VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA STRUKOVNIH STUDIJA
NOVI BEOGRAD
S E M I N A R S K I R A D
PREDMET: MATERIJALI
TEMA: ČELIK PRERADA I PROIZVODI OD ČELIKA
PROFESOR: STUDENT:
Dr Radivoj Popović Goran Jovanović
Tijana Stožinić 129/2017
Beograd, Maj 2018.
SADRŽAJ
1.
UVOD
..................................................................................................................................... 1
2.
PROIZVODNJA ČELIKA
.....................................................................................................2
3.
KARAKTERISTIKE ČELIKA
.......................................................................................5
3.1.
Fizičke osobine čelika
......................................................................................................5
3.2.
Mehaničke osobine
..........................................................................................................5
3.3. Dinamička čvrstoća.......................................................................................................... 6
4. PODELA ČELIKA.................................................................................................................9
4.1. Ugljenični čelici..............................................................................................................10
4.2.
Legirani čelici
................................................................................................................10
4.3.
Alatni čelici
...................................................................................................................11
5.
PRERADA I PROIZVODI OD ČELIKA
........................................................................12
5.1.
Proizvodnja hladnovaljanih limova
............................................................................12
5.2.
Kontinuirana linija za dekapiranje..................................................................................12
5.3.
Postrojenje za hladno valjanje
.....................................................................................13
5.4.
Postrojenje za žarenje
...................................................................................................15
5.5.
Postrojenje za dresiranje
..............................................................................................16
5.6.
Postrojenje za sečenje traka
.........................................................................................17
5.7.
Livena gvožđa
................................................................................................................18
6.
PRIMENA ČELIKA NA ŽELEZNICI................................................................................21
ZAKLJUČAK
....................................................................................................................... 25
LITERATURA
.....................................................................................................................27
2. PROIZVODNJA ČELIKA
Postoje razni postupci dobijanja čelika. Neki od njih su: Simens-Martinov, Besemerov
(uklanjanje nepoželjnih sastojaka putem sagorevanja u kruškastoj peći) ili Tomasov (slično
Besemerovom postupku, ali se uklanja i fosfor) – dobijanje čelika iz konvertora, dobijanje čelika
u električnim pećima, u pećima grejanim indukovanom strujom, metalurgijom praha
(proizvodnja čelika spajanjem praha pod pritiskom).
Različitost ovih metoda je u načinu zagrvanja, tj. topljenja gvožđa, a takođe i načinu da
se iz gvožđa bilo kiselim ili baznim postupkom odstrane P, Si, Mg, i C. Simens-Martinovim
postupkom prerađuju se znatne količine regenerata u plamenim pećima. Peć se sastoji od
prostora za topljenje metala i kanala sa rekuperatorima, koji služe za zagevanje vazduha i
gasovitog goriva.
Proizvodnja čelika se sasoji u smanjivanju količina ugljenika i eliminaciji štetnih
primesa, kao što su sumpor, fosfor i delimično silicijum. To se postiže raznim postupcima kao
što su : Simens-Martinov, Besemerov, Tomasov, konvertorski, koji se međusobno razlikuju u
tehničko-tehnološkim rešenjima.
Količina ugljenika se smanjuje sagorevanjem, dok se štetne primese vezuju u zguru
raznim dodacima ili sastojcima obloga posude (Tomasov postupak). Pri kraju procesa se vrši
odstarnjivanje viška kiseonika iz čelika (dezoksidacija) dodavanjem fero-mangana, fero-
silicijuma ili aluminijuma:
Fe+Mn-->MnO+Fe
3FeO+2Al-->Al
2
O
3
+3Fe
Stvoreni oksidi (MnO i Al
2
O
3
) isplivaju na površinu i odstranjuju se kao zgura.
Na kraju se čeliku, po potrebi dodaju legirajući metali, zavisno od zahtevnih posebnih
osobina čelika. Čelik se izliva u ignote , a zatim se prerađuje u limove, cevi, šipke i druge željene
oblike potrebne u praksi.
Dobijanje čelika se svodi na rafinaciju gvožđa dobijenog u visokoj peći i dodavanju
ferolegura. Gvožđe za preradu u čelik sadrži do 4% C, 1,4% Si, 1,5% Mn, 0,25% P i 0,12% S.
Stoga se u procesu dobijanja čelika sadržaji ovih elemenata svode na zahtevane vrednosti.
Rastopljeno gvožđe prerađuje se u čelike u:
-
u Simens-Martinovoj peći (plameni postupak)
-
u elektropeći (pretapanjem) i
-
u Besemerovom ili Tomasovom konverteru.
Slika 1. Simens-Martinova peć
Oksidacija u procesu dobijanja čelika objašnjena je na primeru konvertorskog postupka.
Kod konvertorskog postupka gvožđe (sa čeličnim otpacima i do 30%) se ubacuje u konvertor
bačvastog oblika, koji je iznutra obložen odgovarajućom vatrostalnom oblogom, sl.2.a,b.
Neposredno pre početka reakcije sa kiseonikom dodaje se topitrlj, koji pomaže izdvajanje troske
na površini rastopljenog čelika, sl.2.c. U konvertor se spušta cev sa kiseonikom (vazduhom),
koja je označena strelicom na sl.2.d.
Slika 2. Konvertorski postupak dobijanja čelika: a) punjenje metalnim otpadom; b) ulivanje rastopljenog metala; c)
dodavanje pečenog kreča; d) uduvavanje kiseonika; e) izlivanje rastopljenog čelika; f) izbacivanje šljake
.
-
nitriranje
-
karbonitriranje.
3. KARAKTERISTIKE ČELIKA
Čelici su legure gvožđa (železa) sa ugljenikom i drugim elementima.čelici predstavljaju
najčešće korišćenu grupu mašinskih materijala. U novije vreme poznato je nekoliko hiljada
raznih vrsta čelika, koji se koriste u gotovo svim oblastima mašinske tehnike.
Čelik je metastabilno kristalizovana Fe-C (Fe-Fe
3
C) legura sa sadržajem ugljenika
manjim od 2,06%. Dodavanjem volframa, hroma, molibdena, vanadijuma, mangana, nikla,
kobakta i drugih metala, pojedinačno ili u kombinacijama, dobijaju se legirani čelici za
specijalne svrhe, izuzetno mehanički, hemijski ili toplotno postojani. Ako je maseni deo
legirajućih elemenata veći od masenog udela gvožđa, ili se gvožđe nalazi samo u tragovima,
onda ne govorimo o čeliku već o novim tipovima legura.
3.1.
Fizičke osobine čelika
Specifična i zapreminska masa čelika su iste, što znači da nema poroznosti i iznosi 7850
kg/m3. Koeficijent toplotne provodljivosti iznosi Х=58 W/
M
ºC, dok je termički koeficijent
linearnog širenja čistog gvožđa 1,2-10ˉ
5
(1/ºC), kod čelikase kreće od 1-1,2-10ˉ
5
(1/ºC), zavisno
od njegovog hemijskog sastava.
3.2.
Mehaničke osobine čelika
Čelici sa niskim sadržajem ugljenika (manjim od 0,5%) imaju veću žilavost i manju
čvrstoću, za razliku od čelika čiji je sadržaj ugljenika od o,5-1%, koji imaju visoku čvrstoću i
slabu žilavost.
