M E T A L L U R G I C A L J O U R N A L

ROČNÍK/VOL. LXV ROK/YEAR 2012

4

METALLURGIC AL JOURNAL O D B O R N Ý Č A S O P I S P R O M E TA L U R G I I A M AT E R I Á L O V É I N Ž E N Ý R S T V Í PROFESSIONAL PERIODICAL FOR METALLURGY AND MATERIAL ENGINEERING

W W W. H U T N I C K E L I S T Y. C Z ISSN 0018-8069

Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV ISSN 0018-8069

Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inženýrství .

Vydavatel OCELOT s.r.o. Pohraniční 693/31 706 02 Ostrava-Vítkovice IČO 49245848, DIČ CZ49245848 Registrace v obchodním rejstříku Krajského soudu v Ostravě, oddíl C, vložka 30879

Redakce, kontaktní adresa OCELOT s.r.o. Redakce časopisu Hutnické listy areál VŠB – TU Ostrava, A 534 17. listopadu 15/2127 708 33 Ostrava-Poruba www.hutnickelisty.cz www.metallurgicaljournal.eu

Vedoucí redaktor Ing. Jan Počta, CSc.  596995156 e-mail: [email protected] [email protected]

Redaktorka Jaroslava Pindorová e-mail: [email protected]

Redakční rada Předseda: Prof.Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc., Dr.h.c., VŠB-TU Ostrava Členové: Ing. Michal Baštinský, EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s. Ing. Karol Hala, U.S. Steel Košice, s.r.o. Prof. dr. hab. inž. Leszek Blacha, Politechnika Šląska Prof. dr. hab. inž. Henryk Dyja, Politechnika Częstochowska Prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc. Univerzita obrany Ing. Henryk Huczala, TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s. Prof. Ing. František Kavička, CSc., VUT v Brně Ing. Ludvík Martínek, Ph.D., ŽĎAS, a.s. Prof. Ing. Karel Matocha, CSc., MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. Ing. Radim Pachlopník, ArcelorMittal Ostrava, a.s. Prof. Ing. Ľudovít Pariľák, CSc., ŽP VVC s.r.o. Ing. Jiří Petržela, Ph.D., VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY, a.s. Ing. Jaroslav Pindor, Ph.D., MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. Ing. Vladimír Toman, Hutnictví železa, a.s. Prof. Ing. Karel Tomášek, CSc., TU v Košiciach

Grafika záhlaví a podkladu na titulní straně Miroslav Juřica, e-mail [email protected]

Tisk T-print s.r.o., Průmyslová 1003, 739 65 Třinec

Registrační číslo MK ČR E 18087

Mezinárodní standardní číslo ISSN 0018-8069

Obsah úvod Forming 2012

4

tváření, tepelné zpracování Ing. Jaromír Horsinka, prof. Ing. Jiří Kliber, CSc., Ing Jiří Adamík, prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.

5

Laboratorní a počítačová simulace přípravy bainitické oceli se zaměřením na mechanické vlastnosti prof. Ing. Jiří Kliber, Ing. Jaromír Horsinka, CSc., Ing Michal Sikora, prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.

10

Laboratorní a počítačová simulace přípravy bainitické oceli se zaměřením na strukturní vlastnosti Ing. Richard Baron, Ing. Michal Vyležík, Ing. Vojtěch Faja

Řízené válcování tyčí speciálních průřezů v podmínkách nehomogenních deformací Bc. Rostislav Hryn, Ing. Stanislav Rusz, Ph.D., Ing. Václav Šumšal, Ing. Petr Kawulok, Ph.D. Ing. Marcel Janošec, Ph.D.

14

18

Optimalizace parametrů válcování aluminidu železa typu Fe40Al-Zr-B v ochranných kapslích Ing. Vladislav Bambušek, Ing. Petr Kawulok, prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.

22

Vliv válcovacích sil na skok válců při válcování vybraných ocelí za tepla doc. Ing. Miroslav Greger,CSc., Ing. Václav Šumšal, Ing. Jiří Petržela, Ph.D., Ing. Vladimír László, Ph.D. Ing. Tomáš Cechel, Ing. Miroslav Juhas

26

Kování zdvihů pro svařované zalomené hřídele doc. Ing. Jozef Bílik, PhD., Ing. Mariana Balážová, Ing. Anna Pompurová, Ing. Roland Šuba, PhD., Ing. Ľudmila Kršiaková, PhD.

31

Tvárnenie na mieru šitých laserovo zváraných polotovarov doc. Ing. Viktor Tittel, CSc., Ing. Miroslav Zelenay

Vplyv ťažného uhla oceľových drôtov

prievlaku

na

proces

zlanovani

Ing. Tomáš Kubina, Ing. Josef Hodek, Ph.D., Ing. Jaromír Dlouhý, Ph.D., Ing. Michal Duchek

36

41

Vývoj výrobního postupu pro titanové dráty s ultrajemnou strukturou pomocí zařízení CONFORM doc. Ing. Miroslav Greger, CSc. , Ing. Václav Šumšal, Ing. Václav Mašek, Ing. David Žáček

46

Použití jemnozrnného titanu pro dentální aplikace

materiálové inženýrství prof. Ing. Eva Mazancová, CSc., Miroslava Subíková

Mikrofraktografická odezva profilu TH29

50

zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody prof. Ing. Ivo Schindler, CSc., Bc. Rostislav Kawulok, Ing. Petr Kawulok, Ing. Michal Cagala, Ing. Pavel Suchánek, Ph.D.

55

Vliv výpočetní metody na hodnotu aktivační energie aluminidu železa při tváření za tepla

počítačová simulace, výpočetní metody Ing. Michal Duchek, Ing. Mikuláš Fedorko, Ing. Tomáš Kubina, Ph.D., Ing. Božík Martínek

Numerická simulace kování ingotu s vnitřními vadami

60


Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inženýrství . Ing. Mikuláš Fedorko, Ing. Ladislav Maleček

Hlavní články v časopisu jsou uváděny v českém, slovenském nebo anglickém jazyce. Časopis vychází 6x ročně. Cena jednotlivého čísla 200,-- Kč. K ceně se připočítává DPH. Roční předplatné základní 1190,- Kč, studentské 20 % sleva proti potvrzení o studiu. Předplatné se zvyšuje o poštovné vycházející z dodávek každému odběrateli. Předplatné se automaticky prodlužuje na další období, pokud je odběratel jeden měsíc před uplynutím abonentního období písemně nezruší. Objednávky na předplatné přijímá redakce. Informace o podmínkách publikace, inzerce a reklamy podává redakce.

Dosavadní získané poznatky s přípravou numerického modelu kování výkovku čtyřpólové hřídele

64

Ing. Ladislav Maleček, Ing. Mikuláš Fedorko

69

Numerická simulace tepelného zpracování velkých výkovků

Za původnost příspěvků, jejich věcnou a jazykovou správnost odpovídají autoři. Podklady k tisku redakce přijímá v elektronické podobě. Recenzní posudky jsou uloženy v redakci. Žádná část publikovaného čísla nesmí být reprodukována, kopírována nebo elektronicky šířena bez písemného souhlasu vydavatele.

hutní výroba v ČR a SR

74

ze spolkové činnosti a odborných akcí

76

historie hutnictví

83

recenze

87

společenská kronika

89

výstavy, veletrhy, konference

93

hutnictví ve světě

95

© OCELOT s.r.o., 2012 ISSN 0018-8069

Časopis zařazen Radou vlády ČR pro výzkum a vývoj do seznamu recenzovaných neimpaktovaných periodik vydávaných v ČR. Hlavní články jsou evidovány v mezinárodní databázi METADEX a ILLUSTRATA TECHNOLOGY, obě spravované firmou ProQuest, USA. Abstrakty hlavních článků jsou evidovány v české, slovenské a anglické verzi na webových stránkách Hutnických listů.

Dodavatelé příspěvků ve všeobecné části : ● Hutnictví železa, a.s. ● VŠB-TU Ostrava ● Ing. RNDr. Bohumil Tesařík ● Dopisovatelé ● Redakce

Inzerenti a objednatelé reklamy: ● ArcelorMittal Ostrava a.s. ● Linde Gas, a.s.


Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inženýrství .

C o n t e n t Forming, Heat Treatment Horsinka, J. - Kliber, J. - Adamík, J. - Schindler, I.

5

Laboratory and Computer Simulations of Production of Bainitic Steel Aimed at Mechanical Properties Kliber,J. - Horsinka, J. - Sikora,M. - Schindler,I.

10

Laboratory and Computer Simulations of Bainitic Steel Processing Focused on Structural Characteristics Baron, R. - Vyležík, M. – Faja, V.

14

Controlled Rolling of Bars with Special Cross-sections in Conditions of Non-homogenous Deformations Hryn, R. - Rusz,S. - Šumšal,V. - Kawulok, P. - Janošec,M.

18

Optimisation of Parameters for Rolling of Iron Aluminide of the Type Fe-40Al-Zr-B in Protective Capsules Bambušek, V. - Kawulok,P. - Schindler,I.

22

Influence of Rolling Forces on Spring of Rolls at Hot Rolling of Selected Steels Greger, M. - Šumšal, V. - Petržela, J. - László,V. - Cechel, T. – Juhas, M.

26

Forging of Crankthrows for Welded Crankshafts Bílik, J. - Balážová, M. - Pompurová,A. - Šuba, R. - Kršiaková, Ľ.

31

Forming of Tailored Laser Welded Blanks Tittel, V. – Zelenay, M.

36

Influence of Drawing Die Angle on Bunching Process of Steel Wires Kubina,T. - Hodek, J. - Dlouhý, J. – Duchek, M.

41

Development of Production Procedure for Ultrafine-grained Titanium Wires in CONFORM Equipment Greger, M. - Šumšal, V. - Mašek,V. – Žáček, D.

46

Preparing of Ultra Fine Grain Titanium for Dental Applications

Material Engineering Mazancová,E. – Subíková, M.

50

Micro-fratographic Response of TH29 Profile

Testing, Messurement, Laboratory Methods Schindler, I. - Kawulok, R. - Kawulok, P. - Cagala,M. - Suchánek, P.

55

Influence of the Calculation Method on the Value of Iron Aluminide Activation Energy at Hot Forming

Computer Simulation, Computing Methods Duchek, M. - Fedorko,M. - Kubina, T. – Martínek, B.

60

Numerical Simulation of Ingot Forging with Internal Defects Fedorko,M. – Maleček, L.

64

Construction of Numerical Model of Forging Process of Four-pole Rotor Shaft Maleček, L. – Fedorko, M.

Numerical Simulation of Heat Treatment of Large Forgings

69

Odborný časopis pro metalurgii a materiálové inženýrství ISSN 0018-8069

Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV

19. mezinárodní vědecká konference FORMING 2012 se uskuteční ve dnech 8. – 8. září 2012 v hotelu WERSAL v Zakopaném (Polsko). Bude již tradičně spolupořádaná Katedrou tváření materiálu Fakulty metalurgie a materiálového inženýrství Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava a partnerskými katedrami na technických univerzitách v Katovicích (Polsko) a Trnavě (Slovensko). Tato konference se dlouhodobě zaměřuje na problematiku deformačního chování různých typů ocelí i slitin neželezných kovů, moderní technologie jejich termomechanického zpracování a efektivní fyzikální i matematické metody simulace vedoucí k optimalizaci tvářecích procesů i zavádění nových materiálů a technologií do výrobní praxe. V minulých letech přispěly konference s názvem PLAST a později FORMING k úzkému provázání průmyslové sféry s akademickými i vědeckovýzkumnými pracovišti několika evropských zemí v oblasti výzkumu objemového i plošného tváření. Zatím se konaly v následujících lokalitách: Wisła (Polsko – 1994), Frýdlant nad Ostravicí (1995), Ustroń (Polsko – 1996, 1998 a 2000), Rožnov pod Radhoštěm (1997), Zlaté Hory (1999), Stará Lesná (Slovensko – 2001), Luhačovice (2002), Podlesice k/Kroczyc (Polsko – 2003), Štrbské Pleso – Vysoké Tatry (Slovensko – 2004), Lednice (2005), Szczawnica (Polsko – 2006), Podbanské – Vysoké Tatry (Slovensko – 2007), Brno (2008), Zakopane (Polsko – 2009), Piešťany (Slovensko – 2010) a Trojanovice (Česká republika – 2011). Od roku 2009 jsou všechny recenzované příspěvky v nezkrácené podobě publikovány výhradně časopisecky – články autorů z České republiky a Slovenska v HUTNICKÝCH LISTECH, ostatní příspěvky v polském časopisu HUTNIK – WIADOMOŚCI HUTNICZE. Je tím zásadně posilována prestiž akce a kvalita příslušných publikačních výstupů, odlišně hodnocených v různých zemích. Na financování tohoto čísla HUTNICKÝCH LISTŮ se již tradičně podílela společnost ArcelorMittal Ostrava a.s. Poděkování za podporu akce patří rovněž Regionálnímu materiálově technologickému výzkumnému centru na Fakultě metalurgie a materiálového inženýrství VŠB – TU Ostrava.

Za organizátory: prof. dr hab. inż. Eugeniusz Hadasik, garant konference, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska, Katowice, Polska prof. Ing. Ivo Schindler, CSc., Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, VŠB – TU Ostrava, Česká republika doc. Ing. Viktor Tittel, CSc., STU, Materiálovotechnologická fakulta so sídlom v Trnave, Slovenská republika

4


Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment

tváření, tepelné zpracování _____________________________________________________________________________________________

Laboratorní a počítačová simulace přípravy bainitické oceli se zaměřením na mechanické vlastnosti Laboratory and Computer Simulations of Production of Bainitic Steel Aimed at Mechanical Properties Ing. Jaromír Horsinka, prof. Ing. Jiří Kliber, CSc., Ing Jiří Adamík, prof. Ing. Ivo Schindler, CSc., Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Tento článek se zabývá teorií bainitických ocelí a jejich přípravou se zaměřením na mechanikcé vlastnosti. Pro účely výzkumu proběhlo experimentální válcování v laboratoři vysoké školy báňské, na katedře tváření materiálů. Během válcování byl uplatňován speciální režim ochlazování, který odpovídá možnému režimu válcování v reálných provozních podmínkách s cílem získat bainitickou strukturu. Z experimentálně vyválcované oceli byly nařezány vzorky a z nich vysoustruženy tahové zkoušky pro další vyhodnocení. Dále byly ze všech vzorků odebrány proužky o tloušťce 5 mm k vyhodnocení tvrdosti. Sada zkoušek z plastometru SETARAM ukázala základní změnu deformačního chování zkoumaného materiálu při ochlazování a umožnila následným vyhotovením tahových zkoušek přímo ze vzorků po vykonání krutové zkoušky zjistit hodnoty mechanických vlastností a rovněž tvrdosti. I tyto zkoušky probíhaly při režimu ochlazování odpovídajícímu režimu v předchozím případě. Pro doplnění předchozích dvou způsobů zkoušení byla provedena simulace ochlazování v programu QTSteel. Zadaná data chemického složení, režimu ochlazování i tvaru odpovídala výše uvedeným příkladům. Program vyhodnocuje jak výsledné strukturní složení, tak především hodnoty meze kluzu a pevnosti, které porovnáme s výsledky z krutové zkoušky a z laboratorního válcování. Thanks to their high strength and good toughness, bainitic steels are suitable, for instance, as materials for springs in automotive industry. Strict requirements of this sector to the materials quality, safety, mechanical properties and other characteristics, are in stark contrast to its demand for the lowest possible prices. This is why suitable candidates can be found among those as-rolled bainitic steels, which do not require additional heat treatment, as they already possess the properties needed. Besides a brief mention of theoretical aspects of bainitic steels, this paper deals primarily with laboratory rolling. Rolling was performed on the computer-controlled K 350 reversing rolling mill at the laboratory of the Department of Materials Forming of VŠB - Technical University of Ostrava. Special cooling schedule used in this experiment corresponds to the rolling schedule that can be utilized under real-world conditions for the purpose of obtaining bainite microstructure in the rolled products. Rolled products in this experiment were sectioned to provide feedstock for manufacture of tensile test specimens by turning. For hardness testing, additional 5-mm strips were cut off from the products. The group of tests conducted in the SETARAM simulator revealed a fundamental change in the deformation behaviour of specimens during cooling. As tension test specimens were made directly from the torsion test samples, mechanical properties, including hardness, could have been measured. In these tests, the cooling schedule mentioned above was used as well. In order to obtain additional data, cooling simulation was conducted with use of the QTSteel software. The input data on chemical composition, cooling schedule and shape identical to that in the above tests was used. The software evaluated the resulting microstructure, yield stress and ultimate strength, which was compared to the data from the torsion test and laboratory rolling. Once all experiments were completed, it was 5



found that bainite microstructure with very good mechanical properties can be obtained if all the required parameters for rolling and cooling are met. Tab. 1 Chemické složení použité oceli Tab. 1 Chemical composition of the used steel

Bainitická ocel Velké množství vysoce pevných ocelí obsahuje ve výsledné struktuře nějaké množství bainitu, za bainitickou ocel se tedy považují ocele, jejichž struktura je tvořena z největší části bainitem. Vzhledem k chemickému složení by se podle obsahu uhlíku daly tyto oceli rozdělit do tří skupin a to nízkouhlíkové, středně a vysokouhlíkové bainitické oceli. U většiny bainitických ocelí je především kladen velký důraz na mikrolegury, které podporují tvorbu bainitické struktury u daného typu oceli. Největší vliv na tvorbu bainitu ve struktuře má mangan, jakožto prvek vysoce ovlivňující prokalitelnost oceli a tedy možnost tvorby bainitu. Struktura těchto ocelí vzniká ohřevem na austenitickou teplotu a použitím vhodného termomechanického zpracováním s možným zakalením a popouštěním, či řízeným ochlazováním. To vše je ovlivněno rozpadem austenitu a velikostí původního austenitického zrna. Další vliv na tvorbu bainitu mají ochlazovací teplota a rychlost ochlazování.

C 0,6 Cr 0,94

Mn 0,8 Ni 0,02

Si 0,27 Al 0,01

Cu 0,02 Mo 0,16

Ti 0,0022

V 0,11

Válcování probíhalo v laboratoři vysoké školy báňské, katedry tváření materiálů na počítačově řízené vratné stolici K 350 (duo 130/kvarto 67) s možnostmi definovaných změn geometrie válcovací mezery pro provalky s maximální šířkou 300 mm, s možností měření energosilových parametrů válcování a možností přebudování na kalibrované válce. Pro ohřev bylo použito 5 elektrických pecí s rozdílně nastavenou teplotou. Pro průběh válcování a následného ochlazování byl navržen pracovní postu, který je uveden v tabulce 2. Tab. 2 Postup průběhu laboratorního válcování Tab. 2 Procedure of laboratory rolling

Proces Ohřev Válcování Reverze Dohřev Válcování Dohřev Válcování Dohřev Válcování Dohřev Válcování Dohřev Válcování Dohřev Válc. A Válc. C Pec A Pec C Pec konec

Mechanické vlastnosti jsou u těchto ocelí velice ovlivněny typem výsledné struktury bainitu. Obecně, se „klasický“ bainit (horní, či dolní s jehlicovitou strukturou) vyznačuje značnou pevností a poměrně vysokou houževnatostí[1]. Jelikož je však rozdíl mechanických vlastností mezi křivkou vzniku bainitu až křivkou Ms tak značný, dělí se na horní bainit s malou tvrdostí a pevností a dolní bainit s vysokou tvrdostí a pevností až 1500 MPa. Většina bainitických ocelí má výslednou strukturu smíšenou a to jak ze vzniklých typů bainitu, tak ostatních strukturních složek. Proto jsou i mechanické vlastnosti pro různé typy bainitických ocelí rozdílné [2]. Mechanické vlastnosti bainitických ocelí ovlivňuje zejména velikost desek (jehlic) bainitického feritu, disperze karbidických částic, hustota dislokací v bainitickém feritu a přesycenost jeho intersticiálními atomy uhlíku. Při poklesu teploty se zmenšuje tloušťka částic bainitického feritu, vzrůstá hustota dislokací i koncentrace uhlíku v tuhém roztoku a zjemňuje se disperze karbidů - pevnost a tvrdost bainitu vzrůstá. Nedosahuje však tvrdosti martenzitické struktury, houževnatost je výrazně vyšší.

Teplota (°C) 1100 1000 950 930 920 930 920 930 920 930 920 930 920 930 900 840 911 840 200

Doba (s) 0 20 10 30 5 60 5 60 5 60 5 60 5 60 5 5 180 180 600

6,9 7,4

Výška (mm) 30 28 26

8

24

6,5

22,5

6,9

21

7,4

19,5

8

18

5,7 5,7

17 17

Deformace (%)

Konečné válcování s deformací 5,7% na výslednou průměrnou výšku vzorku 17 mm bylo provedeno pokaždé pro dva kusy vzorků, jedny byly válcovány při teplotě 900°C a byly následně temperovány 180 vteřin v peci o teplotě 911°C a druhé dva byly válcovány při teplotě 840°C s následným temperováním 180 vteřin v peci o teplotě 840°C. Všechny vzorky byly po uplynutí 180 vteřin vloženy do pece s teplotou 200°C, kde byly ochlazovány po dobu 600 vteřin a poté vytaženy a ponechány volně zchladnout na vzduchu při pokojové teplotě. Vzorky pro variantu válcování A byly označeny 1A a 2A, druhé pro variantu válcování C s nižší teplotou pak 1C a 2C.

Laboratorní válcování Vstupním materiálem byly vzorky z kusu plynule litého polotovaru, sochoru kvadrátu 150 x 150 mm. Z tohoto kusu bylo nařezáno 8 vzorků o rozměrech 30 x 35 x 110 mm. Pro válcování byly určeny 4 vzorky z čehož dva pro vyšší teplotu doválcování kolem 900 °C a pro druhé dva pro doválcovací teplotu kolem 850 °C. Chemické složení oceli je uvedeno níže v tabulce 1. 6


Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment vlastností pro jednotlivé způsoby termomechanického zpracování použité oceli.

Krutové zkoušky Tato zkouška byla provedena na Plastometru SETARAM-MMV, společnosti Metalurgický a materiálový výzkum, s.r.o. Jedná se o počítačově řízený, univerzální torzní plastometr, na kterém lze v rozsahu teplot od 600°C do 1450°C uskutečnit namáhání krutem, torzí s přídavným tahem a také čistým tahem. Tímto lze docílit velkého množství stavů napjatosti, které umožňují generalizaci výsledků zkoušení plasticity za tepla. Torzní plastometr SETARAM snímá a zaznamenává teplotu deformovaného materiálu, rychlost a dobu kroucení, krouticí moment apod. [3].

Obr. 1 Rozměry vzorků pro tahovou zkoušku Fig. 1 Dimensions of samples for tensile test

Pro určení tvrdosti podle Vickerse bylo použito tvrdoměru také v laboratoři na katedře materiálového inženýrství uvedeného na obrázku 18. kdy bylo použito měření tvrdosti pro hodnotu nastavení HV30 označující zatěžovací sílu 30kg působící spodní částí stroje, vzestupně proti trnu se zkušebním diamantovým, pravidelným, čtyřbokým jehlanem, který je vtlačován do vzorku oceli po dobu 10 sekund a po odlehčení, je čočkou zkoumána velikost úhlopříček vtisku jehlanu ve tvaru čtverce. Výsledné hodnoty tvrdosti jsou rovněž zaznamenány v tabulce mechanických vlastností.

Sada zkoušek na plastometru SETARAM ukazuje základní změnu deformačního chování zkoumaného materiálu při ochlazování a umožňuje následným vyhotovením tahových zkoušek přímo ze vzorků po vykonání krutové zkoušky zjistit hodnoty mechanických vlastností, které můžeme porovnat s laboratorním válcováním a simulací. Vzorky pro krutovou zkoušku byly vyfrézovány a následně vysoustruženy ze stejného materiálu jako v případě laboratorního válcování, chemické složení tedy odpovídá tabulce 1.

K vyhodnocení vhodnosti jednotlivých mechanických vlastností je potřeba zjistit hodnotu houževnatosti a tím poukázat na schopnost materiálu odolávat namáhání, kterému je v případě automobilových pružin vystaven.K srovnání je použita tahová houževnatost.

Bylo zkoušeno celkově 6 vzorků, které byly označeny KL/1 – 6 jednotlivé vzorky byly ohřívány na teplotu 1100°C po dobu 600 sekund, poté ochlazeny argonem za 60 sekund na teplotu 1000°C a následně vystaveny deformaci krutem 200 otáček/minutu po dobu 0,25 sekund, pak byly vzorky ochlazeny na teplotu 950°C a znovu vystaveny stejné deformaci. Po té byly rozděleny na dvě skupiny po 3 kusech, kdy tři (KL/1, KL/3, KL5) byly ochlazeny na teplotu 900°C a deformovány, zbylé tři (KL/2, KL/4, KL/6) na teplotu 830°C a také podrobeny krutu. Za těmito deformacemi byly učiněny dvě nepatrné deformace 2 otáčkami/minutu po dobu 0,01 sekund, které jsou deformacemi zanedbatelnými a byly uskutečněny pouze pro programovou řiditelnost zkoušky na plastometru SETARAM.

Houževnatost vyjadřuje odolnost materiálu vůči lomu a zpravidla je charakterizována velikostí mechanické práce, nutné k lomu. V případě tahové zkoušky je tedy houževnatost w dána obecně integrálem: (1) Kde je deformace v okamžiku lomu. Jednoduše řečeno, tahová houževnatost je dána velikostí plochy pod tahovým diagramem. Plochu pod tahovým diagramem můžeme přeměnit na obdélník, jehož jedna strana (osa x) je dána A/100 a druhá strana (osa y) je střední hodnota z napětí meze kluzu a meze pevnosti. Pak tahová houževnatost je:

Všechny vzorky byly pro poslední zanedbatelnou deformaci ochlazeny pomocí argonu na teplotu 450°C a dále ponechány volně chladnout na vzduchu až na pokojovou teplotu. Celkový počet otáček se pohyboval mezi 2,44 až 2,46 otáčky.

(2)

Vyhodnocení laboratorního válcování

Kde A zastupuje tažnost, je mez kluzu a je pevnost, výsledná hodnota tahové houževnatosti pak vychází v J/m3 [4].

K vyhodnocení tahové zkoušky byly z vyválcovaných vzorků odebrány a následně vyfrézovány a vysoustruženy vzorky s rozměry pokusné tyče používané k tahové zkoušce na trhacím stroji v laboratoři VŠB na katedře materiálového inženýrství. Rozměry použitých tyčí k tahovým zkouškám jsou uvedeny na obrázku 1. Tahová zkouška probíhala za pokojové teploty 20°C. Všechny mechanické vlastnosti získané pro dané vzorky z tahových zkoušek jsou uvedeny ve výsledných tabulkách mechanických

V případě materiálů, které nevykazují plastickou nestabilitu a tvar diagramu odpovídá parabole procházející počátkem, se používá vztah: (3)

7



Tahová houževnatost má význam pro volbu materiálu na výrobu součástí namáhané tahem, u nichž může docházet ke krátkodobému přetížení. Tuto charakteristiku nelze zaměnit s charakteristikami nárazová práce nebo lomová houževnatost [5]. V článku je použit právě tento vztah (3), výsledky jsou uvedeny v tabulce mechanických vlastností a slouží pouze jako orientační hodnoty.

vzorky a s každého z nich byly vyhotoveny k možnosti srovnání dvě zkoušky. Dále bylo z jednotlivých vzorků odebráno asi 5 mm proužku k vyhodnocení tvrdosti, kde byly na každém proužku uskutečněny po celé délce průřezu tři zkoušky tvrdosti a následně určena a zaznamenána průměrná hodnota k jednotlivým vzorkům. Výsledné mechanické vlastnosti pro obě zkoušky, obou vzorků jak ochlazovací varianty A, tak C a tvrdosti jednotlivých vzorků pro dané varianty jsou uvedeny v tabulce 3. Mechanické vlastnosti vzorku 1A – 1 v tabulce nejsou, poněvadž při tahové zkoušce došlo k vyklouznutí zkušební tyče z čelistí trhacího stroje, jelikož už byl vzorek mírně deformován, nebylo nadále možné jeho podrobení dalšímu průběhu zkoušky z důvodu skreslení výsledků.

Vyhodnocení krutové zkoušky Vzorky použité pro krutovou zkoušku byly přímo použity jako zkušební vzorky pro vyhodnocení tahové zkoušky na trhacím stroji a zkoušky tvrdosti podle Vickerse. Jelikož byly rozděleny na dvě skupiny podle teploty použité pro poslední krut a následné ochlazení, byly z každé této skupiny vybrány 2 vzorky na vyhodnocení tahové zkoušky a to KL/3, KL/5 pro variantu s teplotou 900 °C a KL4, KL/6 pro variantu s teplotou 830 °C. Zbylé vzorky KL/1,KL2 pro jednotlivou variantu byly použity k vyhodnocení tvrdosti, kdy byl odebrán ze střední části tyče asi 5 mm vzorek a na něm provedeny ve 3 místech měření tvrdosti a následně vyhodnocena průměrná hodnota. Výsledné mechanické vlastnosti jednotlivých vzorků jsou uvedeny v tabulce 3.

Výsledné mechanické vlastnosti pro všechny zkoušky, všech vzorků použité oceli dosahovaly dobré pevnosti a jejich mez kluzu se pohybovala v rozmezí od 815 až do 847 MPa. Dokonce i tažnost zůstala zvýšená a její hodnota neklesla pod 9,56 %. Nejvyšší pevnosti dosahovaly vzorky varianty C pro teplotu ochlazování 840°C a jejich pevnost přesahovala ve všech případech 1300 MPa. Velké rozdíly nebyly patrné v hodnotách meze kluzu ani tažnosti, kdy vzorky varianty A měly mírně vyšší tažnost, pouze tvrdost vzorků pro variantu C dosahovala vyšších hodnot v řádu 10 HV. Hodnota tahové houževnatosti se u všech vzorků pohybovala v rozmezí 90 až 103 J*m-3, pro vzorky varianty C však byla tahová houževnatost mírně nižší než pro všechny vzorky varianty A.

Tab. 3 Mechanické vlastnosti krutových zkoušek Tab. 3 Mechanical properties of torsion tests

Vzorek

Pevnost

(-) KL/1 KL/2 KL/3 KL/4 KL/5 KL/6

(MPa) 1398,67 1363,37 1459,76 1257,41

Mez kluzu (MPa) 637,80 638,16 628,14 646,23

Tažnost

Tvrdost

(%) 8,50 7,57 8,00 8,80

(HV) 542 426 -

Tah. houževnatost (J/m3) 79,26 68,80 77,85 73,77

Tab. 4 Mechanické vlastnosti experimentálně válcovaných vzorků Tab. 4 Mechanical properties of laboratory – rolled samples

Vz. Číslo Pevnost (-) 1A 1A 2A 2A 1C 1C 2C 2C

Z výsledných mechanických vlastností je patrné, že vzorky použité pro nižší teplotu poslední deformace 830°C a následného ochlazování z této teploty dosahují nižších pevnostních vlastností. Jako nedostatečná se jeví mez kluzu, která dosahovala hodnot pouze kolem630 MPa. U všech vzorků byly hodnota tažnosti okolo 8 %. Tvrdost pro variantu s nižší teplotou zkoumaná u vzorku KL/2 dosahovala nižších hodnot a průměrná hodnota tvrdosti pak byla o 116 HV nižší než pro variantu s vyšší teplotou. Tahová houževnatost se pohybovala kolem hodnoty 70 J*m-3 pro všechny vzorky je však zřetelné že vzorky pro nižší teplotu 830°C (KL/4, KL/6) měly tuto hodnotu o něco menší než vzorky s vyšší teplotou.

(-) 1 2 1 2 1 2 1 2

(MPa) 1252 1249 1278 1371 1373 1379 1363

Mez Tažnost Tvrdost kluzu (MPa) (%) (HV) 356 837 12,32 815 11,72 365 839 11,32 837 10,46 372 847 10,12 828 9,56 384 817 10,00

Tah.hou ževnatost (J/m3) 102,91 97,60 96,47 95,62 92,67 87,89 90,88

Vyhodnocení simulace ochlazování Pro doplnění předchozích dvou způsobů zkoušení byla provedena simulace ochlazování v programu QTSteel. Pro eventuální praktické použití našeho laboratorního válcování a krutové zkoušky s řízeným ochlazováním byly namodelovány možnosti reálné výroby za tepla válcovaného svitku.

Výsledky laboratorního válcování

Zadaná data chemického složení, režimu ochlazování i tvaru odpovídala výše uvedeným příkladům. Program pak vyhodnotí jak výsledné strukturní složení, tak

Jednotlivé vzorky experimentálně válcované oceli byly také nařezány a byly z nich vysoustruženy tahové zkoušky. Pro každý typ ochlazování byly použity dva 8



především hodnoty meze kluzu a pevnosti. Jednotlivé mechanické vlastnosti jsou uvedeny na obrázku 2.

Experimentálně válcované vzorky v laboratorních podmínkách VŠB jak pro ochlazování z teploty 911°C varianty C, tak pro teplotu poslední deformace 830°C a následné ochlazování varianty A přesahovala pevnost 1200 MPa a mez kluzu se blížila k hodnotě 900 MPa. Pro obě varianty vycházely hodnoty tvrdosti v rozmezí 350 až 390 HV, všechny vzorky měly tažnost okolo 10% a více, tahová houževnatost se blížila u všech k hodnotě 100 J*m-3. Pro variantu A však byly tyto hodnoty mírně vyšší než pro variantu C [7]. Mechanické vlastnosti pro experimentální válcování se tedy nejvíce blížily hodnotám nasimulovaným pro ideální ochlazování výsledné oceli a ukázalo se, že při dodržení podmínek válcování a ochlazování je dosažení bainitické struktutry s vysokými parametry mechanických vlastností. Poděkování Práce byly provedeny v rámci řešení projektů CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regionální materiálově technologické výzkumné centrum" (v rámci Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, financovaného ze strukturálních fondů EU a ze státního rozpočtu ČR) a SP2012/33 – Fyzikální a počítačová simulace materiálových vlastností vybraných typů materiálů (v rámci Specifického vysokoškolského výzkumu podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR).

Obr. 2 Výsledné simulované mechanické vlastnosti Fig. 2 The resulting mechanical properties of the simulation

Simulací získané výsledky jsou ideálním stavem struktury a mechanických vlastností dané oceli pro nastavené parametry ochlazování a to jak teplotní, tak rychlosti ochlazování. Získané výsledky proto v simulaci dosahují vynikajících mechanických vlastností, jak pro pevnost, tak i pro mez kluzu a tvrdost.

Literatura

Závěr Vhodnost použitého chemické složení se při simulaci v programu QTSteel ukázala jako dobrá, jak vhodností pro tvorbu bainitické struktury výsledné oceli, tak výslednými mechanickými vlastnostmi. Jako možná úprava chemického složení pro zvýšení pevnosti připadá v úvahu přídavek boru,který také výrazně zvýší rozsah bainitické oblasti [6]. Zároveň pro větší bezpečnost oddálení feritického nosu doprava je vhodné upravit i množství molybdenu. Výsledné hodnoty mechanických vlastností krutových zkoušek jak pro vyšší teplotu, tak pro nižší teplotu ochlazování pro použitou ocel dosahovaly hodnot pevnosti přesahujících 1200 MPa, ale mez kluzu pouze hodnot okolo 600 MPa a snížené tažnosti uvšech zkoušek okolo 8 %, což se projevilo na tahové houževnatosti, která u všech vzorků dosahovala hodnot okolo 70 J*m-3. Vzorky však pro obě teploty ochlazování dosahovaly vysoké hodnoty tvrdosti okolo 400 – 500 HV. Metoda tedy není pro simulaci ochlazování vhodná, díky ní je ale možné přesně zachytit deformační křivku oceli pro jednotlivé teploty deformace.

[1]

YOOZBASHI, M.N.YAZDANI, S. Mechanicalproperties of nanostructured, lowtemperaturebainiticsteeldesignedusing a thermodynamic model. Materials Science and Engineering A, 527. (2010), 3200-3205.

[2]

BHADESHIA, H.K.D.H.Bainite in steels-Second Edition. Institute of materials Book 0735, 2001 IOM Communications Ltd, ISBN 1-86125-112-2

[3]

Horsinka, J. Komplexní teoretická, počítačová a metalografická studie plastometrických zkoušek materiálu, Teze dizertační práce, 2012, 32 str.

[4]

VLACH, B. LANGER, P. Zkouška rázem v ohybu. NoM I – 5,VUT – Fakulta stavební. Dostupné z WWW:<jaja.kn.vutbr.cz/~janirek2/dok/materialy/5tRaz.doc >. 18.3.2012.

[5]

NAUKA O MATERIÁLU. Zkoušení mechanických vlastností materiálu. 19.3.2012. Dostupné z WWW:<skola.spectator.cz/2_SEMESTR/Nauka o materialu /TAH_ teorie.doc >.

[6]

NIE, Y.H.atall. Effect of Boron on DelayedFractureResistance of Medium - CarbonHighStrengthSpring Steel. Journal of iron and steelresearch, International. 2007, 14(6), 53-57, 67.

[7]

ADAMÍK, J. Výroba bainitické oceli válcované za tepla se studiem mechanických vlastností, Diplomová práce, Ostrava, 2012, 51str.

Recenze: Ing. Josef Bořuta, CSc prof. Ing. Tibor Kvačkaj, CSc.

9



Laboratorní a počítačová simulace bainitické oceli se zaměřením na strukturní vlastnosti Laboratory and Computer Simulations of Bainitic Steel Focused on Structural Characteristics prof. Ing. Jiří Kliber, Ing. Jaromír Horsinka, CSc., Ing Michal Sikora, prof. Ing. Ivo Schindler, CSc., Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Článek se zaměřuje na zkoumání bainitické oceli v laboratorních podmínkách. Teoretická část je věnována zejména volbě chemického složení, transformačním diagramům rozpadu austenitu s použitím programu QTSteel. V tomto programu se také simulovalo ochlazování. Experimentální část je zaměřena na technologii výroby vybrané bainitické oceli válcováním na laboratorní stolici Kvarto v prostorách katedry tváření materiálu na FMMI, VŠB-TU Ostrava. Hlavní pozornost byla zaměřena na způsoby ochlazování s cílem získat bainitickou strukturu. Jako doplňující byly provedeny zkoušky krutové s režimem ochlazování po provedených deformacích podobných ochlazování po válcování. Výsledky mechanických zkoušek jsou v jiném příspěvku v HL. Byla sledována strukturní analýza dosažených výsledků z torzního plastometru Setaram a experimentálního válcování. Ukázalo se, že při dodržení podmínek válcování a ochlazování je dosažení bainitické struktury s vysokými parametry mechanických vlastností možné. This paper deals with investigation of bainitic steel under laboratory conditions. The theoretical section is devoted primarily to the selection of chemical composition and to transformation diagrams for austenite decomposition. In case of bainitic steels, it is desirable to move the ferrite nose to the right, allowing longer times for processing. The experimental research was conducted in two steps. In the first step, the selected steel was rolled on the four-high rolling mill at the Department of Materials Forming of the Faculty of Metallurgy and Materials Engineering at VŠB – Technical University of Ostrava. The experimental material was an actual feedstock from a production plant. It was sectioned to specimens for rolling. These specimens were rolled gradually, where work pieces were reheated in the furnace in order to maintain the required temperature between the passes with a reduction of e=0.07. Finish rolling temperatures ranged between 835 °C and 890 °C. The rolling process was followed by soaking in the furnace at 840 °C for a pre-set time period and by cooled down by slow cooling to 300 °C in another furnace. The specimens were examined by tests of mechanical properties (reported in another article published in the same issue of the Hutnické listy journal) and by metallographic techniques. The amount of martensite found in their microstructure was between 10 and 15 %. Specimens from the same feedstock were tested by torsion tests, which included a similar cooling schedule at testing. In these specimens, the proportion of martensite was higher, reaching up to 35 % in exceptional cases. For both types of specimens the martensite volume fraction data were verified using additional micro-hardness testing. As the efforts were not entirely successful, computer simulation by means of QTSteel software was employed as well. The same program was used for cooling simulations. We believe that a minor adjustment of the chemical composition (higher Mo content or a small addition of boron) could significantly reduce the proportion of martensite formed in laboratory and in other modified experiments. Overall, the entire production process would certainly benefit from cooling through the bainite nose with a hold at the temperature. Moderní výroba tvářených ocelových výrobků se v současnosti přiklání k ocelím s vyššími užitnými vlastnostmi, mezi které můžeme zařadit oceli bainitického typu. Při výrobě středně uhlíkové bainitické oceli závisí finální mikrostruktura na deformačních podmínkách, na teplotě doválcování a zejména na následných podmínkách ochlazování [1]. V současnosti se nabízí široké portfolio produktů vysoce pevných ocelí (TRIP, TWIP, DP, CP, MS, FB, HSLA a také oceli označované jako HSS – High Strength Steels ale i AHSS – Advanced High Strength Steel), nicméně vývoj vysoce pevných ocelí je především veden požadavky automobilového průmyslu, který klade stále přísnější nároky na zvyšování bezpečnosti vozidel a redukci hmotnosti vozidel [2,3]. Preferují se oceli, které

neobsahují drahé legující prvky. Proto zde nachází uplatnění oceli s bainitickou strukturou [4]. Bainitické oceli, které nabízí výborný poměr mezi pevností a houževnatostí, se řadí do popředí vývoje technologií výroby oceli. Staly se populárními v době, kdy je možné systematicky navrhnout jejich výrobu a řadu kvantitativních technických postupů založených na teoriích fázové transformace. Nárůst popularity bainitických ocelí je příčinou mnoha důvodů. Jedním z důvodů je, že moderní zpracovatelské technologie (např. zrychlené ochlazování ve výrobě) dovolují zpracovávat i jinak špatně prokalitelné oceli, u kterých je možné moderními technologiemi dosáhnout homogenního podílu vybrané struktury v celém průřezu materiálu. V 10


Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment Tab. 1 Chemické složení použité oceli Tab. 1 Chemical composition of the used steel

důsledku toho je možné se vyhnout hrubým karbidům a využít bainitického ferritu pro získání pevné a odolné, svařitelné oceli [5-9].

C 0,6 Cr 0,94

1. Vliv řízeného ochlazování Aplikací řízeného ochlazování z teploty doválcování po řízeném válcování lze ovlivnit rozpad austenitické fáze a dosáhnout tak požadovaného podílu jednotlivých fází po průřezu materiálu vlivem vhodné volby rychlosti ochlazování resp. režimu ochlazování. Dále lze dosáhnout zjemnění feritického zrna, z důvodu potlačení růstu a zvýšené feritické nukleace při rozpadu austenitické struktury, zjemnění perlitu nebo bainitu, rovněž zrovnoměrnění mikrostruktury, zvýšení teplot doválcování, omezení oduhličení a tvorby okují. Pro strukturní stav po řízeném ochlazování je rozhodující rychlost ochlazování během fázových přeměn a tzv. stop teplota (tstop), při které je zrychlené ochlazování přerušeno. Zrychlené ochlazování nemá probíhat až do konce fázových změn, tím se zabrání vzniku velkého podílu zákalné struktury [10-12]. Průběh teplot během ochlazování resp. rozpadu austenitické fáze lze v časové závislosti graficky zobrazit v diagramech rozpadu austenitu., zejména CCT. Pozice a tvary křivek transformací podchlazeného austenitu závisí většinou na chemickém složení oceli, homogenitě austenitu a velikosti zrna austenitu, stejně jako na teplotě austenitizace a času. Vliv vybraných prvků chemického složení na směr posunu křivek (bainit a martenzit) diagramu ARA bainitické oceli je znázorněn na obr. 1 [13-20].

