Jak se kalí ocel

Jak se kalı ocel
Svedska huě SSAB Oxelosund, vyra břjıcı otřruvzdorne plechy HARDOX a
vysokopevneoceli WELDOX, je po r adř velky ch investicıch nejmodernřjsı hutı sveho
druhu na svřtř.
Po serii cla nku o vlastnostech otřruvzdorny ch ocelı HARDOX a jejıch aplikacıch
v prumyslu stavebnıch hmot bychom se chtřli pochlubit unika tnostı celkovekoncepce
vy roby kaleny ch plechu i jednotlivy ch vy robnıch agrega tu v Oxelosundu.
Vy roba oceli (ocelovy ch plechu) zjednodusene znamena zpracovanı zakladnı suroviny ž
zeleznč rudy s pomocı koksu jako nositele energie postupne v ne kolika klıcovy ch
technologicky ch agregatech (vysoka pec, ocelarenska pec, rafinace oceli, odlčvanı, valcovanı,
tepelnč zpracovanı).
Unikatnost vy roby kaleny ch ocelovy ch plechu v SSAB Oxelosund spocıva predevsım v tom,
ze cely vy robnı cyklus je nastaven na parametry, kterč jsou pro vy robu te chto typu ocelı
potrebnč. To je umozne no velmi Šzkou specializacı hute v Oxelosundu. Zatımco u ostatnıch
vy robcu kaleny ch ocelı je podıl te chto ocelı na celkovč produkci radove v procentech,
v SSAB Oxelosund se kalı cca 65% celkovč produkce plechu.
Prvnım zakladnım parametrem nutny m pro vy robu kaleny ch ocelovy ch plechu je cistota
vstupnıch surovin. Dulezity je predevsım co nejnizsı obsah sıry. SSAB pouzıva pro vy robu
koksu australskč nebo americkč uhlı a zeleznou rudu ze severnıho Svčdska. Tyto suroviny
jsou znamy nızky mi obsahy sıry. Zasadnım rozdılem oproti ve tsine ostatnıch hutı je
nepouzıvanı ocelovčho srotu jako suroviny pri vy robe oceli. To na jednč strane zvysuje
pone kud naklady na vy robu, na druhč strane to umozn uje tčme r absolutnı kontrolu
chemickčho slozenı surovin vstupujıcıch do vy robnıho procesu. Ocelovy srot je totiz
potencialnım zdrojem necistot typu zinku, antimonu nebo cınu, kterč se zde vyskytujı
v slitinach na bazi bronzu nebo mosazı. Je zajımavč si uve domit, ze napr. cca 0,2 kg cınu
mohou teoreticky znecistit 200 tunovou tavbu tak, ze bude obsahovat 0,01% Sn, coz je pro
tento druh ocelı jiz velmi nebezpecna hodnota.
Vy robnı cyklus v SSAB Oxelosund zacına vlastnı vy robou koksu. Nasledujı dve vysokč pece,
kterč jsou schopny vyrabe t surovč zelezo s obsahem sıry pod 0,02%. Ze surovčho zeleza se
pak vyrobı ocel v 217 tunovčm LD konvertoru. Nasleduje vakuovanı a rafinace tekutč oceli.
V tčto etape se snizujı obsahy plynu a necistot v oceli, dale se snizuje obsah sıry a ocel se
podle potreby dolegovava na pozadovanč chemickč slozenı. Obsah sıry v takto zpracovanč
oceli je pod 0,005% (u ocelı HARDOX pak cca 0,001%). Ocel se dale dvouproudovy m
horizontalnım kontilitım odleje do bram , kterč se valcujı na ctyrvalcovč (kvarto) valcovacı
stolici. Valcovacı stolice je jednım z unikatnıch agregatu hute v Oxelosundu. Byla uvedena do
provozu v roce 1997 a disponuje valcovacım tlakem 10000 tun, coz je v tčto trıde celosve tove
nejvyssı hodnota. Mohutny ne kolikasettunovy odlitek ramu (stojanu) tčto valcovacı stolice
byl vyroben v a.s. Vıtkovice. Motory, kterč pohane jı pracovnı valce, majı vy kon 2 x 11,2
MW, narazove az 2 x 33 MW, coz je cca 15 % vy konu stredne velkč uhelnč elektrarny. Velka
valcovacı sıla je jednou z podmınek pro to, aby bylo mozno zarucovat uzsı tolerance tlouste k
nez udava prıslusna evropska norma. Dalsı podmınkou je rozme rova presnost pracovnıch
valcu. Tyto valce (prume r cca 1 m, hmotnost cca 22 tun) se brousı s presnostı 0,001 mm. Aby
toho bylo mozno dosahnout, musı by t hala brusırny valcu klimatizovana na +- 1ťC.
