimnjak
Wilhelm Siemens Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
33
Elektro peći (EP) Elektro peć i (EP) služe za dobijanje visokokvalitetnih čelika čiji se sastav
održava u uskim granicama. U savremenim čeličanama najviše se koriste elektroluč ne peći, a redje indukcione.
Radi oksidacije sastojaka šarže, uvodi se O2 u peć, ili se dodaju rude bogate kiseonikom. U toku procesa obavlja se brza analiza hemijskog sastava i po potrebi dodaju odredjeni elementi da se postigne željeni sastav odnosno da se čelik legira. Pored ujedna čenog sastava čelika iz elektri čnih peći, kod njih je smanjen i sadržaj nečistoća (S, P, H2, N2, O2). Visoko kvalitetni čelici i plemeniti čelici imaju najniži mogu ći sadržaj nečistoća - fosfora i sumpora.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
34
Elektrolučna peć sastoji se od plitkog čeličnog cilindra podzidanog vatrostalnim ciglama. Kroz rupe (otvore) na poklopcu umetnuti su grafitni štapovi (dva ili češće tri) koji u stvari predstavljaju elektrode za paljenje i održavanje električnog luka. Luk se najpre uspostavlja izmedju svake elektrode i šarže, a potom izmedju elektroda. Toplota oslobodjena u luku brzo topi šaržu, i izaziva hemijske reakcije koje dovode do stvaranja čelika. Kad se šarža istopi, dodaje se kroz bo čni otvor topitelj i materijal za legiranje. Docnije se kroz isti otvor izbacuje šljaka posle naginjanja pe ći, a naginjanjem pe ći na suprotnu stranu izliva se tečni čelik u vatrostalne lonce. Elektrolučne peći su se pokazale kao najpogodnije za proizvodnju nekih legiranih i alatnih čelika, koji zahtevaju uvodjenje legiraju ćih elemenata velikog afiniteta prema kiseoniku. Ovakvi elementi, kao npr. hrom i vanadijum, brzo bi se oksidisali u SM pe ći ili LD - konvertoru, i tako prešli u šljaku. U elektrolučnoj peći šljaka sadrži malo kiseonika pa se legirajući elementi ne oksidišu, već rastvaraju i zadržavaju u čeliku. Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
35
Izgled elektro peći
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
36
Shematska ilustracija razli čitih tipova električnih peći: (a) direktan luk, (b) indirektan luk i (c) indukcija
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
37
Metodi dodatne rafinacije čelika Čelici proizvedeni LD postupkom, u elektrope ćima ili SM-pe ćima mogu se po
potrebi dodatno rafinisati. U najprostijem slu čaju, prekomerni kiseonik iz istopljenog čelika eliminiše se u liva čkom loncu dodavanjem Si, Mn, Al (Si + Al ≈ 0.2% čelik je umiren, Si + Al < 0.2% čelik je poluumiren). Složenija je dezoksidacija rastopljenog čelika u posebnim posudama za rafinaciju. Kroz duvaljke, na tim posudama, produvava se rastopljeni čelik smešom argona i kiseonika pri čemu sagoreva višak ugljenika, a hrom biva sačuvan od oksidacije. Na ovaj način postiže se ne samo veća čistoća već i ravnomerniji kvalitet po preseku krajnjeg proizvoda. Medjutim, cena ovog tretmana i opreme je veoma visoka, te se tako prečišćavaju samo neki čelici specijalne namene. Uglavnom se koriste tri postupka rafinacije čelika ponovljenim topljenjem. Postupak vakuumskog topljenja elektri čn im lukom Proces u vakuumskoj indukcionoj pe ć i Postupak u lonč astim peć ima Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
38
Dobijanje livenog gvoždja