Mn 0,8 Ni 0,02

Si 0,27 Al 0,01

Cu 0,02 Mo 0,16

Ti 0,0022

V 0,11

vzorky (1A, 2A, 1C, 2C ) o rozměrech 35 x 30 x 100 mm. Tyto vzorky byly určeny pro experimentální válcování na laboratorní válcovací stolici K350. Rovněž z tohoto materiálu bylo připraveno 6 vzorků pro účely krutových zkoušek. Válcované vzorky byly ohřáty na teplotu 1100 °C, prvý úběr byl vždy při 1000 °C osmi deformacemi (každá e = 0,07, celková výšková deformace z 30 na 17 mm). Z důvodu rychlého ochlazování po každém průchodu byly vzorky vždy vsunuty do pece s teplotou 930 ° C a při této teplotě proběhlo 7 úběrů, kromě finálního, který byl proveden buď při teplotě 900 °C nebo 840 °C. Vzorky byly poté drženy při finální teplotě v peci po dobu 180 s, poté přeneseny do pece vyhřáté na 200 °C s dobou výdrže 600 s a následně chlazeny na vzduchu. Rychlost ochlazování byla tedy cca 1,15 °C/s. [21 - 23]. Po preparaci vzorků (1A, 2A, 1C, 2C) byly pořízeny snímky optickým mikroskopem při zvětšení (50x, 200x, 1000x) a následně byla provedena série vpichů při zkoušce mikrotvrdosti dle Vickerse za účelem upřesnění identifikace jednotlivých fází. Poté byl zjištěn podíl jednotlivých fází. Příklady jsou na obrázku 2.

Obr. 1 Vliv prvků na posun křivek (bainit a martenzit) v ARA diagramu [21] Fig. 1 Effect of elements on shifting of the curves (bainite and martensite) in the ARA diagram [21]

Obr. 2 Struktury vzorků po válcování Fig. 2 Structures of samples after rolling

Struktura vzorku 1A doválcovaného při teplotě 870 °C je tvořena bainitickou matricí (450 HV) s 10 % další fáze (700 HV), pravděpodobně martenzitu, která je na tomto, jakož i na dalších snímcích obr. 2, zastoupena světlými oblastmi. Struktura vzorku 2A doválcovaného při teplotě 890 °C je tvořena bainitickou matricí (440 HV) s 10 % martenzitu (898 HV). Ve srovnání se vzorkem 1A, je martenzitická fáze tvrdší a jeví se seskupenější do větších oblastí. Struktura vzorku 1C doválcovaného při teplotě 835 °C je tvořena bainitickou matricí (460 HV) s 14 % martenzitu (970 HV).

2. Experimentální válcování v laboratorních podmínkách katedry tváření materiálu VŠB-TUO Pro tento experiment byla vybrána ocel na bázi CrMoV a její přibližné chemické složení je uvedeno v tabulce 1. Pro účely experimentu byla získána část reálného provozního vstupního materiálu kvadrátu 150 x 150 x 12000 mm. Z tohoto materiálu byly připraveny 4 11



Struktura vzorku 2C doválcovaného při teplotě 840 °C je tvořena bainitickou matricí (430 HV) s 12 % martenzitu (939 HV). Je zde jistá posloupnost ve stoupající tvrdostí martenzitické fáze s klesající teplotou doválcování. Stejně tak objemový podíl této fáze nepatrně roste s klesající teplotou doválcování. Nicméně ani volbou teploty doválcování se nepodařilo obsah martenzitické fáze eliminovat.

4. Počítačová simulace Výsledky experimentu jak válcováním a řízeným ochlazováním, tak ochlazováním po krutové zkoušce nebyly plně uspokojivé z důvodu podílu nežádoucí martenzitické fáze. Bylo tedy snahou nasimulovat ochlazování na základě získaných zkušeností a navrhnout vhodnou úpravu chemického složení. Pro tuto část práce byl zvolen program firmy ITA, QTSteel ve verzi 3.1.4 (2011).

3. Krutové zkoušky Krutové zkoušky byly deformovány při shodných teplotách obdobnými hodnotami deformace jako u válcování (konečné teploty 900 °C resp. 830 °C. s ochlazováním na 480 °C v době 420 s, tedy rychlostí cca 0,9 °C/s, jedině s tím cílem, že z jejich střední části byly připraveny vzorky pro metalografické zkoušení. Získané vzorky byly podrobeny strukturní analýze v oblasti cca 2/3 poloměru, kde byly pořízeny mikrostrukturní snímky optickým mikroskopem při různém zvětšení (50x, 200x, 500x, 1000x) a mikrotvrdosti, následně zjištěny podíly fází a provedeny zkoušky mikrotvrdosti.

Jako příklad jsme zvolili ocel chemického složení jako u laboratorních experimentů. Po nutné výdrži 180-220 s na teplotě doválcování s mírným poklesem byla zvolena rychlost ochlazování 1,1 °C/s a dostali jsme se do bainitického nosu, ale blízko feritické fáze (obr. 4). Proto bylo navrženo nové chemické složení s obsahem Mo do hodnot 0,15 % a možný přídavek B, což obojí posouvá křivky oblastí feritu a perlitu směrem k delším časům a navíc znesnadňuje vznik martenzitické fáze [24].

Struktura vzorku KL1, při teplotě třetí krutové deformace 900 °C, je tvořena bainitickou matricí s podílem martenzitu až 35 %, což dokazuje i zkouška mikrotvrdosti, podle které martenzitická fáze dosahuje hodnot řádově 870 HV. Při různém zvětšení jsou struktury na obr. 3a, 3c. Při větším zvětšení je ve světlých oblastech patrná jehlicová morfologie typická pro martenzit. Nicméně dominantní bainitická fáze, na snímcích představující tmavé oblasti, dosahuje hodnot mikrotvrdosti 470 HV. Rychlost ochlazování byla zde 1,38 °C/s. Struktura vzorku KL2 při které proběhla třetí deformace (830 °C) je tvořena rovněž bainitickou matricí s podílem 17 % martenzitu, při rychlosti ochlazování 0,9 °C/s viz obr. 3b, 3d. Pomalejší rychlost ochlazování může mít v tomto případě vliv na menší podíl martenzitické fáze, jelikož může protnout bainitický nos blíže feritickému.

Fig. 4 Cooling diagram of CrMoV containing Mo = 0.05% Obr. 4 Ochlazovací diagram CrMoVs obsahem Mo = 0,05 %

Zvolená časová prodleva po válcování se mohla neshodovat s teoretickým grafem CCT a při dalším pomalém ochlazování v peci mohlo dojít ke vzniku malého množství martenzitu. U krutové zkoušky je tento podíl martenzitu vyšší a svědčí to o rychlejším ochlazování po provedených zkouškách.

Závěr Z výsledků získaných zkouškou na torzním plastometru SETARAM – MMV, s.r.o. bylo zjištěno, že podíl martenzitu byl u vzorku řízeně ochlazovaného z teploty dotváření 900 °C řádově 35 %, zatímco u vzorku ochlazeného z teploty 830 °C dosahoval podíl martenzitu 17 %. Tyto hodnoty svědčí o tom, že se nepodařilo zpomalit ochlazování zejména v prvé fázi po skončení krutových zkoušek. Rozdíl v procentech může být pravděpodobně způsoben odlišnou rychlostí ochlazování mezi nepatrnou čtvrtou a pátou deformací.

Obr. 3 Struktury vzorků ze 2/3 poloměru krutové zkoušky Fig. 3 Structures of samples from 2/3 of the radius of the torsion tests

12



Výsledky experimentu zkoušek válcovaných na modelu válcovací stolice K350, vzhledem k možnostem, potvrdily předpoklad; obsah nežádoucí martenzitické fáze v bainitické matrici byl nižší a lišil se rovněž podle teploty dotváření. Při teplotě doválcování 898 °C zaujímal martenzit po řízeném ochlazování 10 %, stejně jako při 870 °C. Při teplotě doválcování 840 °C se tento podíl martenzitu zvýšil na 12 % a při teplotě 835 °C byl již 14 %. To je pravděpodobně zapříčiněno rozdílností časů, resp. s klesající teplotou doválcování se prodlužoval celý proces válcování natolik, že při následném ochlazování bylo bainitické oblasti u teplotně níže doválcovaných vzorků dosaženo v pozdějších časech.

[4]

[5]

ŽÁČEK O. KLIBER J. KUZIAK R. Vliv parametrů termomechanického zpracování na mikrostrukturu TRIP oceli, METAL 2006, Hradec nad Moravicí.

[9]

SKÁLOVÁ L. et al. Thermo-mechanical processing of lowalloy TRIP-steel, Journal of Materials Processing Technology 175, 2006, p. 287-392.

[10]

KLIBER, J. Řízené tváření. Hutnické listy, č. 4, 7/2000, s. 8691, ISSN 0018-8069, 2000.

FANG, H-S. et. al. Creation of Air-Cooled Mn Series Bainitic Steels. Journal of Iron and Steel Research, International, 15(6), 2008, p 01-09.

[15] FABÍK, R. Počítačová a laboratorní simulace termomechanického zpracování kolejnic, Disertační práce, Katedra tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, r. 2005 [16] YANG, Z. G., FANG, H. S. An overview on bainite formation in steels, Current Option in Solid State and Materials Science 9, 2005, p. 277-286. [17] GARRETT, R. P. et. al. A model for predicting austenite to bainite phase transformation in producing dual phase steels. International Journal of Machine Tools & Manufacture 44, 2004, p.831-837. [18] DVOŘÁK, Z., LAMBOROVÁ, R., Základy výrobních procesů, Internetová učebnice, Fakulta technologická, Univerzita Tomáše Bati – Zlín, r. 2008, [cit. 2012-05-03]. Dostupné z: [19] KURSA, T. Vliv podmínek tváření na strukturu a vlastnosti vysoce pevné oceli s TWIP efektem, Diplomová práce, Katedra tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, r. 2008.

Literatura AI, J. H. ZHAO, T. C et. al. Effect of controlled rolling and cooling on the microstructure and mechanical properties of 602i2MnA spring steel rod. Journal of Materials Processing Technology, 2004.

AHSS Application Guidelines [online databáze]. World Auto Steel[cit. 2012-01-03]. Dostupné z:

[8]

[14] YOU, W., XU, W. et. al. Effect of Chromium on CCT Diagrams of Novel Air-Cooled Bainite Steels Analyzed by Neural Network. Journal of Iron and Steel Research, International, 2007, 14(4), p. 39-42.

Práce byly provedeny v rámci řešení projektů CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regionální materiálově technologické výzkumné centrum" (v rámci Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, financovaného ze strukturálních fondů EU a ze státního rozpočtu ČR) a SP2012/196 – Specifický výzkum v metalurgickém, materiálovém a procesním inženýrství(v rámci Specifického vysokoškolského výzkumu podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR).

[3]

HOU, XU et. al. Microstructure and Mechanical Properties of ULCB Steels affected by advanced TMCP Technology. Materials Science Forum, Vol. 689, 2011, p. 289-295.

[13]

Poděkování

HERRERA, PONGE, RAABE. Design of a novel Mn-based 1GPa duplex stainless TRIP steel with 60%ductility by reduction of austenite stability. ActaMaterialia 59, 2011, p.4653-4664.

[7]

[12] ŠČIGEL, P. Řízené tváření nízkouhlíkové nelegované oceli v podmínkách kontijemné trati TŽ, a.s., Diplomová práce, Katedra tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, r. 2011.

Výroba čistě bainitické oceli i s jen mírně pozměněným chemickým složením jak v laboratorních podmínkách, tak zřejmě i v nějakých podobných provozních podmínkách při sice řízeném, ale kontinuálním ochlazování, je tedy velmi obtížná. Laboratornímu procesu by jistě prospělo řízené ochlazování do bainitického nosu s výdrží.

[2]

JANOVEC, CEJP, STEIDL. Prespektivní materiály. České vysoké učení technické v Praze, 2008, s. 37-38.

[11] SIKORA, M. Porovnání vlivu rychlosti ochlazování a chemického složení na vlastnosti konstrukčních ocelí v tyčích válcovaných za tepla. Bakalářská práce, Katedra tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, r. 2010.

Zvolená časová prodleva po válcování se mohla neshodovat s teoretickým grafem CCT a při dalším pomalém ochlazování v peci mohlo dojít již předem ke vzniku malého množství martenzitu. U krutové zkoušky je tento podíl martenzitu vyšší a svědčí o rychlejším ochlazování po provedených zkouškách.

[1]

[6]

[20] KLIBER, J. et al. Plastometrická, počítačová a laboratorní simulace uzdravování materiálu tvářeného za tepla. Závěrečná zpráva grantu GAČR, r. 2011. [21] Ústav modelování a řízení tvářecích procesů, Katedra tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA [cit. 2012-04-04]. [22] KLIBER, J., HORSINKA, J. Vývoj a výzkum bainitických ocelí, Dílčí zpráva za rok 2011, Katedra tváření materiálu, VŠB-TU OSTRAVA, 2011. [23] SIKORA, M. Diplomová práce, katedra tváření materiálu,VŠBTU Ostrava, 2012.

SUZUKI, T., et. al. Effects of Si and Cr on Bainite Microstructure of Medium Carbon Steels. ISIJ International, Vol. 50, 2010, p. 1476-1482.

[24] ITA Technology & Software, Software QTSteel 3.1.4 – uživatelská příručka [CD-ROM].

Recenze: prof. Ing. Tibor Kvačkaj, CSc. Ing. Miroslav Liška, CSc.

BHADESHIA, H. K. D. H. Displacive Phase Transformations and their Applications in Materials Engineering. The Minerals Materials and Society, University of Cambridge, 1998, p.69-78.

13



Řízené válcování tyčí speciálních průřezů v podmínkách nehomogenních deformací Controlled Rolling of Bars with Special Cross-sections in Conditions of Nonhomogenous Deformations Ing. Richard Baron, Ing. Michal Vyležík, Ing. Vojtěch Faja, VÚHŽ a.s., Dobrá Článek popisuje provozní experiment řízeného válcování tvarových profilů na Válcovně speciálních profilů VÚHŽ . I když je řízené válcování historicky známá věc a běžně se používá například při válcování plechů nebo tenkostěnných profilů typu I, bylo nutné experiment provést, protože válcování speciálních profilů je díky různým tloušťkám stěn po průřezu specifické a ne vždy lze uplatnit všeobecně známé postupy. Hlavním cílem práce je ověřit požadavky potenciálního zákazníka na minimální mez kluzu 570 MPa a mez pevnosti v rozsahu 685 – 860 MPa. Dále se sledovaly hodnoty vrubové houževnatosti a tlaky na válce. Původně zákazník požadoval válcovat profily z materiálu 28MnV6, ten ale není normovaný ani běžně dostupný. Zákazník na této jakosti netrvá, jeho hlavním požadavkem je dodržení ceny a požadovaných mechanických hodnot. Na zkoušky byly proto vybrány dvě jakosti, S355J2 mikrolegovaná niobem a chromem a materiál obdobný požadovanému - 30MnVS6. Z oceli S355J2 se válcoval profil 1713, z oceli 30MnVS6 pak profil 1452. Z oceli S355J2 byly válcovány tři tyče s rozdílnou doválcovací teplotou až do hotovního kalibru. Z oceli 30MnVS6 bylo válcováno celkem šest tyčí, jedna standardně až do hotovního průchodu při doválcovací teplotě cca 973°C, další provalky pak byly z důvodu většího obsahu kovu po průřezu válcovány do 6. průchodu. The article describes an industrial scale experiment of controlled rolling of special sections at the VÚHŽ Rolling mill for special sections. Although controlled rolling is historically well known and it is commonly used for example at rolling of sheets or of thin-walled I-sections, it was necessary to make this experiment, since rolling of special sections is very specific due to various thicknesses of walls along cross-section and it is not always possible to apply generally known procedures. Equipment of the rolling mill is also specific. The rolling mill has one reversing twohigh stand, where rougher, preparatory pre-finisher and finisher gauges are situated on the whole length of the roll body. The blanks are input into the stand manually. The main objective of the work was to verify the requirements of the potential customer to the minimum yield strength of 570 MPa and ultimate strength within the range from 685 – 860 MPa. The values of notch toughness and pressures on rolls were also monitored. The customer required initially rolling of sections from the material 28MnV6, but this material is not standardised or commonly available. The customer did not insist on this steel grade, his main requirement was to keep the price and the required mechanical properties. The sections are after subsequent processing used as lifting forks for high-lift trucks. For this reason two grades were selected, S355J2 micro-alloyed by niobium and chromium, and material similar to the required material - 30MnVS6, which is commonly available in store of the main supplier of the VÚHŽ. The steel grade S355J2 was used for rolling of the section 1713, the steel grade 30MnVS6 was used for rolling of the section 1452. Both these sections were rolled from the round bars with diameter of 80 mm in nine passes. The steel grade S355J2 was used for rolling of three bars with different finish rolling temperature till the finisher gauge. The first bar was rolled in a standard manner in conformity with the detailed technical manual at the finish rolling temperature of approx. 990°C, the finish rolling temperature for other bars was then reduced by approx. 110°C. One half of each bar was after rolling freely cooled on the platform car, while the second half of the bar was after rolling subjected to an accelerated water cooling to approx. 600 °C. Altogether six bars were rolled from the steel grade 30MnVS6, one in standard manner till the finisher gauge at the finish rolling temperature of approx. 973°C, the next blanks were due to the higher contents of metal across the cross-section rolled till the 5th pass. They were then air cooled to the required finish rolling temperature and then finish rolled in the 6th pass, where the temperature was gradually reduced from 920°C down to 713°C. At such temperatures due to high pressures on the rolls it is not possible to roll the material in a standard manner, below the temperature of 750°C the tips and ends of the blanks were reheated. Od potenciálního zákazníka byla obdržena poptávka na válcování tyčí z materiálu 28MnV6, které se po dalším zpracování používají jako zvedací vidlice vysokozdvižných vozíků. Vzhledem k tomu, že válcování probíhá vratným způsobem a válcovna není pro řízené válcování nijak přizpůsobena, bylo nutné

provést válcovací zkoušky. Zákazníkem nebyly stanoveny požadavky na optimální strukturní parametry vybraných ocelí ani nebyly definovány fázové podíly a velikost zrna. Tvar požadovaného profilu je na Obr. 1, metrová hmotnost je 16,7 kg.

14


Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment Tab. 1 Chemické složení oceli 28MnV6 Tab. 1 Chemical composition of steel 28MnV6

Prvek C Si Mn P S Al V N 0 0 0,005 0,08 0,009 min % 0,25 0,15 1,25 max % 0,3 0,3 1,7 0,035 0,045 0,05 0,12 0,018

Požadované mechan. hodnoty jsou uvedeny v Tab. 2.

Obr. 1 Tvar profilu požadovaný zákazníkem Fig. 1 Shape of the section required by the customer profile

Tab. 2 Mechanické hodnoty 28MnV6 Tab. 2 Mechanical properties of 28MnV6

V mezinárodních publikacích se uvádí pro normalizační i termomechanické válcování termín řízené válcování. V českých publikacích se používá termín obecnější – termomechanické zpracování. V našem případě jde o tváření válcováním a budeme používat termín termomechanické válcování (dále TMV). TMV se používá např. pro válcování profilů a plechů pro stavbu budov [1], pásů pro výrobu trubek [2,3] nebo pro válcování drátu [4].

Re ≥ 570 Mpa

Rm 685 - 860 Mpa

A ≥ 16 %

KV ≥ 12 J

Materiál 28MnV6 není normovaný ani běžně dostupný. Zákazník na této jakosti netrvá, jeho hlavním požadavkem je dodržení ceny a požadovaných mechanických hodnot. Na zkoušky byly proto vybrány dvě jakosti, S355J2 mikrolegovaná niobem a chromem a materiál obdobný požadovanému - 30MnVS6, který je běžně skladem u hlavního dodavatele VÚHŽ, Třineckých železáren a.s. Chemické složení obou jakostí je uvedeno v Tab. 3.

Klasický postup TMV (tváření v austenitické oblasti vysoko nad Ar3, dále ochlazení materiálu těsně nad teplotu Ar3 nebo níže a závěrečné tváření s řízeným ochlazováním) není možné z důvodu nedostatečného technického vybavení válcovny aplikovat. Není k dispozici zařízení na chlazení před posledním úběrem, navíc stojan ani válce nejsou dimenzovány na tak velké zatížení. Cílem článku je ověřit možnost válcování materiálů, které mechanickými vlastnostmi vyhovují požadavkům zákazníka (Re ≥ 570 MPa a Rm ≥740 MPa) v podmínkách Válcovny VÚHŽ.

Tab. 3 Chemické složení oceli S355J2 a 30MnVS6 Tab. 3 Chemical composition of S355J2 and 30MnVS6 Jakost C Si Mn Nb S Al V N S355J2 0,15 0,35 1,21 0,03 0,006 0,03 <0,01 0,009 30MnVS6 0,32 0,61 1,49 0,003 0,031 0,025 0,11 0,015

Mikrolegované oceli jsou nízko až středně uhlíkové oceli legované nízkými obsahy prvků se schopností tvorby precipitátu stabilního i za vyšších teplot [5]. Je proto používáno i označení precipitačně vytvrzované perliticko feritické oceli. U legované oceli je zvyšována mez kluzu tím, že atomy legujícího prvku ztěžují pohyb dislokací a dochází k substitučnímu zpevnění. U mikrolegovaných ocelí přidané prvky prakticky nemění vlastnosti matrice, ale vedou k vylučování nové fáze, precipitátu. Precipitát díky vysoké rozpouštěcí teplotě umožňuje řídit velikost zrna a působí proti jeho zhrubnutí. Mechanismus je využíván hlavně v místech tvářeného polotovaru, kde nedojde k většímu přetvoření struktury. Precipitát brzdí pohyb dislokací [6]. Mikrolegovaná jakost S355J2 bývá ve VÚHŽ válcována běžně, mez pevnosti se pak pohybuje kolem 700 MPa.

1. Válcovna speciálních profilů VÚHŽ a.s. Válcovna disponuje jednou vratnou stolicí duo (Obr. 2), zavádění provalku do stolice probíhá ručně. Cca 65 % výroby směřuje do automobilového průmyslu, zbylá část výroby pak nachází uplatnění ve strojírenství, důlní, dopravní a zemědělské technice, apod. Většina produktů je vyráběna z běžných konstrukčních ocelí, v menší míře pak také z automatových, nerezových a jiných typů ocelí.

3. Provozní experiment 3.1 Válcování „mikrolegované“ jakosti S355J2 Celkem byly válcovány tři tyče s rozdílnou doválcovací teplotou až do hotovního kalibru. U tohoto typu oceli je nutný relativně vysoký stupeň přetváření, proto se neuvažovalo o ukončení v jednom z předchozích kalibrů. Válcování první tyče probíhalo standardně. Druhá tyč byla po vyválcování v 7. průchodu ochlazena na cca 945 °C a doválcována při velikosti deformace 1,4. Poslední tyč byla ochlazena po 8 průchodu na cca 900°C, poté následovala deformace 1,15 %. Zkouška byla realizována na profilu 1713 (Obr. 3), k válcování byla použita kulatina Ø 80 mm [7].

Obr. 2 Válcovací stolice VÚHŽ Fig. 2 VÚHŽ rolling stand

2. Použitý materiál Původně zákazník požadoval válcovat profily z materiálu 28MnV6, jehož chemické složení dle zákazníkovy vnitřní normy je uvedeno v Tab. 1. 15


Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV ISSN 0018-8069 teplotě doválcovaní u druhé tyče. Obdobného výsledku bylo dosaženo také při snížení doválcovací teploty a následným rychlým ochlazením vývalku z této teploty (průměrná hodnota 85 J). Naopak průměrná hodnota u tyče válcované standardním způsobem bez rychlého ochlazení nedosahovala ani výsledků požadovaných normou EN10025-2 pro jakost S355J2 (Obr. 6).

Obr. 3 Úběrový plán profilu 1713 Fig. 3 Shape of billet of the profile 1713 in individual passes

Režim válcování je popsán v Tab. 4. Tyč č. 3 měla být původně doválcována při teplotě kolem 800°C, ale vzhledem k tomu, že se tlaky na válce blížily už u druhé tyče hranici 2000 kN (max. teoretická únosnost stolice) byla tyč č. 3 odválcována v podobném režimu jako tyč č. 2. Tab. 4 Režim válcování S355J2 Tab. 4 Rolling mode of S355J2

Č. 1 2 3

T T po 1. T po 7. T po 8. ohřevu průchodu průchodu průchodu 1200

1 114 1 061 1 081

1 089 ≈ 945

1 004 910 ≈ 900

T po devátém průchodu 990 891 878

Obr. 6 Výsledky zkoušky rázem v ohybu S355J2 Fig. 6 Results of impact bending test of S355J2

Zákazníkem požadovaných mechanických hodnot nebylo výše uvedenou válcovací zkouškou dosaženo. Vzhledem k tomu, že je u snížené teploty doválcování až pod 800°C vysoké riziko poškození stolice a legování zásadně prodražuje daný materiál, bylo od dalších zkoušek mikrolegované oceli S355 upuštěno.

Jedna polovina tyče po vyválcování volně chladla na valníku a druhá polovina každé tyče byla po vyválcování zrychleně ochlazována vodou asi do 600 °C. Z takto vyválcovaných tyčí byly odebrány vzorky, provedeny mechanické zkoušky – tah (z hlavy profilu, dle ČSN EN 6892-1, délka vzorku 75 mm, průměr zkoušené oblasti 8 mm), tvrdost a vrubová houževnatost (z nohy profilu, dle ČSN 148-1, rozměry 10 x 10 x 55 mm, V vrub). Vzorky jsou označeny pořadím válcování a písmenem (N – ochlazování volně na vzduchu, K – zrychlené ochlazování). Výsledné hodnoty meze pevnosti a meze kluzu jsou uvedeny na Obr. 4.

3.2 Zkoušení materiálové jakosti 30MnVS6 Cílem bylo ověření možnosti získání vyšších užitných mechanických vlastností termomechanickým válcováním materiálu jakosti 30MnVS6, zároveň se využily získané poznatky při válcování mikrolegované S355J2. Vzhledem k výrobnímu plánu nebylo možné zkoušet materiál na stejném profilu jako S355J2, pro tento případ byl vybrán profil 1452 (Obr. 7), k válcování byla použita kulatina Ø 80 mm

Obr. 7 Úběrový plán profilu 1452 Fig. 7 Shape of billet of the profile 1452 in individual passes Obr. 4 Výsledky meze kluzu a meze pevnosti S355J2 Fig. 4 Results of yield point and tensile strength of S355J2

Bylo válcováno 6 tyčí s rozdílnou doválcovací teplotou. Tyč č. 1 byla jako jediná válcována až do finálního tvaru speciálního profilu přímo z austenitizační teploty. Zbylé tyče byly válcovány do 5. průchodu, následně chlazeny na vzduchu na požadovanou doválcovací teplotu a doválcovány v 6. průchodu. Deformace po ochlazení v 6. průchodu byla 1,38%. Doválcovací teploty a časy chladnutí před 6. průchodem jednotlivých tyčí jsou zaznamenány v Tab. 5.

Citlivost materiálu k různým teplotám není výrazná. Hodnota meze pevnosti je u všech typů válcování podobná, hodnota meze kluzu stoupá se snižující se teplotou. Podobná závislost je zřetelná také u tažnosti, kde ji nízká doválcovací teplota zvedá přibližně o 1 % (Obr. 5).

Tab. 5 Režim válcování 30MnVS6 Tab. 5 Rolling mode of 30MnVS6

Obr. 5 Výsledky tažnosti S355J2 Fig. 5 Results of elongation of S355J2

U zkoušky rázem v ohybu bylo dosaženo nejlepších výsledků s malým podílem křehkého lomu při snížené 16

Číslo tyče

Doválcovací teplota (°C)

1 2 3 4 5 6

973 950 880 810 750 713

Doba chladnuti před 6. průchodem (s) 0 40 125 180 240 295

Doválcováno do: Hotovní kal. (11)

6. průchod



Na Obr. 8 jsou zobrazeny velikosti válcovacích sil, u jednotlivých křivek jsou zobrazeny doválcovací teploty. Síly stoupaly úměrně se snižující se teplotou, pod doválcovací teplotou 750°C byly dohřívané špice i konce válcovaných provalků. Pro porovnání je zobrazena také 1 tyč z jakosti S355J2.

U zkoušky rázem v ohybu bylo dosaženo nejlepších výsledků u třetí tyče při doválcovací teplotě 880°C (Obr. 11). Rozptyl hodnot nárazové práce nelze jednoduše vysvětlit, nicméně hodnoty požadované zákazníkem byly dodrženy.

Obr. 11 Výsledky zkoušky rázem v ohybu 30MnVS6 Fig. 11 Results of impact bending test of 30MnVS6

Závěr Na základě výsledků provozního experimentu lze říci, že na Válcovně speciálních profilů VÚHŽ je možné válcovat profily z mikrolegované oceli 30MnVS6 tak, aby bylo dosaženo zákazníkem požadovaných hodnot mechanických vlastností. Oproti původním předpokladům se nepotvrdila podmínka razantního snižování doválcovacích teplot, naopak při teplotách doválcování kolem 880 – 950°C bylo dosaženo vyšších hodnot meze kluzu i meze pevnosti než při teplotě 810°C. To je pozitivní také z hlediska opotřebovávání válců a časovým prostojům při čekání na ochlazení provalku na požadovanou teplotu.

Obr. 8 Velikosti válcovacích sil Fig. 8 Values of rolling forces

Z vybraných válcovaných profilových tyčí byly vyrobeny vzorky a provedeny zkoušky mechanických vlastností. Výsledné hodnoty meze kluzu a meze pevnosti jsou porovnány na Obr. 9.

Je také nutno podotknout, že závěry lze brát prozatím pouze jako orientační, protože bylo vyhotoveno velmi málo vzorků a experiment ještě bude nutné zopakovat. Mikrolegovaná jakost S355J2 bohužel není k tomuto účelu vhodná, mez kluzu i mez pevnosti byly hluboko pod požadovanými hodnotami.

Obr. 9 Výsledky meze kluzu a meze pevnosti 30MnVS6 Fig. 9 Results of yield point and tensile strength of 30MnVS6

Graf ukazuje, že na pevnost nemá teplota doválcování téměř žádný vliv. Pouze v případě doválcování do hotovního kalibru bylo dosaženo pevnosti 840 MPa (vlivem většího stupně přetváření), při doválcování do 6. průchodu se hodnoty pevnosti držely v rozmezí 794 – 807 MPa. Podobně lze charakterizovat i křivku meze kluzu, zde došlo k zvýšení hodnot až při doválcování kolem teploty 710°C.

Literature

Na Obr. 10 jsou uvedeny hodnoty tažností. Rozdíly jsou velmi malé.

Obr. 10 Hodnoty tažnosti 30MnVS6 Fig. 10 Results of elongation of 30MnVS6

[1]

WILLMS, High strength steel for steel constructions, Dillinger Colloquium Constructional Steelwork, 2009, Dillingen

[2]

HULKA, K, GRAY, J. M., High temperature processing of line-pipe steels, International Symposium Niobium 2001, Orlando

[3]

KALWA, Ch., HILLENBRAND, H., GRAF, M., High strength steel pipes: New developments and applications, Onshore pipeline conference, 2002, Houston

[4]

KLIBER, J., ČMIEL, K., Možnosti termomechanického válcování drátu na spojité drátotrati v Třineckých železárnách, Metal, 2001, Ostrava

[5]

KVAPIL, D., Řízené ochlazování mikrolegovaných ocelí, Kovárenství, 2008, č.32, str. 48-51

[6]

PÍŠEK, F., JENÍČEK, L., RYŠ, P., Nauka o materiálu I, Obecná nauka o kovech 1, Academia Praha, 1966

[7]

CHVOSTEK, J., Atlas kalibrací, VÚHŽ, 2010, Dobrá

Recenze: Ing. Tomáš Kubina, Ph.D. Ing. Ladislav Zela, CSc.

17



Optimalizace parametrů válcování aluminidu železa typu Fe-40Al-Zr-B v ochranných kapslích Optimisation of Parameters for Rolling of Iron Aluminide of the Type Fe-40Al-Zr-B in Protective Capsules Bc. Rostislav Hryn, Ing. Stanislav Rusz, Ph.D., Ing. Václav Šumšal, Ing. Petr Kawulok, Ph.D., Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Ing. Marcel Janošec, Ph.D., ArcelorMittal Ostrava a.s. Práce byla zaměřena na optimalizaci parametrů válcování intermetalické slitiny aluminidu železa typu Fe-40Al-ZrB. Tyto slitiny jsou velmi zajímavé, protože disponují souborem atraktivních vlastností. Základní prvek Fe zajišťuje relativně nízkou cenu, zatímco vysoký obsah prvku Al snižuje výrazně hustotu slitiny v porovnání s komerčními ocelemi. Nevýhodou těchto slitin je nízká tažnost, lomová houževnatost či vysoká křehkost. Cílem práce bylo protvářet tuto slitinu a stanovit optimální podmínky válcování této slitiny za tepla. Vlivem vysoké křehkosti musely být použity speciální ochranné kapsle, které chrání vzorek před stykem s chladnými válci a předchází tak trhlinám či prasklinám. Odlitky o tloušťce 19,35 mm byly zabaleny do speciálně svařovaných, korozivzdorných, feritických ochranných kapslí. Vzorky byly válcovány pro pět různých teplot sedmi průchody na kvarto stolici K350. Přídavkem malého množství bóru a zirkonia se zlepšila tažnost za pokojových i zvýšených teplot. Bór dále potlačuje interkrystalický lom a zvyšuje vysokoteplotní pevnost. The work was focused on optimisation of parameters for rolling of inter-metallic alloy of iron aluminide of the type Fe-40Al-Zr-B. These alloys are very interesting, since they have numerous attractive properties. The basic element Fe ensures a comparatively low price, while high content of Al decreases significantly density of the alloy in comparison with commercial steels. Disadvantage of these alloys consists in their low drawability, fracture toughness or high brittleness. If a solution of hydrogen brittleness in inter-metallic alloys FeAl or Fe3Al is found, then these alloys may become commercially attractive and they may become a potential replacement of steel in structural applications. An advantageous property of this alloys is its high resistance to corrosion in oxidising and aggressive environments. The objective of this work consisted in forming of this alloy and in determination of optimum conditions for its hot rolling. Due to high brittleness it was necessary to use special protective capsules, which protected the sample against contact with cold rolls and prevented thus cracks or fissures. The castings with thickness of 19.35 mm were packed into specially welded stainless ferritic protective capsules. Addition of small quantity of boron and zirconium improved ductility at room and also at increased temperatures. Boron furthermore suppresses an inter-crystalline fracture and increases high temperature strength. The samples were rolled at five various temperatures by seven passes on the four-high mill K350. Thanks to this technology it was possible to achieve in laboratory conditions by partial 15 % reduction the overall height deformation of 69%. The temperature of 1200 °C appeared to be optimal forming temperature both from the viewpoint of final micro-structure and technological formability. Aluminidy železa jsou zajímavé, protože se vyznačují vysokou korozivzdorností v oxidačním a sulfatačním prostředí (vznik Al2O3 vrstvy), dobrou vysokoteplotní pevností, dobrou odolností proti opotřebení, nízkou hustotou oproti jiným intermetalickým látkám (díky přísadě Al, protože obsah tohoto prvku výrazně snižuje hustotu oproti ostatním komerčním ocelím) a nízkými materiálovými náklady (úspora strategických kovů) ve srovnání s nerezovou ocelí anebo s vysoce legovanými slitinami na bázi niklu. Tyto slitiny patří do skupiny materiálů, které nemají vážný problém při tavení a následném odlévání. Nicméně, horší to je, když má být materiál vystaven plastické deformaci. Problém je v plasticitě materiálu, která je u tohoto materiálu velmi nízká. Celkově bychom mohli označit mechanické vlastnosti za nepříliš výhodné, co se týče nelegovaného stavu aluminidu železa. Myslí se tím především nízká

tažnost a lomová houževnatost při pokojové teplotě, nízká pevnost při teplotách nad 600°C a citlivost na křehnutí vlivem prostředí (zejména vlivem vodní páry obsažené ve vzduchu). Přídavkem malého množství bóru lze potlačit interkrystalický lom, zvýšit tažnost až o 3% (jen u slitin Fe-40Al) a zvýšit vysokoteplotní pevnost. Po přidání určitého množství zirkonia se potlačí vliv bóru. Tvařitelnost Al-Fe slitin závisí zejména na velikosti a rozdělení částic sloučeniny. Hrubé krystaly FeAl3 mají sklon k praskání a vytvářejí tzv. vruby, které omezují tvařitelnost a odolnost proti únavě. Za to jemně rozptýlené krystalky FeAl3 takový efekt nevykazují. Precipitace FeAl3 z tuhého roztoku Al je pomalá. Intermetalika Fe3Al a FeAl se můžou stát velmi významnými slitinami, ale jen pokud bude překonána jejich vodíková křehkost [1 - 5].

18


Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment sedmém úběru byl vývalek vložen do pece na teplotu 900 °C po dobu 10 minut, aby se provedlo tzv. zpomalené ochlazování. Po vyjmutí z pece byl materiál ponechán volně na vzduchu.

1. Experiment Pro optimalizaci podmínek válcování byl použit materiál Fe-40Al-Zr-B s průměrným chemickým složením v hm.% 24,56 Al - 0,04 Cr - 0,01 B - 0,18 Zr 0,01 C - 0,14 Mn - 0,01 Mo (zbytek Fe). Bylo odlito pět taveb a tyto vzorky byly následně válcovány při zvolených teplotách. Na obrázku 1. vidíme makrostrukturu odlitku.

2. Diskuze výsledků 2.1 Vzorky po deformaci Jak lze vidět na obr. 3., ochranná kapsle každého vzorku v různé míře popraskala. V porovnání s experimentem z roku 2011 [6] se prokázalo, že úběrový režim má velký vliv na deformační chování ochranné kapsle. Ve zmiňovaném experimentu byl materiál válcován pomocí deseti úběrů na požadovanou výšku. V našem případě, kdy byl materiál válcován pomocí sedmi úběrů větší deformací, jsou ochranné kapsle více poškozeny. Jak si můžeme povšimnout, jsou největší poškození (obr. 3.) u kapslí válcovaných při teplotách 1240 °C a 1200 °C. Přesto kapsle splnily svoji funkci a dostatečně ochránily válcovaný materiál.

6 mm Obr. 1 Makrostruktura laboratorního odlitku – příčný řez Fig. 1 Macr-ostructure of the laboratory casting – cross section

1.1 Ochranné kapsle V předchozích pokusech, které byly prováděny na stejném typu materiálu, se válcování bez ochranné kapsle stalo nerealizovatelným, protože na povrchu okamžitě vznikaly příčné trhliny [6]. Proto byla rozvinuta speciální metoda válcování za tepla experimentálních vzorků Fe-40Al-Zr-B, která zabraňuje vzniku povrchových prasklin či trhlin při styku s chladnými válci a umožňuje tváření této slitiny s extrémně nízkou plasticitou. Metoda je založena na použití svařovaných ochranných kapslí z korozivzdorné feritické oceli s šířkou 2 mm a opakovaném mezioperačním režimu příhřevu vzorků. Tvar kapsle můžeme vidět na obrázku 2., která obsahuje: vnitřní prostor (4) pro umístění materiálu (3), stěny (5, 6, 7, 8) z plechu, které alespoň z části obklopují vnitřní prostor (4) kapsle (1). Kapsle se poté svaří a svar je vidět pod číslem (2).

Obr. 3 Vzorky v ochranných kapslích po deformaci Fig. 3 Samples in protective capsules after deformation

Na obrázku 4. vidíme proválcované vzorky po vytažení z ochranných kapslí. Zde je patrné, že vzorky s teplotou ohřevu 1240, 1220 a 1200 °C nemají trhliny či praskliny. Vzorky válcované při teplotách 1180 °C a 1160°C již vykazují příčné trhliny, jak si můžeme všimnout na detailnějším pohledu na obr. 5. Vzorek válcovaný při teplotě 1180 °C vykazoval větší počet trhlin oproti vzorku válcovaného při teplotě 1160°C. To mohlo být zapříčiněno neplánovanou prodlevou před šestým průchodem a tedy přílišným zchladnutím daného vzorku.

Obr. 2 Tvar ochranné kapsle Fig. 2 Form of protective capsule

1.2 Postup experimentu Z důvodu zhoršené tvařitelnosti tohoto materiálu, byly vzorky uloženy do ochranných kapslí a v těchto kapslích následně válcovány. Výchozí materiál (vzorek + ochranná kapsle) byl tvářen na 1/3 své výšky, přesněji z 23,35 mm na 7,23 mm. Tento celkový úběr byl proveden válcováním pomocí sedmi průchody. Bylo zvoleno 5 teplot ohřevu a to 1240, 1220, 1200, 1180 a 1160 °C. Válcování probíhalo na válcovací stolici K350 v konfiguraci kvarto [7]. Mezi každým dvojúběrem byl vzorek vložen do pece na dohřev po dobu 60 sekund. Po

Obr. 4 Proválcované vzorky Fig. 4 Rolled samples

19


Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV ISSN 0018-8069 nerekrystalizovanými zrny, protáhlými ve směru vlastního válcování (např. obr. 9). Vzorek s teplotou ohřevu 1200 °C nemá tak jemnozrnnou strukturu jako vzorky s nižší teplotou ohřevu, ale na rozdíl od nich tato struktura stihla celá 100% rekrystalizovat (viz. obr. 10). Struktura je zde jemnozrnná zrna jsou homogenní. Dále bylo provedeno zkoumání protáhlých nerekrystalizovaných zrn, zda se nejedná o legující prvky. Bohužel měření mikrotvrdosti (obr. 11.) neprokázalo rozdílnou tvrdost oproti ostatním zrnům. Tyto zrna budou dále zkoumána jinými metodami (EDAX).

Obr. 5 Příčné trhliny u vzorků válcovaných při 1160 a 1180 °C Fig. 5 Transversal cracks in the samples rolled at 1160 and 1180 °C

2.2 Vyhodnocení válcovacích sil Válcovací síly se v průběhu válcování měnily, přičemž lichý úběr měl nižší hodnotu válcovacích sil oproti sudému. To bylo zapříčiněno zchladnutím vzorku v důsledku reverzního válcování. Na obr. 6. jsou znázorněny válcovací síly, které působily během vlastního válcování u vzorku válcovaného při teplotě 1220°C. S poklesem teploty materiálu rostou jeho deformační odpory a tím i válcovací síly, jak můžeme vidět na obrázek 7., znázorňující válcovací síly pro 5 úběr při různých teplotách válcování.

Obr. 8 Mikrostruktura vzorku válcovaného při 1240 °C Fig. 8 Micro-structure of the samples rolled at 1240 °C

Obr. 6 Vzorek válcovaný při teplotě ohřevu 1220 °C. Fig. 6 Sample rolled at the reheating temperature of 1220 °C.


Obr. 7 Graf závislosti válcovací síly pro 5. úběr Fig. 7 Diagram of dependence of rolling force for the 5th reduction

2.3 Vyhodnocení struktury vzorků Pro všechny vzorky byla provedena strukturní analýza. Srovnáme-li mikrostruktury jednotlivých vzorků, tak vzorkům s teplotou ohřevu nad 1200 °C, tedy 1240 a 1220 °C, vlivem teploty zhrublo zrno (např. obr. 8.). Vzorky s teplotou ohřevu pod 1200°C, tedy 1180 a 1160 °C, se vyznačují velkou jemnozrnností, ale struktura těchto vzorků ještě nestihla 100% rekrystalizovat. Tento jev se vyznačuje dlouhými


20


Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment Souhrnně lze označit za optimální teplotu válcování vzorku při teplotě 1200°C, protože mikrostruktura vykazovala nejlepší stav v porovnání s ostatními vzorky, a nebyl zřejmý výskyt trhlin. Poděkování Práce byly provedeny v rámci řešení projektů P107/10/0438 (GAČR), SP2012/196 (v rámci Specifického vysokoškolského výzkumu na VŠB-TUO podporovaného MŠMT ČR) a CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regionální materiálově technologické výzkumné centrum" (v rámci Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, financovaného ze strukturálních fondů EU a ze státního rozpočtu ČR).