Vy sledkem je, ze zaruc ujeme tlousókovou toleranci vsech vyrobeny ch plechu HARDOX a
WELDOX presne ji nez vyzaduje evropska norma. Naprıklad pro tl. plechu 10 mm udava
euronorma EN 10029 tolerance tlousóky ž 0,5 mm, + 1,2 mm. SSAB zarucuje u plechu
HARDOX a WELDOX v tčto tlousóce ž 0,5 mm, + 0,5 mm (realnč tolerance pak jsou
ve tsinou v rozmezı ž 0,2 mm, + 0,2 mm).
Rozme rove hotovy plech pokracuje po valcovanı na tepelnč zpracovanı. V prıpade plechu
HARDOX a WELDOX se jedna o kalenı a popouste nı. Kalenı plechu je dalsı unikatnı
technologiı, kterou ma huó v Oxelosundu k dispozici. V SSAB jsou dva prube znč valcovč
kalıcı lisy. Prave kalenı plechu spolu s vy chozı cistotou oceli rozhodne nejvy razne ji o
vy sledny ch vlastnostech plechu. Podstata valcovčho kalıcıho lisu spocıva v tom, ze zhavy
ocelovy plech je tazen valci pres zony vodnıch trysek rozdılny ch tlaku (viz obr.). Plech je
takto kalen za pohybu a cela jeho plocha je tedy na rozdıl od statickčho kalıcıho lisu zakalena
rovnome rne . Tlak vody v tryskach je navıc natolik velky , ze proud vody v podstate
“odfukujeČparnı polstar vznikajıcı v prvnı etape kalenı a tım vy razne snizuje dobu potrebnou
k ochlazenı plechu. Takto jsme schopni naprıklad zakalit plech tlousóky 25 mm, v celč jeho
tlousóce, z cca 900 ťC na 20ťC za priblizne 9 sekund. Prakticky vy znam pro vlastnosti
ote ruvzdorny ch plechu to ma v tom, ze pri velmi vysokč rychlosti ochlazovanı nemusıme
pridavat do oceli tolik legujıcıch prvku, coz vy razne zlepsuje zejmčna svaritelnost te chto
ocelı. Do tlousóky 25 mm ma pak ocel HARDOX 400 (400 HB) stejnou nebo lepsı
svaritelnost jako ocel 11 523.
Uvedenım druhčho kalıcıho lisu do provozu v lon skčm roce SSAB vyresilo problčm kalenı
velkčho rozsahu tlouste k (3 mm ž 120 mm). Tento problčm spocıva v tom, ze technologickč
pozadavky na kalenı (a souvisejıcı operace jako je ohrev, rovnanı a popouste nı) jsou znacne
rozdılnč u tenky ch a tlustsıch plechu. Je to problčm ve tsiny soucasny ch hutı, protoze tyto byly
v sedesaty ch a sedmdesaty ch letech konstruovany na vy robu plechu tlusty ch ve tsinou 8 az 80
mm. Nicmčne osmdesata lčta prinesla pozadavky zakaznıku na kalenč ote ruvzdornč a
vysokopevnč plechy tlouste k az k 3 mm (korby nakladnıch aut, mobilnı jeraby). Soucasnč
hute vyrabe jı tyto malč tlousóky plechu na hranicıch schopnostı stavajıcıch technologicky ch
zarızenı. Novy kalıcı lis v SSAB, vcetne ohrevu a rovnanı plechu byl konstruovan pouze na
tlousóky plechu 3 mm ž 8 mm. Jedna se tedy o vysoce specializovanč zarızenı, kterč ke kalenı
spotrebuje cca 6000 m3 vody za hodinu. Teplota vody musı by t udrzovana na 20ťC
s presnostı 1ťC. Veskerč necistoty ve tsı nez 0,125 mm jsou filtrovany a cistota vody
v podstate spln uje pozadavky na pitnou vodu.