Trupci sivog sirovog gvoždja iz visoke peći naknadno se pretapaju zajedno sa starim gvoždjem da bi se dobio liv za izradu gvozdenih odlivaka. Za topljenje se koristi kupolna peć, jamske peći sa glineno-grafitnim loncima ili elektri čne peći (uglavnom indukcione, katkad elektrolu čne). Kupolna peć je znatno manja od visoke peći, pa se može smestiti u zgradu livnice. Cilindričnog je oblika, ozidana šamotnim ili magnezitnim ciglama, spolja obložena čeličnim limom. Puni se odozgo liva čkim koksom ili ćumurom, odnosno njihovom mešavinom, sirovim i starim gvoždjem, kao i krečnjakom. Krečni kamen u ulozi topitelja se dodaje radi stvaranja te čne zgure i redukcije fosfora i štetnih primesa. U kupolnoj pe ći ubrzava se topljenje gvoždja duvanjem vazduha pomoću ventilatora ili kompresora; rastopljeno gvoždje kaplje kroz užareni koks na dno gde se prikuplja i isti če s vremena na vreme ili se kontinualno ispušta u livački lonac.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
39
Jamske peć i se lože koksom, ćumurom, ugljem ili te čnim gorivom koje se dovodi brizgaljkama i meša sa vazduhom. U sredini peći je zemljani lonac
obložen grafitom i napunjen izlomljenim starim i sirovim gvoždjem. Liv iz lonaca je čistiji nego iz kupolne pe ći u kojoj gvoždje može primiti ne čistoće iz goriva (naročito sumpor). Elektri č ne peć i za topljenje livenog gvoždja mogu biti elektroluč ne i indukcione. Elektrolučne uglavnom služe za nodularni liv, a niskofrekventne indukcione (f = 50 Hz ) za ostale vrste livenog gvoždja, mada to od livnice do livnice može biti razli čito.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
40
Čelični poluproizvodi – primarna prerada čelika
Tečan čelik iz peći ne može se direktno iskoristiti u tom obliku. On se najpre mora izliti u kalupe standardnih oblika koji se potom metalurški preradjuju u različite poluproizvode. Razlikuju se dva postupka:
• kontinualno livenje i • livenje ingota. Poluproizvodi dobijeni kontinualnim livenjem (blumovi, bileti, slabovi) dalje se metalurški preradjuju uglavnom valjanjem, dok se ingoti mogu valjati , kovati ili presovati.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
41
Kontinualno livenje Kontinualno livenje je uvedeno da bi se omogućila produkcija polufabrikata iz rastopljenog čelika bez posrednih operacija livenja ingota i njihovog ponovnog zagrevanja. Iz elektro pe ći, rastopljeni čelik se najpre preta če u kazan (sa čepom na dancetu), koji se prenosi do mašine za livenje gde se čelik polako izliva u livačko korito. Odatle se liv kontinualno ispušta kroz kalup čije su
konture saglasne izlaznom proizvodu. Neposredno ispod kalupa smeštene su cevi za vodeno hladjenje, a nešto dalje valjci za obostrano valjanje čelika. Prevaljani polufabrikati odsecaju se oksi-acetilenskim gorionikom (O 2 + C2H2) na standardne dužine. Tako se proizvode grubo valjani polufabrikati zvani blumovi (kvadratni poprečni presek), bileti (manji kvadratni presek, a veća dužina) i slabovi (pravougaoni poprečni presek).
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
42
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
43
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
44
Blum
Bilet
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
Slab
45
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
46
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
47
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
48
Pri daljoj preradi ovi se poluproizvodi zagrevaju do belog usijanja (oko 1200ºC) i valjaju u limove i trake, šipke, železni čke šine i profilne nosa če kao i ploče i druge sitnije delove (žice, eksere i sl.).