Obr. 11 Mikrotvrdost pro vzorek válcovaný při teplotě 1180 °C Fig. 11 Micro-hardness of the sample rolled at 1180 °C Literatura

Závěr Ke stanovení optimálních podmínek válcování, byl použit aluminid železa typu Fe-40Al-Zr-B. Tato slitina je z důvodu snížené plasticity téměř netvařitelná, protože na povrchu materiálu vznikaly radikální příčné trhliny. Proto byla použita metoda založena na aplikaci feritických korozivzdorných ochranných kapslí, které nedopustily vzniku trhlin při určitých podmínkách. Pomocí této aplikace bylo možné docílit dílčími 15ti % úběry celkovou výškovou deformaci materiálu 69 %. Z hlediska mikrostruktury měl vzorek s teplotou ohřevu 1200 °C nejlepší strukturní stav. Další vzorky měly nerekrystalizovaná zrna nebo tato zrna byla vlivem vysoké teploty zhrublá.

[1]

GODLEWSKA, E., et. al. FeAl materials from intermetallic powders. Intermetallics, 2003, č. 11, s. 307 - 312

[2]

MUKHOPADHYAY, D. Structural Evolution in Mechanically Alloyed Al-Fe Powder Mixtures. TMS. 1994.

[3]

KUPKA, M. Technological plasticity studies of the FeAl intermetallic phase-based alloy. Intermetallics. 2004, roč. 12, č. 3, s. 295-302.

[4]

REDDY, B. V., DEEVI, S. C. Thermophysical properties of FeAl (Fe-40 at.% Al) Intermetallics, 2000, č. 8, s. 1369 – 1376.

[5]

SZKLINIARZ, W.; HADASIK, E.; SCHINDLER, I. Evaluation of the hot forming capability of an IMC FeAl-based alloy. In: Metal 2003.

[6]

SCHINDLER, I.; ŠUMŠAL, V.; HANUS, P. Hot rolling of brittle aluminide of type Fe- 40Al-Zr-B. Hutnické listy. 2011, roč. 64, č. 6, s. 56-61.

[7]

http://www.fmmi.vsb.cz/model

Recenze: Ing. Karel Maliník, CSc. prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.

Z posouzením na výskyt trhlin vzorky s teplotou deformace 1240, 1220 a 1200 °C neměly žádné vady v podobě trhlin či prasklin. Až snížená deformační teplota vedla ke vzniku těchto vad.

_____________________________________________________________________________

Sept. 24 - 26

Beijing, China

21



Vliv válcovacích sil na skok válců při válcování vybraných ocelí za tepla Influence of Rolling Forces on Spring of Rolls at Hot Rolling of Selected Steels Ing. Vladislav Bambušek, TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY a.s., středisko VHb – Bohumín, Ing. Petr Kawulok, prof. Ing. Ivo Schindler, CSc., Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Laboratorním a provozním válcováním byl experimentálně zkoumán vliv válcovací síly na skok válců při válcování za tepla vybraných tříd ocelí, které spadají do výrobního programu VHb - Bohumín. K tomuto účelu byla využita laboratorní válcovací stolice K350 na VŠB-TU Ostrava a univerzální stolice v Bohumíně. Předmětem zkoumání bylo na základě vyhodnocení experimentálních dat odvodit koeficient, který vyjadřuje pro danou ocel nárůst válcovacích sil při analogických podmínkách tváření ve srovnání s vybranou reprezentativní ocelí, která vykazuje nejnižší válcovací síly. Znalost koeficientů, charakterizujících v závislosti na teplotě odhad nárůstu válcovacích sil v porovnání s válcováním referenční oceli AREMA a propojení s lineární rovnicí, která vyjadřuje hodnotu skoku válců v závislosti na válcovací síle umožňuje predikovat skok válců při doválcování zkoumaných ocelí v provozních podmínkách univerzální válcovací stolice ve VHb – Bohumín. Eliminace rozdílného skoku válců v případě různých ocelí a teplot tváření pomocí vhodně stanoveného koeficientu bude snižovat riziko doválcování vývalku mimo požadované rozměrové tolerance i u kusových kampaní výroby. As a result of heavy pressure of metal on rolls the distance between the rolls increases, so the spacing between the rolls at the moment of passing of the rolled material increases and the so called "spring of rolls" takes place. Influence of rolling force on the spring of rolls was investigated at laboratory and industrial hot rolling of selected structural and tool steels, which fall into the manufacturing programme of VHb - Bohumín. For this purpose the laboratory rolling mill stand K350 at the VŠB - Technical University of Ostrava (VSB-TU Ostrava) was used, as well as universal rolling mill in Bohumín. The objective of investigation was to derive, on the basis evaluation of experimental data, a coefficient, which expresses for the given steel the increase in rolling forces at analogous conditions of forming in comparison with the chosen representative steel, which has the lowest rolling forces. On the basis of evaluation of the data obtained from laboratory rolling the material with the lowest rolling force was determined from the rolled samples - steel AREMA. For this steel the coefficient of increase in rolling forces kFv = 1 was determined, and then these coefficients were calculated also for the remaining investigated steels according to their rolling forces. Afterwards for each steel a mathematical model was derived by regression analysis expressing the temperature dependence of the coefficient kFv. Linear equation was constructed on the basis of analysis of operational data. This equation describes the dependence of the spring of rolls on the total rolling force, which in conjunction with knowledge of the derived coefficients, characterising in dependence on temperature an estimate of increase in rolling forces in comparison with the rolling of the reference steel AREMA, allows prediction of the spring of rolls at finish rolling of investigated steels in industrial conditions of the universal rolling mill at VHb - Bohumín. Elimination of different spring of rolls for different steels and forming temperatures with use of suitably determined coefficient will reduce the risk of finish rolling of the rolled material outside the required dimensional tolerance even in campaigns of single piece production rolling of wide and flat products.

Za tepla tvářené vývalky musí vykazovat, kromě požadovaných strukturních a mechanických vlastností i přísné tolerance rozměrů, dle příslušných norem (pro plochou ocel [1] a pro širokou ocel [2]). Z tohoto důvodu je nutné zabývat se nejen parametry, které ovlivňují výsledné vlastnosti vývalků, ale i podmínkami deformace daného materiálu a jejími účinky na dodržení požadovaného finálního rozměru vývalků. Vlivem velkých tlaků kovu na válce dochází k jejich oddalování, takže nastavená mezera mezi válci se zvětší v okamžiku průchodu provalku a vývalek má větší tloušťku než je nastavená. Tento účinek vnějších sil nazýváme skok válců. Jedná se vlastně o pružnou deformaci válcovací stolice, která se skládá z průhybu válců, rozpínání stojanů válcovací stolice, vůle

v ložiskových tělesech, vůle ve stavěcím zařízení apod. [3, 4, 5]. V tomto případě byl experimentálně zkoumán vliv válcovací síly na skok válců při laboratorním a provozním válcování za tepla různých tříd ocelí, které spadají do výrobního programu univerzální válcovací stolice ve VHb - Bohumín [6]. K laboratornímu válcování byla využita válcovací stolice K350, která je instalovaná v Ústavu modelování a řízení tvářecích procesů, na VŠB-TU Ostrava [7]. Výhodou jejího použití je možnost vratného válcování za tepla plochých vývalků poměrně větších rozměrů s možností měření a zaznamenávání důležitých parametrů při válcování (válcovací síly, kroutící momenty, atd.). 22



Předmětem zkoumání bylo na základě vyhodnocení experimentálních dat odvodit koeficient, který bude vyjadřovat pro danou ocel nárůst válcovacích sil při analogických podmínkách tváření ve srovnání s vybranou reprezentativní ocelí, která bude vykazovat nejnižší válcovací síly. Tento koeficient bude zohledňovat možnost tzv. skoku válců při válcování vybraných typů ocelí a tím by mělo dojít ke snížení rizika doválcování vývalku mimo požadované rozměrové tolerance. Jeho znalost by měla být využita při tvorbě úběrových plánů při válcování na univerzální válcovací stolici ve VHb – Bohumín.

Příklad naměřených celkových válcovacích sil Fv [kN] dokumentuje obr. 1.

Popis experimentu Obr. 1 Naměřené hodnoty válcovacích sil vybraných jakostí ocelí (teplota válcování 900 nebo 1000 °C) Fig. 1 Measured values of rolling forces for selected steel grades (temperature of rolling 900 °C or 1000 °C)

Experimentální určení vlivu válcovací síly na velikost skoku válců bylo provedeno na vybraných jakostech ocelí, které spadají do konstrukčních nelegovaných i legovaných ocelí a do nástrojových ocelí (viz tab. 1).

Při dalších analýzách a výpočtech se uvažovalo s maximálními hodnotami naměřených válcovacích sil. Nejnižší hodnoty válcovacích sil vykazovala při obou teplotách válcování nelegovaná konstrukční ocel AREMA. Válcovací síly dalších konstrukčních ocelí nebyly zásadně rozdílné, bylo však zaznamenáno odlišné deformační chování při obou aplikovaných hladinách teploty válcování. Samozřejmě vyšší teplota válcování měla za následek snížení (v některých případech výrazné) hodnot válcovacích sil. Výrazně se odlišovaly válcovací síly dvou nástrojových ocelí (X50CrMoW a 63Cr5MoV), což bylo způsobeno jejich velmi vysokými deformačními odpory.

Tab. 1 Přehled použitých ocelí Tab. 1 Overview of used steels

konstrukční nelegované oceli

konstrukční legované oceli

nástrojové oceli

třída oceli 11 11 11 11 12 12 13 13 13 14 14 14 15 15 15 16 17 19 19 19

značka oceli S235JR S275JR S355J2 GL-A AREMA C45-E 21MnV 51Si7 30MnCrB5 21MnCr5 16MnCr 27MnCrB5 31CrV3 51CrV4 42CrMo4 34CrAlNi7 8Cr14 90MnCrV8 X50CrMoW 63Cr5MoV

Po ochlazení vývalků byla změřena jejich tloušťka a následně byla vyčíslena hodnota skoku válců hskok [mm] při jejich válcování: hskok  hskut  hnast

(1)

kde hnast [mm] je nastavená výška mezery mezi válci na válcovací stolici a hskut [mm] je skutečná mezera mezi válci při válcování daného materiálu, tj. naměřená tloušťka (výška) daného vývalku. Nejvyšší hodnoty skoku válců vykazovaly při obou teplotách deformace nástrojové oceli X50CrMoW a 63Cr5MoV. Celkově lze tvrdit, že s rostoucí celkovou válcovací silou se při laboratorním válcování lineárně zvětšoval skok válců jak dokumentuje viz obr. 2.

Pro laboratorní válcování byly ze zkoumaných ocelí připraveny ploché vzorky o rozměrech 6,9 x 25 x 110 mm, které byly ohřívány v elektrické peci na zvolenou teplotu válcování (1000, resp. 900 °C). Následně byly vzorky na válcovací stolici K350 (v konfiguraci kvarto s průměrem pracovních válců D = 65 mm) proválcovány jedním úběrem o velikosti 1,7 mm (eh = 0,28). Po ochlazení vývalků byla změřena a zaznamenána jejich tloušťka.

Diskuse výsledků V průběhu laboratorního válcování byly počítačově registrovány válcovací síly, které byly naměřeny pod pravým a levým stavěcím šroubem stolice K350.

Obr. 2 Laboratorním válcováním zjištěné hodnoty skoku válců Fig. 2 Values of the spring of rolls determined at laboratory rolling

23



Vyhodnocením dat získaných laboratorním válcováním byl určen z proválcovaných vzorků materiál s nejmenší válcovací silou. Tím byla jednoznačně ocel třídy 12 – AREMA, která byla využita pro stanovení hodnoty koeficientu nárůstu válcovacích sil kFv [-]. Hodnota koeficientu kFv byla vypočtena pro všechny zkoumané oceli a pro obě teploty válcování dle následující rovnice:

k Fv 

Fv zkoumaná ocel

Následně byl pro každou ocel odvozen matematický model vyjadřující teplotní závislost příslušného koeficientu kFv [8]: kFv  A  exp B  T 

Pomocí lineární regrese, s využitím makra v programu MS Excel, byly vypočteny materiálové konstanty A, B [-] pro oba teplotní rozsahy a byl přepočítán koeficient kFv u všech zkoumaných ocelí. Hodnota teploty T se v rovnici (3) uvádí ve °C. Výsledné hodnoty materiálových konstant A, B uvádí tab. 3.

(2)

Fv AREMA

U oceli AREMA byl koeficient kFv = 1 pro obě teploty válcování. Hodnoty koeficientů kFv všech zkoumaných ocelí při obou teplotních hladinách dokumentuje tab. 2.

Tab.3 Hodnoty materiálových konstant pro zkoumané oceli [8] Tab. 3 Values of material constants for investigated steels [8]

značka oceli S235JR S275JR S355J2 GL-A AREMA C45-E 21MnV 51Si7 30MnCrB5 21MnCr5 16MnCr 27MnCrB5 31CrV3 51CrV4 42CrMo4 34CrAlNi7 8Cr14 90MnCrV8 X50CrMoW 63Cr5MoV

Tab. 2 Celkové válcovací síly s vypočtenými koeficienty nárůstu válcovacích sil Tab. 2 Total rolling forces with calculated coefficients of increase in rolling forces

značka Fv [kN] Fv [kN] kFv1000 oceli (1000 °C) (900 °C) [-] S235JR 37,2 48,8 1,14 S275JR 36,4 46,2 1,12 S355J2 40 51,6 1,23 GL-A 38,4 48,2 1,18 AREMA 32,6 38 1,00 C45-E 36,6 50,6 1,12 21MnV 38 49,4 1,17 51Si7 39 60 1,20 30MnCrB5 39,2 51,4 1,20 21MnCr5 37,8 47,4 1,16 16MnCr 39,2 49,4 1,20 27MnCrB5 35,6 49,6 1,09 31CrV3 37,8 55,6 1,16 51CrV4 39,2 60,4 1,20 42CrMo4 38,4 54,6 1,18 34CrAlNi7 42,2 53 1,29 8Cr14 38,4 46,8 1,18 90MnCrV8 38,2 61,4 1,17 X50CrMoW 73,6 92,2 2,26 63Cr5MoV 57,8 77,2 1,77

(3)

kFv900 [-] 1,28 1,22 1,36 1,27 1,00 1,33 1,30 1,58 1,35 1,25 1,30 1,31 1,46 1,59 1,44 1,39 1,23 1,62 2,43 2,03

A [-] 3,63 2,63 3,36 2,66 1,00 6,25 3,36 18,79 3,90 2,45 2,67 6,85 11,57 20,01 8,78 2,72 1,79 30,30 4,67 6,97

B [-] -0,001158 -0,000855 -0,001005 -0,00082 0 -0,001719 -0,001054 -0,002751 -0,001178 -0,000747 -0,0008 -0,001838 -0,0023 -0,002814 -0,002009 -0,000747 -0,000415 -0,003254 -0,000725 -0,001371

Výhodou modelu (3) je možnost predikce nárůstu válcovacích sil zkoumaných ocelí i při jiných teplotách deformace než které byly zkoumány. V další fázi byla analyzována data získaná provozním válcováním zkoumaných ocelí na univerzální válcovací stolici ve VHb - Bohumín, která je složena z horizontální trio stolice (Lauthovo trio s průměry horního a spodního válce D = 570 až 650 mm, resp. středního válce D = 490 až 570 mm) doplněné o jeden pár vertikálních válců (D = 400 až 460 mm). Předností tohoto zařízení je možnost válcování ploché a široké oceli v poměrně širokém rozsahu rozměrů i v malotonážních kampaních. Vyhodnocením získaných dat byla zjištěna lineární závislost skoku válců na velikosti celkových válcovacích sil, jak dokumentuje graf na obr. 4. Prezentovaná křivka skoku válců je vlastností dané universální válcovací stolice.

Se vzrůstající válcovací silou roste lineárně, pro obě zkoumané teploty deformace, i hodnota koeficientu kFv, jak dokumentuje graf na obr. 3.

Se vzrůstající hodnotou celkové válcovací síly Fv [MN] lineárně stoupá hodnota skoku válců hskok [mm] jak popisuje následující rovnice:

Obr. 3 Závislost koeficientu nárůstu válcovacích sil na naměřené válcovací síle Fig. 3 Dependence of the coefficient of increase of rolling forces on the measured rolling force

24

Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV ISSN 0018-8069 hskok  0,5205  Fv

jejíž přesnost R2 = 0,8723.

Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment s lineární rovnicí, která vyjadřuje hodnotu skoku válců v závislosti na válcovací síle umožňuje predikovat skok válců při doválcování zkoumaných ocelí v provozních podmínkách univerzální válcovací stolice ve VHb – Bohumín. Tohoto lze využít zejména při tvorbě úběrových plánů pro vybrané typy konstrukčních a nástrojových ocelí.

(4) popisuje

koeficient

determinace

Eliminace rozdílného skoku válců v případě různých ocelí a teplot tváření pomocí vhodně stanoveného koeficientu bude snižovat riziko doválcování vývalku mimo požadované rozměrové tolerance i u kusových kampaní výroby. Poděkování Práce byly provedeny v rámci řešení projektů CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regionální materiálově technologické výzkumné centrum" (v rámci Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, financovaného ze strukturálních fondů EU a ze státního rozpočtu ČR) a SP2012/33 – Fyzikální a počítačová simulace materiálových vlastností vybraných typů materiálů (v rámci Specifického vysokoškolského výzkumu podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR).

Obr. 4 Závislost skoku válců na celkové válcovací síle Fig. 4 Dependence of the spring of rolls on the total rolling force

Závěr Využitím laboratorního válcování plochých vzorků byly zkoumány válcovací síly 20 vybraných ocelí tříd 11 až 19 tvářených při teplotě 900 a 1000 °C a při skutečné výškové deformaci eh = 0,28. Tyto experimentální podmínky byly zvoleny jako reprezentanti většinových parametrů během doválcování různých typů materiálů na univerzální válcovací stolici ve VHb – Bohumín.

Literatura [1] ČSN EN 10058. Ocelové tyče ploché válcované za tepla pro všeobecné použití - Rozměry, mezní úchylky rozměrů a tolerance tvaru. Praha: Český normalizační institut, 2004, 12 s.

Bylo ověřeno, že nejnižší válcovací síly vykazuje ocel AREMA, což je v podstatě technicky čisté železo. Vlivem chemického složení a velmi vysokých deformačních odporů vykazovaly nástrojové oceli X50CrMoW a 63Cr5MoV výrazně vyšší válcovací síly. Zvolené teploty válcování zásadně ovlivnily velikosti válcovacích sil všech zkoumaných ocelí.

[2] DIN 59 200. Flacherzeugnisse aus Stahl Warmgewalzter Breitflachstahl. Berlin: Deutsches Institut für Normung, 2001, 8s. [3] HAJDUK, M. Měření válcovacích tlaků na stolicích. Hutnické aktuality, Svazek 32. Praha: SNTL, 1963. 87 s. [4] KOLLEROVÁ, M. a kol. Válcovanie. Bratislava: ALFA, 1991. 576 s.

Pro obě zvolené teploty deformace a pro každou zkoumanou ocel byly definovány a vypočteny koeficienty charakterizující nárůst válcovacích sil za jinak analogických podmínek tváření ve srovnání s ocelí AREMA. Pro každou ocel byl následně odvozen matematický model teplotní závislosti příslušného koeficientu.

[5] LENARD, J. G. Primer on Flat Rolling. 1. vydání. Oxford: Elsevier, 2007. 342 s. [6] http://www.trz.cz [7] http://katedry.fmmi.vsb.cz/UMRTP [8] BAMBUŠEK, V. Experimentální určení vlivu deformačních odporů ocelí třídy 11 až 19 na skok válců při válcování za tepla. Ostrava, 2012. Diplomová práce. VŠB-Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra tváření materiálů.

Znalost koeficientů, charakterizujících v závislosti na teplotě odhad nárůstu válcovacích sil v porovnání s válcováním referenční oceli AREMA a propojení

Recenze: Ing. Ladislav Zela, CSc.

_____________________________________________________________________________ Nová válcovna tyčí pro Čínu Baosteel orders new bar mill. MPT International 2012, č. 2, s. 14 Čínská firma Baosteel Engineering and Technolgy objednala pro svůj závod Shaoguan Iron and Steel Group v provincii Guangdong válcovnu tyčí. Bude se na ní válcovat kulatina o průměru do 80 mm. Trať bude mít čtyřstolicové předválcovací pořadí a čtyřstolicové střední pořadí, nůžky, kalibrační blok a tři chladící sekce pro termomechanické zpracování. Před chladicím ložem budou nůžky, dělení za studena budou zajišťovat dvě pily. Trať dodává firma Siemens VAI Metals Technology. Do provozu má být uvedena na počátku r. 2013. LJ 25



Forging of Crankthrows for Welded Crankshafts Kování zdvihů pro svařované zalomené hřídele doc. Ing. Miroslav Greger,CSc., Ing. Václav Šumšal, VŠB – Technical Univerzity Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Ing. Jiří Petržela, Ph.D., Ing. Vladimír László, Ph.D. Ing. Tomáš Cechel, Ing. Miroslav Juhas, VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY, a.s. Ostrava Crankshaft for vessel engine is one of the most vital parts for ships. Crankshafts are roughly classified into two categories; built-up type crankshafts for 2-cycle diesel engines and solid type crankshafts for 4-cycle diesel engines. Built-up type crankshafts are made by shrink fitting journals to crankthrows for the numbers of cylinders and are widely used for marine diesel engines with cylinder bore-diameters larger than approx. 400 mm. The two oil shocks forced low speed, two cycle, engine manufacturers to pursue lower energy consumptions and lower fuel costs. As a result, the engine strokes have become longer and the cylinder pressures have become higher. Also, the recent increasing size of ships has resulted in a requirement for higher powers and, at the same time, the needs to reserve maximum cargo space require downsizing of engines. The technical trend in the low-speed engine requires the builtup type crankshafts to have higher strength and higher reliability. Solid type crankshafts are press-formed from steel ingots and are used for mid-to high-speed, four cycle, engines with cylinder bore-diameters of less than 600 mm. Several developments are progressing for the 4 cycle engines to improve overall efficiencies. These include higher cylinder pressures, longer strokes and utilization of exhaust energy. As in the case of built-up type crankshafts, longer strokes and down-sizing are required for solid type crankshafts. An important requirement for solid type crankshafts is strength. Some of the engines employ materials with strength as high as 950 MPa. Along with the strengthening of materials, higher reliabilities are required more than ever for the crankshafts. Authors propose in their article new technology for production of hoisting gears for welded crankshafts. Type of steel with good weldability and yield strength Re ≥ 300 MPa was proposed. Moreover technology for forging of crank throw with semi-pivot by technology of bending of the blank into an open die was proposed. Nevýhodou technologie volného kování velkých zalomených hřídelí je nízká tvařitelnost oceli, a velké přídavky na obrábění. Vznikl požadavek vyvinout technologii kování nejsložitějšího dílu pro zalomené hřídele, zdvihů v zápustce na běžném vertikálním lise. Byla vyvinuta nová technologie kování, vhodná pro kování v otevřených zápustkách. Předkovek je připraven volný kováním. V článku je analyzován technologický postup zápust¬kového kování zdvihu pod běžným vertikálním lisem. Nová technologie výroby zdvihů je určena pro zalomené hřídele svařovaného provedení. Je navržen typ oceli s dobrou svařitelností a mezí kluzu Re ≥ 300 MPa. Dále je navržena technologie kování zdvihů s poločepem technologii ohýbáním předkovku do otevřené zápustky. Změnou konstrukčního provedení poloskládaných hřídelí na hřídele svařované vede k výraznému snížení hmotnosti zdvihů, k snížení hmotnosti předkovků a vstupních polotovarů, tj. kovárenských ingotů. Svařované zalomené hřídele vyžadují přechod z uhlíkových ocelí ČSN 12 140 na ocele legované typu CrNiMo, tím se zvýší mez kluzu a pevnost. Kromě úspory hmotnosti u zdvihů pro svařované zalomené hřídele dochází k dalším úsporám oceli na výrobu hlavních čepů, které jsou u poloskládaného provedení zalisovány do jednotlivých ramen zdvihu. Celková úspora oceli při výrobě svařovaných zalomených hřídelů v porovnání s poloskládanými se pohybuje kolem 25 %.

Forged pieces for folded crankshafts for large ship engines form production program of Czech and foreign free forging shops. Semi-folded crankshafts are good export article of numerous forging shops. We observe recently at the manufacturers of large ship engines the tendencies towards reduction of the overall mass of engines, as a reaction to the requirement to reduce the ship mass, to reduce consumption of fuels, etc. One of possibilities of realisation of these tendencies consists in manufacture of welded crankshafts [1] instead of folded crankshafts, as this will reduce the mass and dimensions of the crankshaft in comparison with the folded design, which again influences significantly on reduction of dimensions and thus of the mass of the whole engine [2]. That's why it is necessary to watch closely this new

direction of design, and to get prepared for a possibility of supplies of welded crankshafts.

Requirements of welded crankshafts Unlike the semi-folded crankshafts the welded crankshafts must be made from a perfectly weldable steel. Minimum requirements to mechanical properties are declared by individual acceptance companies (MAN B&W Diesel AG, Burmeister & Wain, Wärtsilä, [3,4], etc.) by the following values: Rm = 490 – 620 MPa; Re ≥ 300 MPa; A5 = 23 %; Z = 55 %; KCU = 40 J. These conditions can be met for semi-folded crankshafts by carbon steels of the class 12. For production of welded crankshafts it is necessary to use low alloyed 26



steels with lower carbon equivalent, for example steels according to the ASTM A541-73, Gr. 2, or steel according to the DIN 16CrMo44, or S19M. Chemical composition of the steel S19M is given in tab.1.

Fulfilment of stipulated criteria a) weldability Good weldability is ensured by low contents of carbon, chromium and vanadium in steel, i.e. by low carbon equivalent, calculated with use of the following equation

Tab. 1 Chemical composition of the steel grade S19Mo in wt. % Tab. 1 Chemické složení oceli S19Mo v hm. %

C

Mn

Si

Pmax

Smax

Cr

Mo

0.17 – 0.20

0.70

0.30

0.035

0.035

0.8 – 1.0

0.4 – 0.5

C ekv .  C 

The aim of transfer from production of semi-folded crankshafts to welded crankshafts was to achieve a substantial reduction of mass and shortening of the overall length of crankthrow, since welded crankshafts, unlike hot pressed pivot journals, do not require creation of a massive leaf of crank throw, because the welded design does not need the necessary clamping force. Thanks to this the whole crankthrow is shorter and narrower, which can be seen from comparison of design of folded and welded crankshafts of the type BW L60MC in tab. 2.

Cekx  0.20 

 36.3  48.6%C  4.11%Mn  3.43% Ni     9.81 Rm     2.96%Cr  14.7%Mo  50.5%V  (3) The calculated value of the ultimate strength for large forged pieces heat treated with tempering to the temperature of 650 °C/48 h for the lower limit of the elements in the analysed steel achieves the following:

Crank throw dimensions Total Thickness Maximum Mass height of arms width [kg] [mm] [mm] [mm] 1980

294

1320

7 570

1663

276

1116

7 000

 36.3  7.8  4.5  0.7     9.81  519 MPa Rm     0.3  2.83  0.5 

The following is decisive for determination of chemical composition of steel [5]: a) good weldability, limited by carbon contents Cmax = 0.20 % any by low carbon equivalent, b) ensuring of the required yield strength Re = 300 MPa for thickness of forged pieces around 700 mm, c) low processing costs.

An internal report [7] gives the strength properties of the steel A533 (chemical composition of steel: 0.18 % C; 1.4 % Mn; 0.13 % Cr; 0.6 % Ni; 0.48 % Mo; 0.01 %V) in forged plates with the thickness of 300 mm. Values of yield strength Re was 430 to 460 MPa and value of strength Rm = 580 to 610 MPa. The plates were after forging heat treated by quenching into water and tempered at the temperatures from 645 to 665 °C.

These requirements are met by the steel of the chemical composition specified in tab. 3

Importance of addition of molybdenum into steel follows from the equation (3), in which the constant 14.7 influences significantly the strength of steel. In comparison with the steel according to the standard ČSN 13 030 without molybdenum (chemical composition: 0.16 % C; 1.12 % Mn) the yield strength achieved in the plates with thickness of 250 mm was Re = 230 to 260 MPa. The plates were heat treated by normolising with tempering.

Tab. 3 Proposal of chemical composition of steel for welded crankshafts [wt.%] Tab. 3 Návrh chemického složení oceli pro svařované zalomené hřídele [hm. %] Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

V

0.16 0.20

1.10 1.50

max. 0.40

max. 0.035

max. 0.035

max. 0.30

0.20 0.50

0.20 0.50

max. 0.05

(4)

Strength of the steel chosen for forged pieces of hoisting gears is the same or higher than that of the steels used so far. For example in the steel A302 E (chemical composition: 0.135 % C; 1.0 % Mn; 0.135 % Cr; 0.52 % Ni; 0.375 % Mo) the following properties were determined in the forged pieces with the wall thickness of 260 mm: Re = 350 MPa and Rm ~ 510 MPa.

Chemical composition of steel for welded crankshafts

C

1.50 0.40 0.50 0.30 0.50 0.05       0.66 6 24 40 5 4 14

(2) b) ensuring of strength values Author Otsuki [6] has derived for calculation of the ultimate strength the general relation based on chemical composition of steel:

Tab. 2 Hlavní rozměry a hmotnost zdvihu L60MC Tab. 2 Main dimensions of the crank throw L60MC

Semi-folded design Welded design

(1)

Calculation of the maximal carbon equivalent for the proposed steel was made in accordance with the equations 2:

Design of crank throw

Execution

Mn Si Ni Cr Mo V      6 24 40 5 4 14

27



Development of technology for manufacture of crankthrow for welded crankshafts Advantageous technology for manufacture of hoisting gears for welded crankshafts will be such technology, which will ensure production of crankshafts with the smallest possible number of welds. For this reason it seems advantageous to manufacture whole crank throw with the forge main semi-pivots. Figure 1 shows the shape of the machined crankthrow of the type L60MC with semi-pivots.

Obr. 2 Výkovek zdvihu L60MC Fig. 2 Forged piece for the crankthrow gear L60MC

Tab. 4 Přídavky na obrábění a rozměry jednotlivých části výkovku zdvihu L60MC Tab. 4 Machining allowances and dimensions of individual parts of the forged piece for the crankthrow L60MC

Obr. 1 Obrobený zdvih L60MC Fig. 1 Machined crankthrow L60MC

For production of these crankthrow we presume use of technology of bending of the shaped blank in an open die. The shape and dimensions of the forged piece are shown in Fig. 2.

Design of forged piece Design of the forged piece used the standard ČSN 42 9011. Machining allowances for a forged piece with the cross-section of 1 100 mm and height of 2 500 mm are 37 the following: for the cross-section p d  5518 mm; for the height: pl  2,5  pd . In respect to the proposed forging technology (bending in the open die) these allowances were modified to the following values: allowances for the dimension pd = 55 to 100 mm and allowances for the height pl = 120 mm.

Dimensions of the

Individual parts of the machined crank throw

Dimensions

Thickness of arms Gap between arms Diameter of the main pivot Diameter of the crankpin Thickness of arms Thickness of crank throw Dimension Dimension Distance of cranks and main pivot Total height of the hoisting gear Width of crank throw

405.5 240 682

+ 60 - 60 + 100

[mm] 465 180 780

682

+ 100

780

285 810

+ 60 + 60

345 870

486 1051

+ 100 + 60

580 1110

986

-

1000

1668

+ 60

1780

1116

+ 60

1180

[mm]

Allowance [mm]

forged piece

Calculation of mass of the forged piece Figure 1 shows the diagram of the shape for calculation of mass of the machined crankthrow. Total volume of the crank throw varies around 0.962 m3, to which corresponds the mass of 7 560 kg. The calculated mass of the crank throw gear of the folded design (with holes for the main pivot) varies around 7 000 kg mass of the forging was calculated according to the forging diagram shown in Fig. 2. Volume of the forging for the crank throw is 1.741 m3, the mass is 13 700 kg. On the basis of calculation of the volume and mass of the forging for the crankthrow the shape of the blank was designed.

Values of machining allowances for individual parts of the forged piece and dimensions of the forged piece after rounding in conformity with the principles stated in the standard ČSN 42 9011 are given in tab. 4.

28



Design of the blank for crankthrow

Technological forging

Design of the blank is based on the assumed flow of metal at bending of the blank into the open die.

Tab. 5 Rozměry a mezní úchylky tvaru předkovku zdvihu Tab. 5 Dimensions and limit deviations of the shape of the blank for crankthrow

860020

Thickness of leaf with semipivot

465020

Length of head

870020

Thickness of arms

10 40010

crankthrow

The blank (Fig. 3) for two forgings of crankthrow with semi-pivots (Fig. 1) will be forged from the ingot 8K50. The blank is bent into the shape of the crank throw in an open die, Fig. 4a. Precise dimensions of the forging for crank throw are obtained by stamping of the blank in a die by the stamping plate, see Fig. 4b [8].

Dimensions [mm]

Height of head

of

Technological process for production of crankthrow for welded crankshafts is based on the known technology for crankthrow forging for folded crankshafts. The crank throw gear will be produced by bending of the shaped blank in an open die, when the crankthrow has shoulders forged on both leaves, which serve as future halves of main pivots.

Due to the proposed forging technology, i.e. bending of the blank into the open die, it is necessary to manufacture the blank with observance of the following dimensions specified in Table 5.

Individual parts of the blank

process

The die has a camber of 3 ° on its functional surfaces for easy removal of the forging from the cavity of the die. After forging the hot forged piece (surface temperature min. 500 °C) is transported for heat treatment consisting of normalising with tempering. Preliminarily heat treated forged pieces are rough machined, subjected to non-destructive testing of their quality, and they are then welded into the shape of the shaft. This is followed by final heat treatment and by control of quality and final machining.

Figure 3 shows the shape and dimensions of the blank.

Technological procedure for production of crankthrow for welded crankshafts was verified on the models of the scale 1 : 15 [9].

Obr. 3 Tvar a rozměry předkovku zdvihu L60MC Fig. 3 Shape and dimensions of the blank for the crankthrow L60MC

Nominal mass of the blank and ingot Is calculated from the figured dimensions of the blank. Volume of the forging is 1.885 m3, to which correspond the mass of the forging of 14 800 kg. The difference between the mass of the blank and mass of the forging is 8.3 %. The consumption mass ms was determined from the mass of the blank mf.p. according to the equation:

a)

b)

Fig. 4 Shape of the open die (a) and stamping of the forged piece in a die (b): 1-crankthrow, 2-open die, 3- stamping plate, 4bending tool Obr. 4 Tvar otevřené zápustky (a) a pěchování výkovku v zápustce (b): 1-výkovek zdvihu, 2-zápustka, 3-pěchovací deska, 4ohýbací nástroj

ms  1,15  m f . p.  1,15 14800 17000kg

Conclusions The objective of the solution consisted in development of new technology for production of welded crankshafts, which make it possible to reduce their

and afterwards an optimum mass of the ingot for forging marked as 8K50 was chosen. 29



mass, and thus also the total mass of ship engines. Change from semi-folded crankshafts to welded crankshafts leads to substantial reduction of mass of crank throw, to reduction of mass of blanks and input semis, i.e. ingots for forging. The welded crankshafts require the transfer from carbon steels according to ČSN 12 140 to the alloyed steels of the CrNiMo type, which increases yield strength and ultimate strength. Apart from savings from reduced mass the crankthrow for welded crankshafts bring also another economy of steel for production of main pivots, which in the case of semi-folded are pressed into individual arms of the crank throw. Overall economy of steel at production of welded crankshafts in comparison with the semi-folded crankshafts is around 25 %. Acknowledgements The findings presented in the article were obtained at solution of the project MPO reg. No. FR-TI2/117. The authors express their thanks to the Ministry of Industry and Trade for financial support of the project.

[2]

SUN, M.Y., LU, S.P., LI, D.Z. et al. Three-dimensional finite element method simulation and optimization of shrink fitting process for a large marine crankshaft. Materials and Design, 2010, vol. 31, pp. 4155-4164.

[3]

PAULES, J.R., EDWARDS, W.P., EDWARDS, V.H. et al. The Manufacture and Properties of Large Crankshafts Produced with Open Die Forging Practices. JFA, 2007, Vol.18, pp. 41-50.

[4]

OMATA, S. Effects of forged grain flow on ultra-high-cycle fatigue strength of forged crankshafts. Translated from Journal of the JIME, 2005, Vol.39, No.5, pp.1-8.

[5]

ELFMARK, J., GREGER, M. Výzkum technologie výroby středních kusů zal. hřídelů svař. provedení [Research of technology for production of central pieces of welded crankshafts]. Tech. report VU 03/06/84/15.VÍTKOVICE, 1985, 12. p.

[6]

OTSUKI, E. Stress assessment of crankshaft of low speed diesel engines. Translated from Journal of the JIME, 2007, Vol.42, No.2, pp.1-8.

[7]

KWON, K., PARK, H.S. Design of die large marine concept forging process of thrust shaft for diesel engine using floating die. Int. J. Prec. Eng.Manuf., 1990, No, 3. pp. 530-535.

[8]

GREGER, M., PETRŽELA,J., LÁSZLÓ, V. a j. Kování zalomených hřídelů pro lodní motory [Forging of crankshafts for ship engines]. Hutnické listy, 2011, vol. 64, No. 1, pp. 3743.

[9]

GREGER, M. Studie kování zdvihů pro zalomené hřídele L60MC [Study of forging of crank throws for crankshafts L60MC]. DT ČSVTS: Ostrava, 1984, 55 p.

Literature [1]

WANG, Z., XU, J., ZHANG, J. et al. Fabrication of high-power diesel engine crankshafts by electroslag casting process. Journal of Materials Processing Technology, 2007, vol. 182, pp. 588-592.

Recenze: Ing. Ladislav Kander, Ph.D doc. Ing. Viktor Tittel, CSc.

___________________________________________________________________________________________

30



Forming of Tailored Laser Welded Blanks Tvárnenie na mieru šitých laserovo zváraných polotovarov doc. Ing. Jozef Bílik, PhD., Ing. Mariana Balážová, Ing. Anna Pompurová, Ing. Roland Šuba, PhD., Ing. Ľudmila Kršiaková, PhD., Slovak University of Technology Bratislava, Faculty of Materials Science and Technology in Trnava, Slovak Republic The paper is focused on forming of laser welded blanks used mostly for manufacturing of automotive parts. The experimental tests were focused on evaluation of formability of tailored laser welded blanks made from two materials - DC 04 EN 10130/91+Al/98 steel for deep drawing (thickness 1,93 mm) and S315MC EN 101492/95high strength steel (thickness 1,80 mm). The tensile tests of all welded samples shows that all farctures were in material DC 04 not in the weld. The cracks during Erichsen cup test of welded samples were created in the weld in direction perpendicularly to weld. The microhardness measurements established significant increasing of weld metal hardness, which has negative influence on the forming process. It even can cause fracture of the formed part during the forming process. Results of tests show that the technological parameters of the forming and design of tools for tailored laser welded blanks must be carefully considered. The quality of welds must also be carefully controlled, because of their critical role in subsequent forming. Príspevok je zameraný na problematiku tvárnenia laserovo zváraných polotovarov používaných pri výrobe komponentov ktoré sa v čoraz väčšej miere využívajú nielen v automobilovom priemysle. V príspevku sú uvedené niektoré výsledky z oblasti hodnotenia tvárniteľnosti polotovarov pripravených laserovým zváraním. V príspevku sú uvedené aj niektoré výsledky merania tvrdosti v mieste zvarových spojov ako aj výsledky makroštruktúrnej analýzy. Experimentálne skúšky boli zamerané na hodnotenie tvárniteľnosti polotovarov pripravených zváraním laserom z dvoch materiálov a to z hlbokoťažnej za studena valcovanej pozinkovanej ocele DC 04 EN 10130/91+Al/98 s hrúbkou 1,93 mm a vysokopevnej za tepla valcovanej pozinkovanej ocele S315MC EN 10149-2/95 s hrúbkou 1,80 mm. Pre hodnotenie tvárniteľnosti bola použitá ťahová skúška podľa STN EN 10 002-1 na plochých skúšobných vzorkách pripravených podľa STN 42 0321 a Erichsenova skúška. Polotovary boli zvárané CO2 laserom pričom rýchlosť zvárania bola 75 mm/s, výkon lasera 3200 W, ohnisková vzdialenosť 52 mm, ochranný plyn Hélium, vzdialenosť medzi prístrihmi 0 + 0,05 mm. Pri ťahovej skúške na všetkých laserovo zváraných vzorkách k roztrhnutiu došlo mimo zvaru v materiály DC 04 čo svedčí o dobrej kvalite zvarov. Pri Erichsenovej skúške na vzorkách u laserovo zváraných vzoriek vznikali trhliny kolmo na zvar s iniciáciou trhliny vo zvare čo svedčí o tom, že zvary sú kritickým miestom z hľadiska tvárnenia laserovo zváraných polotovarov. Pri Erichsenovej skúške na laserovo zváraných vzorkách došlo k výraznému zníženiu hĺbky vtlačkov oproti hĺbke vtlačkov nameranej na vzorkách z ocele DC04 a aj oproti hĺbke vtlačkov nameraných na vzorkách z ocele S315MC. Pri meraní mikrotvrdosti sa zistilo že došlo v tepelne ovplyvnenej oblasti na strane materiálu S315MC k výraznejšiemu zvýšeniu tvrdosti oproti tvrdosti základného materiálu ako u materiálu DC04. V samotnom zvarovom kove sa zistilo výrazné zvýšenie tvrdosti, čo má pri tvárnení negatívny vplyv na priebeh procesu tvárnenia a môže viesť aj k vzniku porušenia výtvarku v procese tvárnenia. Preto pri tvárnení laserovo zváraných na mieru šitých polotovarov treba okrem technologických parametrov a konštrukcie nástrojov venovať veľkú pozornosť práve kvalite zvarových spojov ktoré sú vo väčšine prípadov zdrojom možného porušenia výtvarkov.

Nowadays the most used method of welding of two combined blanks is laser welding. The advantages of laser welding are absence of filler metal, the welds are clean, precise and heat affected zone is small.

of manufacturing of each part made of combined blank (smaller parts, simpler shapes of each part) and thus lower costs of tools or possibility of using shears to manufacture each part of laser welded blanks.

The components manufactured from tailored laser welded blanks are currently more and more often used in various industries. The widest use of such components is in car making, production of agricultural machines, etc.. The blanks are welded from two or more materials with different properties, which can have different strength, different thickness or different surface treatment. The advantages of tailored welded blanks consist in reduction of the weight of components, optimal material utilization, better absorption of impact energy, higher stiffness of components, easier process

The disadvantages of combined blanks forming are not only some difficulties of their manufacturing but also some problems with their forming.

Forming of laser welded blanks During the forming of laser welded blanks the defects can be created in welds or near them. From the point of view of orientation, the defects created during forming of laser welded blanks can be classified into two groups: 31



– cracks parallel to the weld (parallel cracks Fig. 1) – they are near the weld at the distance from 1 up to 3 mm. This type of defect occurs in non-symmetrical blanks. It is created in the formed part by maximal stresses and maximal deformation perpendicular to the weld. It can be created also by local stress concentrations, which changed the properties of metals in the weld and heat affected zone and their direction. - cracks perpendicular to the weld (perpendicular cracks Fig. 2) – they propagate across two neighbouring materials, they can change direction by 90˚ and propagate in parallel to the weld (Fig. 3). This type of defect can occur in symmetrical and also in nonsymmetrical blanks. It occurs on the formed parts in the areas, where the weld is excessively loaded in parallel direction near parallel stretching of the blanks, where elongation is lower at the location of the weld due to hardening in the weld [1, 2, 3, 4 5].

Fig. 3 Perpendicular crack with transition into parallel crack Obr. 3 Kolmá trhlina s prechodom do trhliny pozdĺžnej

The use of conventional tools is very limited because welded blanks consist of two or more different materials with different properties and different thickness. The disadvantage of conventional tools can be for example that hold down ring does not fit properly on the thinner part of the welded blank. For this reason conventional tools can be adjusted with stepped plates to compensate different thickness of the parts of the welded blank.

Sunray like cracks or branch like cracks can also be created.