Jakkoliv je hutnı provoz vnıman jako “spinavy Č a pohybujı se zde nepretrzite stovky tun
zhavčho nebo studenčho kovu za hodinu, z vy se uvedenčho popisu je zrejmč, ze pro dosazenı
vysokč kvality je casto nutno rıdit technologickč parametry vy roby velice precizne . To platı
predevsım pro kalenč (ote ruvzdornč a vysokopevnč) oceli. Jejich mechanickč vlastnosti jsou
oproti “klasicky mČ ocelım natolik povy seny, ze ne kterč technologickč detaily kterč mohou
by t u normalnıch ocelı zanedbatelnč, zde budou hrat vy znamnou Šlohu. Totčz platı o cistote
oceli (viz. napr. vy se zmin ovany cın).
Preciznı technologie nam takč umozn uje nabızet preciznı vlastnosti u dodavany ch plechu.
Krome jiz zmıne nč tolerance tlouste k se jedna predevsım o rovinnost, svaritelnost,
houzevnatost a rozptyl mechanicky ch vlastnostı (zejmčna tvrdosti). Ocel HARDOX 400
zarucuje rozmezı tvrdosti 370 HB az 430 HB (realnč hodnoty jsou pak 385 ž 415 HB). Ocel
HARDOX 450 pak zarucuje tvrdost 450 HB s garantovany m rozptylem do +-25 HB coz je
bezkonkurencne nejpresne ji definovana ocel tohoto druhu na sve te . Taktčz houzevnatost
ocelı HARDOX je dıky vysokč cistote oceli a rovnome rnčmu zakalenı o 50 az 100 % vyssı
nez u ostatnıch ote ruvzdorny ch ocelı.
Precizovanı mechanicky ch a technologicky ch vlastnostı nenı u ocelı HARDOX samoŠcelnč.
Tyto oceli pracujı velmi casto v podmınkach narocny ch nejen na ote r, ale i na razovč
namahanı. Casto je nutnč je svarovat v neprılissofistikovany ch podmınkach nebo opravovat
pomocı svarovanı. Funkcnost dılu z te chto ocelı se ve tsinou pozaduje i za zaporny ch teplot.
V te chto prıpadech skutecne hraje vy znamnou roli fakt, jestli ma ocel houzevnatost 60 J pri ž
20ťC nebo jenom 30 J, jestli je uhlıkovy ekvivalent definujıcı svarovanı 0,37, nebo 0,81.
Jakkoliv mohou by t v konkrčtnım vy robku nebo pri oprave naklady na porızenı ote ruvzdornč
oceli dulezitč, jsou ve tsinou mensinovč ve srovnanı s naklady na praci, de lenı a obrabe nı
(vrtanı) danč soucasti. Navıc ve ve tsine aplikacı te chto ocelı hrozı nebezpecı, ze predcasnč
opotrebenı, krehky lom, trhlina ve svaru, .... prinese naklady, vuci nimz je naklad na porızenı
ote ruvzdornčho plechu zanedbatelny .
Je tedy zrejmč, ze na prvnı pohled mozna prılis “puntickarskčČ rozdıly v parametrech
jednotlivy ch ote ruvzdorny ch ocelı mohou mıt dalekosahly vy znam na zivotnost a ekonomiku
celčho zarızenı.
Ivan Mika
SSAB Swedish Steel s.r.o.
Spartakovcu 3, Ostrava
tel.: 069/6939487, fax: 069/6939486
e-mail: [email protected]
http://www.hardox.cz/