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
49
Ingoti su liveni čelični trupci kvadratnog, pravougaonog ili kružnog preseka, mase od 100 kg do oko 40 t . Dobijaju se izlivanjem te čnog čelika u metalne kalupe - kokile od livenog gvoždja ili čelika. U procesu produvavanja sirovog gvoždja vazduhom i pri izlivanju tečnog čelika
u kokile rastvaraju se manje ili više kiseonik ili azot. Zbog toga se u toku očvršćavanja čelika izdvajaju gasovi CO, H 2, CO2 i N2, od kojih je najštetniji CO jer se delom izdvaja u vidu mehurova. Gasni mehurovi dovode do poroznosti, a slobodan ugljenik (C) izlučuje se kao grafit na unutrašnjim površinama mehurova pa otežava zagrevanje čelika pri daljoj plastičnoj preradi i pogoršava mehani čke osobine čelika.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
50
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
51
Ingoti
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
52
a) Otkrivanje ingota a) i izgled ingota: umirenog b) i neumirenog c) č elika sa razli či tim stepenima umirenosti (dezoksidacije) Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
53
U cilju smanjenja sadržaja kiseonika u čeliku, u završnoj fazi topljenja ili u livačkom loncu, ubacuje se mangan (u vidu fero-mangana) koji deluje ne samo kao dezoksidator već razgradjuje i FeS. Na taj na čin obrazuju se jedinjenja MnO, MnS koja kao lakša plivaju u obliku troske iznad te čnog čelika, i lako se ispuštaju pre livenja čelika. Ako dezoksidacija ostane samo na manganu čelik se zove neumiren, a ako se dalje u livačkom loncu doda aluminijum (0.01-0.05% Al) ili pak 0.12% Si preko fero-silicijuma, odnosno kombinacije Al-Fe-Si dobijaju se poluumireni ili umireni čelici.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
54
Ingoti su osnovna sirovina za mehani čku preradu čelika u čeličanama postupcima presovanja i valjanja, kovanja i vuč enja. Od ingota zagrejanih do belog usijanja (1050-1200 °C prema vrsti čelika), daljom preradom dobijaju se razni čelični poluproizvodi: železničke šine, profilisani nosa či, šipke, betonsko gvoždje, cevi, žice itd. Valjanje je najčešći i najvažniji na čin prerade čelika, jer oko 80% ukupno proizvedenog čelika prolazi kroz valjke u nekim fazama obrade. Čelični ingoti mogu biti različitih veličina u zavisnosti od proizvoda koji se iz njih izradjuju. Na primer, ingoti za alatne čelike ne prelaze nekoliko stotina kilograma dok ingoti za delove velikih mašina dostižu 40 t . Pre dalje metalurške prerade deformisanjem (npr. valjanjem), ingoti se podvrgavaju dugotrajnom difuzionom žarenju.
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
55
Toplo i hladno valjanje
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
56
Dobijanje i prerada ingota
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
57
Mnoge vrste čeličnih poluproizvoda posebno se površinski obradjuju ili zašti ćuju prevlakama. Na primer, neki nerdjaju ći čelici su u stanju isporuke brušeni ili polirani. Za neke druge čelike najvažniji postupci zaštite su metod potapanja i elektroliti č ka zaštita. Zaštita potapanjem izvodi se u kadi sa rastopljenim zaštitnim metalom. Uglavnom je reč o pocinkovavaju cevi, oluka, zavrtnjeva i navrtki, rezervoara, limenih krovova i dr. Kada je reč o trakama, specijalni valjci ih uvode u kadu sa rastopljenim cinkom, potom se traka provla či kroz komoru za hladjenje u kojoj
nataloženi cink otvrdnjava. Finalni proizvodi se namotavaju u koturove ili seku na table limova. Elektroliti čk o platiranje ili galvanizacija je pokrivanje jednog metala slojem drugog, elektrolitičkim putem. Čeličane na ovaj način proizvode velike količine kalajisanih čelika, od kojih se prave konzerve (limenke). Takodje se ovim postupkom izradjuju i hromiraju proizvodi koji se dalje upotrebljavaju za konzerve i druge proizvode. Treba napomenuti da je zaštitni sloj dobijen potapanjem (na toplo) znatno deblji i grublji nego sloj dobijen galvanskim putem. Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic
58