Such tools have changing parameters of holding due to different tolerances at different thicknesses of sheet. The hold down ring does not fit properly on some parts of the blank and thus the holding pressure will be lower than required, causing problems during the forming [2]. Therefore two types of defects can be created: - cracks – during the shift of the thicker part of the blank in the direction towards the edge of the tool, where the clearance between the upper and lower part is changing, the material is jammed and crack is created, Fig. 1 Parallel crack Obr. 1 Pozdĺžna trhlina

- wrinkling (Fig. 4) – during the shift of the weld in the direction from the edge of the tool, where the clearance is changing, the unwanted wrinkling is created.

Fig. 2 Perpendicular crack Obr. 2 Kolmá trhlina

For forming of laser welded blanks consisting of blanks with different thickness conventional tools or tools specially developed for tailored blanks forming were used. Both groups of tools have advantages and disadvantages.

Fig. 4 Wrinkling at shift of the weld in the direction from the edge of the tool Obr. 4 Zvlnenie pri posune zvaru smerom od hrany nástroja

32


Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment Tab. 4 Mean values of the measured parameters for DC 04 steel Tab. 4 Stredné hodnoty nameraných veličín pre oceľ DC 04

Experimental measurements and discussion about achieved results

Direction

Re Rm A80 Z [%] n [-] r [-] [MPa] [MPa] [%] 0o 177.7 289.6 45.8 62.9 0.21 1.54 45o 199.3 303.3 42.0 62.2 0.20 1.32 90o 187.5 287.2 44.4 68.8 0.21 2.05 so = 1,93 mm n – exponent of strengthening, r – coefficient of normal anisotropy

The experiments were focused on the evaluation of formability of blanks manufactured by laser welding of two different materials with different thickness. The formability was evaluated by tensile tests and Erichsen cup tests. The blanks were welded by CO2 laser with parameters given in Table 1. Tab. 1 Parameters of laser welding Tab. 1 Parametre pri zváraní laserom

Type of laser Welding speed [mm/s] Focal length [mm] Power of laser [W] Protective gas Distance between blanks [mm]

Tab. 5 Mean values of measured parameters for S315MC steel Tab. 5 Stredné hodnoty nameraných veličín pre oceľ S315MC

CO2 laser 75 52 3200 Helium 0 + 0.05

Direction

Re [MPa] 0o 357.0 45o 379.1 90o 346.7 so = 1,80 mm

Si ≤ 0.1

P ≤ 0.025

S ≤ 0.025

Sample No. 1 2 3 4 5 6 7 8 Mean value

Al 0.02

Tab. 3 Chemical composition of S315MC steel [wt. %] Tab. 3 Chemické zloženie ocele S315MC [hmot. %]

C ≤ 0.13 to 0.17

Mn ≤ 0.9

Si ≤ 0.03

P ≤ 0.02

S ≤ 0.01

Z [%] n [-] r [-] 35.7 35.6 27.9

0.14 0.83 0.12 0.99 0.13 1.03

Tab. 6 Results of tensile tests of laser welded samples Tab. 6 Výsledky z ťahových skúšok na laserovo zváraných vzorkách

Tab. 2 Chemical composition of DC 04 steel [wt. %] Tab. 2 Chemické zloženie ocele DC 04 [hmot. %]

Mn ≤ 0.4

A80 [%] 25.0 22.6 15.5

The results of tensile tests of samples manufactured from laser welded blanks made from materials DC04 and S315MC are given in Table 6. The fracture of all samples occurs not in the weld but in the DC 04 material.

Chemical composition of DC 04 EN 10130/91+Al/98 and S315MC EN 10149-2/95 steels used as the samples for experimental measurements can be seen in Tables 2 and 3. DC 04 steel is for deep drawing, cold rolled zinc plated steel and S315MC steel are high strength, hot rolled zinc plated steels.

C ≤ 0.08

Rm [MPa] 474.2 472.9 446.4

Al 0.02

Tensile tests were carried out according to STN EN 10 002-1 using sheet tensile test specimens prepared according to STN 42 0321 (Fig. 5).

Re [MPa] 182.7 185.6 180.5 183.4 185.5 184.6 185.3 184.7 184.0

Rm [MPa] 300.5 301.3 300.8 301.1 305.0 304.3 304.2 304.7 302.7

Z [%] 70.3 73.5 71.1 72.6 69.6 67.2 64.9 66.3 69.4

Results of Erichsen cup tests of samples from DC04 steel, S315MC steel and laser welded samples are given in Table 7. Tab. 7 Results of Erichsen cup tests of samples from DC04 and S315MC steel Tab. 7 Výsledky z Erichsenovej skúšky na vzorkách z ocele DC04 a z ocele S315MC

Sample No.

1 2 3 4 5 6 7 8 Mean value

Fig. 5 Shape and dimensions of the test sample Obr. 5 Tvar a rozmery skúšobnej vzorky

Tables 4 and 5 shows results of tensile tests of tested materials as mean values of six measurements for directions 0o, 45o and 90o to the direction of rolling.

33

Cup height until fracture hcrit [mm] DC04 S315MC laser steel steel welded samples 13.55 13.15 12.60 13.50 12.95 12.40 13.60 12.65 11.35 13.55 12.90 10.35 14.05 12.50 12.50 13.95 12.45 11.75 13.85 12.45 12.50 13.75 12.40 11.60 13.73 12.68 11.86



Cracks during Erichsen cup tests of samples from DC04 and S315MC steel were created around contour line and at laser welded samples the cracks were created perpendicularly to the weld. The samples from the laser welded blanks after Erichsen cup test can be seen in Fig. 6.

In the heat affected zone on the side of S315MC material, the increase of hardness is more significant in comparison to the hardness of the base material than in the DC04 material. The hardness of the weld metal increases significantly and this has negative influence on the forming process. It even can cause fracture of the

Fig. 6 Samples from laser welded blanks after Erichsen cup test Obr. 6 Vzorky z laserovo zváraných polotovarov po Erichsenovej skúške

Fig. 8 Micro-hardness curves, 1 – sample No. 1, 2 – sample No. 2 Obr. 8 Priebeh nameranej mikrotvrdosti, 1–vzorka č.1, 2 – vzorka č.2

Micro-hardness of laser welded blanks in direction perpendicular to the welds was measured as well. The results of measurements are in Table 8. The locations of micro-hardness measurements are shown in Fig. 7.

formed part during the forming process. The structure of the weld can be seen in Fig. 9.

Fig. 7 Locations of micro-hardness measurements Obr. 7 Miesta merania mikrotvrdosti Tab. 8

The results of micro-hardness measurements on laser welded blanks Tab. 8 Výsledky merania mikrotvrdosti na laserovo zváraných polotovaroch

Location of measurement 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Fig. 9 Macro-structure of the weld Obr. 9 Makroštruktúra zvarového spoja

Micro-hardness HV1 Sample No. 1 Sample No. 2 165 165 153 251 305 305 358 131 121 113 105 105 108

Conclusions Using of tailored laser welded blanks is one of the ways for reduction of weight, increase of safety and reduction of price of the components manufactured from the sheets, especially in automotive industry. Use of such blanks brought, however, some problems with their forming. The paper is focused on evaluation of formability of the laser welded blanks manufactured from materials DC04 and S315MC. The static tensile tests of laser welded test samples established that the fracture of the samples occurred not in the weld or in the heat affected zone, but in DC04 material, which had lower strength than S315MC material. These results proved that the strength of the welds was high enough. The Erichsen cup tests of the laser welded samples established significant reduction of the cup height on the samples from DC04 steel and on the samples from S315MC steel.

185 182 193 289 283 285 301 123 117 111 113 110 110

The results of micro-hardness measurements can be seen in Fig. 8. 34



Results of tests proved that the technological parameters of the forming and design of tools for tailored laser welded blanks must be carefully considered. The quality of weld must also be carefully controlled, because the fracture of the formed parts occurs in most cases in the welds.

Acknowledgements The financial support of grant from the Ministry of Education of the Slovak Republic VEGA 1/0203/11 is gratefully acknowledged. Literature [1] TURŇA, M., KOVAČÓCY, P. Zváranie laserovým lúčom. Bratislava: STU, 2003, 90 pp. ISBN 80-227-1921-8

[2]

SCHREK, A., ŽITŇANSKÝ, P., KOSTKA, P., MEDZIHRADSKÝ, J. Rozloženie pretvorenia pri ťahaní zložených polotovarov [Distribution of forming at drawing of assembled blanks]. Kovárenství, No. 38. Brno: Svaz Kováren ČR o.s., 2010, pp. 57 – 60. ISSN 1213-9289

[3]

BÍLIK, J., MARÔNEK, M, BÁRTA, J., KRŠIAKOVÁ, Ľ. Forming of Laser Welded Surface Treated Blanks. In Forming 2011, Hutnické listy No. 4, vol. LXIV, 2011, pp. 46 – 49. ISSN 0018-8069

[4]

KORUK,A.,I., HRIVŇÁK, I., KAPLAN, A. Laserové zváranie prístrihov karosárskych plechov. Zváranie – svařování.2000, č.3, s.56-60. ISSN 0044-5525

[5]

SAUNDERS, F., I., WAGONER, R., H. Forming of TailorWelded Blanks. Metallurgical and Materials Transactions A, Volume 27, Number 9 (1996), pp.2605-2616, DOI: 10.1007/BF 02652354

Recenze: prof. Ing. Emil Evin, CSc. prof. Ing. Ivo Schindler, CSc.

____________________________________________________________________________________________________________________

Nová huť se dožije nejméně sta let, říká generální ředitel ArcelorMittal Ekonom.iHNed.cz Petr Korbel

26.6.2012

Největší hutní firma v ČR má necelý rok nového generálního ředitele Tapase Rajderkara. Jeho první pracovní úkol však nebyl snadný - podepsat více než 700 ukončení pracovních smluv a vyplatit bývalým zaměstnancům v průměru 21 měsíčních platů. Původem indický železářský gigant ArcelorMittal sliboval, že v Ostravě postaví novou ocelárnu za 5 mld. Kč. Projekt však zatím skončil u ledu. Na druhou stranu se ale firma pustila do velkých ekologických investic. Rajderkar soudí, že díky tomu se někdejší Nová huť, která byla postavena před 60 lety, dočká nejméně 100. výročí. Před osmi měsíci jste přišel do ČR. Korejci či Japonci si sem obvykle přivezou kuchaře a místnímu obyvatelstvu se dosti vyhýbají, protože se bojí střetu kultur. Je to i Váš případ? Určitě ne. V Evropě žiji přes 10 let. Navštívil jsem, většinou služebně, asi 45 zemí. Objevil jsem krásy Evropy a vybudoval jsem si vztahy s místními lidmi. I v Ostravě chodím s místními na večeři, dát si dobré víno. Mám přátele v mnoha zemích, například v USA, Kanadě, Velké Británii, Itálii, Francii, Německu. Věřím, že hodně přátel získám i v České republice. Z tohoto pohledu jste ale nezačal nejlépe: koncem loňského roku jste českým zaměstnancům oznámil propouštění, byť metodou dobrovolného odchodu. Kolik pracovníků nakonec odešlo? Lidí se do tohoto programu přihlásilo přes 800, odešlo jich 724. V průměru jsme jim vyplatili 21 měsíčních platů. Důvodem, proč jsme se do toho pustili, byla situace na trhu. Ta určí rovněž budoucí vývoj. Jde nám o to, abychom si udrželi konkurenční schopnost, abychom zde měli co nejvyšší produktivitu. Firma přitom předtím hlasitě volala, aby lidé více studovali technické obory a že potřebujeme i vyučené dělníky. Nepůsobí to teď trochu divně? Takto to stavět není správné. Především bych zdůraznil, že asi třetině z lidí, kteří odešli, scházely nanejvýše tři roky do důchodu. Bez ohledu na současný hospodářský pokles bude Česká republika potřebovat technicky vzdělané mladé lidi, a to nejen absolventy vysokých škol, ale také učilišť. Obzvláště je to patrné v tomto regionu, kam přicházejí noví investoři a kde je spousta průmyslových firem navázaných na tradiční těžký průmysl. Lidé s technickým vzděláním tu zkrátka budou stále zapotřebí. Také v naší společnosti probíhají generační změny; čerstvé absolventy škol přibíráme každoročně. Byť naše společnost projde restrukturalizací, bude nabírat mladé, a stejná situace je i podnicích na Západě. Potřebujeme novou generaci odborníků pro výrobu i pro výzkum. Zrovna jsem o tom hovořil s rektorem VŠB-TU Ostrava. Jsou v tom výborní. Máme program pro talentované zaměstnance. Postupně se s nimi setkávám a vidím, že jsou velmi hrdí na to, že mohou pracovat v nadnárodní firmě. Spatřují v tom velkou životní příležitost. Většina z nich hovoří anglicky, někteří jsou ochotni přestěhovat se a jít pracovat do dalších závodů naší skupiny v jiných státech. SB 35



Influence of Drawing Die Angle on Bunching Process of Steel Wires Vplyv ťažného uhla prievlaku na proces zlanovania oceľových drôtov doc. Ing. Viktor Tittel, CSc., Ing. Miroslav Zelenay, Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of Materials Science and Technology in Trnava, Slovak Republic

The paper deals with decrease of the drawing die angle at cold drawing of steel wires and its influence on the drawing process and workability of those wires at the bunching of steel wires. We investigated an influence of decrease of the drawing die angle from 2α =13° to 2α =11°. The experiments were performed by drawing of patented brass-coated wires Ø 1.65 mm to Ø 0.30 mm, which were afterwards bunched. The wire with Ø 0.300 mm was wet drawn by twenty passes with total reduction εt = 96.7 %. After drawing the wires achieved tensile strength Rm = 2900  3000 MPa. We used dies from two producers: A – current dies producer, B – new dies producer. At the drawing was explored an influence of drawing die angle on breaking force, wire diameter and dies consumption. In the rope factory the next parameters were evaluated: number of fractures per tons of production, mass of scrap at the bunching. The values determined at the drawing plant were statistically evaluated by the process capability C pk and by magnitude of standard deviation. It was found that decrease of the drawing angle and better quality of dies redounded to the decrease of dies consumption from 15.29 to 6.56 pcs/tons of production. The production and bunching of wires drawn through dies with smaller angle and from the producer B contributed to an expressive increase of process capability. On the other hand decrease of the angle 2α and also change of dies producer had no expressive influence on change of the strength limit Rm. Príspevok sa zaoberá vplyvom zmenšenia ťažného uhla prievlaku 2α pri ťahaní oceľových drôtov za studena na proces ťahania a na spracovateľnosť týchto drôtov zlanovaním do oceľových kordov. Experimenty boli vykonané ťahaním patentovaných pomosadzovaných drôtov Ø 1,65 mm na Ø 0,30 mm a následným zlanovaním. Polotovarom bol drôt valcovaný za tepla Ø 5,5 mm s obsahom 0,74 %C ťahaný za sucha na Ø 1,65 mm a patentovaný v olove na cca Rm = 1200 MPa a následne pomosadzovaný. Tento drôt bol ďalej ťahaný za mokra dvadsiatymi ťahmi pričom s celkovým úberom εc = 96,7 % a dosahoval Rm = 2900  3000 MPa. Skúmali sme vplyv zmenšenia ťažného uhla prievlaku z 2α =13° na 2α =11°. Prievlaky boli od dvoch výrobcov: A - súčasný výrobca prievlakov, B - nový výrobca prievlakov. Pri ťahaní bol skúmaný vplyv na nosnosť drôtu, priemer drôtu a spotrebu prievlakov. V lanárni boli hodnotené následovné parametre: množstvo prietrhov na tonu výroby a množstvo odpadu pri zlanovaní. Zistené hodnoty z ťahárne boli štatistický hodnotené pomocou spôsobilosti procesu C pk a veľkosti smerodajnej odchýlky. Bolo zistené, že zmenšenie ťažného uhla spolu s lepšou kvalitou prievlakov prispelo k zníženiu spotreby z 15,29 na 6,56 ks/t výroby drôtu. Naopak zníženie uhla 2α a ani zmena výrobcu nemali výrazný vplyv na zmenu medze pevnosti Rm. Naťahané drôty na prievlakoch s ťažným uhlom o veľkosti 2 = 11° a 2 = 13° od dvoch výrobcov boli následne zlanované na dvojzákrutových strojoch, v ktorých je drôt podrobovaný extrémnemu namáhaniu hlavne na krut. Bol zistený priaznivý vplyv zmenšenia uhla ťažného kužeľa 2α z 13° na 11°, čo sa priaznivo prejavilo znížením prietrhov a zmenšením množstva odpadu drôtu pri zlanovaní oceľových kordov. Celkovo bolo pri experimente vyrobených cca 650 ton oceľových kordov, čo bolo dostatočne množstvo na potvrdenie dosiahnutých výsledkov a určenie smeru zníženia ťažného uhlu 2α. 2α on drawing process, but in the first place on bunching process of steel cords (SC).

The die is a basic tool, which is used for a drawing process of steel wire. The process of plastic deformation at wire drawing takes place in the die. The plastic deformation is impactive by influence of common pressure in the die and drawing force. The die (Fig. 1) is constructed in such a way that it ensures the required dimensional accuracy, surface quality and required mechanical properties. Integral part of die construction is its geometry [1, 2, 3, 7].

The efficiency of deformation work also depends on die geometry and mainly on the approach die angle 2α. The biggest efficiency of deformation work at the wire drawing through a die is in the range of relatively narrow band of the die angle 2α. The work will increase if we use a small approach die angle because it is needed for overcoming of the friction between the wire

This paper deals with the impact of drawing die angle 36



and die. The work will increase if we use a big approach die angle because it is needed for additional inside material movement. The size of drawing angle also influences lubrication efficiency. Decreasing of drawing angle could decrease friction factor µ from 0.05 down to 0.005. A reason is that the lubrication gains more hydrodynamic character [1, 2].

surface. Therefore it was necessary to investigate the influence of change of the drawing angle also in the process of wet drawing. The drawing was carried out on the wet wire drawing machine with twenty passes. For the next processing the very important indicator is number of fractures per tons of production. At the bunching of steel cords this indicator informs us about the quality of the produced wire [4, 8]. The lower is the number of fractures and the lower is the quantity of scrapped semi-product (drawn wire), the better is the workability of the bunching process.

Experimental procedure Our experiment was performed in the wet wire drawing shop on the so called fine drawing mill, and in the rope factory at bunching of steel cord. Steel cord wire with diameter of 0.300 mm was produced in the wet wire drawing shop in the long term. The type of wire was used like semi-product for a bunching of steel cord 2x0.30. Nowadays the steel cord construction is much advanced and it is used for a tyre body at the production of tyres. The wire with diameter of 0.30 mm was produced from a patented semi-product and the surface of semi-product was coated by brass. The wire rod (hot rolled) of diameter of 5.50 mm and with carbon content of 0.73 %C was used as an input material for our experiment. This material was dry drawn to the final diameter Ø 1.65 mm. After that the pre-drawn wire was patented in lead (Rmpat = 1200MPa) and coated by brass. This wire (Ø 1.65mm) was consequently drawn with total reduction εt = 96.7 % and tensile strength Rm = 2900  3000 MPa was achieved. The dies from the company A were used in preference for wet wire drawing. The dies geometry from the company „A“ was standardly delivered with the drawing angle 2α = 13 º and the dies were prepared in a local die shop (A13). These dies from the company “A” were compared with the dies from the supplier B, which were prepared with the drawing angles 2α = 13º (B13) and 2α = 11º (B11). Drawing process proceeded at the speed v = 18 m.s-1 [4].

Fig. 1 Die from sintered carbides [9] d1 – diameter of bearing, d2 – outside diameter of carbide nib, d3 – outside diameter of casing, h2 – height of carbide nib, l2 – length of tension part, l3 – bearing length, l4 – length of output part of core, 2α – drawing angle, 2β – angle of entrance bell, 2γ – exit angle, 2δ – angle of holder output part Obr. 1 Prievlak so spekaného karbidu [9] d1 – kalibračný priemer, d2 – priemer jadra, d3 – priemer objímky, h1 – výška jadra, h2 – výška objímky, l2 – dĺžka ťažnej časti, l3 – dĺžka kalibračnej časti, l4 – dĺžka výstupnej časti jadra, 2α – uhol ťažnej časti, 2β – uhol vstupnej časti jadra, 2γ – uhol výstupnej časti jadra, 2δ – uhol výstupnej časti objímky

The die geometry and reduction influence following factors: - drawing force, - heat caused by friction and lubricant degradation, - strain hardening, - increased risk of wire fracture. Namely the last factor led us to experiment with the main target to follow the wire processing in the rope factory, where wire was drawn by dies with a different geometry. After the drawing the wires were furthermore processed on stranding and bunching machines, at which different constructions of steel cords were produced. The steel cords (SC) are used as a reinforcing material in rubber factories for tyres production. The SCs can be used either in the so called tyre body or in breaker cords.

After that the wire was produced by wet wire drawing was processed in the rope factory. The wire which was produced with dies from company A13 and it was processed in rope factory introduced common, standard production and it was compared with wire processing from the dies company B13 and B11. The wire processing in the rope factory proceeded by individual wire kinds with a segregation of relative material mix among the groups. The quantity of bunched steel cord, number of fractures, stranding quality of steel cord, straightness and residual torsions were followed in the bunching process. Besides it was registered so-called a scrap what it was introduced the wire which could not be processed because of too high level of fractures. The samples for tests were continuously taken during the bunching.

The target of our experiment was to verify how the wire processing would be influenced in the bunching process of SCs, if the die geometry was changed in the drawing process. The die geometry change consisted in the change of the drawing angle 2α from the original 13º to the verified 11º. Main requirements to the steel cords wire are breaking force or tensile strength, size accuracy, very good fatigue properties and quality of 37



The experiment took more than 40 days. More than 650 tons of quality wire was produced during this time. Chemical composition and mechanical properties as well as metallographic parameters of the used wire rod heat were very similar, without expressive differences. During execution of the experiment the conditions of drawing were stable. The same lubricant emulsion was used on all machines and it was kept under the same conditions according to the valid technological procedure. All the wire groups were processed in

parallel on the same bunching devices and under the same setting conditions of double twist machines.

Results and evaluation of experiment The diameter and breaking force parameters were evaluated statistically (Cpk, Cpu, Cpl and standard deviation - s). The values are listed in table 1. Wire diameter Ø 0.300  0.010 mm was evaluated as the best one for the wires drawn on dies (B13).

Tab. 1 Mechanical values and diameter of the drawn wire Ø 0.300 mm Tab. 1 Mechanické hodnoty a priemer naťahaného drôtu Ø 0,300 mm

Used dies

A13

B13

B11

Wire diameter 0.3012 [mm] s [mm] 0.0014 n [-] 189 Cpl [-] 1.66 Cpu [-] 1.66 0.3002 [mm] s [mm] 0.0011 n [-] 128 Cpl [-] 3.30 Cpu [-] 3.18 0.3003 [mm] s [mm] 0.0009 n [-] 130 Cpl [-] 3.38 Cpu [-] 3.12

Breaking force 211.1 [N] s [N] 2.413 n [-] 189 Cpl [-] 2.05 Cpu [-] 1.26 205.2 [N] s [N] 2.241 n [-] 128 Cpl [-] 3.55 Cpu [-] 3.49 208.8 [N] s [N] 3.697 n [-] 130 Cpl [-] 3.86 Cpu [-] 2.88

Tensile strength Rm 2963.2 [MPa]

[MPa]

2898.7

[MPa]

2947.3

where: n – number of results, – average value, s – standard deviation, Cpk, Cpl, Cpu are indexes of process capability Cpk = min (Cpl, Cpu) and are listed in tab. 1 (in bold print). It indicates that the dies from the producer B are of higher quality in comparison with the dies from the producer A (lower occurrence of damaged dies). Die damage is demonstrated in Fig. 2.

(4) for determination of relative pressure as a ratio of the pressure between the wire and die to the yield strength: Die

d1

.qm

F

2α

d0

qm

Wire

Fig. 3 Pressure between the die and wire [6] where is: F – drawing force, qm – pressure between die and wire, µ - coefficient of friction Obr. 3 Tlak medzi prievlakom a drôtom [6] kde je: F – ťažná síla, qm – tlak medzi prievlakom a drôtom, μ – koeficient trenia

Fig. 2 Nib damage at wet wire drawing during our experiment Obr. 2 Poškodenie jadra prievlaku na jemnom ťahu počas experimentu

q

During the wire drawing the wire samples were continuously taken for determination of the breaking force. All the tested wires fulfilled the breaking force condition within the tolerance range from 180 up to 230 N.



m m

 2  1      ln(1   ).(1  )  .  3   .(1   )  tg

where: qm – pressure between wire and die [MPa] σm – the flow stress is approximately the same as the yield strength Rp02 [MPa]  – reduction [-]

The very high presses achieve at extreme high tensile strength of material. Wistreich [5] deduced the equation 38

(4)



At investigation of the influence of change of the drawing angle we studied the impact on dies consumption at the wire drawing. The monitoring of dies consumption was made in detail, i.e. that we

followed each diameter in the die set. The dies consumption in the die set and total dies consumption are shown in figs. 4 and 5.

Fig. 4 Dies consumption in the set Obr. 4 Spotreba prievlakov v sade

In general the dies consumption (B11) was lower in both compared types. Change occurred in the finished dies when the value of relative pressure and pressure into the die began to increase. This value was more favourable (lower) for the dies (B11) against the dies with the drawing angle 13º. In general the dies with lower values of relative pressure require better lubricating properties of lubricator with high resistance to decomposition. The properties of our lubricator did not probably fulfil these requirements and therefore wires hardening by drawing on the dies (B11) was higher against the wires drawn on dies (B13). A proof for it is that breaking force and tensile strength are slightly higher against the group of wires (B13).

Fig. 5 Comparison of total dies consumption Obr. 5 Porovnanie celkovej spotreby prievlakov

the nib damage in Fig. 2. It caused that the surface of the drawn wire was grooved.

When we made the analysis and found dependencies between dies consumption and relative die pressure, the Wistreich´s theory was confirmed. If the relative pressure between the die and wire increases, the dies consumption will also increase [1, 5]. We achieved the lowest level of dies consumption at the dimensions of dies where the lowest relative pressure was calculated (Fig. 3) [4].

The resultant breaking force was not influenced, either. The grooved surface influenced much more the torsion loading, which is specific for bunching on the double twist machines. The extreme occurrence of wire fractures was recorded at some production phases at the bunching, which was connected with material separation in the bunching process. The explanation for this is clear. At the shear stress the small surface damage of wire leads to rapid material destruction. In other words, the damage of surface supports initialization of fracture at the stranding, and especially at bunching, where each of millimetres of bunched material (wire) is verified on torsion. Overview of wire workability in the rope factory is in the table 2.

Wire workability in the rope factory of steel cords was evaluated on the basis of two criterions (number of fractures per ton of production and mass of wire scrap. The wire workability markedly fluctuated in respect to the number of fractures and mass of scrap. We tried to find the causes of dies wear and we found that approximately 5% of dies were separated in the first phase. The reason was core (nib) damage. We can see

39



Tab. 2 Overview of wire workability in the rope factory (SC production, fractures and scrap) Tab. 2 Prehľad spracovateľnosti drôtov v lanárni (výroba OK, prietrhy a odpad)

Standard production (A13) Production

Scrap

Fractures

Production (B13) Production

Scrap

Production (B11)

Fractures

Production

Scrap

Fractures

[kg]

[%]

[n/t]

[kg]

[%]

[n/t]

[kg]

[%]

[n/t]

362313

3.614

7.558

185146

4.17

10.77

113411

0.92

4.70

The best results achieved at the bunching process at wire processing drawn on the dies from the group B11 are given in table 2. Evaluation of processing of this wire was very positive and number of fractures per ton of production was calculated to be only 4.70. It means it was below the level defined by us 5.50 fractures per ton of production. Workability of the wires from the groups A13 and B13 was substantially worse than of those from the group B11. The fractures Reduction of number of fractures decrease and higher quality of drawing process contributed by to the expressive reduction of scrap from 3.61% (A13) to 0.92% (B11).

On the basis of this it is possible to recommend the following: - to change the drawing die angle from the original 2α = 13º to 2α = 11º, - to make often repeated changes of dies in the drawing process and more rigorous output dies inspections, - to increase pre-drawn wire diameter for improvement of process capability at the drawing. Literature [1]

ENGHAG, P. Steel wire technology. Repro University, Örebro, Sweden 2005. 311 p. ISBN 91-631-1962-5.

[2]

MARCOL, J. a kol. Tažený ocelový drát – 1. Díl ŽDB Bohumín: Kleinwächter, 1996, 251 s.

[3]

WRIGHT, R. N. Wire technology: Process Engineering and Metallurgy. Butterworth – Heinemann, 2011, 320 p. ISBN 9780-12-382092-1

[4]

TITTEL, V. - ZELENAY, M. A comparison of die geometry in the drawing process. In: Vedecké práce MtF STU v Bratislave so sídlom v Trnave. Research papers Faculty of Materials Science and Technology Slovak University of Technology in Trnava. - ISSN 1336-1589. - Č. 26 (2009), s. 81-86

[5]

WISTREICH, J.G. The fundamentals of wire drawing. Metallurgical Reviews (1958) 3, 97 p.

[6]

TITTEL, V.: Steel Wire Production by Cold Drawing. - 1st ed. - Köthen: Hochschule Anhalt, 2010. - 83 s. - (Scientific monographs). - ISBN 978-3-86011-031-7

[7]

FABÍK, R., HALFAROVÁ, P. Impact of drawing process parameters. In 20th Int. Conf. on Metallurgy and Materials „Metal 2011“. Brno – Hotel Voroněž, Tanger Ostrava, 2011,

[8]

BOROŠKA, J., MOLNÁR, V., FEDORKO, G. Vplyv priemeru drôtu oceľového lana na jeho skutočné napätie. In: Doprava a logistika. Č. 8 (2005), s. 5-15. ISSN 1451-107X

[9]

STN 22 7524 Prievlaky zo spekaných karbidov na ťahanie oceľových drôtov s pevnosťou nad 1100 MPa (1100 N.mm-2) za mokra. Rozmery Anglický názov: Sintered carbide drawing dies for wet drawing of steel wires with strength above 1100 MPa (1100 N.mm-2). Dimensions

Conclusions The scope of influence of change of geometry of the drawing tool on the wire workability in the rope factory is described and evaluated in this paper. The idea of better workability in the bunching process (for the wires drawn on the dies with smaller drawing angle 2α = 11º) was predicted and confirmed by our experiment. The experiment confirmed that the size of the drawing angle influences not only the drawing process, but it significantly influences also the next process, it means the bunching process of steel wires. The proof for it is our experiment, which was performed directly in production conditions in parallel with the standard production, so that the others influences were eliminated, which might have been be caused by timing relationship or might have been shared due to change of conditions of the production process in consequence of timing relationship. On the basis of the said it is possible to evaluate this experiment as an experiment, which has shown a way for the next improvement of the bunching process at production of steel cords and redounded to reduction of losses in production process.

Recenze: Ing. Richard Fabík, Ph.D. Ing. Jiří Somerlík, CSc., M.I.M.

40



Vývoj výrobního postupu pro titanové dráty s ultrajemnou strukturou pomocí zařízení CONFORM Development of Production Procedure for Ultrafine-grained Titanium Wires in CONFORM Equipment Ing. Tomáš Kubina, Ing. Josef Hodek, Ph.D., Ing. Jaromír Dlouhý, Ph.D., Ing. Michal Duchek, COMTES FHT, a.s., Dobřany V současnosti se dostávají do popředí technologie využívající intenzivní plastickou deformaci (severe plastic deformation - SPD) s výslednou mikrostrukturou v řádu stovek nanometrů. Obvyklým omezením je malý objem zpracovaného materiálu. Jednou z možností, jak zefektivnit výrobu, je spojení kontinuálního protlačování způsobem Conform s technologií ECAP. V článku jsou popsány první zkušenosti se zaváděním této technologie na stroji CONFORM 315i se speciálně vyvinutou tvářecí komorou. Byl proveden provozní experiment, při kterém byl sledován vliv nastavení parametrů zařízení CONFORM na konečný strukturní stav získaného Ti drátu po prvním průchodu. Jako vstupní materiál byly použity tyče z technicky čistého titanu (CP – Ti) grade 2 s průměrem 10 mm. Parametrem ovlivňujícím zásadně celý proces je zde teplota v tvářecí komoře, která byla řízeně měněna z počátečních 500 °C na konečných 350 °C a také zařazení chlazení hned za výstup z tvářecí komory. Na vzorku odebraného z tvářecí komory bylo rovněž provedeno mikroskopické pozorování s dokumentováním změny charakteru mikrostruktury při průchodu nástrojem. Následně tak bylo možno porovnat tok materiálu tvářecí komorou s výsledky matematické simulace v podobě absolutní rychlosti pohybu materiálu. Processes based on severe plastic deformation (SPD) that are capable of producing microstructures with sizes of the order of nanometres are gaining importance these days. Their typical limitation is the small volume of material processed. One of available ways to enhancing the productivity is to combine the CONFORM continuous extrusion process with the ECAP method. This paper describes initial experience with this combined process in theCONFORM 315i machine, which is equipped with a specially-designed forming die chamber. In the pilot experiment, the influence of CONFORM set-up parameters on the resulting microstructure of Ti wire upon the first pass was examined. The feedstock was a titanium bar (CP – Ti grade 2) with 10 mm diameter. The crucial parameter of the process is the temperature of the die chamber. It was purposefully varied from the initial temperature of 500°C to the final one of350°C. An important aspect is cooling, as it takes place immediately upon the exit from the die chamber. Specimens taken from the product were examined using EBSD and their average grain size was measured. The finest grain with the size of 1.4 µm was achieved with the die chamber temperature of 350°C. The strength of the titanium bar upon the first pass was 693 MPa. The yield strength increased from 354 MPa to 620 MPa. On the other hand, the impact toughness declined from 64.2 Jcm-2 to 27.5 Jcm-2. For the purpose of mathematical simulation of the ECAP-CONFORM forming process, the value of the coefficient of friction between titanium and the die chamber material was specified as 0.7. To this end, a non-standard tribological experiment was carried out. Results of FEM simulations performed using DEFORM 3D software with various values of the friction coefficient were then compared with the appearance of a specimen taken from the product in the die chamber upon stopping the machine. The comparison of shapes of the product confirmed that the value  =0.7 for the simulation was correct. The microstructure of the specimen from the die chamber was examined in microscope to document micro-structural changes during the pass through the tool. The flow of material through the die chamber was compared with thesimulation data on the absolute velocity of the material. The FEM simulation with the coefficient of friction =0.7 provided the best match. The process will be optimised by altering the die chamber in such a way, as to suppress the dead zones without material flow. This will be verified by mathematical simulation and additional pilot experiments with multiple passes in order to obtain nano-structured titanium bar. V posledních 15 letech bylo vyvinuto velké množství Severe plastic deformation (Severe plastic deformation – SPD) procesů. Využívají se ke zjemnění zrna do nano oblasti obvykle mezi 100-400 nm. Pro průmyslové nasazení u těchto procesů chybí možnost dostatečné efektivnosti výroby ve větším objemu tvářeného materiálu. Tuto nevýhodu odstraňuje technologie

CONFORM, která je dlouho známa a je průmyslově užívána ke kontinuální výrobě profilových součástí převážně z hliníku. Spojením obou technologií do jedné, kdy se využívá třecí síly na válci ke vhánění materiálu do pracovní zápustky s opakovaným průchodem se stává ECAP proces kontinuálním. 41



Obr. 1 Záznam teplot v uzlových bodech během produkce titanové tyče metodou ECAP-CONFORM Fig. 1 Temperatures at key locations during ECAP-CONFORM processing of titanium bar

Poprvé byl tento ECAP–Conform proces popsán pro přípravu komerčně čistého hliníku v podobě drátu v článku [1], kdy byl provedeny 1 až 4 průchody. Pro přípravu ultrajemnozrnného titanu byl tento postup popsán v příspěvku [2], kde byl připraven drát o čtvercovém průřezu 7,2 x 7,2 mm s celkovou deformací e = 6 a následným tažením do drátu o průměru 3 mm (celková akumulovaná deformace 7.9)

Kroll. Vzorky pro EBSD analýzu byly připraveny pomocí iontové leštičky JEOL SM-09010. EBSD pozorování bylo provedeno pomocí elektronového mikroskopu JEOL 7400, vybaveného EBSD kamerou Nordus, Zpracování výsledného záznamu bylo provedeno pomocí programu Chanell 5. Mechanické vlastnosti za pokojové teploty byly měřeny pomocí tahové zkoušky na vzorcích válcového tvaru s testovanou oblastí o délce 25 mm a průměru 5 mm. Dále byly provedeny zkoušky vrubové houževnatosti na vzorcích o průřezu 3 x 4 mm.

V tomto článku jsou popsány zkušenosti s výrobou kruhových tyčí z komerčně čistého titanu produkovaného technologie ECAP–Conform během prvního průchodu.

Pro doplnění byl proveden tribologický experiment Pin on Disk, který vedl k odhadu součinitele tření mezi CP– Ti a materiálem inconel (materiál tvářecí komory).

1. Experiment Jako vstupní materiál byly použity tyče z technicky čistého titanu (CP – Ti) grade 2 s průměrem 10 mm. Chemické složení je uvedeno v tab. 1, naměřené pomocí optického emisního spektrometru Bruker Q4 Tasman a analyzátorem plynů Bruker G8 Galileo.

Proces průběžného protlačování titanu byl modelován FEM sw DEFORM-3D. Matematicky bylo řešeno časové proměnné deformačně-teplotní pole. Vstupní materiálová data byla získána materiálovou analýzou sw JmatPRO.

Titanové tyče byly zpracovány na zařízení CONFORM 315i do podoby „nekonečné“ tyče stejného průměru jako vstupní materiál. Tab. 1 Tab. 1

2. Diskuze výsledků Samotný technologický experiment, při kterém byl protlačován Ti drát zařízením CONFORM, byl postaven na změně základních parametrů, jako jsou otáčky oběžného kola, teploty tvářecí komory, chlazení za komorou apod. Záznam teplot v čase z provedeného experimentu je na obr. 1. Parametrem ovlivňujícím zásadně celý proces je zde teplota v tvářecí komoře, která byla řízeně měněna z počátečních 500 °C na konečných 350 °C. Jsou zde také naznačena místa odpovídající odběru vzorků pro mikroskopické pozorování pomocí EBDS metody (čísla 1 až 4) a

Chemické složení vstupního materiálumaterial v hm. % Chemical composition of feedstockin wt.%

Fe

O

C

H

N

Ti

0,046

0,12

0,023

0.0026

0.0076

99,822

Konečná mikrostruktura byla pozorována pomocí optického mikroskopu Nikon Eclipse MA 200. Vzorky pro optickou mikroskopii byly připraveny obvyklým broušením a leštěním, k leptání bylo použito leptadla 42



rovněž čas, od kterého byl Ti drát chlazen okamžitě po výstupu z tvářecí komory.

Vzorek 4 byl tvářen při teplotě komory 350°C a chlazen vodou po výstupu z komory. Struktura je tvořena mírně protaženými deformovanými zrny, která však nemají vyvinutou substrukturu (viz obr. 2). EBSD analýza je provedena ve středu extrudovaného kruhového profilu. Plocha pro analýzu leží v rovině rovnoběžné s rovinou ohybu/toku materiálu v komoře Conformu. Na EBSD mapách je osa extrudovaného profilu rovnoběžná se svislým směrem. Velikost zrna byla 1,4 m.

Mikrostruktura u vzorku 1 je tvořena rovnoosými nedeformovanými zrny. Je patrná bimodálnost velikosti zrna. Průměrnná velikost zrna je 1,9 µm. Ani v drobných, ani ve větších zrnech není patrná deformační struktura. Vzorek 2 vykazuje shodnou strukturu se vzorkem 1. Teplota komory 450°C je dostatečná pro zotavení/rekrystalizaci struktury. Vliv chlazení není pozorován, zotavení/rekrystalizace a případný růst zrn byl ukončen ještě před zchlazením vzorku.

Textura všech vzorků vykazuje usměrnění v bazální rovině, na obr. 3 je texturní stav vzorku 4. Mechanické vlastnosti vstupního materiálu a Ti drátu po jednom průchodu při teplotě komory 350°C je zachycen v tab. 2. Podle předpokladů došlo ke zvýšení meze kluzu a pevnosti. Kontrakce a tažnost, stejně jako vrubová houževnatost po prvním průchodu poklesly.

Ve struktuře vzorku 3 (teplota komory 400°C) je možné pozorovat menšinový podíl (10 – 15 %) deformovaných nerekrystalizovaných zrn. Vzorek byl chlazen vodou po výstupu z komory. Deformovaná zrna o velikosti max. 5 x 10 µm jsou rozdělena maloúhlovými hranicemi na subzrna. Průměrná velikost zrna je 1,9 µm.

Na obr. 4 je zachycen makrostrukturní stav získaný při zastavení deformačního procesu uvnitř tvářecí komory. Dobře jsou patrné mrtvé zóny v oblasti „přechodu“. Ve vybraných místech můžeme sledovat mikrostrukturu ovlivněnou pobíhající deformací.

=5 µm; Map2; Step=0.05 µm; Grid400x400

Obr. 2 EBDS mikrostruktura vzorku č. 4 Fig. 2 EBSD micrograph of specimen no. 4

Obr. 4 Makrostruktura CP-Ti z oblasti přechodu mezi válcovou drážkou a vytlačovacím kanálem. Fig. 4 Macrostructure of CP-Ti inside the die chamber

Obr. 3 Plošná hustota bodů Fig. 3 Areal densities of points

43



A

B

C D Obr. 5 Mikrosturuktura ve vybraných oblastech tvářecí komory. Značení odpovídá obr. 4. Fig. 5 Microstructures in selected locations within the die chamber. The notation corresponds to that in Fig. 4.

patrná na obr. 5C), kde je stav v oblasti na výstupu ve spodní části „průvlaku“. V mrtvé zóně můžeme pozorovat nejjemnozrnnější stav bez jakéhokoliv naznačení toku materiálu (obr. 5D).

Tab. 2 Mechanické vlastnosti a průměrná velikost zrna pro různé stavy CP-Ti Tab. 2 Mechanical properties and average grain size in various states of CP-Ti Rp0.2

Rm

Ag

A5

Z

KCV -2

stav

3. Porovnání matematické fyzikálního experimetu

d m

MPa

MPa

%

%

%

Jcm

vstupní

354,3

470,4

9,3

32,3

64,2

64,2

23,5

1. průchod

620,1

693,5

12,0

26,3

55,7

27,5

1,4

simulace

a

Součinitel tření mezi CP-Ti a materiálem nástrojů byl určen pomocí nestandardního tribologického experimentu na hodnotu = 0,62. Výslednou hodnotu tření z měření lze uvažovat pouze orientačně, protože nelze při tribometrické zkoušce stanovit stejné parametry, jaké panují při skutečném tváření titanu.

Na obr. 5A) je stav odpovídající nedeformované struktuře. Průměrná velikost zrna je zde 25 m. Stav mikrostruktury nad abutmentem je zaznamenán na obr. 5B). Zrna jsou zde protažena ve směru vzhůru zhruba pod úhlem 45°. Charakter protažení zde není rovnoměrný, ale lze pozorovat jisté rozvlnění v daném směru. Daleko dokonalejší orientace protažených zrn je

FEM simulace byla provedena pro dva rozdílné součinitele tření (hodnoty 0,2 a 0,7), přičemž ostatní počáteční a okrajové podmínky byly stejné.

44



Obr. 6 Rozložení absolutní hodnoty rychlosti toku materiálu v mms-1. Varianta a) se součinitelem tření 0,2, b) součinitel tření 0,7 Fig. 6 Distribution of absolute material flow velocity in mms-1. Variant a) with the friction coefficient of 0.2, b) coefficient of friction of 0.7.

Příklad výsledku je uveden na obr. 6 pro oba součinitele tření a to v podobě absolutní hodnoty rychlosti pohybu částic. Srovnáním se skutečným vzorkem (obr. 4) výsledný tvar získaný simulaci se součinitelem tření = 0,7 více odpovídá realitě. Porovnáním rozložení zón s minimálním pohybem materiálu, vypočtených simulací s makrostrukturním stavem při zastavení procesu tváření, naznačuje jako vhodnější nastavení součinitele tření = 0,7.

Z hlediska matematické simulace tvářecího procesu ECAP-CONFORM byl upřesněn součinitel tření mezi titanem a materiálem komory na hodnotu 0,7. Z hlediska optimalizace vlastního procesu bude upraven tvar komory tak, aby byly potlačeny oblasti s mrtvými zónami bez pohybu materiálu, což bude ověřeno nejdříve matematickými simulacemi a následně dalším provozním experimentem s více průchody, vedoucím k získání nanostrukturní titanové tyče.

Závěr

Poděkování Výzkum byl proveden v rámci projektu FR-TI1/415, financovaného MPO ČR.

Byl proveden provozní experiment, při kterém byl sledován vliv nastavení parametrů zařízení CONFORM na konečný strukturní stav získaného Ti drátu. Největší ovlivnění bylo dosaženo regulací teploty v tvářecí komoře. Z hlediska dosažení nejmenší střední velikosti zrna, určeného pomocí EBSD analýzy na hodnotu 1,4 m, bez zastavení procesu je hraniční teplotou hodnota 350 °C. Pevnost takto připraveného Ti drátu po prvním průchodu vzrostla na 693 MPa při vrubové houževnatosti 27,5 Jcm-2.

TIP

Literatura [1]

RAAB, G. J.; VALIEV, R. Z.; LOWE, T. C. & ZHU, Y. T.: Continuous processing of ultrafine grained Al by ECAPConform. Materials Science and Engineering: A, 2004, Vol. 382, No. 1-2, p. 30-34.

[2]

RAAB, G. at al.: Long-Length Ultrafine-Grained Titanium Rods Produced by ECAP-Conform. Materials Science Forum, 2008, Vol. 584-586, p. 80-85.

Recenze: doc. Ing. Viktor Tittel, CSc. _________________________________________________________________________________________________________________

Využívání odpadního tepla z obloukové pece Elbe Stahlwerke Feralpi to install new EAF heat recovery system MPT International 2012, č. 2, s. 20 a 21. Firma Elbe Stahlweke Feralpi objednala u firmy Tenova Re Energy zařízení pro využívání odpadního tepla elektrické obloukové pece v závodě Riesa. Pec má kapacitu 140 t a teplo odcházejících plynů se bude využívat pro výrobu přehřáté páry, která částečně půjde do sítě k odběratelům a částečně se bude používat k pohonu turbíny pracující v cyklu ORC. Výkon této turbíny bude 2,5 MW. Zařízení má být uvedeno do provozu na počátku r. 2013. LJ

45



Preparing of Ultra Fine Grain Titanium for Dental Applications Použití jemnozrnného titanu pro dentální aplikace doc. Ing. Miroslav Greger, CSc. , Ing. Václav Šumšal, VŠB – Technical University Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Ing. Václav Mašek, Trading Universal, Plzeň, Ing. David Žáček, Honeywell Aerospace, Olomouc

Ultra fine grain metallic materials are widely used for the manufacture of dental implants. Pure titanium and some of its alloys are currently considered as the most attractive metallic materials for dental applications due their excellent mechanical properties, corrosion resistance, and biocompatibility. In addition, these materials should be aasily processed, which is necessary for the manufacture of products with acceptable cost. It is shown in this paper that ultrafine grain titanium obtained using the methods of equal channel angular pressing (ECAP) has opened new capabilities and ideas for dental implants, demonstrating advantages in differend fields in the manufacture of dental products. Equal channel angular pressing is an innovative technique that can produce bulk ultrafine-grained materials in product forms large enough for structural applications. It is well known that ECAP route, defined by the sequence of orientations of the billets relative to the die during the iterative ECAP passes, significantly affects the micro-structural development of the work piece. Studies reported in the literature have so far focused on fcc metals. . In this work, we have studied the influence of ECAP routes on the microstructures and properties of hcp commercially-pure Ti. Commercial pure titanium was deformed by equal channel angular pressing using up to 8 passes. The mean grain size decreased with increasing deformation, after 8 passes to 300 nm. Pro výrobu dentálních implantátů se s oblibou využívají jemnozrnné kovové materiály. Jemnozrnný titan a jeho slitiny jsou pro svoje vynikající mechanické vlastnosti, odolnost proti korozi a vysokou biokompatibilitu považovány za atraktivní materiály pro dentální aplikace. Jsou dobře zpracovatelné tvářením a obráběním a rovněž se vyznačují přijatelnou cenou. V článku je prezentována výroba ultrajemnozrnného titanu protlačováním úhlovými kanály (ECAP) a jeho použití pro vybrané tipy dentálních implantátů. Protlačování úhlovými kanály umožňuje připravovat ultra jemnozrnné materiály. Ultra jemnozrnné materiály představují novou generaci pokročilých materiálů vykazujících jedinečné a technologicky lákavé vlastnosti, které jsou založeny na velikosti zrna. Ultrajemnozrnné materiály se mohou vyznačovat jak vysokou pevností, tak i superplastickým chování při nízkých homologických teplotách a vyšších deformačníh rychlostech. V článku je analyzován vliv ECAP postupů na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti technicky čistého titanu. Komerční čistý titan byl zpracován technologií ECAP a to jedním až osmi průchody. Vývoj mikrostruktury byl pozorovaný optickou a elektronovou mikroskopií. Se zvětšujícím se počtem průchodů matricí ECAP se průměr zrn zmenšoval a po 8 průchodech dosahoval 300 nm. refinement. That’s why it is appropriate to use for dental implants rather fine-grained Ti instead of coarse-grained Ti.

It is required that a material for dental implants is bio compatible, it must not be toxic and it may not cause allergic reactions. It must have high ultimate strength Rm and yield value Rp at low density r and low modulus of elasticity E. Metallic materials used for dental implants comprise alloys of stainless steels, cobalt alloys, titanium (coarse-grained) and titanium alloys. Semiproducts in the form of coarse-grained Ti or Ti alloys are used as bio-material for medical and dental implants since the second half of the sixties of the last century. Titanium is at present preferred to stainless steels and cobalt alloys namely thanks to its excellent biocompatibility. Together with high biocompatibility of Ti its resistance to corrosion evaluated by polarisation resistance varies around the value 103 Rm-1. For these reasons pure titanium still remains to be a preferred material for dental applications. Development trend in case of this material is oriented on preservation of low value of the modulus of elasticity and on increase of mechanical properties, especially strength. According to the Hall-Petch relation it is possible to increase considerably strength properties of metals by grain

Use of ultra-grained concerns numerous fields including medicine. Bulk ultra-grained structural metallic materials are used for dental applications. These are materials with the grain size smaller than approx. 100 to 300 nm. High-purity titanium is used for dental implants.

Mechanical properties of dental materials Strength properties of ultrafine-grained titanium must have the following values: Rm  1000 MPa, Rp0,2  850 MPa. Apart from the strength, another important properties of dental implants is their so called specific strength (strength related to density). Mechanical properties of metallic material for implants are evaluated in relation to its density as so called specific properties. In case of classical coarse-grained titanium the relation (Rm) varies around 70 to 120 (N∙mg-1), for 46


Tváře ní, tepelné zpracování Fo rming, Heat Treatment

the alloy Ti6Al4V it varies around 200 (N∙mg-1), and for ultra fine grain Ti it is possible to predict the values Rm/ = 270 (N.mg-1) [1]. As a matter of interest it is possible to give the specific strength also for some other dental materials: steel AISI 316L - Rm/ρ = 65 N∙mg-1), cobalt alloys Rm/ρ = 160 (N.mg-1) [2]. Disadvantage of dental implants based on steel or cobalt alloys is their high tensile modulus of elasticity: E = 200 to 240 GPa, while in case of titanium and its alloys this value varies between 80 and 120 GPa [3,4]. At present only few companies in the world manufacture commercially bulk nano-materials.

Shorter implants If there is close proximity with a facial nerve, a shorter implant has to be used to avoid the risk of nerve damage, Fig. 2. The use of shorter types of dental implants is also recommended in some special cases for the upper jaw to avoid damage to the sinus. Narrow form implants (small diameter) The implant must not disturb the roots of the natural teeth on its sides. If the empty space is not wide enough, the dentist may decide to use narrower implants to allow adequate space from adjacent roots for better osseointegration of the implant. Narrow implants are also known as mini dental implants and their diameter varies from 1.8 to 3.5 mm, Fig. 3. The use of mini dental implants has increased significantly over the recent years [8]. Many dentists promote the use of small diameter implants because they involve less surgical time making them a simpler and low cost solution.

Materials of dental implants The use of endosseous implants for replacing missing teeth became possible, only when scientists found a suitable material such as titanium that could integrate with human bone. The materials used for implantation must have some specific characteristics such as immunity to corrosion, bio-compatibility, strength, damage tolerance and capacity for joining with bone and other tissues (osseointegration). CP Titanium. Commercially pure Titanium is the first material found that combines the most favorable mechanical and physical properties for successful use in dental implants. It is immune to corrosion by body fluids,acids and oxygen, it is bio-compatible, hard enough to withstand the forces of chewing and osseointegrates well with the japone. Titanium also is almost completely nonmagnetic and is extremely strong for its weight. The majority of dental implants are made of commercially pure titanium which ~ 99% titanium and small amounts (0.18-0.40%) of oxygen with trace amounts of iron, carbon, nitrogen, and hydrogen. The concentration of carbon and iron determines the grade of the alloy.

Fig. 1 Photographs of the large diameter implant Fig. 1 Fotografie dentálního implantátu

Fig. 2 Photographs of shorter implant, Fig. 2 Fofografie dentálního implantátu

Titanium alloy Grade 5-Eli Recently there is increased use of this titanium alloy containing 90% Titanium, 6% Aluminum and 4% Vanadium [4]. It is believed to offer better strength and fracture resistance with similar osseointegration performance as commercially pure titanium. Types and size of dental implants The average width for standard implants ranges from 3.5 to 4.5 mm but several factors can make necessary the use of different width implants [5,6]. The dentist must evaluate properly the condition of the patient's jaw and the position of the missing tooth in the mouth and in relation to the adjacent teeth.

a)

b) Fig. 3 Photographs of the small diameter implant Fig. 3 Fotografie dentálního implantátu

Wide form implants (large diameter) Back teeth have to withstand much more load than the rest of the teeth during chewing. If there is enough healthy jawbone in the area, the dentist may prefer to use wide form implants for better stability and force distribution. Wide platform dental implants range between 4.5 - 6.0 mm in diameter, Fig. 1 [7].

Manufacture of ultra-fine grained titanium The supplied material was in the state after free cooling from the extrusion temperature. Cylindrical samples of 47



dimensions  30 x 110 mm were manufactured from this initial material [9]. The angle between the channels of the used ECAP die was 105°. This design made it possible to reduce deformation resistance and it ensured good filling of the die Angeles. The samples were before the pressing re-heated in the furnace to the temperature of approx. 290°C, temperature of the ECAP die was approx. 280°C [10]. Deformation rout Bc was applied (turning of the sample after each pass by 90° in the same direction), moreover the front end of the sample was replaced by the rear end of the sample. This deformation route is considered generally as the quickest manner of achievement of homogenous structure formed by equiaxed grains. The maximum number of realised passes through the ECAP die was 8. Samples for tensile test were prepared from individual deformed samples. This test was made at room temperature. For the purposes of structural analysis polished sections were made perpendicularly to the longitudinal axis of the samples after 4 (deformation equivalent  = 3.5) and 8 (= 7.1) passes through the ECAP die [11].

Fig. 6 Microstructure of titanium after 8 passes ECAP Fig. 6 Mikrostruktura titanu po 8 průchodech ECAP

Fig. 7

Structure and properties of titanium

Fig. 7

Micro-structure of CP Ti was formed by equiaxed grains, see the Fig. 4.

Microstructure of titanium after 8 passes ECAP and annealing 650°C / 20 min. Mikrostruktura titanu po deformaci 8 průchodech ECAP a po žíhání 650°C /20 min.

Specimens were sectioned along the gauge and grip parts of the deformed sample. The samples were then polished etched using 10 % HF, 10 % HNO3 and 80 % H2O for 20 second. Chemical analysis and mechanical properties titanium are given in the tab. 1 and tab. 2. Tab. 1 Chemical analysis titanium Gr. 2, w. % Tab. 1 Chemické složení čistého titanu, hm. % C 0,008

O

N

Fe

Al

Cr

Ti

0,068

0,004

0,03

0,01

0,01

Rest.

Fig. 4 Initial microstructure of CP titanium Fig. 4 Výchozí mikrostruktura titanu Tab. 2 Mechanical properties titanium after annealing 650 °C/ 1 h Tab. 2 Mechanické vlastnosti titanu po žíhání 650 °C/1 h

Micro-structure of CP Ti after 4 and 8 ECAP passes was non-homogenous, grains were largely deformed. The deformed grains are clearly visible shown in the Figures 5 - 7.

Tensile strength

Yield strengh

Elong.

[MPa]

365

Reduction of area [%]

212

51

71

Obtained results and thein analysis Semi products from individual heats were processed according to modified programs by the ECAP technology and then drawn to a wire. Wire diameter varied about 5 - 8 mm. ECAP technology and drawing was made in variants: 8 passes ECAP at a temperatures of 280 oC; with annealing between individual passes. Fig. 5 Microstructure of titanium after 4 passes ECAP Fig. 5 Mikrostruktura titanu po 4 průchodech ECAP

rotation re-forging to a diameter of 10 mm (cold forming : e = 2.2).

48


Tváře ní, tepelné zpracování Fo rming, Heat Treatment

The following technology of drawing was realised at increased temperatures.

Grain refinement in input materials was obtained using the ECAP process. In conformity with the Hall-Petch, relation the strength properties of titanium increased significantly as a result of grain refinement. The obtained mechanical properties correspond with the declared requirements. Ultrafine titanium has higher specific strength properties than ordinary titanium. Strength of ultrafine – grained titanium after drawing varies around 1030 to 1050 MPa, grain size around 100 to 300 nm.

The samples for mechanical tests and for microstructural analyses were prepared from individual variants of processing. On the basis of the results, particularly the obtained strength values, several variants were chosen for more detailed investigation of developments occurring in the structure at application of the ECAP and subsequent drawing after heat treatment. Structure of ultra-fine grained titanium after application of the ECAP process is shown in the Fig. 8. The structure was analysed apart from light microscopy also by the X-ray diffraction. Tab. 3 summarises the obtained basic mechanical properties.

Acknowledgements This paper was created within the project No. CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regional Materials Science and Technology Centre" within the frame of the operation programme "Research and Development for Innovations" financed by the Structural Funds and from the state budget of the Czech Republic and project No. SP2012/33 (Ministry of Education of the Czech Republic).

Tab. 3 Mechanical properties ultrafine grain titanium after 8 passes ECAP and drawing Tab. 3 Mechanické vlastnosti ultra jemnozrnného titanu po 8 průchodech ECAP a po tažení

Forming processed

UTS [MPa]

Elong. [%]

E [GPa]

dz [nm]

ECAP

960 - 960

12

100

100 - 300

Drawing e = 20 %

1030-1050

9

-

100 - 300

Literature [1]

NIINOMI, M. Mechanical biocompatibilities of titanium alloys for biomedical applications. J. Mech. Beh. Biomed. Mater., 2008, No. 1, pp. 30-42.

[2]

MARCINIAK, J. Biomaterials, Edited by Silesian University of Technology, Gliwice, 2002.

[3]

NIINOMI, M. Recent research and development in titanium alloys for biomedical applications and healthcare goods. Science and Technology of Advanced Materials, 2003,Vol. 4, pp. 445–454.

[4] http://www.azom.com/articleID=1341 [5]

ALIEV, R.Z. et al. Nanostructured titanium for biomedical applications: New developments and challenges for commercialization. Nanotechnologies in Russia, 2008, Vol. 3, No. 9-10, pp. 593-601.

[6]

OKAZAKI, Y. et al. Effect of alloying elements on mechanical properties of titanium alloys for medical implants. Materials Transactions, JIM, 1993, Vol. 34, No. 12, pp. 1217-1222.

[7]

ELIAS, C.N., LIMA, J.H.C., VALIEV, R.Z. et al. Biomedical applications of titanium and its alloys. JOM, 2008, March 1, pp.46-49.

[8]

PETRUŽELKA, J., DLUHOŠ, L., HRUŠÁK, D. et al. Nanostructured titanium Application in dental implants, In. Proceedings of the International Conference NANO´06, University of Technology: Brno 2006, pp. 339-342.

[9]

GREGER, et al. Structure and properties of titanium for dental implants. Metalurgija, 2009, Vol. 48, No. 4, pp. 249-252.

[10]

GREGER, M., MACEČEK, J. Structure and Mechanical properties ultra-fine grained titanium for dental implants. In Proceedings Degradácia 2011. Technical University of Žilina: Žilina 2011, pp. 96-100.

[11]

GREGER, M. et al. Ultrafine grained titanium for biomedical applications. Materials Engineering, 2009, Vol. 16, No. 3, pp. 62-67.

a)

b) Obr. 8 Microstructure of titanium after: a) initial structure, b) after equivalent strain 7.1 (8 passes ECAP) Obr. 8 Výchozí mikrostruktura titanu (a) a mikrostruktura po 8 průchodech ECAP (b)

Conclusions Technology of manufacture of ultrafine-grained titanium was proposed and experimentally verified.

Recenze: Ing. Tomáš Kubina, Ph.D. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

49

Materiálové inženýrství Material Engineering


materiálové inženýrství Micro-fratographic Response of TH29 Profile Mikrofraktografická odezva profilu TH29 prof. Ing. Eva Mazancová, CSc., Miroslava Subíková, VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering The work deals with investigation of root of the TH29 profile used for mines supports. The profile was evaluated both after hot rolling and after subsequent straightening that showed different impact energy values, even when the feature of fracture surfaces did not differ significantly. Material corresponded to the micro-alloyed C-Mn steel with V-Nb-N addition. From the carried out impact energy tests and fractal dimensions of fracture surfaces, linear and surface roughness were determined. Results showed good agreement with the impact energy values and quite good relation to the detected properties. Práce se zabývá studiem fraktální odezvy kořene profilu TH29 z uhlíkové oceli mikrolegované 0.12 % V, 0.04 % Nb a 0.012 % N určeného pro důlní výztuže. Daný materiál byl hodnocen jak po válcování za tepla, tak i po následném rovnání. Mez kluzu vzrostla po rovnání o 56 MPa z původních 511 MPa a nárazová práce odpovídala po válcování 48 J, zatímco po následném rovnání klesla na 26 J. Lomové plochy provedených rázových zkoušek vykazovaly v centrální oblasti na prvý pohled malé rozdíly ve srovnání s výše uvedenými hodnotami nárazové práce, a proto bylo přistoupeno k fraktálnímu hodnocení, které prokázalo významnější rozdíly mezi oběma různě zpracovanými materiály, jak to také odpovídá zjištěným údajům ze Charpyho kladiva. Pro řešení byla použita koncepce podle Mandelbrot-Richardsonona. Z vertikálního řezu rázových zkoušek byly stanoveny délky lomových profilů L pro odstupňované kroky  od 1.5 do 10 m a vypočítány pro vzdálenost x od 0,4 do 4 mm od čela vrubu fraktální dimenze D, lineární a plošné drsnosti povrchů RL a RS. Výsledky prokázaly jednoznačně jejich vyšší hodnoty pro kořen po válcování za tepla. Provedený mikrostrukturní rozbor ukázal také menší odchylky v mikrostruktuře. Po válcování za tepla bylo detekováno 51 % perlitu s nízkým podílem acikulárního feritu na rozdíl od materiálu po deformaci, kde byl vedle masivního feritu zjištěn pouze 41 % podíl perlitu. V prvém případě byla velikost zrna 8,4 m, zatímco ve druhém 11m, což se mohlo odrazit také na výsledcích zjištěné nárazové práce. Úrovně čistoty a pásování byly zhruba srovnatelné v obou sledovaných případech. Fraktální hodnocení prokázala diference mezi oběma variantami zpracování kořene důlní výztuže. Profiles of the mine supports show different thicknesses, especially between the flange and the root, which often demonstrate different mechanical properties, especially strength and toughness. They were described also in the paper [7]. Microstructure characteristics, such as grain sizes, volume fraction of presented pearlite, formed ferrite types, segregation banding and other inhomogeneities, including cleanness of the used material naturally influence the above mentioned properties. Mutual relations between microstructure parameters and reached properties can be specified by use of fractal geometry. Unevenness of fracture surface reflects both frequency of cleavage and/or ductile areas and changes in polycrystalline grains orientation [8-11].

Introduction and analysis of the problem Mine supports belong to the group of low and/or middle carbon steels. Those materials has been loaded for a long time and simultaneously permanently influenced by mine atmospheres. During the life time period aging processes can also occur with due to the Cottrel´s or Snoeck´s atmosphere [1-3]. Ageing process is more often observed in materials with low carbon content, below 0.20 wt. %. Material with higher carbon content does not represent so important danger, because higher pearlite content superposes changes in ferrite [4, 5]. Higher strengthening of mine supports with favourable plasticity are the principal demands for the up to date mine supports. Micro-alloyed materials, especially on the basis of Nb-V-N, are a suitable alternative, because the first two mentioned elements can form individual carbo-nitrides at different temperature levels and/or in the complex of the NbV(CN) type [6].

The presented paper is focused on the fracture surfaces of the notched-bar impact tests and on the profile fractal analyses first of all in relation to the impact energy values and metallographic parameters. 50


Materiálové inženýrství Material Engineering X-ray EDA analyser. Microstructure and fractal analyses were performed with use of the light microscope OLYMPUS IX 70 with the IMGE PLUS programme allowing e.g. measurement of the phase volume fraction. As Fig. 1 demonstrates it, the studied fracture surfaces showed trans-crystalline cleavage morphology with slightly higher and/or lower portion of ductile ridges. At the first sight no important dissimilarities were observed, even when the impact toughness values from the Tab. 1 demonstrated these significant differences. Microstructures of the roots under the fracture surfaces are shown in Figs. 2a and 2b.

Experimental approach For investigation of surfaces of the TH29 profiles notched-bar impact tests of mine support were used. Samples were taken from the root both after hot rolling and after subsequent straightening. Fractal analyses were performed at the distances of 0.4, 0.8, 1.4 and 4.0 mm from the notch-tip. Material showed the following chemical composition (in wt. %): 0.2C 1.5Mn 0.40Si 0.015Al 0.12V 0.04Nb and 0.012N. The rolling temperature corresponded to 980°C. Average tensile test properties and impact energy values are summarized in Tab. 1. Samples were taken in the rolling direction. After straightening, yield stress (YS) increased by 56 MPa, impact energy (CV) values decreased by 22 J and elongation (Elong.) by 3.6 %. Tensile test values (TS) changes insignificantly.

a

Tab. 1 Mechanical properties of the root after hot rolling and after subsequent straightening Tab. 1 Mechanické vlastnosti kořene po válcování za tepla a po následném rovnání

Root

Treatment Hot-rolled Hot rolled + straightened

YS TS [MPa] 511 701 567 711

Elong. [%] 24.7 21.1

CV [J] 48 26 b

a

Fig. 2 Micrograph from notched-bar impact tests in longitudinal direction a) foot after hot rolling, b) foot after hot rolling and subsequent straightening Obr. 2 Mikrosnímek vrubových rázových zkoušek v podélném směru a) kořen po válcování za tepla, b) kořen po válcování za tepla a následném rovnání

b

Segregation banding is a typical feature. Microstructure of the root after hot rolling showed ferrite, 52 % of pearlite on average, and very low portion of acicular ferrite in comparison with the sample of the root after hot rolling and subsequent straightening as it is demonstrated also in Fig. 3. The second mentioned root showed 41 % of pearlite on average. Average grain size (according to the ČSN EN ISO 643) of the root after hot rolling corresponded to 8.4 m, in the second case it was 11 m. Banding of material after hot rolling (according to the ČSN 420469) corresponded to the 2C2-3 grade, while in the second case to the 2C3 grade. In both evaluated materials cleanness (ČSN ISO 4967) at the level of A1 (sulphides) and of D1.5 and/or D2 (oxides) was found. Of course, all those parameters might have influenced the impact toughness values and consequently the fracture surface profile.

Fig. 1 Fracture surface of notched-bars impact tests a) root after hot rolling, b) root after hot rolling and subsequent straightening Obr. 1 Lomová plocha vrubových rázových zkoušek a) kořen po válcování za tepla, b) kořen po válcování za tepla a následném rovnání

Micro-fractographic and micro-structural analysis Micro-fractographic analysis was realized using the electron SEM JEOL JSM-6490 LV equipped with the 51


Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV ISSN 0018-8069 corresponds to the average step-size. After substituting  into the Eq. (1) we obtain:

Cleanness of both treated profiles did not practically differ. Slightly higher segregation banding (2C3) in the root after the subsequent straightening should have acted as a more effective obstacle against cleavage crack propagation in transverse direction. In the root after the hot rolling the higher pearlite appearance could be compensated by the formed slighter acicular ferrite portion supporting both strengthening of the matrix and its plasticity [8, 12]. The acicular ferrite presence is also an evidence of the localised faster cooling after hot rolling [12, 13].

L = KD.1- D

(2)

K can be considered as a constant hence the Eq. (2) can be written as: 1-D = d log L/d log 

(3)

From the slope of log L vs. log  the fractal dimension D can be determined. The D-value also reflects roughness level of the fracture surface. Parameter of the linear roughness RL can be expressed in the following manner [10, 14]:

a

RL = L/L´ = R0.1- D

(4)

where L represents the normalised length of the surface profile, L´ linear length of the sample, and R0 is a constant. Further, on the basis of knowledge of the RL the parameter of the surface roughness RS can be calculated as it was described already previously [10, 11]: RS = (4/) (RL - 1) + 1

b

(5)

The given relation makes it possible to describe modification of the fracture surface to its unit basis surface [11, 14].

Fig. 3

Obr. 3

Micrograph from the notched-bar impact tests under fracture a) root after hot rolling, b) root after hot rolling and subsequent straightening Mikrosnímek vrubových rázových zkoušek pod lomem a) kořen po válcování za tepla, b) kořen po válcování za tepla a následném rovnání

Fractal response and discussion of results The fractal analyses of fracture profile were carried out in four (0.4-0.8-1.4 and 4 mm from the notch tip) positions of the notched-bar impact test (10x10x55 mm). The length of the profile lines was evaluated using magnifications of 800x - 1000x and the step-size corresponded to 1.5 - 3 - 5 and 10 m. The evaluation was based as in the former works [8, 10], on an implementation of the Mandelbrot-Richardson equation [11]: L=K.1- D

Fig. 4 log L in dependence on the log  for material of the root 0.4 mm from the notch tip of the notched-bar impact test Obr. 4 log L v závislosti na log  pro materiál kořene 0.4 mm od čela vrubu vrubových rázových zkoušek

Fracture surface evaluation was realised by the graded unit steps  in the range from 1.5 to 10 m. Figs. 4 and 5 demonstrate dependences of log L on log  for the above mentioned ranges. From the slopes of the dependences the fractal dimension values D were

(1)

The L is the measured length varying according to the  level, K represents a constant and the  = /K, where  52



determined. Dependences show linear character. Table 2 summarises the RS parameters, which were found at the constant unit step  of 3 m at the evaluated distances from the notch tip of the notchedbar impact tests. It follows from Fig. 4 and 5 that the lower impact toughness values are connected with the lower portion of ductile ridges. In those cases a shorter fracture profile L are found. The lower slope of the plotting log L against log  the lower the D-values are revealed. The data from Tab. 2 also correlate with the RS parameters. Differences between fractal dimensions D corresponded to 1.6 % for the distance of 0.4 mm from the crack tip and to 3 % for 4 mm from the crack tip. For the same distances from the notch tip (0.4 and 4 mm) the surface roughness parameters RS differed by 14.3 and by 16.7 %.

development of plastic deformation under the fracture surface, because plastic deformation influences total energy balance during the fracture formation. Under the notch tip of the notched-bar the fractal parameters show the highest level, thanks to the vaster plastic zone formation immediately in front of the crack tip. Hence, differences of structural rupture at different distances from the notch tip of the notched-bar during the notched-bar impact test reflect dissimilar fractal properties as it can be seen in Figs. 5, 6 and Tab. 2. In any case fractal results specify image of microfractographic response.

Fig. 6 Fractal dimension D in dependence on the distance x from the notch tip of the notched-bar impact test a) root after hot rolling, b) root after hot rooling and subsequent strainghtening Obr. 6 Fraktální dimenze D v závislsoti na vzdálenosti x od čela vrubu vrubových rázových zkoušek a) kořen po válcování za tepla, b) kořen po válcování za tepla a následném rovnání

Conclusions Fig. 5 log L in dependence on the log  for material of root 4 mm from the notch tip of the notched-bar impact test Obr. 5 log L v závislosti na log  pro materiál kořene 4 mm od čela vrubu rázových zkoušek

Roots of the TH29 profile of the mine supports after hot rolling and/or after subsequent straightening were investigated. After straightening, yield stress increased by 56 MPa and notch impact values decreased by 22 J.

Tab. 2 Surface roughness parameters (RS) at various distances from the notch tip for the step size of 3 m Tab. 2 Povrchové parametry nerovnosti (RS) v různých vzdálenostech od čela vrubu pro velikost kroku 3 m

After both treatments micrographs of central fracture surfaces of the notched-bar impact tests did not show diametrical differences, unlike the notch impact values or fractal analysis evaluation. Fractal dimensions of the hot rolled profiles always demonstrated higher values than those after straightening. Central areas of the investigated fracture surfaces also always showed the lowest fractal dimension values. Differences between the fractal dimensions D corresponded to 1.6 % for 0.4 mm distance from the notch tip, and to 3 % for a 4 mm distance.

Distance Hot rolled Hot rolled + straightened

RS RS

0.4 [mm] 2.80 2.40

0.8

1.4

4

2.75 1.95

2.15 1.90

2.10 1.75

The determined fractal dimension D in dependence on the distance x from the notch tip is shown in Fig. 6. Fractal dimension corresponds to the Charpy V values and to the distance from the notch tip. The central area (x=4 mm) demonstrates the lowest fractal dimension level. From the results presented in Fig. 6 and Tab. 2 it can be stated that fractal characteristics have not quite singular response in the frame of one fracture surface. The results can be taken as reliable parameters characterising the localized fracture response. Disadvantage of this method consists in the fact, that fractal characteristics do not include different

In spite of the specific fractal parameters character in different evaluated areas, the fractal parameters give deeper information about microfractographic response. Cleanness and segregation banding grade of both treated profiles did not practically differ. Slightly higher segregation banding (2C3) in the root after the subsequent straightening should act as a more effective obstacle against cleavage crack propagation in the transverse direction. In the root after the hot rolling the 53



higher pearlite presence could be compensated by slighter presence of acicular ferrite. The unequal acicular ferrite presence in the microstructure is also an evidence of the localised faster cooling from the rolling temperature. Acknowledgements This paper was created within the project TA 01020336 supported by the Technical Agency of Czech Republic, and within the project No. CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regional Materials Science and Technology Centre – research activity New sources of strength and toughness of materials for high technological applications" within the frame of the operation programme "Research and Development for Innovations" financed by the Structural Funds and from the state budget of the Czech Republic.

PLUHAŘ, J. Physical Metallurgy and Limited States of materials (in Czech). The 1st. Ed., SNTL, Praha, 1987, p. 420.

[2]

PUŠKÁR, A. HAZLINGER, M. Breach and Components Fractures (in Slovak). The 1st. Ed. EDIS, TU of Žilina, 2000, p. 295.

[3]

FIALA, J., MENTL, V., ŠUTTA, P. Structure and Materials Properties (in Czech). The 1st. Ed. ACADEMIA, Prague, 2003, p. 572.

[4]

HOLEŠINSKÝ, J. Steel Properties after Artificial Aging. Diploma thesis, VŠB- TU Ostrava, 2011, p. 57.

VADANIK, M., DELLASEGA, D., MANNUCCI, A. Characterization of Grain-boundary Precipitates after Hotductility Tests of Microalloyed Steels. ISIJ Int., 49, 2009, 3, pp. 4546-451.

[7]

BANNENBERG, N., Procedures for Successful Continuous Casting of Steels Microalloyed with Nb, V, Ti and N. In Proc. of conf. Microalloying´95, Pittsburgh , Pa, Ed. Iron and Steel Soc., 1995, pp. 83-89.

[8]

VILLEGAS, R., REDJAIMIA, A, CONFENTE, M., PERROTSIMONETTA, M.T. Fractal Nature of Acicular Ferrite, and Fine Precipitation in Medium Carbon Micro-alloyed Forging Steels. In Proc. New Developments on Metallurgy and Applications of High Strength Steels. Ed. Asoc. Argentina de Materiális. Buenos Aires, 2008, (CD-ROM).

[9]

KANG, Y., BHADESHIA, H.K.D.H. Roughness of Bainite, Mat. Sci. Tech., 22, 2006, 6, pp. 650-652.

[10] MAZANCOVÁ, E., MAZANEC, K. Fractal Analysis Using to Fracture Surface Evaluation of Stainless Steels with Higher Strength (in Czech). Met. Mater., 37, 1999, pp. 184-190. [11] MAZANCOVÁ, E., RUSZ, S., RUCKÁ, Z., MAZANEC, K. Acicular Ferrite and Bainite Micro-fractographic Response. Transactions of the VŠB-Technical University of Ostrava, Mechanical Series, 55, 2009, 3, pp. 45-50.

Literature [1]

[6]

[12] MAZANCOVÁ, E., SCHINDLER, I., RUCKÁ, Z. Mechanical Properties of the C-Mn Steel Cooled by Various Rates from the Finishing Rolling Temperature. Met. Mater., 63, 2010, 4, pp. 78-81. [13] BYUM, J.S., SHIM, J.H., CHO, Y.W., LEE, D.N. Non-metallic Inclusion and Intragranular Nucleation of Ferrite in Ti-Killed C0Mn Steels. Acta Mater., 51, 2003, pp. 1893-1606. [14] BANERJI, K. Quantitative Fractography: a Modern Perspective, Met. Trans. 19A, 1988, pp. 961-971.

Recenze: prof. Ing. Ivan Lukáč, PhD.

MAZANCOVÁ, E., HOLEŠINSKÝ, J. Selected Properties of Mine Supports. In Proc. METAL2012, Ed. TANGER, s.r.o. Ostrava, Brno, 2012 –to be published. ____________________________________________________________________________________________________________________ [5]

54


Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody Testing, Measurement, Laboratory Methods

zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody _____________________________________________________________________________________________

Vliv výpočetní metody na hodnotu aktivační energie aluminidu železa při tváření za tepla Influence of the Calculation Method on the Value of Iron Aluminide Activation Energy at Hot Forming prof. Ing. Ivo Schindler, CSc., Bc. Rostislav Kawulok, Ing. Petr Kawulok, Ing. Michal Cagala, Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Ing. Pavel Suchánek, Ph.D., ArcelorMittal Ostrava a.s. Z výsledků plastometrických zkoušek provedených v rozsahu teplot 800 až 1200 °C a deformačních rychlostí řádově 10-2 až 101 s-1 byla několika metodami určena hodnota zdánlivé aktivační energie při tváření za tepla hrubozrnné slitiny na bázi Fe – 40 at. % Al v litém stavu, zpevněné malými částicemi TiB2. V případě, že k výpočtu byl využit klasický sinushyperbolický vztah, zjištěné hodnoty zdánlivé aktivační energie byly jen nevýrazně ovlivněny způsobem výpočtu reálné (tzn. okamžité či střední) deformační rychlosti. Naopak výpočty založené na aplikaci zjednodušené mocninné závislosti mezi deformační rychlostí a píkovým napětím dávají výsledky zásadně odlišné. Jakýmkoliv způsobem usnadněné matematické zpracování experimentálních dat v konečném důsledku vede k nedostatečně přesné predikci maximálního deformačního odporu daného materiálu v závislosti na teplotně kompenzované deformační rychlosti. From the values of peak stress, determined by the set of plastometric tests by axially symmetrical pressure in the temperature range from 800 to 1200 °C, and strain rates of the order of 10-2 to 101 s-1, the value of apparent activation energy Q at hot forming of coarse grained alloy based on Fe – 40 at. % Al in as-cast state, strengthened by small particles of TiB2, was established by several methods. When classical sinus-hyperbolic relation was used for calculation, the established values Q = 448 to 470 kJ·mol-1 were only insignificantly influenced by the method of calculation of real (i.e. instant or mean) strain rate during individual tests. It may be therefore stated that even the least demanding calculations working with nominal strain rates provide sufficiently accurate results. Contrary to that the calculations based on application of the simplified power dependence between the strain rate and peak stress give the results that differ by tens of percent from the results obtained by solution of the complex sinushyperbolic relation. It was also confirmed that solution of sinus-hyperbolic relation with use of progressively connected partial linear regressions is highly sensitive to selection of experimental data used for these regressions (activation energy Q was in this case calculated to achieve 456 to 570 kJ·mol-1). The only serious procedure consists in the use of the parameters determined by partial regressions as "trial shot" for final non-linear regression of several variables, ensuring objective more precise calculation of the quantity Q and of other material constants related to it. Mathematical processing of experimental data simplified in any manner leads ultimately to an insufficiently accurate prediction of the maximal resistance to deformation of the given material in dependence on strain rate compensated by temperature. Cílem experimentálních prací a matematických analýz jejich výsledků bylo určení aktivační energie při tváření intermetalické slitiny typu Fe – 40 at. % Al + TiB2 na základě plastometrických experimentů, provedených Hollomonova parametru (tj. teplotně kompenzované deformační rychlosti) [1]. Na základě jeho znalosti lze odpovídající zahájení dynamické rekrystalizace při dané teplotě a rychlosti tváření. Bude řešena otázka,

v širokém rozsahu teplot a deformačních rychlostí. Tato aktivační energie, vypočtená z píkových hodnot napětí, je mimořádně důležitou materiálovou konstantou, nezbytnou např. při výpočtu tzv. Zenerovapro daný materiál mj. velmi efektivně predikovat maximální deformační odpor nebo deformaci jak významně může být hodnota aktivační energie coby materiálová konstanty ovlivněna metodikou 55

Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody Testing, Measurement, Laboratory Methods matematického experimentálních dat.

zpracování

Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV ISSN 0018-8069 příslušných

Metodika výpočtu aktivační energie Zdánlivá aktivační energie při tváření za tepla Q [J·mol-1] je v ideálním případě materiálová konstanta závislá pouze na chemickém složení a struktuře daného materiálu. Pro její určení se tradičně využívá modifikovaný sinushyperbolický vztah [4]:

Popis experimentu Pomocí plastometru Gleeble 3800 byla provedena sada zkoušek na cylindrických vzorcích o průměru 10 mm a výšce 12 mm. Aluminid železa, ve fázi tavení zpevněný částicemi TiB2 o velikosti menší než 10 µm, byl získán tavením ve vakuové indukční peci [2]. Vzorky byly vyrobeny z hrubozrnných odlitků o příčném průřezu cca 20 mm (tloušťka) x 33 mm (šířka). Výsledné chemické složení materiálu v at. % bylo následující: 40.7 Al – 0.15 C – 0.15 Mn – 0.15 Ti – 0.27 B (zbytek Fe).

 Q  n e  C  exp    sinh    max   R T 

(1)

kde ė [s-1] je deformační rychlost, C [s-1], n [–] a  [MPa-1] jsou materiálové konstanty, R = 8.314 J·mol-1·K-1, T [K] teplota tváření a max [MPa] je napětí (resp. deformační odpor) odpovídající napěťovému píku na příslušné křivce deformace-napětí. Tento vztah byl původně odvozen pro popis deformační rychlosti korespondující s ustáleným plastickým tokem materiálu. Protože při velké části plastometrických experimentů je snadnější a spolehlivější lokalizovat napěťový pík než napětí v ustálené větvi křivky, v rovnici typu (1) se většinou pracuje s píkovým napětím. Tento vztah bývá často řešen de facto grafickou metodou, založenou na opakovaném použití lineární regrese. Při tom se využívá specifika sinushyperbolické funkce, díky němuž pro nízké hodnoty napětí lze vztah (1) zjednodušit do podoby mocninného vztahu:

Osově symetrické zkoušky tlakem probíhaly po jednotném předehřevu na teplotu 1200 °C, a to při teplotních hladinách 800 °C – 900 °C – 1000 °C – 1100 °C – 1200 °C nominálními deformačními rychlostmi 0.05 s-1 – 0.4 s-1 – 4.0 s-1 – 30 s-1. Díky vyhřívaným kovadlům snesla většina vzorků tváření do logaritmické výškové deformace 0.5 a z jednotlivých křivek deformace-napětí tak bylo možno určit píkovou hodnotu napětí, využívanou při následném matematickém zpracování experimentálních dat. Ze zaznamenaných časových průběhů deformace bylo možno každému píku přiřadit i střední deformační rychlost (jako podíl odpovídající deformace a času) a okamžitou deformační rychlost (vypočtenou pomocí numerické derivace) [3] – viz např. grafy na obr. 1.

 Q n e  C1. exp  . max   R.T 

(2)

a naopak pro vysoké hodnoty napětí do podoby exponenciálního vztahu:

 Q e  C2 . exp  . exp  . max   R.T 

(3)

kde C1, C2 a  jsou materiálové konstanty. Konstanta  v rovnici (1) je dána vztahem:



(4)

n

Praktický postup pak spočívá v tom, že pro vybranou vysokoteplotní hladinu (potažmo nízká napětí) se určí konstanta n lineární regresí experimentálně zjištěných bodů v souřadnicích ln max ~ ln ė a pro vybranou nízkoteplotní hladinu (a tedy vysoká napětí) konstanta  lineární regresí v souřadnicích max ~ ln ė. Po výpočtu veličiny  dle vztahu (4) lze konstanty Q a C v rovnici (1) vypočítat pomocí finální lineární regrese všech dat vynesených do souřadného systému T-1 ~ (ln ė - n·sinh(·max)).

a) T = 800 °C, ė = 4 s-1

b) T = 1100 °C, ė = 30 s



Slabinou popsané metody je vlastní odhad konstant n a , často silně ovlivněný volbou příslušné teplotní hladiny a rozptylem experimentálních dat. Aplikace speciálně vyvinutého software ENERGY 4.0 [5] tento nedostatek eliminuje, když dovoluje interaktivní eliminaci bodů vykazujících přílišnou odchylku od graficky stanovených trendů a výše uvedeným

-1

Obr. 1 Příklady odchylek skutečných deformačních rychlostí od hodnot nominálních Fig. 1 Examples of deviations of real strain rates from nominal values

56



postupem určené hodnoty n a  používá jen jako nástřel parametrů pro přímou nelineární regresi všech dat odpovídajících vztahu (1). Takováto zpřesňující, z matematického pohledu maximálně objektivní nelineární regrese více proměnných (proveditelná např. pomocí statistického programu UNISTAT 5.6) je bez prvotního nástřelu vybraných materiálových konstant velmi nespolehlivá.

Mnohem větší vliv může mít volba teplotních hladin při regresním řešení vztahů (2) a (3), pokud nenásleduje zpřesňující nelineární regrese – viz tab. 3 (počítáno se středními deformačními rychlostmi). Vliv volby teplotních hladin na výpočet materiálových konstant v rovnici (1) systémem lineárních regresí Tab. 3 Influence of selection of temperature levels on calculation of material constants in the equation (1) by the system of linear regressions Vysokotepl. Nízkotepl. Q n C  hladina hladina [kJ·mol-1] [–] [MPa-1] [s-1] 1200 °C 800 °C 570 3.24 0.0071 3.53E+21 1200 °C 900 °C 461 3.24 0.0052 1.02E+18 1100 °C 800 °C 566 3.14 0.0073 2.14E+21 1100 °C 900 °C 456 3.14 0.0054 5.57E+17 Tab. 3

Na druhé straně řada výzkumníků [6-10] obchází dané matematické komplikace tím, že pro výpočet aktivační energie využívají pouze zjednodušený mocninný vztah (2), což se z výše uvedených důvodů jeví jako zásadně nesprávné.

Diskuse výsledků

Je zřejmé, že hodnotu aktivační energie velmi výrazně ovlivňuje předešlý odhad konstant n a  (v tomto konkrétním případě s odchylkou veličiny Q až o 25 %). Veličina Q tím pozbývá významu materiálové konstanty a stává se čistě matematickou veličinou vzniklou kombinací parametrů v rovnici (1). Těchto kombinací může být celá řada a bez finálního zpřesnění nelineární regresí nelze určit, která z nich dává skutečně reprezentativní, fyzikálně-metalurgicky podložené výsledky.

Jako nejpřesnější a nejreprezentativnější způsob určení aktivační energie daného materiálu byl zvolen nejkomplikovanější způsob řešení vztahu (1) se zpřesňující konečnou nelineární regresí. Tato metoda byla aplikována na 3 sady dat, lišící se hodnotami deformační rychlosti – nominální, okamžité a střední. Tab. 1 dokumentuje odchylky takto pojatých veličin v případě analyzovaného souboru dat. Tab. 1 Rozsahy okamžitých a středních deformačních rychlostí, odpovídajících napěťovým píkům, v relaci k rychlostem nominálním Tab. 1 Ranges of instant and mean strain rates corresponding to the stress peaks in relation to the nominal strain rates

nominální 0.05 0.4 4.0 30

Dramaticky odlišné výsledky vyjdou i při aplikaci zjednodušené metodiky založené výhradně na řešení mocninného vztahu (2). Ze sady dat zahrnujících střední hodnoty deformační rychlosti v tomto případě vyšly materiálové konstanty Q = 540 kJ·mol-1, n = 10.1 a C1 = 0.0039 s-1. Aktivační energie tak vyšla o 19 % vyšší než u výpočtu založeného na řešení sinushyperbolického vztahu. Podstatně nižší je i přesnost zpětného výpočtu hodnot max pro konkrétní experimentální podmínky tváření v závislosti na hodnotě Zenerova-Hollomonova parametru Z [s-1] [1].

Deformační rychlost [s-1] okamžitá střední 0.051 – 0.056 0.036 – 0.046 0.40 – 0.43 0.30 – 0.38 4.1 – 4.4 2.6 – 3.5 36 – 46 20 – 32

Výsledky materiálových konstant získané nejpřesnější metodou shrnuje tab. 2.

 Q  Z  e  exp    R T 

Tab. 2 Materiálové konstanty v rovnici (1) určené pro různé typy deformační rychlosti Tab. 2 Material constants in the equation (1) determined for various types of strain rate

Deformační rychlost nominální okamžitá střední

Q [kJ·mol-1] 448 470 455

n [–] 2.00 2.09 2.01

 [MPa-1] 0.0091 0.0090 0.0092

(5)

podle vztahu (6), vzniklého transformací rovnice (2):

 max  n

C [s-1] 5.88E+16 4.81E+17 8.91E+16

Z C1

(6)

oproti složitějšímu vztahu (7), získaného úpravou rovnice (1):

 max 

Výpočet založený na střední deformační rychlosti lze považovat za optimální, protože reflektuje celou historii tváření od jeho počátku do okamžiku dosažení napěťového píku. Analogický postup je volen i v případě výpočtu aktivační energie z napěťových křivek získaných na torzním plastometru [5]. Z údajů v tab. 2 vyplývá, že hodnota Q je jen velmi málo ovlivněna zahrnutím různých typů deformační rychlosti do výpočtu – odchylky činí -2 % nebo +3 %. Lze tedy konstatovat, že pro výpočet aktivační energie bylo možno s dostatečnou přesností jednoduše využít nominální deformační rychlosti.

1



 arg sinh n

Z C

(7)

Srovnání je dokumentováno grafem na obr. 2. Posun dat vůči vodorovné ose je dán různou hodnotou aktivační energie v parametru Z. I když v obou případech vyšel koeficient determinace R2 vyšší než 0,9, aplikovatelnost zjednodušených rovnic (2), resp. (6) se v širokém rozsahu deformačních podmínek jeví jako zcela nereálná. Tím je rovněž zásadně zpochybněna vzájemná srovnatelnost hodnot aktivační energie vypočítávané pomocí vztahů (1) a (2), což v mnoha případech 57

Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody Testing, Measurement, Laboratory Methods komplikuje komparativní publikovaných různými autory.

analýzu

Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV ISSN 0018-8069 výsledků

Vztah (2) je zjednodušenou formou vztahu (1), platnou pouze pro nízké hodnoty napětí (resp. nízké hodnoty parametru Z) [11]. Jeho aplikace na široký rozsah deformačních podmínek musí vést principiálně k výsledkům odlišným oproti využití komplexního sinushyperbolického vztahu (1), protože tímto postupem není eliminována výrazná teplotní závislost konstanty n.

Závěr Z hodnot píkového napětí, určených sadou plastometrických zkoušek osově symetrickým tlakem v rozsahu teplot 800 až 1200 °C a deformačních rychlostí řádově 10-2 až 101 s-1, byla několika metodami určena hodnota zdánlivé aktivační energie Q při tváření za tepla hrubozrnné slitiny na bázi Fe – 40 at. % Al v litém stavu, zpevněné malými částicemi TiB2. V případě, že k výpočtu byl využit klasický sinushyperbolický vztah, zjištěné hodnoty Q = 448 až 470 kJ·mol-1 byly jen nevýrazně ovlivněny způsobem výpočtu reálné (tzn. okamžité či střední) deformační rychlosti během jednotlivých testů. Lze tedy konstatovat, že i nejméně náročné výpočty pracující s nominálními rychlostmi deformace dávají dostatečně přesné výsledky. Naopak výpočty založené na aplikaci zjednodušené mocninné závislosti mezi deformační rychlostí a píkovým napětím dávají výsledky o desítky procent odlišné od těch, jež byly získány řešením komplexního sinushyperbolického vztahu. Stejně tak bylo potvrzeno, že řešení sinushyperbolického vztahu pomocí postupně navazujících dílčích lineárních regresí je velmi citlivé na výběr experimentálních dat, použitých pro tyto regrese (v tomto případě vyšla aktivační energie Q = 456 až 570 kJ·mol-1). Jediným seriózním postupem je využít dílčími regresemi určené parametry jako nástřel pro finální nelineární regresi více proměnných, zaručující objektivní zpřesněné výpočtu veličiny Q a dalších s ní propojených materiálových konstant. Jakýmkoliv způsobem usnadněné matematické zpracování experimentálních dat v konečném důsledku vede k nedostatečně přesné predikci maximálního deformačního odporu daného materiálu v závislosti na teplotně kompenzované deformační rychlosti.

Porovnání přesnosti modelů typu (6) – mocninná funkce a (7) – sinushyperbolická funkce (body – experimentální data; čáry – výpočty dle příslušných rovnic Fig. 2 Comparison of accuracy of models of the type (6) – power function and (7) – sinus-hyperbolic function (points – experimental data; lines – calculations made according to the relevant equations) Obr. 2

Základní problém spočívá v tom, že pomocí zjednodušeného vztahu (2) nevychází hodnota konstanty n jako teplotně nezávislá. Jak je zřejmé z obr. 3a, s klesající teplotou deformace tato veličina významně roste, zatímco v případě vztahu (1) je konstanta n skutečně materiálová, teplotně v zásadě nezávislá – odchylky hodnot n vypočtených pro různé teplotní hladiny jsou dány pouze rozptylem experimentálních dat, jak je zřejmé z obr. 3b.

a)

Poděkování Práce byly provedeny v rámci řešení projektů P107/10/0438 (Grantová agentura ČR), CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regionální materiálově technologické výzkumné centrum" (v rámci Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, financovaného ze strukturálních fondů EU a ze státního rozpočtu ČR) a SP2012/33 – Fyzikální a počítačová simulace materiálových vlastností vybraných typů materiálů (v rámci specifického výzkumu na VŠB-TUO podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR).

b) Hodnoty konstanty n vypočtené pro různé teplotní hladiny v případě rovnice (2) – a), resp. rovnice (1) – b) Fig. 3 Value of the constant n calculated for various temperature levels in case of the equation (2) – a), or equation (1) – b) Obr. 3

58


Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV ISSN 0018-8069 [7] LIN, D. et al. Superplasticity in large-grained Fe3Al alloys. Intermetallics, 1996, roč. 4, č. 6, s. 489-496.

Literatura [1] ZENER, C., HOLLOMON, J.H. Effect of strain rate upon plastic flow of steel. Journal of Applied Physics, 1944, roč. 15, č. 1, s. 22-32.

[8] LI, D.Q., LIN, D.L., LIN, T.L. Activation energy of FeAl alloys during superplastic deformation. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 1997, roč. 7, č. 4, s. 16-19.

[2] SCHINDLER, I., et al. Dynamická rekrystalizace a aktivační energie při tváření za tepla slitiny typu Fe-40Al-TiB2. Hutnické listy, 2011, roč. 64, č. 4, s. 84-87.

[9] LIN, T.L., LI, D.Q., LIU, Y. Superplasticity in large grained FeAl-based intermetallic alloys. Intermetallics, 1998, roč. 6, č. 4, s. 243-256.

[3] KAWULOK, R. Experimentální stanovení aktivační energie aluminidu železa při tváření za tepla. Ostrava, 2012. Diplomová práce. VŠB-Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra tváření materiálů.

[10] PRASAD, Y. V. R. K. et al. Optimization of hot workability and hot deformation mechanisms in FeAl and Fe3Al based alloys. In 3rd International Symposium on Structural Intermetallics. Warrendale: The Minerals, Metals & Materials Society. 2001, s. 233-239.

[4] SELLARS, C. M., McTEGARD, W. J. McG. Hot Workability. International Metallurgical Review, 1972, roč. 17, č. 158, s. 1-24.

[11] SELLARS, C.M., McTEGARD, W.J.McG. On the mechanism of hot deformation. Acta Metallurgica, 1966, roč. 14, č. 9, s.1136-1138.

[5] SCHINDLER, I., BOŘUTA, J. Utilization Potentialities of the Torsion Plastometer. Katowice: Silesian Technical University, 1998. 106 s.

Recenze: Ing. Josef Bořuta, CSc. doc. Ing Martin Vlado, CSc.

[6] WHITTENBERGER, J. D. The influence of grain size and composition on slow plastic flow in FeAl between 1100 and 1400 K. Materials Science and Engineering, 1986, roč. 77, s. 103-113.

_____________________________________________________________________________________________

European Symposium on Atomic Spectrometry ESAS 2012 XXth Slovak - Czech Spectroscopic Conference Slovak Spectroscopic Society member of the Association of Slovak Scientific and Technological Societies

Ioannes Marcus Marci Spectroscopic Society

European Symposium on Atomic Spectrometry ESAS 2012 XXth Slovak - Czech Spectroscopic Conference October 7 – 12, 2012 Grandhotel Praha, Tatranská Lomnica, High Tatras, Slovakia With special support by: Atomic and Molecular Spectroscopy Working Group of the Committee of Analytical Chemistry of Polish Academy of Sciences DASp, German Working Group for Applied Spectroscopy Committee of Analytical and Environmental Chemistry of Hungarian Academy of Sciences

59

Počítačová simulace, výpočetní metody Computer Simulation, Computing Methods


počítačová simulace, výpočetní metody Numerická simulace kování ingotu s vnitřními vadami Numerical Simulation of Ingot Forging with Internal Defects Ing. Michal Duchek, Ing. Mikuláš Fedorko, Ing. Tomáš Kubina, Ph.D., COMTES FHT, a.s., Dobřany, Ing. Božík Martínek, PILSEN STEEL, Plzeň Kování ingotů má řadu specifik, které se musejí dodržet, aby bylo dosaženo požadovaných výsledků. Jedním z těchto specifik je volba správného sledu kovacích operací za účelem dosažení kovářského svaření většiny vnitřních vad, které vznikly během odlití. Cílem tohoto příspěvku je ukázat možnosti numerické simulace jako podporu při stanovování technologických postupů v kovárnách. Hlavní výhodou těchto simulací je zejména eliminování nevhodného technologického postupu při kování a zároveň zefektivnění celého procesu přípravy. V rámci projektu se společností PILSEN STEEL se provedla počítačová analýza výroby opěrného válce KR 1510 x 1650mm z materiálu 8Cr3MoSiV zaměřená na predikci svaření vnitřních vad. Práce obsahuje výsledky numerické simulace po operaci pěchování na průměr 2800 mm a délku 1100 mm. Příprava geometrických dat ingotu, použitých kovadel a pěchovací matrice pro kování proběhla ve strojírenském CAD programu SolidWorks. Pro počítačové modelování technologického procesu byl využit software DEFORM 3D, který analyzuje procesy na principu konečných prvků. Simulace poskytuje informace o toku materiálu v průběhu tváření, rozložení deformace a teplotních poměrech při tváření. Primary forging of ingots is constrained by a number of specific requirements, which should be met to achieve the desired result. One of those is the correct sequence of forging operations for the internal defects, which formed during casting, to be welded closed. The purpose of this study is to demonstrate the potential contribution of numerical simulation to designing of forging procedures in forging plants. The strength of simulations lies in the fact that incorrect processing procedures can be eliminated at early stages and the entire preparation becomes more efficient. Under a project co-investigated by PILSEN STEEL, a computer analysis of the process of production of KR 1510 × 1650 mm roll from 8Cr3MoSiV grade material was performed in order to predict the closing of internal defects. Where the defects are not welded closed in full, the ingot is typically rejected, which raises the production costs. For these reasons, computer modelling of open-die forging of an ingot into a product with prescribed dimensions was undertaken. Open-die forging processes comprise many operations, where each stroke is modelled. Results of modelling of each series of blows with equal reduction are used as input data for the next forging stage. Numerical simulation places great demand on computing power and it is therefore time-consuming. This study presents the results of numerical simulation of upsetting to make a 2800 mm diameter and 1100 mm-long semi-finished product. Models of the ingot, swages and the forging die were constructed using the SolidWorks CAD software. The process modelling was carried out using DEFORM 3D, a finite element method-based program. The simulation provides information on material flow during forming, on strain and stress distribution within the workpiece, and on temperatures in the forming process. The calculation accounts for differences in material density across the ingot cross-section. The simulation also provides an insight into the question, whether the process of concern can deliver the required compactness and break down the coarse casting structure and metallurgical defects in the ingot. Obsahem této práce je počítačová analýza výroby opěrného válce KR 1510 x 1650 mm z materiálu 8Cr3MoSiV. Jedná se o počítačové modelování volného kování ingotu na výkovek předepsaných rozměrů. Problematika volného kování zahrnuje mnoho operací,

modeluje se každý jednotlivý zdvih. Výsledky jednoho průchodu jsou vstupními daty pro následující průchod. Vlastní numerická simulace je náročná na výpočetní výkon a tím na vlastní čas analýzy. Práce obsahuje výsledky numerické simulace po operaci pěchování na 60



průměr 2800 mm a délku 1100 mm. Po zhodnocení výsledků těchto simulací se budou modelovat následující technologické operace. Příprava geometrických dat ingotu, použitých kovadel a pěchovací matrice pro kování proběhla ve strojírenském CAD programu SolidWorks. Pro počítačové modelování technologického procesu a následné numerické simulace byl využit software DEFORM 3D, který analyzuje procesy na principu konečných prvků. Simulace poskytuje informace o toku materiálu v průběhu tváření, rozložení deformace a teplotních poměrech při tváření. Ve výpočtu je uvažováno s rozdílnou hustotou materiálu po průřezu ingotu (Obr. 6). Hlavním cílem této simulace bylo získat představu o tom, zda se daným technologickým postupem dosáhne potřebného zhutnění, neboli odstranění nestejnorodé hrubé licí struktury a metalurgických vad u ingotu.

1.

Obr. 2 Model pěchovací matrice Fig. 2 Model of the upsetting die

Vstupní data

c. Nastavení simulace a okrajové podmínky Ingot byl ohřátý na kovací teplotu 1150°C. Z důvodu manipulace s ingotem bylo poté vypočteno ochlazování na vzduchu po dobu 12 minut. Pro výpočet bylo uvažováno rozdílné rozložení hustoty po průřezu ingotu, Obr. 5 a Obr. 8.

V programu DEFORM 3D byl proveden numerický výpočet volného kování ingotu I 70 NH po operaci pěchování. Výpočet vychází z údajů dodaných firmou PILSEN STEEL s.r.o. Dle dodaného technologického postupu byly provedeny operace překování na 8HR kuželový hranol a pěchování.

Teplota nástrojů: Tření: Maximální síla: Maximální rychlost:

2.

150°C – konstantní 0,7- model Shear 120 MN 60 mm/s

Popis výpočtu kování ingotu

Vlastní překování se odehrávalo v několika operacích. Nejprve se provedlo překování na 8HR kuželový hranol a poté pěchování. Pro řešení numerické simulace procesu kování opěrného válce byl použit modul DEFORM - 3D Multiple Operations. Tento modul je typický tím, že umožňuje nastavit za sebou několik desítek operací (úběrů) najednou, včetně manipulace s polotovarem a mezioperačních prodlev. V našem případě, se při kování do tvaru 8 HR měnil pouze posuv kovadel po délce a ustavení kovadel související se změnou výšky příčného průřezu. Ostatní parametry se vždy načítali z předcházející operace. Nicméně je zde nutno podotknout, že i přesto v průběhu výpočtu bylo třeba některé z těchto parametrů pozměnit. např. teplotu kovadel tak, aby se model co nejvíce přibližoval realitě. Tyto parametry se však měnili zpravidla jen v některých operacích (při přestavování kovadel pro dosažení menšího úběru). Okrajové podmínky byly zvoleny v souladu s navrženou geometrií. Z nabídky deformačních podmínek byla zvolena podmínka definující rychlost pohybu jednotlivých uzlů „Velocity“. Na základě okrajových deformačních podmínek byla rychlost všech uzlů na čele manipulačních čepů vždy fixována ve všech směrech. Tyto podmínky měly napodobit držení předkovku v manipulátoru a přidržování předkovku. Zároveň definici těchto

Obr. 1 Geometrie ingotu I 70 NH Fig. 1 Geometry of the I 70 NH ingot

a. Ingot Teplota ingotu bezprostředně před kováním se obvykle pohybuje v rozmezí 880–1150°C. Minimální hodnota teploty 880°C byla vypočtena po 12 minutách chlazení na vzduchu z teploty 1200°C (maximální kovací teplota). Geometrie ingotu je vidět na Obr. 1. b. Nástroje Jako nástroje byla použita rovná kovadla a pěchovací kovadla, která jsou vidět na Obr. 2. 61



podmínek bránících pohybu ingotu v určitých směrech vedlo ke zkrácení iteračního času. Simulace kování probíhala s úběrem 100 mm směrem od hlavy ingotu. Po každém průchodu mezi kovadly byl ingot pootočen o 90°, přičemž po každém druhém průchodu bylo provedeno pootočení jen o 45°. Sestava ingotu I 70NH po první operaci je vidět na Obr.3. Sestava ingotu po pěchování je vidět na Obr. 4.

Obr. 5 Pozice zvolených bodů v podélném průřezu ingotu Fig. 5 Locations of selected points across the longitudinal cross section of the ingot

Obr. 3 Sestava ingotu a kovadel na konci operace Fig. 3 Arrangement of the ingot and swages at the end of the operation

Obr. 4 Sestava ingotu po pěchování Fig. 4 Ingot after upsetting

3.

Obr. 6 Průběh relativní hustoty v ose ingotu pro zvolené body (vlevo kování, vpravo pěchování) Fig. 6 Relative density along the ingot axis at selected points (left: forging, right: upsetting)

Výsledky numerické simulace

Pro posouzení průběhu deformace a relativní hustoty v průběhu tváření bylo sledováno 5 bodů v podélném průřezu (Obr. 5) a 6 bodů v příčném řezu (Obr. 8). Hodnota 1 u relativní hustoty odpovídá ideální hustotě zvoleného materiálu při dané teplotě. Nižší hodnoty určují poměrově zastoupení ředin a pórů v materiálu. Průběhy hustoty a deformace pro jednotlivé body a směry jsou vidět na Obr., Obr. 7, Obr. 9 a Obr. 100.

62



Obr. 7 Průběh deformace v ose ingotu pro zvolené body (vlevo kování, vpravo pěchování) Fig. 7 Strain along the ingot axis at selected points (left: forging, right: upsetting)

Obr. 10 Průběh deformace v průřezu ingotu pro zvolené body (vlevo kování, vpravo pěchování) Fig. 10 Strain across the ingot cross-section at selected points (left: forging, right: upsetting)

ingotu a nebyl podroben tak vysoké deformaci. U pěchování relativní hustota v jednotlivých bodech v příčném řezu korespondovala se vzdáleností od osy (obr. 10).

Závěr Z dat dodaných firmou PILSEN STEEL s.r.o. byl vytvořen numerický model volného kování opěrného válce z ingotu I70NH. Provedeny byly zatím jen dvě kovářské operace, a to, překování na 8HR kuželový hranol a pěchování. Simulace byla provedena ve výpočetním programu DEFORM 3D. Ve výpočtu byla nasimulována rozdílná hustota materiálu po průřezu ingotu, kdy bylo cílem zjistit, jak se změní hustota v ingotu po provedení prvních dvou operací. V případě překování byly výsledné relativní hustoty v jednotlivých bodech v podstatě totožné. Vymykal se pouze bod v hlavě ingotu, kdy v tomto bodě byla relativní hustota nižší. U pěchování relativní hustota v jednotlivých bodech v příčném řezu korespondovala se vzdáleností od osy. Z numerických simulací dle předpokladů vyplynulo, že k nejintenzivnějšímu zacelování vnitřních vad dochází v průběhu operace pěchování.

Obr. 8 Pozice zvolených bodů v příčném průřezu ve středu ingotu Fig. 8 Locations of selected points across the transverse cross section in the ingot centre

Problematika kování ingotu s vnitřními vadami byla řešena v rámci projektu MPO FR-TI2/132 „Výzkum příčin výrobních vad hmotných výkovků a odlitků s nejvyššími jakostními parametry pro parní, větrné a jaderné elektrárny“. Literatura Průběh relativní hustoty v příčném řezu (vlevo kování, vpravo pěchování) Fig. 9 Relative density across the ingot cross-section (left: forging, right: upsetting) Obr. 9

Z numerických simulací je zřejmé, že u překování na 8HR kuželový hranol, vyšly výsledné relativní hustoty prakticky totožně. Vymykal se pouze bod P1 v podélném řezu (Obr.6), kdy v tomto bodě byla hustota vyšší oproti ostatním bodům v podélném řezu

[1]

DEFORM v10.2 and DEFORM v11.0 (Beta) INTEGRATED 2D3D SYSTEM MANUAL. Columbus (Ohio): Scientific Forming Technologies Corporation, [2011], p.1-21. Uživatelský manuál.

[2]

HAŠEK, V. Kování. 1.vyd. Praha: SNTL, 1965, 732 s.

Recenze: doc. Ing. Rudolf Pernis, CSc. Ing. Róbert Sobota, PhD. 63



Dosavadní získané poznatky s přípravou numerického modelu kování výkovku čtyřpólové hřídele Construction of Numerical Model of Forging Process of Four-pole Rotor Shaft Ing. Mikuláš Fedorko, Ing. Ladislav Maleček, COMTES FHT, a.s., Dobřany Příspěvek se zabývá dosavadně získanými poznatky s přípravou numerického modelu volně kované čtyřpólové hřídele. Jedná se o hřídel z oceli C45 o hmotnosti cca 30 t. Proces kování čtyřpólové hřídele se skládá z řady po sobě následující kovářských operací, jako je pěchování, prodlužování, osazování, apod. Mezi těmito operacemi vždy pak následuje mezioperační ohřev. Pomocí kombinace těchto úkonů se dosáhne potřebného finálního tvaru výkovku. Za nejkritičtější operaci během kování čtyřpólové hřídele pro vznik trhlin je považována operace překování předkovku do tvaru kříže. Proto byla numerická simulace zaměřena pouze na tuto operaci. Pro numerickou simulaci kování čtyřpólové hřídele byl využit simulační systém DEFORM, jehož součástí je modul pro víceoperační tváření (DEFORM-3D Multiple Operations). Tento modul dovoluje v jeden okamžik zadat i několik desítek operací najednou včetně manipulace s polotovarem a mezioperačních prodlev. Výsledky výpočtů pro jeden jsou vstupními daty pro následující úběr. Vlastní numerická simulace je náročná na výpočetní výkon a tím i na vlastní čas analýzy. Geometrie předkovku a nástrojů byla modelována v konstruktérském CAD programu SolidWorks. Simulace poskytuje informace o toku materiálu, rozložení deformace a teplotních poměrech v průběhu tváření čtyřpólové hřídele. Tvar výkovku dosažený z numerické simulace byl porovnáván s tvarem dosaženým v reálném procesu tváření. K docílení shody mezi numerickým modelem a skutečností byly modifikovány některé vstupní parametry výpočetního modelu. Nicméně numerický model kování čtyřpólové hřídele je v současné době ještě dále modifikován, tak, aby se docílilo tvarové shody skutečného výkovku a modelu. Po dosažení této shody budou výsledky z numerické simulace použity k posouzení možnosti vzniku trhlin, které se zpravidla objevují v oblastech rohů, kde póly navazují na tělo výkovku. The present paper deals with previously obtained knowledge with the preparation of the numerical model of opendie forging of a four-pole rotor shaft. The shaft weighing approximately 30-tonnes was made from C45 steel. The forging process comprised a number of consecutive operations, such as upsetting, drawing out, stepping down, and others. The workpiece was reheated between the forging operations. By means of the sequence of these steps, the required final shape of the forging was achieved. At forging of the four-pole rotor shaft, converting the body of the preformed stock into its final shape is believed to be the most critical operation in terms of cracking hazard. This is why the numerical simulation effort in this study focused exclusively on this operation. The simulation was performed using DEFORM simulation system, which contained the 3D Multiple Operations module. In this module, the user can program tens of forging and workpiece handling operations and inter-operation dwells at a time. Results of modelling of each series of blows with equal reduction were used as input data for the next forging stage. Numerical simulation places great demand on computing power and it is therefore time-consuming. The model of the preformed stock was drawn in SolidWorks CAD software. Numerical simulation provides information on material flow during forming, on strain and stress distribution within the workpiece and on temperatures in the forming process. The final shape resulting from numerical simulation was compared with the shape achieved in the real-world forging process. To improve agreement between the results of the numerical model and the real-world process, some input parameters of the computation were adjusted. Nevertheless, the numerical model of the fourpole rotor shaft forging process is being further modified so that the shape of the model matches that of the actual forging. The key objective of numerical modelling is to identify the stage of the process (forging, heat treatment), at which the cracks form. The risk of cracking will be assessed on the basis of stress state. After reaching this accordance the results of the numerical simulation will be used for assessment of the possibility of cracks formation that usually occur in the corners where the poles follow in the forging body. Volné kování velkých hmotných výkovků je jednou z nejprogresivnějších metod výroby polotovarů pro všechna odvětví těžkého strojírenství. Touto technologií jsou kovány výkovky ve tvaru tyčí a hřídelí, kostky, desky, kotouče nebo jiné tvary dle požadavku zákazníka. Kování umožňuje vyrábět nejenom tvary požadovaného rozměru, ale zároveň i zlepšovat původní mechanické vlastnosti a strukturu materiálu. Hlavní

důraz při kování se klade na co nejmenší spotřebu materiálu, optimální přesnost výkovku, vysokou jakost tvářeného kovu, příznivý průběh vláken a na ekonomii provozu. Jedním z takovýchto volně kovaných polotovarů může být i výkovek čtyřpólové hřídele, která se používá jako rotor velkých generátorů. Kované hřídele tohoto typu mají poměrně složitý specifický 64



tvar, který se sebou přináší řadu technologických rozložení deformace během kování a nerovnoměrné ochlazování během tepelného zpracování. Proto se pří návrhu výrobní technologie využívá řada moderních prostředků, které dokážou predikovat vlastnosti kovaného výrobku a vyhnout se nežádoucím problémům souvisejícím se specifickým kováním čtyřpólové hřídele.

problémů, mezi které patří zejména nerovnoměrné prodlužování, osazování, apod. Mezi těmito operacemi vždy pak následuje mezioperační ohřev (žár). Pomocí kombinací těchto úkonů se dosáhne potřebného finálního tvaru výkovku [2]. Za nejdůležitější kovářskou operaci v případě kování čtyřpólové hřídele do „tvaru“ se považuje překování těla předkovku hřídele z osmihranu do tvaru kříže. V tomto případě se tělo překovává ve směru podélné osy speciálně navrženými kovadly, které umožňují postupnou změnu osmihranného průřezu na tvar kříže.

Využití počítačové techniky a moderních výpočetních metod spolu s experimentálně zjištěnými vstupními daty přinášejí možnost ovládnutí náročného technologického procesu výroby. S rozvojem výkonu osobních počítačů se v těžkém strojírenství stále více uplatňují možnosti numerického modelování. Numerickou simulací se většinou rozumí aplikace metody konečných prvků (MKP) s využitím odpovídajících rychlostních, posuvových a kontaktních okrajových podmínek. Numerické simulace nalézají uplatnění nejen v oblasti aplikovaného výzkumu pro vývoj nových technologií, ale i v oblasti provozních podmínek. Pomocí numerické simulace je možno v dnešní době získat detailní informace o všech charakteristikách technologie volného kování potřebných pro optimální návrh výrobního procesu. Simulace dovoluje predikovat chování materiálu během tvářecího postupu. Výstupem analýz numerické simulace může být rozložení skutečné deformace, rozložení teplotního pole, tok materiálu a další souhrn procesních charakteristik. Záměrem numerické simulace je dosažení dostatečně spolehlivých výsledků odpovídajících co možná nejvíc realitě, které lze uplatnit při optimalizaci procesu.

Tvar předkovku před překováním do tvaru kříže a tvar samotného předkovku s křížem v příčném řezu (ukázka během překovávání) je vidět na obr. 1.

Výpočetní software DEFORM Jedním z výpočetních simulačních systémů, fungujících na bázi konečných prvků je simulační systém DEFORM od americké společnosti Scientific Forming Technologies Corporation. Součástí tohoto systému jsou pak programy DEFORM 2D, 3D a HT. Kromě vysoké přesnosti a široké databázi materiálů mají tyto programy k dispozici řadu specializovaných a nadstavbových nástrojů pro oblast tváření. Jedná se zejména o modul pro víceoperační tváření (DEFORM3D Multiple Operations), který dovoluje v jeden okamžik zadat i několik desítek operací najednou včetně manipulace s polotovarem a mezioperačních prodlev. Následný výpočet celého technologického řetězce pak probíhá automaticky v jednom sledu. Toto řešení šetří mnoho času nejen při zadávání výpočtu, ale i následná úprava jednotlivých variant je velice snadná. Uživatelsky přívětivé grafické rozhraní umožňuje snadnou přípravu numerického modelu a analýzu získaných dat z výpočtu [1].

Obr. 1 Tvar předkovku před překováním těla do tvaru a během překovávání do tvaru (kříže) Fig. 1 Preformed stock before and during forging of the cross shape

Na obr. 1 je možné vidět i speciální tvar kovadel, které umožňují vytvarovat předkovek do požadovaného tvaru. Tyto kovadla mají ve střední části vybrání, čímž je umožněno překovávání předkovku pouze po stranách. Samotné překování těla předkovku pak probíhá vždy se stejným úběrem po celé délce (tzv. průchod). Počet průchodů se pro konkrétní čtyřpólovou hřídel mění v závislosti na požadované velikosti pólů, které se odvíjí od celkové velikosti čtyřpólové hřídele.

Problematika technologie výroby výkovku čtyřpólové hřídele Proces kování čtyřpólové hřídele se skládá z řady po sobě následující kovářských operací, jako je pěchování,

Jak bylo zmiňováno výše, celkový proces vykování čtyřpólové hřídele vždy sestává z několika kovářských 65



operací. Zmiňované překování, i když je považováno za jednu z nejdůležitějších operací, je pouze součástí celého sledu kovářských operací.

a zároveň zkrátit dobu výpočtu, protože celá realizace numerické simulace měla spočívat v analýze stavu napjatosti (popř. dalších kritérií) od počátku překování

Po dokování výkovku s požadovaným tvarem a rozměry následuje tepelné zpracování. Tento děj je také poměrně komplikovaným procesem, není však hlavní náplní tohoto článku a proto se mu budeme v další textu věnovat jen okrajově a to zejména ve spojitosti s kováním.

Účel numerické simulace

Obr. 2 Tvar předkovku s předkreslenými čepy Fig. 2 Preformed stock with added final shapes of end journals

V některých případech při výrobě čtyřpólových hřídelí dochází ke vzniku trhlin v oblasti rohů, kde póly navazují na tělo výkovku. K analýze příčin vzniku těchto trhlin se proto v současnosti provádí zhotovení numerického modelu, který by umožnil popsat a lépe pochopit jevy, které vedou ke vzniku těchto trhlin. Na základě verifikace tohoto modelu lze pak uvažovat i různé další změny procesu, které by mohly vést ke zvýšení kvality vyráběné hřídele, ke snížení provozních nákladů a k dalším inovačním krokům.

předkovku do tvaru čtyřpólové hřídele až po vychlazení výkovku pomocí primárního tepelného zpracování. Geometrie předkovku byla modelována v konstruktérském CAD programu Solid Works. Předkovek proto neobsahoval žádnou předchozí deformační historii. Dalšími parametry, které bylo nutné zadat pro výpočet numerické simulace kování, byly manipulační časy, intervaly kovacích teplot, deformační úběry, posuvy kovadel, kinematika procesu a geometrie tvářecích nástrojů. Pro získání materiálových dat byl využit software JMatPro.

Dosavadní poznatky z provozní praxe nasvědčují tomu, že trhliny v oblasti rohů vznikají v důsledku velkých pnutí, která jsou generována během primárního tepelného zpracování výkovku. Jedná se však pouze o hypotézu, neboť tento předpoklad nebyl nijak provozně ani experimentálně ověřen. Existuje i hypotéza, že se trhliny objevují již při překování předkovku z osmihranu do kříže, tedy během kování. Během následného primárního tepelného zpracování pak dochází pouze k jejich zvětšování.

Numerické modelování procesu volného kování Pro řešení numerické simulace procesu kování čtyřpólové hřídele byl použit modul DEFORM-3D Multiple Operations. Tento modul je charakteristický tím, že umožňuje nastavit za sebou několik operací (úběrů) bez nutnosti zásahu uživatele. V tomto případě se měnil pouze posuv kovadel po délce a ustavení kovadel související se změnou výšky příčného průřezu. Ostatní parametry se vždy načítaly z předcházející operace. Nicméně je zde nutno podotknout, že i přesto v průběhu výpočtu bylo třeba některé z těchto parametrů pozměnit (např. teplotu kovadel), tak aby se model co nejvíce přibližoval realitě. Tyto parametry se však měnily zpravidla jen v některých operacích, např. při přestavování kovadel pro dosažení menšího úběru.

Předpokládaným účelem celého modelu je tedy prokázat, ve kterém stádiu procesu (kování, primárního tepelného zpracování) dochází ke vzniku trhlin a navrhnout případná opatření vedoucí k eliminaci těchto trhlin. Posouzení příčin vzniku trhlin by mělo být provedeno na základě posouzení stavu napjatosti. Nezbytným předpokladem je však správně navržený a verifikovaný numerický model.

Analýza vstupních dat Na začátku každého procesu je třeba provést vstupní analýzu úlohy. Může se jednat o zjednodušení geometrického tvaru, kdy sledovaný výkovek je osově symetrický, nebo se modeluje pouze část výkovku, ve které se sledují příslušné děje.

Vstupními daty pro numerickou simulaci byla materiálová data oceli C45. Chemické složení této oceli je uvedeno v Tab. 1 . Tab. 1 Chemické složení oceli C45 pro simulaci (v hmt.%) Tab. 1 Chemical composition of C45 used for the simulation (wt.%)

V tomto případě se zjednodušení výpočtu týkalo geometrie vstupního předkovku. Tvar těla předkovku byl zachován (osmihran), ale oblasti čepů již byly předkresleny na konečné rozměry výkovku (obr. 2). Tím došlo k úspoře výpočetního času, který by byl potřebný na simulaci kování čepů.

C 0,44 Ni 0,13

Mn 0,74 Mo 0,05

Si 0,21 Cr 0,18

P 0,007 Al 0,021

S 0,002 Cu 0,18

Samotné řešení se skládalo ze tří etap:  zadávání vstupních dat do Pre Procesoru,  vlastní simulace,  analýzy dat z Post Procesoru.

To umožnilo soustředit se pouze na překování sledované středové části výkovku (ve tvaru osmihranu) 66



Z důvodu zjednodušení průběhu výpočtu byl v simulaci realizován pohyb obou kovadel, na rozdíl od reálného procesu, kde se pohybuje jenom horní kovadlo. Pohyb kovadel byl v simulaci prováděn symetricky proti sobě rychlostí 30 mm.s-1 ve směru osy y, kde rychlost pohybu kovadel odpovídala danému tvářecímu stroji. Velikosti úběrů byly stanoveny na 35 mm pro každé kovadlo. Po provedení každého zdvihu se vždy kovadla vrátila do výchozí polohy a posunula se o 1/2 délky kovadla ve směru osy z. Tření mezi kovadly a tvářeným polotovarem bylo definováno pomoci modelu „Shear“ a jeho hodnota byla nastavena na 0,3. Součinitel přestupu tepla mezi kovadly a tvářeným polotovarem byl 2 N.s-1.mm -1.K-1.

předkovku do tvaru kříže v příčném řezu se však používají také plochá kovadla. Je to z toho důvodu, že při kování předkovku dochází k nerovnoměrnému toku materiálu v oblasti kovaných pólů čtyřpólové hřídele – viz obr. 4.

Jelikož během kování čtyřpólové hřídele dochází k tváření jen v určitých oblastech předkovku (v rozích), byla pro numerickou síť použita funkce „Strain distribution“. Tato funkce umožňuje zjemnění sítě v oblastech koncentrace deformace (obr. 3). Dochází tak ke zpřesnění výpočtu.

Obr. 4 Tvar pólů během překovávání předkovku do tvaru kříže Fig. 4 Shapes of pole ribs during forging of the preformed stock into cross shape

V podstatě je postup a účel použití jednotlivých kovadel následující: 1) Tvarová kovadla – kování předkovku do tvaru kříže s materiálovými přídavky odpovídajícími horní hranici tolerančního rozmezí. 2) Rovná kovadla – vyrovnání propadlých ploch na pólech do roviny. 3) Tvarová kovadla – vykování konečného tvaru čtyřpólové hřídele dle kovářského náčrtu. Z numerické simulace vyšel tvar čtyřpólové hřídele v příčném řezu po bodu 1) odpovídající tvaru výkovku zobrazeném na obr. 4. Tento tvar však neodpovídá reálnému tvaru při skutečných podmínkách kování. Během kování ve skutečných podmínkách dochází ke vzniku propadlých ploch na tvářených pólech, ale v mnohem menší míře.

Obr. 3 Tvar předkovku s jemnějším rozložením sítě v oblastech koncentrace deformace Fig. 3 Preformed stock with finer mesh in the regions of intensive deformation

Okrajové podmínky byly zvoleny v souladu s navrženou geometrií. S nabídky termálních podmínek byla zvolena podmínka popisující výměnu tepla s okolím „Heat exchange with Environment“. Tato podmínka byla zvolena na celém povrchu předkovku. K výměně tepla tedy docházelo na celém povrchu. Z nabídky deformačních podmínek byla zvolena podmínka popisující rychlost pohybu jednotlivých uzlů „Velocity“. Na základě této podmínky byla rychlost všech uzlů na čele jednoho z čepů vždy fixována ve všech směrech, přičemž na čele druhého čepu byla rychlost fixována pouze v jednom směru. Podmínka, kdy rychlost uzlů na čele čepu byla fixována ve všech směrech, měla napodobit držení předkovku manipulátorem. Podmínka, kdy rychlost uzlů na čele čepu byla fixována v jednom směru, měla napodobit přidržování předkovku Gallovým řetězem.

h0

d0

Analýza dosavadních výsledků

Obr. 5 Náčrtek výkovku čtyřpólové hřídele s identifikací poměru d0/h0 Fig. 5 Four-pole rotor shaft forging with marked d0/h0 ratio

Při překovávání předkovku do tvaru kříže se používají speciální tvarová kovadla. V průběhu překovávání těla 67



Vznik propadlých ploch pravděpodobně souvisí s malým poměrem d0/h0, tj. poměrem šířky tvářené plochy a výšky tvářené části (pólu) – viz obr. 5. Tomu nasvědčuje i rozložení deformace při kování pólů - viz obr. 6.

předpokládaného tvaru výkovku čtyřpólové hřídele a pochopení jevů probíhajících během tváření pólů.

Závěr Článek popisuje dosavadní zkušenosti s přípravou numerického modelu kování čtyřpólové hřídele v simulačním systému DEFORM. Hlavním cílem bylo dosažení tvarové shody mezi numerickým modelem a reálným výkovkem, který by umožnil analyzovat stav napjatosti během kování a rozhodnout, zda-li při kování, nebo až při následném primárním tepelném zpracování vznikají v oblastech rohů, kde póly navazují na tělo výkovku taková pnutí, která by mohla způsobit vznik trhlin. Při vlastním řešení byla zjištěna skutečnost, že je poměrně komplikované popsat chování materiálu během kování čtyřpólové hřídele. Samotný tvar čtyřpólové hřídele se sice blížil předpokládanému tvaru, ale v oblastech tvářených pólů se tvar odlišoval od tvaru vznikajícím ve skutečných podmínkách kování.

Obr. 6 Rozložení deformace v oblasti pólů během kování čtyřpólové hřídele Fig. 6 Stress distribution within pole ribs during forging

Z tohoto důvodu byly provedeny úpravy parametrů vstupních dat, které měly vést k věrohodnějšímu popisu chování materiálového toku během kování a dosažení požadovaného tvaru hřídele. Tyto úpravy však nevedly k očekávanému výsledku a proto neustále probíhá optimalizace těchto parametrů.

Proto byly upravovány různé parametry výpočtu, které by měly pomoci s přiblížením tvaru tvářených pólů více reálnému tvaru výkovku. Jednou z prvních úprav byla změna součinitele tření z hodnoty 0,3 na hodnotu 0,7. Tato hodnota tření přiblížila tvar výkovku více skutečnému tvaru, ale oblasti propadlých ploch ve tvářených pólech se změnily jen minimálně.

Po dosažení požadovaného tvaru vykované hřídele bude provedena analýza stavu napjatosti po kování, popřípadě analýza další charakteristik, které by měly umožnit stanovit příčiny vzniku trhlin. Totéž bude provedeno i pro následné primární tepelné zpracování výkovku.

Další úvaha směřovala k tomu, že v těchto pólech může v reálných podmínkách kování docházet v oblasti pólu s vyšší hodnotou deformace k odpevnění. Proto byl využit model pro odpevňování materiálu, zakládající se na kombinaci normalizovaného Cockroft a Lathamova modelu poškození („Normalized Cockroft a Latham damage model“) a snížení deformačního odporu. Podstata tohoto odpevnění spočívala v předpokladu, že při překročení určité kritické hodnoty poškození, dané normalizovaným Cockroft a Lathamovým modelem, dojde k snížení deformačního odporu o zadaný procentuální podíl.

Problematika kování čtyřpólové hřídele byla řešena v rámci projektu MPO FR-TI2/132 „Výzkum příčin výrobních vad hmotných výkovků a odlitků s nejvyššími jakostními parametry pro parní, větrné a jaderné elektrárny“. Literatura

Nicméně tato cesta se neukázala jako příliš vhodná, neboť nedocházelo k zlepšení tvaru propadlých ploch v oblasti pólů. V současné době tak probíhá další analýza toku materiálu v průběhu tváření, za účelem dosažení

[1]

DEFORM v10.2 and DEFORM v11.0 (Beta) INTEGRATED 2D3D SYSTEM MANUAL. Columbus (Ohio): Scientific Forming Technologies Corporation, [2011], p.1-21. Uživatelský manuál.

[2]

HAŠEK, V. Kování. 1.vyd. Praha: SNTL, 1965, 732 s.

Recenze: doc. Ing. Miroslav Greger, CSc. Ing. Róbert Sobota, PhD.

68



Numerická simulace tepelného zpracování velkých výkovků Numerical Simulation of Heat Treatment of Large Forgings Ing. Ladislav Maleček, Ing. Mikuláš Fedorko, COMTES FTH, a.s., Dobřany Na základě znalostí procesů, dějících se při tepelném zpracování, lze úspěšně predikovat vývoj mikrostruktury a tím i výsledných materiálových vlastností. Tepelné zpracování velkých výkovků je však poměrně komplikovanou záležitostí, neboť při jeho analýze je třeba řešit řadu termofyzikálních a fyzikálně-metalurgických problémů, které jsou velmi obtížně popsatelné (např. přestupy tepla, změny mikrostruktury, vznik vnitřních pnutí, apod.) V porovnání s procesem tváření velkých výkovků je proces tepelného zpracování daleko náročnější na přesný popis procesu z důvodu složitých okrajových podmínek během ohřevu a ochlazování. Často se tak provádí jen řešení dílčích otázek souvisejících s tepelným zpracováním velkých výkovků. V současné době je k popisu a analýze procesů souvisejících s tepelným zpracováním využíváno stále více numerických simulací založených na metodě konečných prvků. Jedním z řady simulačních systémů, založených na metodě konečných prvků, je i simulační systém DEFORM. Součástí tohoto simulačního systému je i modul DEFORM-HT, který je primárně určen k řešení problémů souvisejících s tepelným zpracováním. Pomocí DEFORMU (s využitím modulu DEFORM-HT) byly řešeny dva příklady numerické simulace tepelného zpracování velkých výkovků (jmenovitě pístu a rotoru). Účelem těchto simulací bylo analyzovat průběh teplotních polí, která by měla sloužit jako základní nástroj k popisu termofyzikálního chování výkovků během použitých režimů tepelného zpracování. Numerická simulace pístu byla provedena pro analýzu teplotního pole během primárního tepelného zpracování tohoto výkovku. Numerická simulace rotoru pak byla provedena pro analýzu teplotního pole a rychlostí ochlazování během kalení. Na základě analýzy vstupní geometrie byly obě úlohy řešeny ve 2D formátu, přičemž další zjednodušení vedlo k osové symetrii obou součástí kolem podélné osy. Z hlediska materiálového složení byl píst tvořen ocelí 42CrMo4 a rotor ocelí 26NiCrMoV14-5. Cílem numerické simulace primárního tepelného zpracování pístu bylo hlavně stanovit doby izotermických výdrží při teplotě 340 °C během ochlazování pístu po kování a po normalizačním žíhání. Tyto doby pak umožnily částečně predikovat časy strukturních přeměn austenitu. Cílem numerické simulace kalení rotoru pak bylo stanovit rychlosti ochlazování v jednotlivých bodech rotoru. Tyto rychlosti sloužily jako vstupní data pro experimentální vytvoření ARA diagramu. Based on the knowledge of processes that occur during heat treatment, the evolution of microstructure and thus the resulting material properties can be successfully predicted. Heat treatment of large forgings is quite complicated, since during its analysis it is necessary to solve a number of thermo-physical and physical-metallurgical problems, which are very difficult to describe (e.g. heat transfers, changes of microstructure, formation of internal stresses, etc.) In comparison to the process of forming of large forgings, heat treatment process is much more difficult for a precise process description due to the complicated boundary conditions during heating and cooling. Thus, only solutions of partial issues related to the heat treatment of large forgings are often carried out. At present, more numerical simulations based on the finite element method are used for the description and for the analysis of processes related to heat treatment. One of the series of simulation systems based on the finite element method, is the DEFORM simulation system. Part of this simulation system is DEFORM-HT module, which is primarily intended for solving problems related to heat treatment. With use of the DEFORM (using DEFORM-HT module) two examples of numerical simulation of heat treatment of large forgings (namely the piston and the rotor) were solved. The purpose of these simulations was to analyze the distribution of temperature fields, which should serve as a basic tool for description of thermo-physical behaviour of forgings during the used modes of heat treatment. Numerical simulation of the piston was carried out for the analysis of the temperature field during preliminary heat treatment of this forging. Numerical simulation of the rotor was then performed for the analysis of the temperature field and cooling rates during quenching. Based on the analysis of the input geometry, both tasks were solved in 2D, and further simplification caused that both parts were longitudinally axially symmetric. In terms of material composition, the piston was made from the 42CrMo4 steel and the rotor was made from the 26NiCrMoV14-5 steel. The aim of the numerical simulation of preliminary heat treatment of the piston was mainly to determine the times of isothermal holding time at 340°C during cooling of the piston after forging and after normalization. These times then allowed to predict the times of austenite transformation. The aim of the numerical simulation of the rotor quenching was to determine the cooling rates at various rotor points. These rates served as input data for the experimental creation of CCT diagram. Tepelné zpracování ocelových výkovků je jedním z nejdůležitějších článků výrobního procesu při výrobě rozměrově velkých výkovků. Tepelné zpracování ovlivňuje především mikrostrukturu, která má pak

následně vliv na celou řadu další parametrů, ovlivňujících materiálové charakteristiky výkovků, jako např. mechanické vlastnosti, ultrazvukovou průchodnost, apod. Při tvorbě režimu tepelného 69



zpracování se musí brát v potaz mnoho činitelů, které ovlivňují výslednou kvalitu výrobku. Zvolený režim tepelného zpracování by měl proto respektovat náchylnost materiálu ke vzniku trhlin, vysokých vnitřních pnutí, rozměrových deformací a dalších parametrů vedoucích k porušení materiálu.

Všechny tyto vlastnosti jsou vypočteny pomocí fyzikálních modelů, které zajišťují konzistentní výsledky. Vypočtené vlastnosti můžou pak sloužit jako vstupy pro simulační systémy pracující na bázi metody konečných prvků, mezi které patří i DEFORM. Při výpočtu materiálových dat v softwaru JMatPro uživatel jednoduše zvolí chemické složení, velikost austenitického zrna a austenitizační teplotu a software na jejich základě provede sérii termodynamických výpočtů ke zjištění požadovaných materiálových dat [2].

Snahou současných výrobců rozměrově velkých výkovků je proto využívat různé numerické metody, založené na metodě konečných prvků, které dovolují predikovat a částečně popsat chování materiálu během tepelného zpracování. Cílem numerických simulace je dosažení věrohodných výsledků blížících se co možná nejvíce realitě. Výsledkem numerických analýz může pak být rozložení teplotní pole, rozložení jednotlivých materiálových struktur (martenzit, bainit, ferit a perlit), průběh tvrdosti, velikost austenitického zrna, celkové deformace, zbytková napětí a další procesní charakteristiky.

Hlavní problémy při tepelném zpracování velkých výkovků Problematiku tepelného zpracování velkorozměrových výkovků lze v podstatě rozdělit do dvou základních oblastí a to sice na:  primární tepelné zpracování,  kalení a popouštění.

Simulační systém DEFORM Jedním ze simulačních systémů, pracujících na bázi konečných prvků, je systém označovaný jako DEFORM. Tento simulační systém byl speciálně navržen pro analýzu tvářecích procesů a procesů souvisejících s tepelným zpracováním. Poskytuje důležité informace o stavech napjatosti, materiálovém toku během tváření, procesních charakteristikách při výměně tepla, apod.

Primární teplené zpracování je tepelné zpracování následující ihned po kování. Účelem tohoto tepelného zpracování je vychladit výkovek z dokovací teploty na teplotu dílny. Hlavním smyslem je zabránit vzniku vločkových a pnuťových trhlin a případně i jiných vad při ochlazování velkých výkovků bezprostředně po kování.

Dovoluje tak uživateli:  důkladně analyzovat tvářecí a tepelné procesy,  snížit finanční náklady spojené s výrobou,  zvýšit kvalitu vyráběného produktu,  optimalizovat proces výroby.

Technologickou příčinou tvorby těchto trhlin může být: 1) Přílišné podchlazení výkovku bezprostředně po kování či normalizaci (až pod teplotu martenzit start), které vede ke vzniku zákalných struktur ve vycezeninách a následně ke vzniku vysokých pnutí v těchto místech, která vedou ke tvorbě trhlin.

Součástí tohoto systému DEFORM je i simulační modul DEFORM-HT. Tento modul umožňuje navíc k tvářecím procesům analyzovat i procesy spojené s tepelným zpracováním. DEFORM-HT umožňuje modelování procesů tepelného zpracování jako je žíhání, kalení, popouštění, stárnutí a cementování. Na základě simulací těchto procesů pak dovoluje předpovědět např. tvrdost, zbytková napětí, podíly strukturních složek uvnitř materiálu, velikost zrna a další materiálové charakteristiky důležité pro popis procesu tepelného zpracování [1].

2) Nebo naopak nedochlazení výkovku po normalizaci (resp. jiném překrystalizačním žíhání), pod patřičnou teplotu, která podmiňuje celkovou překrystalizaci austenitu, což způsobuje tvorbu zákalných struktur během konečného dochlazování (popouštění), Ty pak mohou působit jako iniciační místa trhlin z důvodu přítomnosti vysokých napětí. 3) Nesprávné rozmístění výkovku v žíhací peci, které vede k tvorbě „tepelných uzlů“ uvnitř výkovku. Neumožňuje se tak předpokládané optimální vychlazování a může docházet ke vzniku trhlin z důvodu uvedených výše.

Prostředí softwaru JMatPro Samostatný problém je získávání materiálových vstupů pro numerické simulace. V současnosti existuje několik výpočtových softwarů, které dovolují uživateli získat potřebná materiálová data. Jedním z těchto softwarů je i software JMatPro (Java-based Materials Properties).

Dalším stádiem v případě tepelného zpracování velkých výkovků je pak kalení a popouštění. Díky tomuto tepelnému zpracování se dosahuje konečných materiálových vlastnosti vyžadovaných zákazníkem (mechanické vlastnosti, požadovaná struktura, velikost zrna, creepové vlastnosti, atd.).

Mezi materiálová data, která můžeme pomocí tohoto softwaru získat, patří zejména fyzikální a termofyzikální vlastnosti, prokalitelnost, vysokoteplotní mechanické vlastnosti a ARA a IRA diagramy.

Během těchto dvou stádií tepelného zpracování je tedy velice nutné znát rozložení teplotního pole, resp. 70



rozložení strukturních složek, neboť ty nám dovolují predikovat náchylnost ke vzniku trhlin a materiálové vlastnosti (mechanické vlastnosti, tvrdost, velikost zrna aj.).

Cílem bylo zjistit průběh teplot při ochlazování pístu z dokovací teploty 1100 °C dle sledovaného režimu a dále doby, kdy výkovek je v peci ochlazován při teplotě 340 °C po kování (1. výdrž na teplotě 340 °C) a po prvním normalizačním žíhání (2. výdrž na teplotě 340 °C), tak aby teplota v bodě P1 během těchto výdrží klesla pod 400 °C.

V následujícím textu budou popsány 2 ukázkové příklady, které byly řešeny v prostředí simulačního systému DEFORM, za účelem optimalizace procesů tepelného zpracování velkých výkovků.

Tyto doby pak byly využity k tvorbě nového programu primárního tepelného zpracování, který by měl eliminovat náchylnost ke vzniku trhlin.

Primární tepelné zpracování pístu Jednou z numerických simulací velkých výkovků byla analýza teplotního pole pístu z materiálu 42CrMo4. Chemické složení tohoto pístu je vidět v tab.1.

Numerická simulace pístu byla řešena jako osově symetrická úloha ve 2D, přičemž osou symetrie byla osa X. Orientace bodu P1 a dalších sledovaných bodů je zobrazena na obr. 3.

Tab. 1 Chemické složení oceli 42CrMo4 pro simulaci pístu (v hmt.%) Tab. 1 Chemical composition of 42CrMo4 steel for simulation of the piston (wt.%)

C

Ni

Mn 0,750,85 Mo

0,45-0,60

0,2-0,25

0,39-0,44

Si 0,20,3 Cr 1,01,1

P max. 0,015 V

S max. 0,015 Cu

max. 0,08

max. 0,3 Obr. 3 Náčrtek pístu s orientací jednotlivých bodů pro sledování teplot Fig. 3 Sketch of the piston with orientation of individual points for the temperature monitoring

Simulovaný režim tepelného zpracování je pak popsán v obr. 1.

Teplotní průběh celého simulovaného režimu ve sledovaných bodech je pak zobrazen na obr. 4.

Obr. 1 Režim pro simulaci primárního tepelného zpracování pístu z materiálu 42CrMo4 Fig. 1 Preliminary heat treatment mode for simulation of the piston made from the 42CrMo4 steel

Jednalo se o píst pro firmu Schuler, který bude součástí lisu o síle 140 MN pro tváření součástí k těžbě ropy a plynu [3]. Kovářský náčrt tohoto pístu je možno vidět na obr. 2. Obr. 4 Průběh teplot při ochlazování pístu Fig. 4 Temperature distribution during cooling down of the piston

Průběh teplot byl určen pomocí metody „point cracking“. Tato metoda umožňuje stanovit libovolnou stavovou veličinu (např. napětí, deformace, apod.), vyskytující se v nabídce sledovaných proměnných v post procesoru simulační systému DEFORM. V našem případě se jednalo o teplotu. Doba, po kterou by měl výkovek setrvat na 1. výdrži 340 °C, aby teplota ve středu pístu klesla na 400 °C, byla stanovena jako cca. 27 h. Tato doba byla stanovena jako rozdíl časů, kdy se výkovek začal izotermicky

Obr. 2 Kovářský náčrt pístu Fig. 2 Forging sketch of the piston

71



ohřívat v peci při teplotě pece 340°C (tj. po poklesu 20 °C/h z teploty 500°C) a teploty, kdy výkovek dosáhl v bodě P1 teploty pod 400 °C během izotermické výdrže.

vodní nádrži a ochlazovací rychlosti na povrchu a v ose rotoru z důvodu stanovení ochlazovacích rychlostí pro měření ARA diagramu. Numerická simulace rotoru byla řešena jako osově symetrická úloha, přičemž osou symetrie byla opět osa X. Orientace bodů pro sledovávání ochlazovacích rychlostí je uvedena v obr. 7.

Druhá výdrž na teplotě 340 °C (po normalizaci) byla cca. 37 h. Tato doba byla stanovena jako rozdíl časů, kdy výkovek po ochlazování na vzduchu v bodě P3 dosáhl teploty cca. 340 °C a byl opět založen do pece a času kdy během izotermické výdrže 340°C po normalizaci dosáhla teplota v bodě P1 klesla teplotu nižší než 400°C.

Kalení rotorů Dalším příkladem numerické simulace tepelného zpracování byla simulace ochlazování rotoru po kalení. Chemické složení rotoru pro numerickou simulaci je uvedeno v tab. 2.

Náčrtek rotoru s orientací jednotlivých bodů pro stanovení ochlazovacích rychlostí Fig. 7 Sketch of the rotor with orientation of individual points for determination of cooling rates Obr. 7

Teplotní průběh simulovaného režimu ve sledovaných bodech je zobrazen na obr. 8.

Tab. 2 Chemické složení oceli 26NiCrMoV14-5 pro simulaci rotoru (v hmt.%) Tab. 2 Chemical composition of 26NiCrMoV14-5 steel for the rotor simulation (wt.%)

C 0,26 Ni 3,52

Mn 0,3 Cr 1,6

Si 0,1 Mo 0,42

P 0,007 V 0,08

S 0,002 Cu 0,1

Hrubovací výkres rotoru je zobrazen na obr. 5.

Obr. 8 Průběh teplot při kalení rotoru Fig. 8 Evolution of temperature during quenching of the rotor

Křivky, na základě kterých byly stanoveny ochlazovací rychlosti pro měření ARA diagramu, jsou pak zobrazeny na obr. 9.

Obr. 5 Hrubovací výkres rotoru Fig. 5 Drawing of the rough-machined rotor

Obr. 6 Režim pro simulaci kalení rotoru z materiálu 26NiCrMoV14-5 Fig. 6 Mode for simulation of quenching of the rotor made from the 26NiCrMoV14-5 steel

Křivky pro stanovení ochlazovacích rychlostí v jednotlivých bodech rotoru Fig. 9 Curves for determination of cooling rates in individual points of the rotor Obr. 9

Simulovaný režim tepelného zpracování je pak popsán v obr. 6. Cílem bylo zjistit dobu ochlazování rotoru ve 72



Na základě těchto křivek byly následně vyhodnoceny rychlosti ochlazování pro sledované body. Ty pak sloužily jako vstupní hodnoty pro vytvoření ARA diagramu. Zmiňované rychlosti ochlazování jsou uvedeny v tab. 3.

Stručně byly popsány dva simulační softwary (DEFORM a JMatPro), které umožňují tyto otázky úspěšně řešit. Byly také popsány dva příklady numerických simulací, ve kterých byly řešeny dílčí otázky tepelného zpracování velkých výkovků. Možnosti využití obou těchto softwarů jsou však mnohem širší a záleží pouze na konkrétním uživateli, jak a do jaké míry je schopen tyto softwary využívat k úspěšnému řešení problému souvisejících s tepelným zpracováním velkých výkovků.

Tab. 3 Rychlosti ochlazování během kalení pro jednotlivé body Tab. 3 Cooling rates during quenching for individual points

Bod Koeficient (°C/s) Koeficient (°C/min)

P1 12,59

P2 0,02

P3 0,02

P4 0,08

P5 16,07

964,2

1,4

1,4

4,6

755,3

Uvedené problémy související s tepelným zpracováním velkých výkovků byly řešeny v rámci projektu MPO FR-Tl1/490 „Zvýšení konkurenceschopnosti hutních válců“ a projektu MPO FR-TI2/132 „Výzkum příčin výrobních vad hmotných výkovků a odlitků s nejvyššími jakostními parametry pro parní, větrné a jaderné elektrárny“.

Závěr Cílem každé numerické simulace je odladění navrhované technologie ve fázi přípravy výroby. Na základě metod pokus-omyl lze v podstatě ověřit nově navrhované technologické postupy a řešení před jejich skutečnou realizací.

Literatura

Snahou dnešních výrobců velkých výkovků je proto využívat veškeré dostupné techniky, které mohou pomoci při pochopení velmi komplikovaných dějů, jakými bezesporu je i tepelné zpracování velkých výkovků Uvedený článek se proto snažil popsat některé problémy související s dnešními řešenými otázkami v oblasti tepelného zpracování těchto výkovků.

[1]

ARIMOTO, K. et al. The modeling of Heat Treating Process. In Heat Treating 1998: Proceedings of the 18th Conference, Rosemont, ASM International, 1998, p. 23-30. ISBN: 9780871706263.

[2]

TRZASKA, J. et al. The calculation of CCT diagrams for engineering steels. Archives of Materials Science and Engineering, 2009, vol. 39, no. 1, p. 13-20.

[3]

Nejtěžší výkovek v historii PILSEN STEEL s.r.o. [on-line]. Datum poslední revize 19. 1. 2012 [cit. 2012-106], Dostupné z: (http://www.pilsensteel.cz/?mt=5&m=700&id=278&lang=0)

Recenze: doc. Ing. Miroslav Greger, CSc. Ing. Ladislav Jílek, CSc.

____________________________________________________________________________________________________________________

73

Zprávy HŽ, a.s.


hutní výroba v ČR a SR _____________________________________________________________________________________________ Meziroční porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 a 2012 Výroba *) Výroba Index duben květen leden-květen duben 2012 2012 2012 2011 2012/11 tis.t (upřesněn) tis.t % KOKS CELKEM 282,19 288,39 1 423,87 z toho (HŽ) ČR 150,55 156,07 763,60 (HŽ) SR 131,64 132,32 660,28 AGLOMERÁT CELKEM 696,59 738,50 3 377,21 z toho ČR 417,19 452,70 2 136,01 SR 279,40 285,80 1 241,20 SUROVÉ ŽELEZO CELKEM 668,75 672,02 3 273,62 z toho ČR 343,31 362,61 1 715,72 SR 325,44 309,41 1 557,91 SUROVÁ OCEL CELKEM 874,13 871,62 4 250,03 z toho ČR 467,42 486,72 2 312,95 SR 406,71 384,91 1 937,08 KONTISLITKY CELKEM 830,30 827,38 4 032,31 z toho ČR 424,59 443,47 2 100,23 SR 405,71 383,91 1 932,08 BLOKOVNY CELKEM 31,82 48,31 230,93 z toho ČR 31,82 48,31 230,93 SR 0,00 0,00 0,00 VÁLCOVANÝ MATERIÁL CELKEM 734,52 727,01 3 765,65 z toho ČR 398,20 409,24 2 094,34 SR 336,32 317,78 1 671,31 TRUBKY CELKEM 66,14 67,61 338,60 z toho ČR 44,42 44,81 229,24 SR 21,72 22,80 109,36 TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL CELKEM= (HŽ)ČR 14,64 15,44 75,55 STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ CELKEM= (HŽ)ČR 2,53 2,81 13,40 POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala

Výroba Index květen 2011 2012/11 tis.t %

Výroba Index leden-květen 2011 2012/11 tis.t %

291,19 156,04 135,15

96,91 96,48 97,41

293,13 160,56 132,57

98,38 97,20 99,81

1 420,91 746,65 674,27

100,21 102,27 97,93

618,63 413,43 205,20

112,60 100,91 136,16

665,30 436,10 229,20

111,00 103,81 124,69

3 140,47 2 022,97 1 117,50

107,54 105,59 111,07

622,01 338,55 283,46

107,51 101,41 114,81

625,25 371,22 254,03

107,48 97,68 121,80

3 237,14 1 766,92 1 470,22

101,13 97,10 105,96

811,36 461,01 350,35

107,74 101,39 116,09

833,08 508,22 324,86

104,63 95,77 118,48

4 251,17 2 391,21 1 859,96

99,97 96,73 104,15

757,09 407,79 349,30

109,67 104,12 116,15

780,70 456,89 323,81

105,98 97,06 118,56

3 994,12 2 139,41 1 854,71

100,96 98,17 104,17

46,74 46,74 0,00

68,07 68,07 0,00

50,28 50,28 0,00

96,07 96,07 0,00

249,17 249,17 0,00

92,68 92,68 0,00

690,81 409,79 281,01

106,33 97,17 119,68

700,80 431,03 269,78

103,74 94,94 117,79

3 786,89 2 199,65 1 587,24

99,44 95,21 105,30

57,10 44,98 12,13

115,83 98,76 179,13

71,45 48,60 22,84

94,62 92,19 99,79

332,96 233,48 99,47

101,69 98,18 109,94

12,92

113,24

13,16

117,38

66,47

113,66

3,02

83,95

2,91

96,49

15,98

83,89

74


Zprávy HŽ, a.s.

Meziroční porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 a 2012 květen 2012

Výroba *) Výroba Index červen leden-červen květen 2012 2012 2011 2012/11 tis.t (upřesněn) tis.t %

KOKS CELKEM 288,39 284,41 1 708,28 z toho (HŽ) ČR 156,07 153,39 916,98 (HŽ) SR 132,32 131,02 791,30 AGLOMERÁT CELKEM 738,50 666,49 4 043,69 z toho ČR 452,70 434,59 2 570,59 SR 285,80 231,90 1 473,10 SUROVÉ ŽELEZO CELKEM 672,02 651,02 3 924,65 z toho ČR 362,61 348,06 2 063,77 SR 309,41 302,97 1 860,87 SUROVÁ OCEL CELKEM 871,62 800,84 5 050,87 z toho ČR 486,72 430,18 2 743,12 SR 384,91 370,66 2 307,74 KONTISLITKY CELKEM 827,38 763,54 4 795,85 z toho ČR 443,47 393,88 2 494,11 SR 383,91 369,66 2 301,74 BLOKOVNY CELKEM 48,31 49,73 280,66 z toho ČR 48,31 49,73 280,66 SR 0,00 0,00 0,00 VÁLCOVANÝ MATERIÁL CELKEM 726,88 756,27 4 521,78 z toho ČR 409,11 401,81 2 496,02 SR 317,78 354,46 2 025,77 TRUBKY CELKEM 67,61 66,30 404,90 z toho ČR 44,81 45,58 274,82 SR 22,80 20,72 130,08 TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL CELKEM= (HŽ)ČR 15,44 14,57 90,12 STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ CELKEM= (HŽ)ČR 2,81 2,49 15,89 POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala

Výroba Index červen 2011 2012/11 tis.t %

Výroba Index leden-červen 2011 2012/11 tis.t %

293,13 160,56 132,57

98,38 97,20 99,81

282,77 150,29 132,48

100,58 102,06 98,90

1 703,68 896,94 806,74

100,27 102,23 98,09

665,30 436,10 229,20

111,00 103,81 124,69

705,43 452,43 253,00

94,48 96,06 91,66

3 845,90 2 475,40 1 370,50

105,14 103,85 107,49

625,25 371,22 254,03

107,48 97,68 121,80

647,22 356,88 290,34

100,59 97,53 104,35

3 884,36 2 123,80 1 760,56

101,04 97,17 105,70

833,08 508,22 324,86

104,63 95,77 118,48

846,25 480,36 365,89

94,63 89,55 101,30

5 097,42 2 871,57 2 225,85

99,09 95,53 103,68

780,70 456,89 323,81

105,98 97,06 118,56

793,72 428,88 364,84

96,20 91,84 101,32

4 787,84 2 568,29 2 219,55

100,17 97,11 103,70

50,28 50,28 0,00

96,07 96,07 0,00

50,38 50,38 0,00

98,71 98,71 0,00

299,55 299,55 0,00

93,69 93,69 0,00

700,80 431,03 269,78

103,72 94,91 117,79

727,26 425,16 302,10

103,99 94,51 117,33

4 514,15 2 624,81 1 889,34

100,17 95,09 107,22

71,45 48,60 22,84

94,62 92,19 99,79

69,16 46,53 22,63

95,87 97,96 91,57

402,12 280,01 122,11

100,69 98,15 106,53

13,16

117,38

15,05

96,81

81,52

110,55

2,91

96,49

3,18

78,18

19,16

82,94

75

Ze spolkové činnosti a odborných akcí


ze spolkové činnosti a odborných akcí Konference Spolupráce 2012 Ve dnech 18. až 20.4.2012 se uskutečnila 18. mezinárodní konference slovenských, polských a českých slévačů SPOLUPRÁCA, WSPOLPRACA, SPOLUPRÁCE. Konference vznikla před 18 lety z iniciativy profesora Bechného z Žilinské univerzity a poprvé se konala v Námestově. Jejími organizátory jsou střídavě Žilinská univerzita v Žilině, Wydzial odlewnictwa AGH Krakow a Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství FMMI VŠB-TU Ostrava. V tomto roce vyšla v pořádání řada na posledně jmenovanou fakultu. a Konferenci zorganizovala pobočka ČSS-České slévárenské společnosti při katedře metalurgie a slévárenství v krásném prostředí hotelu Dlouhé stráně v Koutech nad Desnou v lůně jesenické přírody.

význačných osobností – ředitelů sléváren, vědců a pedagogů a jména stovek uznávaných a významných odborníků ze sléváren v ČR, na Slovensku a v dalších zemích. K šedesátileté historii katedry patří významné pedagogé osobnosti, kterým byla konference rovněž dedikována a kteří se letos dožívají významného životního jubilea 75 let – doc. Ing. Rudolf Kořený, CSc. a prof. Ing. Petr Jelínek, CSc., dr.h.c. Jubilantům popřál ve svém úvodním slovu děkan FMMI profesor Dobrovský a předal jim medaile fakulty. Vzpomněl také zesnulého doc. Ing. Vladimíra Vondráka, CSc., který by se letos dožil 85 let (*13.8.1927, † 25.12.2006). Při zahájení plenární sekce vystoupili také spolupořadatelé konference. Docentka Bolibruchová pozvala účastníky již na nadcházející 19. ročník „Spolupráce“, který se bude konat v Tatranské Lomnici 17.-19.4.2013. Za AGH Krakow vystoupil profesor Donosz a proděkan Krajewski, který přečetl pozdravný dopis děkana Wydzialu odlewnictwa prof. dr. hab. Ing. Jozefa S. Sucheho, který v překladu uvádíme na závěr příspěvku.

Plenární sekce se zúčastnil a konferenci zahájil krátkým projevem děkan FMMI prof. Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc. dr. hc. Předsednictvo konference tvořili vedoucí katedry metalurgie a slévárenství prof. Ing. Karel Michalek, CSc., za spolupořadatele prof. dr. hab. Ing. Stanislaw Dobosz z Wydzialu odlewnictwa AGH Krakow, doc. Ing. Dana Bolibruchová, Ph.D. ze Strojníckej fakulty Žilinské univerzity a prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc. jako garant konference. Jednání konference podpořili svou účastí další významní akademičtí funkcionáři: proděkanka doc. Iveta Vasková, Ph.D. z Hutníckej fakulty TU v Košiciach, proděkan Wydzialu odlewnictwa AGH prof. dr. hab. Ing Witold Krajewski a proděkan fakulty strojního inženýrství Polytechniky Sląske prof. dr. hab. Ing. Jan Szajnar.

Potěšitelné je, že konference se zúčastnilo 101 účastníků, z toho 27 z Polska, 11 ze Slovenska a zbytek z ČR. Mezi českými účastníky bylo mnoho bývalých absolventů katedry slévárenství. Na konferenci bylo přihlášeno 45 referátů, které byly předneseny do ve třech sekcích: Formovací materiály (8 referátů), Metalurgie slitin železa (16 referátů) a Metalurgie neželezných kovů (14 referátů), přičemž po plenárním zasedání (7 referátů) se současně přednášelo ve dvou sálech a sekce se střídaly. Účastníci konference obdrželi úplný text referátů na USB disku a dále v tištěné formě v časopise Polské akademie věd Archives of Foundry Engineering. V čísle 1/2012 vyšlo prvních 26 příspěvků, přičemž další vyjdou postupně v příštích číslech tohoto ročníku. Díky vstřícnému kroku vydavatele a zejména šéfredaktora profesora J. Szajnara vyjdou příspěvky v anglickém jazyce v prestižním polském odborném periodiku, a budou tak mít možnost se rozšířit v mezinárodním měřítku.

Letošní konference byla také uspořádána k připomenutí šedesátiletého jubilea slévárenského oboru na VŠB-TU Ostrava, kdy se začalo s výukou slévárenství a vznikla katedra slévárenství – ve stejném roce jako na VUT v Brně. K tomu byl připraven jubilejní Almanach, který dostali účastnící v elektronické podobě a který obsahuje historii katedry, připomenutí osobnosti profesora Přibyla a příspěvek Ing. Jana .Hučky o historii vázající se ke katedře slévárenství a předchůdcích profesora Přibyla. Tento příspěvek autor na konferenci osobně přednesl. V Almanachu lze také najít přehled všech absolventů od r. 1952. Nebylo jich málo – více než 900 slévárenských inženýrů, 50 kandidátů věd a doktorů Ph.D., 70 bakalářů uměleckého slévárenství. Když se podíváme na seznamy absolventů na konci almanachu, můžeme za těmito čísly najít jména mnoha desítek

Součástí konference bylo i večerní společenské setkání a odborná exkurze do největší přečerpávací vodní elektrárny Dlouhé stráně, která je součástí evropské energetické soustavy. Toto dílo vybudovaly české

76



stavební, elektrotechnické a strojírenské firmy a české slévárny. Dílo je umocněno krásnou jesenickou krajinu, do které bylo citlivě včleněno. Také pro doprovázející osoby byla zorganizována exkurze do unikátní ruční papírny a procházka v lázeňském areálu ve Velkých Losinách.

slévárenský obor v našich zemích má pěknou tradici i velký význam pro evropské hospodářství. Důvodem toho je mimo jiné i organizace mezinárodní konference Wspolpraca–Spolupráca–Spolupráce, která je uspořádána již po osmnácté a jejíž úroveň neustále roste. V tomto roce k tomu přistupuje jeden argument navíc, který jí přidává na významu. Je to šedesáté výročí vzniku katedry slévárenství na Technické univerzitě v Ostravě. S tímto kolektivem máme dlouholeté vědecké i přátelské vztahy. Tím více nás těší spojení tohoto výročí s konferencí.

Doprovodné akce se mohly uskutečnit také díky finančním příspěvkům firem NETSCH , ANAMET a Šebesta-služby slévárnám, kterým tímto děkujeme. prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc. odborný garant konference

Účastníkům konference a všem pracovníkům pořádajících kateder z ČR, Slovenska a Polska přeji krásnou atmosféru a bohatý odborný program. Katedře slévárenství z VŠB přeji jménem celého kolektivu Slévárenské fakulty AGH hodně úspěchů a štěstí.“

Překlad dopisu prof. dr. hab. Ing. Jozefa S. Sucheho vědeckému výboru konference: „Spolupráce škol, které vychovávají odborníky pro

__________________________________________________________________ 14. konference Ocelové konstrukce 2012 Karlova Studánka Pouhé tři měsíce na přípravu měli v letošním roce, kvůli změně majitele společnosti SEKURKON, s.r.o., noví organizátoři této tradiční oborové akce. Téměř devadesát účastníků konference, přednášející i noví členové přípravného výboru dnes již mohou konstatovat, že i 14. ročník konference Ocelové konstrukce se vydařil.

oblasti Vítkovic, která již naplno veřejnosti nabízí unikátní proniknutí do tajů historické části vítkovického závodu. Ing. Tomáš Hrubý ze společnosti PEEM spol. s r.o. prezentoval zajímavou informaci o havárii a konstrukci skladovacích sil. Návrh konstrukce automatizovaných parkovacích domů představil Ing. David Mareček. V rámci sekce o projektování představil rovněž Ing. Jiří Protivínský ze společnosti Babcock Borsig Steinmüller CZ s.r.o. využití principu seismické energie při návrhu nosných ocelových konstrukcí kotlů zatížených velkou seismicitou.

Zaplněný přednáškový sál hlavní lázeňské budovy Libuše se v průběhu celodenního maratonu přednášek a prezentací setkal hned s několika novinkami. V úvodu všechny účastníky pozdravil ředitel Státních léčebných lázní Karlova Studánka doc. Ing. Lubomír Schellong, Ph.D. Situaci kolem nového majitele společnosti SEKURKON, s.r.o. objasnil za skupinu COM4IN výkonný ředitel vydavatelství KONSTRUKCE Media, s.r.o. Ing. Michal Sirovátka a svou vizi vzájemné spolupráce v rámci své zdravice přednesl rovněž nový děkan Strojní fakulty VŠB-TU Ostrava doc. Ing. Ivo Hlavatý, Ph.D., který nad konferencí převzal záštitu.

Milým překvapením pro organizátory konference byl i opětovně zaplněný sál rovněž po obědové pauze. Tematickému okruhu Realizace staveb vévodily mosty. O výstavbě Trojského mostu v Praze referoval Ing. Jindřich Hátle, MBA ze 3. divize společnosti METROSTAV a.s. O výstavbě mostu přes řeku Olši v Karviné informoval Ing. Konečný ze společnosti Ing. Antonín Pechal, CSc., Projektové a inženýrské služby. Dech beroucí záběry pohybující se trhliny svaru uvnitř komínu a jeho následná rekonstrukce byla potom náplní přednášky Ing. Evžena Ohanky z VAMET, s.r.o. Pozornost si zasloužila rovněž prezentace výstavby mostu přes řeku Ebro ve Španělsku v podání Ing. Petra Novotného ze společnosti Stráský, Hustý a partneři s.r.o.

Dopolední program byl dále věnován materiálovému inženýrství, výrobě, kvalitě oceli, navrhování a projektování ocelových konstrukcí. Ing. Miroslav Liška, CSc., představil produkci plechů pro offshore konstrukce z portfolia EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s. O novém produktu ARCOROX referoval Ing. Michal Brodňan z ArcelorMittal Ostrava, a.s. a Ing. Václav Svoboda ze společnosti Preditest, s.r.o. seznámil všechny přítomné s aplikací metody akustické emise pro diagnostiku ocelových konstrukcí.

Čtvrtý okruh přednášek byl věnován ekonomickým aspektům realizace ocelových konstrukcí. Úvodní přednášky této sekce byly v režii odborníků ze společnosti EXCON, a.s. Ing. Jaroslav Váchazde nastínil svízele diagnostiky a rekonstrukce ocelové konstrukce po požáru v jedné z tuzemských elektráren. Novou normu ČSN 73-2604 a její aplikaci v praxi potom přiblížil Ing. Dalibor Gregor. Ing. Stanislav Zrza z ostravské pobočky TZÚS Praha navázal na problematiku norem se svým příspěvkem Posuzování

Ing. Jaroslav Kozák z VÍTKOVICE POWER ENGINEERING a.s. upozornil ve své přednášce na úskalí spojená s přípravou projektové dokumentace a samostatné realizace výroby mostů do severských států. Přidal i představení nové vítkovické rychlokovárny a neopomenul prezentovat ani současný stav v Dolní 77



ocelových a hliníkových konstrukcí podle EN 1091-1. Přednášku Ing. Vladimíra Kudělky, Ph.D. ze společnosti TESYDO, s.r.o., věnující se problematice dokumentace svářečského dozoru I/IWE a I/EWT včetně posuzování shody ve svařování a souvisejících procesech v souladu s příslušnými normami, našli účastníci konference jen ve sbornících. Svařování a aktuální nabídce společnosti ESAB Vamberk, s.r.o. pro zvyšování produktivity se věnovala přednáška Zdeňka Šveidlera.

prezentoval Ing. Libor Fleischer. Co bude pro stávající odběratele ochranných nátěrů NOVATIC znamenat jejich přechod k sortimentu společnosti SERVIND, upřesnil Jan Březina. Oproti minulým ročníkům měli účastníci konference možnost sledovat dění v hlavním sále a díky přímému přenosu i v předsálí u stolků s firemními prezentacemi. Jednodenní program konference dal dostatečný prostor pro společenské, přátelské, ale i obchodní debaty v rámci večerního rautu. S prázdnou neodjeli ani úspěšní řešitelé záludných kvízů moderátora akce Ing. Stanislava Cieslara a relaxační pobyt v Lázních Karlova Studánka si již bez pracovních povinností může vychutnat šťastný výherce ze společnosti ELTODO.

Celodenní sled přednášek zakončila problematika povrchové a požární ochrany ocelových konstrukcí. V letošním roce byla sekce zaměřena hlavně na problematiku žárového zinkování. Ing. Marian Bartoš, specialista slovenské společnosti SAG Elektrovod Holding, a.s., ve svém již tradičně zajímavém podání V závěru patří upřímný dík všem partnerům, kteří názorně ukázal, jak důležitá je protikorozní ochrana neváhali konferenci podpořit, konkrétně společnosti ocelových konstrukcí přenosových soustav a k jakým HEMPEL (Czech Republic) s.r.o., ČAOK, SAG škodám vede technologická nedůslednost a neodbornost Elektrovod Hodling, a.s., ESAB Vamberk, s.r.o., ve výrobním procesu. Ing. Petr Strzyž z Asociace TESYDO, s.r.o., AČSZ, SERVIND, s.r.o a Babcock českých a slovenských zinkoven ve své edukativní Borsig Steinmüller CZ s.r.o. Díky patří rovněž novým přednášce vysvětlil, jaký vliv má chemické složení oceli členům přípravného výboru a všem zúčastněným. na vlastnosti žárově zinkovaného povlaku. Ing. Jaroslav Stopka ze společnosti Bekaert Bohumín s.r.o. představil SB ochranné povlaky drátů na bázi zinku a hliníku. Průřez (podle zdroje: Bc. Fejfar Vítězslav, aplikacemi a technologiemi požární ochrany ocelových konstrukce.cz, 20.6.2012) konstrukcí v portfoliu společnosti Promat s.r.o. _____________________________________________________________________________________________

Možnosti využití prostředků Výzkumného fondu pro uhlí a ocel Evropské unie Jaké jsou možnosti využití finančních prostředků Výzkumného fondu pro uhlí a ocel Evropské unie? Detailní informace na toto téma přinesl seminář, který proběhl 28.7.2012 v Ostravě. Jeho cílem bylo motivovat hutní a ocelářské společnosti působící v České republice k čerpání prostředků z fondu, a to na spolufinancování výzkumných projektů v oblasti hutnictví. Seminář chtěl zároveň zúčastněné informovat, jak projekty připravit, aby vyhovovaly stanoveným podmínkám.

akce uskutečnila. Zúčastnilo se jí pětadvacet odborníků z metalurgicko-strojírenských společností. Pozvaní lektoři z Generálního ředitelství pro výzkum a inovace Evropské komise v Bruselu, pan Franco Cozzani zástupce vedoucího odboru pro Výzkumný fond uhlí a oceli a paní Monica Spinu - projektová manažerka, přednesli úvodní prezentace. Následovala odborná diskuse zaměřená na vyjasnění možných konkrétních způsobů využití prostředků fondu.

Finance z Výzkumného fondu pro uhlí a ocel Evropské unie nejsou zatím ze strany tuzemských hutních a ocelářských podniků prakticky využívány. Přitom existuje poměrně velká potřeba modernizace technologických celků, která by se v rámci mezinárodní spolupráce mohla uplatnit v projektu podaném do tohoto fondu. Tak by se z něj získaly významné finanční prostředky, které by sloužily jako podíl nákladů na modernizaci technologií, výzkum a inovace. Spolufinancování z fondu velmi úspěšně využívá například řada polských podniků, které se účastní až 80 % podávaných projektů.

Seminář měl značně pozitivní odezvu. Tím, že Ministerstvo průmyslu a obchodu pozvalo lektory z Bruselu a připravilo půdu pro konání semináře, umožnilo zájemcům z celé republiky získat velmi cenné detailní informace o možnostech, které výzkumný fond poskytuje. Ministerstvo průmyslu a obchodu tak dále rozvíjí svoje úsilí o podporu výzkumu a vývoje v průmyslových společnostech. Zejména v současné době, kdy se hledají všechny možné zdroje financování výzkumu a vývoje, se možnosti Výzkumného fondu pro uhlí a ocel přímo nabízejí k využití v průmyslovém segmentu, zejména v hutních a na ně navazujících strojírenských firmách. Otevřené možnosti se rovněž naskýtají výzkumným ústavům a vysokým školám.

Organizace semináře se ujalo Ministerstvo průmyslu a obchodu spolu s Hutnictvím železa a.s., Třineckými železárnami a.s., Materiálovým a metalurgickým výzkumem s.r.o. z Ostravy, Českou hutnickou společností a Vysokou školou báňskou - Technickou univerzitou Ostrava. Právě na půdě této vysoké školy se

Ing. Martin Karfus, CSc. Ministerstvo průmyslu a obchodu, Praha

78



METAL 2012 The 21st International Conference on Metallurgy and Materials

prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc. prof. Ing. Eva Mazancová, CSc. doc. Ing. Jitka Podjuklová, CSc. doc. Ing. Radim Lenort, Ph.D.

VŠB -TU Ostrava VŠB -TU Ostrava VŠB -TU Ostrava VŠB -TU Ostrava

Steering Committee Ing. Kateřina Sanetrníková Ing. Tasilo Prnka Eva Hůlová TANGER Ltd, Ostrava The following entities joined forces to comprehensively prepare such a demanding event of international importance: TANGER, spol. s r.o., Ostrava – main organizer VŠB Technical University Ostrava Czech Society for New Materials and TechnologiesASM International Czech Chapter

Metallurgic symposia and the Conference METAL have been a traditional gathering of Czech and foreign professional public for over 20 years. Today’s traditional event, started in 1992 mainly in order to present results of steel industry, gradually developed and it currently focuses also on modern materials and technologies of their manufacture and processing.

Also foreign scientific societies were approached, which expressed their support. Upon opening of the Conference and welcoming members of the Scientific Council of the Conference by Dr. Augusto Di Gianfrancesca, CSM, Rome, Italy and Prof. Vladimír Viktorovič Menšikov, DrSc. NII LKP Choťkovo, Moscow, Russia, a guarantor of the Conference – awards were given for long-term work in the Program Committee – to prof. Ing. Eva Mazancová, CSc., and Mrs. doc. Ing. Jitka Podjuklová, CSc.

The successful jubilee 20th Conference last year was held for the first time in Brno, Czech Republic, EU. This year’s 21st METAL 2012 Conference was held on 23rd – 25th May 2012 in the Voroněž Hotel in Brno. Conference facilities including six conference rooms, possibility of accommodation right in the hotel for most participants and a nearby historical part of the city contributed to the success of the event. Historically the highest number of participants registered for the Conference - 437, who were to a certain extent motivated by having the articles and posters of the three previous years of the Conference published (as Conference Proceedings) in a renowned database Thomson Reuters ISI Web of Science/Web of Knowledge. There was a change compared to the previous years in making English an official language of the Conference. This step turned out to be altogether positive. Let us now introduce members of the Program and Steering Committees and the course of the event.

Then three invited papers followed: PIETRZYK Maciej, Akademia Gorniczo-Hutnicza, Krakow, Poland, EU, Mulitscale and Meta Modeling From High Accuracy to High Efficiency in Simulations of Metal Forming Processes, STRNADEL Bohumír, VŠB - Technická univerzita, Ostrava, Czech Republic, EU, New Sources of Strength and Toughness of Materials for High Technological Applications Program 4 of RMTVC, SAMEK Ludovic, Voestalpine Stahl GmbH, Linz, Austria, EU, Steel - Material of Choice for Automotive Lightweight Applications.

Professional guarantors prof. Ing. Jiří Kliber, CSc. prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc.

VŠB-TU Ostrava VŠB-TU Ostrava

Three commercial presentations followed: KOLAŘÍK Vladimír, ÚPT AV ČR, v.v.i., Brno, Czech Republic, EU, KRAUS Libor, Comtes FHT a.s., Dobřany, Czech Republic, EU, KELLER Libor, TSI System s.r.o., Brno, Czech Republic, EU.

Program Committee Ing. Jaroslav Březina Česká hutnická společnost doc. Ing. Libor Čamek. Ph.D. VŠB-TU Ostrava Ing. Richard Fabík, Ph.D. VŠB-TU Ostrava prof. Ing. Jiří Kliber, CSc. VŠB-TU Ostrava 79



The opening plenary session went well. Upon these initial papers the participants were divided based on their specializations into six symposia, which were further divided into sections. The following includes evaluation of the particular symposia by guarantors.

We tried to put the papers in blocks. In the first part it was more an issue of the concept of structure and effect of forming conditions on material properties, which included also papers about bimetallic properties of products. Another group included papers on forming in thixotropic area and in deep drawing of material. A series of papers dealt with the issue of technology, treatment of roll surface, cold rolling, effect of angle on the drawing process, etc., and also the theoretical issues like deformation resistance. Another group of papers included papers focused on the topic of ECAP and ARB methods, superplasticity, large plastic deformation and quantitative analysis of hardening in high speed explosion of material.

Symposium A - Advanced Iron and Steelmaking Professional guarantors of the Symposium Ing. Jaroslav Březina Czech Metallurgical Society doc. Ing. Libor Čamek,Ph.D. VŠB-TU Ostrava A total of 26 presentations were given of the original 27 planned in three half-days, of which 5 presentations were foreign (Poland 4, Slovakia 1). Unfortunately, a German paper planned for the beginning, dealing with the utilization of by-products in European steelmaking, was not presented although it could have been very interesting. It is presented on the Conference CD. The professional level of the papers was good, 15 minutes for presentation sufficient, some papers were followed by discussions and additional questions. The activities were mostly ahead of schedule, in my opinion it was because the participants were less active (they were initially hesitant to discuss in English). Most of the papers (a total of 8 papers) were from the area of research and development in continuous steel casting (tundish area, physical and numerical modeling of thermal fields during the process, dealing with mixing areas in sequential casting, production quality), then the issue of refining processes in steelmaking, their technological options and physical and chemical properties of iron and steel melts (steel for special purposes, steel properties - gases in steel, organic melts and their composition, refining slags) and the issue of inner purity and structure of steel, cast iron and cast steel. The plus was an increased number of papers from younger generation of experts from the academic and research sphere.

Symposium C - Steel Products and Their Properties Professional guarantors of the Symposium prof. Ing. Eva Mazancová, CSc. prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.

A total of 32 papers from seven countries (CZ, Slovakia, Poland, Korea, Iran, Turkey, Italy) were presented in this section, which were divided into several groups based on the issues. It included papers from the area of creep and heat treatment, then from the area of degradation issues due to fatigue, corrosion defects, including hydrogen response, then there was a group of materials suitable for the automotive industry, i.e. steels of TRIP type and high-manganese and also papers were presented dealing with dilatometric measurements and thermal analysis. Except for 3 papers, all the other papers were presented in English without any problems. Roughly 75% of the papers were followed by discussions. With only small exceptions the time schedule was also observed. On the first day section C was opened by dr. Augusto di Gianfrancesco from the material center in Rome with a very valuable paper from the field of creep. A total of 45 posters from 13 countries in Europe, Asia and Africa were registered for the poster section.

Symposium B – Metal Forming Professional guarantors of the Symposium Ing. Richard Fabík, Ph.D. prof. Ing. Jiří Kliber, CSc.


There were basically no changes in the program and except for one person, all those who presented papers arrived on time. Attendance in the section was high in the first two days, but it was lower on the third day probably because some participants were leaving as there were only 8 presentations planned for that last day.


24 papers out of 34 received ones were presented in three half-days in Symposium B Metal Forming. Out of the 10 papers that were not presented 7 were of foreign participants and 3 Czech ones.

Symposium D – Surface Treatment Engineering Professional guarantors of the Symposium

Analysis of places of work of those who presented papers indicate that 18 of them were from universities, 3 from research institutions and 3 from companies of research rather than manufacturing nature. There were a total of 8 foreign presenters. It is disturbing that in the whole Symposium there was not a single paper presented by a manufacturing company, Czech or foreign.

doc. Ing. Jitka Podjuklová, CSc. RNDr. Ivo Štěpánek

VŠB-TU Ostrava UWB, Plzeň

42 papers originally registered, 30 papers in the final program, 19 posters originally registered, 15 posters in the final program. 28 papers were presented. Papers and posters were from the following countries: Czech 80



Republic, Slovak Republic, Poland, Romania, Turkey, Algeria, Belgium, Russian Federation.

awards. 24 posters were from foreign participants (Poland, Russia, Slovakia, Turkey, South Korea, Romania, Algeria, Bulgaria, Turkey, France).

The level of the papers was very good with subsequent prolific discussion. The papers dealt with modern technologies of surface treatment of materials – PVD technology, thin layers, indentation testing of thin coatings, development in the field of nanolayers and coatings, effect of heat treatment on coatings, corrosion of coatings, effect of pre-treatment of substrate on quality of coating, surface treatment by ion nitration, coatings in medical practice, coatings in the automotive industry.

As far as the number of participants and papers is concerned, 50 papers is a maximum for the given time (3 x half a day). If there was a higher number of papers it would be necessary to think about two parallel subsections. Compared to 2011, there was a significant increase of foreign participants. Symposium E was attended by representatives from 11 countries in Europe, South America, Africa and Asia.

The participants were very positive about the Symposium. Some of the participants from foreign companies made comments on English pronunciation of those who presented the papers. Other than that the atmosphere in the Symposium was very nice and friendly all the time.

Symposium F - Economics and Management of Metallurgic Production Professional guarantors of the Symposium doc. Ing. Radim Lenort, Ph.D.

In Symposium F a total of 49 papers were received, 46 announced, of which 16 in the poster section. There were 13 foreign participants in the Symposium (11 from Poland and 2 from Slovakia). By type of organization, most of the presenters were from university workplaces (46 from universities, 1 from a research institution and 2 from companies).

Symposium E - Non-Ferrous Metals and Alloys Professional guarantors of the Symposium prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc. prof. Dr. ing. Dalibor Vojtěch prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.

VŠB-TU Ostrava

VŠB-TU Ostrava ICT Praha VŠB-TU Ostrava

Symposium E was held from 23rd to 25th May 2012 according to specified program, which included presentations of 50 papers. A total of 47 papers were presented in particular program blocks (3 registered presenters did not arrive), of which 13 papers were from foreign countries (2x Poland, 2x Slovakia, 5x Russia, 1x Turkey, South Korea, Brazil and Romania).

The Symposium opened with a paper presented by a member of the Scientific Committee of the Conference Dr.h.c. Prof. Ing. Dušan Malindžák, CSc. from the Technical University Košice on the topic of new approaches to optimized control of reheat furnaces. The Symposium included papers from the area of managerial and technical and economic aspects of metallurgy production. Special attention was paid to application of exact elements and methods of artificial intelligence in control and information systems of metallurgic processes. Statistics of announced papers: 33 included in the program, 3 not announced (of which 2 presenters excused themselves before the Conference), 75 % of participants presented entirely in English.

In sequence in particular sections the papers focused on general non-ferrous metals, alloys and their characteristics. A total of 19 papers were presented from the area of aluminum and magnesium alloys. It involved a relatively comprehensive area of particular alloys from the point of view of their preparation, modification of properties by alloying or forming, including the ECAP technology. Another block related to the issue of high-temperature materials, including intermetallic compounds, which was opened a day before. 5 papers dealt with materials based on TiAl, 4 papers dealt with materials based on nickel and 4 papers dealt with alloys of Fe-Al type. Also this part represented a comprehensive problems of materials designated for high-temperature applications, namely for oxidizing environment. And finally there was also an area of biocompatible materials (6 papers), materials for electrical engineering, magnetic materials, theoretical aspects of crystallization processes (9 papers).

Poster Section of all symposia was evaluated and a total of 5 honorable mentions and 3 prizes were awarded. Winners received material gifts: 1st place - Klimová Alena 2nd place - Klus Petr 3rd place - Kekule Tomáš

ÚMMS SAV, Bratislava VŠB-TU Ostrava Karlova univerzita, Praha

A total of 20 countries were represented at the Conference, with 358 papers and posters.

The level of all the papers was high and professional. The papers were discussed also during the breaks. A total of 50 posters were registered for the poster section, 42 were presented. Two posters of Symposium E got

Part of the Conference was also a social evening, beer party and accompanying program. The accompanying program was held on Thursday afternoon – it included a visit to the Anthropos pavilion, planetarium, city 81



casemates, Špilberk castle and boat cruises with a visit to Veveří castle. Thanks to the nice weather the participants spoke very highly about this cultural program.

From the organizational point of view the Conference was also prepared very well, from websites through registration to check-in of participants and other organizational issues. We can state that the process is comparable with big conferences abroad.

Moving the beer party on the first day to a stylish restaurant Moravian Cottage turned out to be an excellent idea. We can state that by the high number of participants it was unlike any other beer party in the previous years. The social evening was held on the following day right in the hotel and in the participants' opinions it turned out well. Technical equipment in each conference room was also working properly and also catering services, accommodation and other circumstances predestinate the location also for 2013.

Very low attendance of representatives of manufacturing companies is a certain shortcoming of the Conference. On one hand the participation of mostly the representatives of universities may indicate a high theoretical and modern level of contents of papers but on the other hand higher confrontation with the needs of the industry is necessary. We will try to remedy this situation. However, participation of relatively young experts from universities, research institutions or companies that cooperate with research is pleasing.

A problem that is common at all conferences is occasional absence of mainly foreign participants who register for the Conference, in many cases they pay the registration fee but then they do not come to the Conference nor do they excuse themselves in advance. This causes gaps in a block of papers. If there are more absences like this there is a change of schedule of particular papers in spite of the best effort of the section organizers.

Both the Program Committee and the participants consider the Conference to be successful in all respects. The next Conference should be held on May 15 - 17, 2013 also in the Voroněž Hotel, Brno, Czech Republic, EU. More information about the next year of the Conference, including registration, is available at www.METAL2013.com. We look forward to possibly meeting you!, Jiří Kliber, Miroslav Kursa, Tasilo Prnka

_____________________________________________________________________________________________

Přístup do vědeckých databází si vysoké školy zaplatí samy lidovky.cz,ČTK

22.6.2012

Vysoké školy nevědí, jak příští rok zaplatí přístup do vědeckých databází. Program na vědu, z něhož pramenily peníze, skončil. Přístup stojí přes 100 mil. Kč. Školy proto zvažují, že pro rok 2013 databáze zaplatí ze svého, o pomoc požádaly i ministerstvo školství. Novinářům to řekl místopředseda Rady vysokých škol Tomáš Opatrný. Velmi drahý přístup do databáze nejnovějších vědeckých časopisů a citací si školy platí společně. Podle Opatrného ale kvůli nastavení zákona o podpoře výzkumu nemohly dostat peníze na tyto účely přímo, ale musely o ně soutěžit v rámci projektu. Změna zákona se chystá, určitě ale nevstoupí v platnost do roku 2013. "Musí se zachránit příští rok," upozornil Opatrný. Pokud by se prý smlouvy vypověděly, nejen, že by vědci přišli o cenné informační zdroje, ale navíc by při novém navazování smluv museli platit vyšší cenu. "Dali jsme doporučení a apel na ministerstvo školství, aby se hledala tato cesta, a zároveň je to i otázka pro vysoké školy, které by se měly zavázat, že překlenovací období by byly schopné si dofinancovat z vlastních zdrojů," vysvětlil Opatrný. Už nyní školy na přístup do databází přispívaly; například Univerzita Palackého, kde Opatrný působí, platila kolem 8 mil. Kč. Pro příští rok by tato částka musela být vyšší. "Něco se dá hradit z operačních programů Evropské unie, ale to zase nezachrání Prahu, která je z toho vyloučena," dodal Opatrný. Rada proto rektorům doporučila, aby zkusili peníze v rozpočtech najít. SB

82


Historie hutnictví

historie hutnictví Hutnické listy – geneze reklamy s inzercemi 2,2 strany. Po dobu prvních pěti ročníků se celkový počet stran nezměnil, zůstává 16 stran. Struktura časopisu se tedy téměř nezměnila. Od VI. ročníku pak na hlavní články připadalo průměrně 6 stran, na zprávy a informace 7 stran a na reklamy s inzercemi 3 strany. Takový rozsah a struktura časopisu zůstaly po celá dlouhá léta. Později se rozsah Hornických a hutnických listů stabilizoval na 20 až 24 stran a taktéž přibylo původních autorských článků určených výlučně pro publikaci v tomto časopisu. V době nejvyšší dosažené úrovně časopisu byly dvě třetiny jeho rozsahu věnovány hlavním článkům, jedna čtvrtina zprávám a informacím a 8 % rozsahu reklamám.

Ing. Jan Počta, CSc., CSM Ostrava (Pokračování)

Organizace publikování Majitelem a vydavatelem časopisu bylo Družstvo horních a hutních inženýrů v Praze, spol. s r.o. Předsedou družstva byl Eduard Preisig, až do svého úmrtí v r. 1909, a poté Antonín Ed. Plzák. Místopředsedou byl Jan Novák a dalším členem předsednictva družstva byl Josef Čermák († 1914), jehož oborová orientace bylo hutnictví. Od r. 1907 přibyl ve vedení družstva jednatel Ladislav Moučka a pokladník Antonín Špaček († 1916). (pozn. autora: Jeho bývalou vilu v Moravské Ostravě na Sadové ulici dodnes identifikují nejstarší obyvatelé města podle domovního znamení – špačka jako Špačkovu vilu.) V r. 1908 pak přibyl Josef Hrabák a František Fiala. V dalších letech pak ve výboru družstva pracoval Václav Pěkný, Jaroslav Máslo a Václav Mach.

Zpočátku časopis publikoval v hlavních článcích převážně hornickou tématiku. Hutnická tématika byla prezentována spíše ve druhé části obsahující kratší zprávy a aktuality. Technická publicita byla zpočátku malá. Časopis obsahoval mnohdy jen tři, později pět nebo jen o něco více hlavních článků. Hlavní články byly ve valné míře přejaté z různých konferencí nebo přednášek a nebyly původně ani určeny pro vydání v Hornických a hutnických listech. Tím byl časopis poněkud dlužen původnosti. Časem se však stabilizovala řada autorů, kteří svými příspěvky pravidelně zásobovali časopis. Také proporce publikovaných oborů mezi hornictvím a hutnictvím se postupně stala vyváženější, přibylo článků s hutní tématikou. Struktura časopisu se v průběhu času stabilizovala do tohoto obsahu:

V čele časopisu stál redakční výbor (v novodobých časopisech redakční rada), v němž na počátku pracoval Vilém Jičínský (až do svého úmrtí v r. 1902), ředitel Wilzcekových dolů Václav Stieber († 1906) a majitel dolů Karel Svoboda. V r. 1903 přibyl do redakčního výboru Jan Novák a Josef Čermák, kteří tak svou činnost v představenstvu družstva rozšířili o přímé vedení časopisu. V dalších letech v redakčním výboru pracoval Karel Löwl, Vilém Nečas, Antonín Ed. Plzák, Josef Petres, Eduard Šebesta, František Štiller a Jan Veselý. Redaktorem časopisu byl až do své smrti v r. 1915 Alois Irmler. Po něm byl dva roky redaktorem Ferdinand Pokorný a naposledy Miloš Procházka. Redakce měla sídlo v pražských Královských Vinohradech, Koubkova ul. 17. Hornické a hutnické listy se tiskly v tiskárně Fr. Vonka & Jos. Najman na Smíchově. Vycházely jako měsíčník. Roční předplatné činilo 8 K a cena jednoho čísla byla 70 hal. Později se předplatné zvýšilo na 12 K a od října 1918 činilo 14 Kč. Pro posluchače všech hornických škol, ať už vysokých nebo středních, bylo předplatné vždy poloviční.

- hlavní články - odborné zprávy ze zahraničí - osobní zprávy - denní aktuality - obchodní zprávy - vynálezy a technické novinky - tržní zprávy - nová literatura - praktický rádce - opravy - inzeráty Rozčlenění Hornických a hutnických listů do zmíněných oddílů dával dostatečný prostor pro publikace technického rozvoje v hornictví a hutnictví, jako např. rozšíření elektrických pohonů, využití elektrického proudu k tavení, nebo nových objevů, které technice nabízela fyzika a chemie a které dnes doznaly v průmyslu běžného praktického uplatnění, např. objev roentgenova záření a vypracování nových analytických metod pro zkoušení kovů a hornin. Nechyběly

Vydávání Hornických a hutnických listů začalo dosti skromně. První vydané číslo Hornických a hutnických listů mělo celkem 12 stran. Z toho původní, tzv. hlavní články zaujímaly jen 5 stran. Zbytek připadal na zprávy, informace a reklamy s inzercemi. Ani v dalších číslech I. ročníku nebyla struktura časopisu nijak lepší ve prospěch hlavních článků. Všechna čísla v I. ročníku měla průměrně 16 stran. Z toho hlavní články zaujímaly průměrně 5,6 stran, zprávy a informace 8,2 strany a 83

Historie hutnictví


informace o domácí i světové výrobě v montanistice a přinášení různých novinek v oboru ze světa. Pravidelnou součástí publikací byly informace z oblasti vzdělávání, zejména z Vysoké školy báňské v Příbrami. Nechyběly však ani informace ze středoškolského studia, zejména z Horní školy v Moravské Ostravě, protože v té době již převažovala těžba černého uhlí nad rudnou těžbou. Tato střední škola byla nejmodernější hornickou školou v Rakousko-Uhersku. Publikace z oddílů, které následovaly za hlavními články, jsou dodnes zajímavým zdrojem poznatků o společenském a spolkovém životě v montánním oboru. Hornické a hutnické listy jsou dodnes také zajímavým zdrojem informací o společensko-ekonomické situaci v zemi, jakož i o sociální situaci dělnictva, která právě na přelomu 19. a 20. století a začátkem 20. století byla i přes značný rozvoj oboru velmi neutěšená. Dosti frekventované byly publikace svědčící o národnostní problematice v Čechách, na Moravě a v Horním Slezsku, a to především o vztahu Čechů a Němců, které se často promítaly do způsobu řízení průmyslových podniků, institucí i škol, ale i o panslavistických tendencích v akademické sféře přežívajících ještě z poloviny 19. století.

Obr. 2 Titulní strana spojeného časopisu Hornický věstník a Hornické a hutnické listy, 1920, roč. II. (XXI.) (zdroj: Knihovna VŠB-TU Ostrava)

Teindla a už i mladého inženýra Oldřicha Bohuše. Časopis vycházel do r. 1942. V závěrečném roce působilo jako nehezká skvrna na celkovém vzezření časopisu uveřejnění celostránkové fotografie SSObergruppenführera Reinharda Heidricha na titulní straně se smutečním oznámením o jeho úmrtí po atentátu. Tehdy všechny tisky, ať to byly deníky nebo odborné listy, měly jednotně nařízeno toto povinné uveřejnění. Až na druhou, vnitřní stranu časopisu byla ve vší skromnosti zařazena původní titulní stránka časopisu. Stejně jako všechny vysoké školy, byla i publikační činnost v té době u nás valnou měrou zastavena.

Nové formy tištěných periodik Poslední číslo Hornických a hutnických listů vydávaných v koncepci měsíčníku z doby, po jakou vycházely od počátku v r. 1900, náleží do XX. ročníku vydávaného v r. 1919. Z rozhodnutí valné hromady vydavatelského Družstva horních a hutních inženýrů v Praze vyšlo ještě od r. 1920 dalších 23 ročníků Hornických a hutnických listů, avšak ve zcela jiné obsahové i formální podobě. V Moravské Ostravě totiž od r. 1919 působilo Hornicko-hutnické nakladatelství, které se posléze přejmenovalo na Prométheus. Toto nakladatelství vydávalo Hornický věstník určený pro publikaci hospodářské a sociální tématiky. S tímto věstníkem se v r. 1920 spojily Hornické a hutnické listy pod dlouhým názvem Hornický věstník a Hornické a hutnické listy (obr. 2).

Kromě Hornických a hutnických listů v nové podobě vycházel měsíčník Uhlí a týdeník Hornické rozhledy. Všemi těmito časopisy se poněkud tříštily vydavatelské a publikační síly, byť všechny tyto časopisy působily s poněkud jiným zaměřením v rámci montanistiky. Zakládání nových časopisů, které bylo odrazem snahy montanistické obce nalézt optimální systém pro publikace a výměnu zkušeností, nebylo typické jen pro období nově se tvořivších společenských vztahů v novém, poválečném státoprávním uspořádání. Již na počátku existence Hornických a hutnických listů totiž znovu existoval časopis Horník. Doklady o jeho existenci přinášejí zprávy nikoliv z technické oblasti, ale z kulturního života [9]. V r. 1910 vykonával funkci tajemníka spolku báňských úředníků a současně redaktora tohoto časopisu František Sokol-Tůma, jehož rozsáhlá literární a divadelní činnost je spjatá se životem města Ostravy.

Původní vydavatel, Družstvo horních a hutních inženýrů v Praze, splynul s organizací v Ostravě, kam přenesl své oficiální sídlo. Jen redakční kanceláře zůstaly v Praze. Časopis vycházel jako čtrnáctideník, později dokonce jako týdeník. Tím ztratil svůj původní charakter ryze technického periodika. V redakčním výboru pracoval prof. Ing. František Částek, Ing. Eduard Šebela, Ing. František Stiller, prof. Dr. mont. Boh. Stočes, Ing. Jan Veselý a redaktorem byl Ing. JUDr. Josef Peters. Časopis měl jen 12 – 16 stran, z toho na hlavní články připadalo 5 – 8 stran, na zprávy 4 – 5 stran a zbytek na reklamy. V hlavních článcích dominovala hornická nebo geologická tématika, z hutnictví bylo publikací jen poskrovnu. Přesto se v některých číslech z té doby dají najít publikace prof. A. I. Glazunova, asistenta Josefa

Prohlubování a rozšiřování montánních oborů vyvolalo potřebu nového periodika pro hornické a hutnické publikace již na vyšší technické úrovni. V květnu 1922 byl proto založen měsíčník Báňský svět (obr. 3, 4). 84


Historie hutnictví adrese Rytířská 31, Praha 1. Tisk prováděla stejně jako u Hornických a hutnických listů tiskárna Fr. Vonka & Jos. Najman na Smíchově. Roční předplatné činilo 24 Kč 48 hal. a cena jednotlivého čísla byla 3 Kč. Začátky Báňského světa byly velice skromné. Zpočátku měl Báňský svět rozsah jen 12 stran a obsahoval někdy jen dva, někdy tři hlavní články, oba v délce 4 – 5 stran. V r. 1927 měl již 18 stran a hlavní články zaujímaly 11 stran. Ve 30. letech však nebylo výjimkou, že časopis publikoval jen jeden hlavní článek. Ostatní části časopisu uváděly zprávy, rozhledy a nezbytné inzeráty. Báňský svět ukončil své vydávání v č. 12/1937 s odůvodněním neúnosné situace ve financování časopisu. Dále už pokračovaly jen Hornické a hutnické listy ve sloučené podobě s Hornickým věstníkem. ○ ○ ○

Obr. 3

Obr. 4

Obraz technického rozvoje v hlavních článcích Hornických a hutnických listů a Báňského světa

Titulní strana časopisu Báňský svět, 1923, roč. II [zdroj: Archiv OKD, a.s.]

Autoři s maximálním zaujetím publikovali novinky z montanistiky přejaté ze zahraničí nebo publikovali vlastní práce. V oboru těžby, ať už rudné nebo uhelné, byly na samém počátku vydavatelského období uváděny odborné články o vrtacích strojích a užití dynamitu v dolech (Blažek, L. Volf), o tehdy moderních rychloběžných pumpách pro čerpání důlní vody (prof. Vejdělek), o moderních postupech při hloubení a vyzdívání jam a s tím spojeným užitím betonu, což byla na přelomu 19. a 20. stolení u nás ještě novinka (L. Volf) nebo o metodice výpočtu těžních strojů (J. Hýbner). Nechyběly však ani odborné analýzy důlních neštěstí (V. Jičínský). K jednomu z největších výbuchů uhelného prachu došlo v r. 1900 na jámě Terezie v Polské Ostravě a také nastaly opakované výbuchy v tomtéž roce na Kladně. Hornické a hutnické listy uváděly komplexní popisy slojí a geologických poruch v Ostravsko-karvinském revíru obsahující stanovení nákladů na výzkum (E. Mládek, který se významnou měrou zasloužil o moderní strojní vybavení šachet v Ostravsko-karvinském revíru [10]). Tyto publikace se pak staly jedním ze základů dalších prací technickoekonomického charakteru od 2. desetiletí 20. století. Na počátku 20. století byly stále ještě dominantní publikace z rudného hornictví, jak dokládají články o výskytu a těžbě zlatých a stříbrných rud (prof. Barvíř). Oba časopisy, Hornické a hutnické listy a Báňský svět, si až do konce svého vydávání ponechaly tématické oddíly, které se nezabývaly masovou výrobou, ale specialitami v těžbě a zpracování nerostů. A tak lze v Báňském světu nalézt články od prof. B. Ježka o zpracování vzácných rud a broušení drahokamů nebo jiné poměrně řídce publikovaná a speciální témata.

První strana časopisu Báňský svět, 1924, roč. III, č. 10 [zdroj: Archiv OKD, a.s.]

Označování jeho ročníků bylo dosti krkolomné, protože začínalo a končilo vždy v polovině roku. Jeho vydavatelem bylo nakladatelství Prométheus. Redaktorem byl zpočátku Ing. František Smékal a od r. 1924 prof. Dr. Boh. Ježek. V redakčním kruhu (nynější redakční radě) pracoval předseda Svazu báňských a hutních úředníků O. Černohorský, ředitel Státní horní školy v Příbrami Ing. V. Karel, ředitel Státní horní školy v Duchcově Ing. H. Malý, ředitel Horní školy v Moravské Ostravě Ing. K. Šváb a tajemník Svazu báňských a hutních úředníků J. Žížala. Ve 30. letech minulého století přibyl A. Večerek. Redakce sídlila na

Široký oborový záběr Hornických a hutnických listů lze doložit otištěním přednášky prof. F. Počty, kterou autor v r. 1908 v Praze přednesl na IV. sjedu Českých 85

Historie hutnictví


přírodozpytců a lékařů. Článek pojednával o vzniku pevnin, pohybu ledovců, cykličnosti ledových dob a dalších geologických a meteorologických jevech na Zemi. Hornictví a hutnictví nemělo na tomto sjezdu svou vlastní sekci. Přednášená montánní témata byla zařazena do jiných sekcí: mineralogie a geologie, chemie, aplikovaná matematika a fyzika.

energetiky se řadí futuristická publikace již v r. 1900 o hrozbě vyčerpání fosilních paliv na Zemi a o využití sluneční energie (J. Novák). Ve 30. letech se ve větší míře objevovaly články z oboru energetiky a nekonvenčního využití paliv. Byly to práce o destilaci, zplyňování a koksování uhlí a o chemických produktech z uhlí (J. Formánek) nebo o hutnických palivech a jejich výrobě, včetně historického přehledu (J. Veselý). Také obor koksárenství, jeho novinky a speciální požadavky na slévárenský i otopový koks byly prezentovány již v prvních deseti ročnících Hornických a hutnických listů (H. Folprecht, W. Mach) nebo i později v Báňském světě (J. Meduna).

Hledání původu – geneze Hutnických listů a jeho nalezení v Hornických a hutnických listech a Báňském světě vede autora této eseje k přednostnímu zaměření na hutnické historické publikace. Ty v Hornických a hutnických listech začínají až později. Zpočátku velmi sporadické publikace v hutnictví se omezovaly na zprávy ze zahraničí anebo byly přejímány původní články z jiných zdrojů. Publikace se zaměřovaly na provozování Bessemerových a Thomasových konvertorů, legování ocelí pro lodní díly bitevních křižníků (již tehdy si Rakousko-Uhersko zajišťovalo svou strategickou pozici na moři pro případ válečného konfliktu), zvyšování užitných vlastností teprve počínajícím využíváním legujících prvků a jako novinka byla často publikována problematika výroby elektrooceli z italských literárních zdrojů a zpráv (F. Milinovský). Řadu svých původních článků i přejatých zpráv z oboru slévárenství publikoval A. Irmler. Tendenci tehdejší světové metalurgie ke zvyšování kvality oceli prokazují publikace o plávkové kelímkové oceli (K. Löwl) a první rozbory švédských technologií ve výrobě oceli. Jako čerstvá novinka byl v r. 1905 otištěn článek o kyslíko-acetylenovém a kyslíkovodíkovém svařování oceli.

Od r. 1918 se pak častěji objevovaly publikace prof. F. Částka, který se v nich zabýval výpočtem vysokopecní vsázky. Na něj pak navázal prof. J. Šárek, který v dalších letech v časopisu Báňský svět měl až do 30. let 20. století řadu publikací o vysokopecní technologii, včetně ekonomických úvah a výpočtu ceny surového železa. V Báňském světě se pak už častěji objevovaly články autorů, jejichž práce sloužily ke studiu již dnešním nejstarším pamětníkům. Kromě publikací prof. J. Šárka lze v Báňském světě najít články o vývoji československé metalurgie a výrobě hliníku nebo jiných kovů (prof. O. Quadrat), řadu článků z kovohutnictví (prof. J. Hummel), které navazovaly na publikace o slitinách neželezných kovů již z r. 1912 v Hornických a hutnických listech (F. Milinovský), publikace z 30. let tehdy mladého inženýra R. Jirkovského o využití radioaktivity v geologii a prospektorské činnosti nebo o elektrografickém způsobu určování nerostů. Chytrou politikou tehdejší československé vlády se podařilo získat z ruské emigrace nejlepší odborníky v oboru metalurgie, a tak Báňský svět v hojné míře otiskoval řadu prací prof. A. I. Glazunova na téma elektrického tavení, výroby hliníku, distribuce kovů v zemské kůře nebo přímé výroby železa z rud s historickým přehledem od starověku po současnost. Původní snímky výbrusů železné houby a měkkého železa z této publikace byly uloženy do sbírek VŠB v Příbrami.

Cesty ke snižování energetické náročnosti a intenzifikaci hutní výroby a o druhotném zhodnocení odpadních hmot prezentovaly publikace o využití vysokopecního plynu v pohonech a energetice (A. Irmler), granulaci vysokopecní strusky, briketaci prachových železných rud (W. Mach), briketaci dřevního odpadu, která se k nám jako novinka dostala v r. 1901 z Francie, generátorovém plynu (F. Částek) nebo výpočtu ztrát železa při tavení v kuplovnách (K. Löwl). Kromě K. Löwla se kuplovnami v 1. desetiletí 20. století zabýval A. Irmler a W. Mach. Do oboru (Pokračování) _____________________________________________________________________________________________

Rozšíření hutě v Azerbajdžánu Baku Steel Invests in EAF and waste gas clearing plant. Firma Baku Steel objednala u firmy Siemens VAI Metals Technology elektrickou obloukovou pec, mechanickou část pánvové pece a čistírnu odpadního plynu, která zajistí dodržení platných evropských standardů. Tato dodávka je součástí projektu, který má zajistit zvýšení výroby oceli na 1,1 mil. tun/rok. LJ

86


Recenze

recenze __________________________________________________________________ Tom Peters

Malé VELKÉ věci (Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík)

Americký publicista, absolvent Cornellovy a Stanfordovy univerzity, majitel poradenské firmy, nezávislý lektor, ale také enfant terrible mezi businnes konzultanty Tom Peters (1947), se uvedl a nesmazatelně zapsal do myslí dvou generací manažerů svou knihou Hledání dokonalosti, kterou v roce 1982 napsal společně s Bobem Watermanem. Možná, že znáte i jeho další slavnou knihu Prosperita se rodí z chaosu. Vedle osobností Petera F. Druckera, Philippa Kotlera a Gary Hamela nejvíce ovlivnil manažerské myšlení a jednání ve druhé polovině 20. a na počátku 21. století. Ve všech svých pracech vychází především z faktu, že svět se za poslední generaci neskutečně změnil. Petersova nejnovější publikace"Malé VELKÉ věci" (Management Press, Praha 2011, 1. vyd., 528 s.), vycházející spontánně z autorova blogu, je netradičně zpracovaným kompendiem 163 způsobů jak dosáhnout excelentnosti (encyklopedické slovníky a jazykové příručky vysvětlují slovo "excelentní" jako vykazující vynikající vlastnosti, znalosti či schopnosti) – tipů notoricky známých a samozřejmých, jako je umění v pravou chvíli poděkovat nebo být vždy laskaví k lidem ve svém okolí, přes ty běžné a donekonečna opakované (buďte neustále v kontaktu se svými zákazníky a klienty), až po tipy, které nejsou na první pohled zcela zřejmé (mějte rádi svou konkurenci, buďte k službám lidem ve své organizaci). Autor krok za krokem, s rozumnou dávkou naléhavosti a přesvědčivosti, ale také humoru zprostředkovává doporučení a moudré rady, které jsou výsledkem jeho letité poradenské praxe, působení v námořnictvu USA a ve státní administrativě. Nabízí své reakce na zážitky z cest, na každodenní události, diskuse s účastníky jeho proslulých seminářů, tedy na "velké" věci i různé "maličkosti", které ho v životě zaujaly v tom pozitivním i negativním smyslu slova, jimiž se lze řídit a které lze uplatňovat kdykoliv a kdekoliv. Na dlouhé řadě příkladů a příběhů ze svého pracovního i osobního života dokládá, že excelentnost, či chcete-li dokonalost, spočívá ve vykonávání drobných, z našeho pohledu "bezvýznamných" činností – věcí malých svým obsahem, avšak velkých svým dosahem. Jim se může naučit a osvojit si je každý z nás – manažerů firem různých velikostí a zaměření, podnikatelů a všech těch, kteří si chtějí vzít poučení z malých, ale velkých věcí. Základním mottem této ojedinělé, provokativní knihy je teze, že hlavním aktivem každé organizace jsou lidé a jejím posláním je služba. Nejlepší organizace je ta, která slouží svým zaměstnancům, svým zákazníkům a klientům, kde "lidé slouží lidem". Slovy autora, organizace je "emocionální, živoucí, inovativní, radostný, tvořivý podnikatelský počin, který maximalizuje rozvoj jednotlivce … v oddané službě ostatním". Taková organizace je pak humánní, dynamická, flexibilní – je excelentní.

87


Recenze

Sue Knight

NLP v praxi (Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík)

Albert Einstein kdysi prohlásil, že pokud chceme vyřešit problémy lidstva, musíme myslet a jednat jinak než dosud. Existující problémy nemůžeme vyřešit, pokud nezměníme myšlení, které se podílelo na jejich vzniku. Otázka tudíž zní: Co jsme se při modelování lidí, kteří v něčem vynikli, dozvěděli o tom, jak uvažují a jak si stanovují cíle? Skutečně dosahujeme definovaných cílů a výsledků? Jak poznáme, co opravdu chceme a co z toho můžeme docílit? Lidé, kteří žijí tak, jak skutečně žít chtějí, představují pouze zlomek populace. Statistici tvrdí, že jen 6 % lidí myslí strategicky a dokáží si stanovit přesvědčivé a přitažlivé mety. Přitom tak můžeme myslet všichni. Pokud tuto schopnost nezískáme od svých rodičů, učitelů a dalších vychovatelů včetně školy života, musíme se překonávání překážek a nepřízně osudu naučit sami. Především žijeme v chaotickém světě, oplývajícím nepředvídatelnými událostmi. Je proto nezbytné, abychom si osvojili dovednosti a postoje, jež nám pomohou v tomto nepřehledném prostředí se orientovat a nacházet v něm smysl, z nejistot a zklamání čerpat poučení, nacházet v nich východiska k dalšímu směřování své profesní i životní dráhy, k dalšímu postupu ve všech oblastech svého životního zájmu. Osvědčené nástroje, které umožňují takové dovednosti a postoje si osvojit, představují postupy a techniky tzv. neurolingvistického programování (NLP). Byly vytvořeny na základě studií jazyka, komunikace a změn osobnosti v 70. letech minulého století psychologem Richardem Bandlerem a lingvistou Johnem Grindlerem jako soubor dovedností, axiomů a názorů, které se používají zejména jako přístup k osobnímu rozvoji. Vycházejí z myšlenky, že mysl, tělo a jazyk spolu komunikují a vytvářejí vnímání světa každého člověka a že tyto představy spolu s chováním mohou být změněny použitím různých technik. Proces NLP je procesem modelování jedinečných, každému člověku vlastních, vědomých i nevědomých vzorců (chování, myšlení, komunikačních postupů) s cílem dosahovat jedinečných a výjimečných výsledků. Umožňuje opustit staré, vžité vzorce chování a návyky, jež omezují náš růst, a nechat projevit naše skryté vlohy, neustále rozvíjet nové způsoby myšlení, které nám pomohou lépe se vyrovnat s nároky vnějšího prostředí. Kniha přední mezinárodně uznávané konzultantky a trenérky Sue Knight "NLP v praxi", jejíž překlad (A. Lisa) z anglického originálu (Londýn 2009) vydalo s podtitulem "Neurolingvistické programování jako cesta k osobní jedinečnosti" nakladatelství Management Press (Praha 2011, 1. vyd., 372 s.), je jednou z nejlepších a nejucelenějších publikací k tomuto aktuálnímu tématu. Systematicky rozvíjí pojetí, jehož lze využít nejen v pracovním prostředí, ale i v osobním životě, neboť NLP se může účinně uplatňovat v každé situaci a za všech okolností, včetně umělecké tvorby, sportu, využívání volného času, ve vztazích s druhými lidmi, jakož i ve vztahu k sobě samému. Tři části knihy (Prvky NLP, Modelujeme sami sebe s pomocí NLP, Vedení lidí a NLP) pojednávají o tradičních technikách a postupech, jako je např. kladení nepředpojatých a upřesňujících otázek (umění naslouchat s respektem a bez předpojatosti s cílem dozvědět se co nejvíce o touhách a potřebách druhého), modelování jedinečných vlastností druhých, vytváření raportu (umění "napojit se" na druhé způsobem, který vytváří atmosféru důvěry), "kotvení" (umění nahradit nevítané a nechtěné pocity a myšlenky pocity a myšlenkami libými a chtěnými) či poskytování a získávání zpětné vazby. Do jeho instrumentária však patří i metody, jako je humor nebo provokativní terapie (umění radovat a smát se tak, aby humor podněcoval učení a měl hojivé účinky pro duši) a efektivní využívání času (přijímání takových rozhodnutí, jež budou zárukou, že prožijeme čas způsobem, jakým skutečně chceme). Organizátorka kurzů NLP pořádaných po celém světě a autorka řady zásadních publikací na toto téma ve své nové knize přehlednou, čtivou a přístupnou formou, s využitím řady praktických příkladů a případových ministudií, proniká k podstatě toho, co dělá činnost člověka excelentní. Pokud si uvedené přístupy osvojíte a přijmete je za své, objevíte podstatu, esenci výjimečnosti a jedinečnosti sebe sama i druhých a mnohem snáze dosáhnete toho, čeho dosáhnout chcete. v rozvoji osobních, manažerských a vůdcovských dovedností. 88


Společenská kronika

společenská kronika K osmdesátinám Ing. Vladimíra Dědka, CSc. Dne 13.2.2012 se dlouholetý pracovník podnikového vítkovického Výzkumu a rovněž dlouholetý aktivní člen TJ VÍTKOVICE, dožil osmdesáti let. Jeho vědeckovýzkumná činnost v oblasti aplikovaného výzkumu byla nerozlučně spjata s odbornou problematikou tváření ocelí, především s otázkami výroby a vlastností za studena válcovaných ocelových pásů.

označením 14 182, 16 270 a 19 615, pásové oceli uhlíkové a korozivzdorné na holicí čepelky a nože, popř. chirurgické nástroje značek 19 241 MOD, 17 029, 17 030 a 17 031. V souvislosti s vývojem další, vysoce progresivní oceli 19 140 pro přesně za studena stříhané a zušlechťované součásti dálnopisných strojů je možné vzpomenout jeho významný podíl na začátcích využívání speciální ocelářské technologie duplexního vakuování, s využitím rafinačních metod sekundární metalurgie při výrobě pásových ocelí, což významně zvýšilo jejich zpracovatelské a užitné vlastnosti. V 80. letech minulého století jsou jeho vědecké a výzkumné práce nerozlučně spjaty s rozvojem jaderného programu v československých závodech VÍTKOVICE a ŠKODA. Jako řešitel a koordinátor několika státních výzkumných úkolů společně se spolupracovníky vyřešil technologii výroby oceli, hutních polotovarů a konečně finálních ocelových pásů z chromniklových korozivzdorných ocelí typu 25/13 a 19/10 Nb nebo také z nízkouhlíkových typů 25/13-E, 20/10 Nb a 22/11 Nb pro navařování vnitřních povrchů důležitých komponent zařízení jaderných elektráren. S výjimkou oceli 22/11 Nb to byly vesměs oceli podle tehdejší sovětské výrobní dokumentace, jež se vyznačovaly zvýšenou strukturní heterogenitou a velmi ztíženou zpracovatelností zejména ve fázi tváření za tepla.

Jubilant na 51. semináři SOP v r. 2001 ve VÍTKOVICÍCH (foto Ing. Antonín Zámarský)

Po absolvování hutnické fakulty Vysoké školy báňské v Ostravě, nastoupil již v roce 1955 do VÍTKOVIC na pracoviště Výzkumného ústavu, kde působil nepřetržitě více než 40 let. Postupně zastával funkci výzkumného pracovníka, po obhajobě kandidátské disertační práce v 1964 pak vědeckého pracovníka, vedoucího výzkumného oddělení válcování a v později i výzkumu tváření ocelí.

Vedle uvedených stěžejních úkolů řešil Ing. Dědek, CSc. mnohé další technologické výzkumné úkoly, zaměřené na optimalizační, racionalizační a intenzifikační opatření ve výrobě ocelových pásů. Zatímco výzkumná problematika výroby korozivzdorných ocelí směřovala do KŽ Beroun a VP Frýdek-Místek, byla tato oblast spjata zejména s válcovnami ocelových pásů ve VÍTKOVICÍCH. Zde v roce 1978 zpracoval jubilant s kolektivem spolupracovníků první souborný Atlas vlastností za studena válcovaných pásových ocelí. Z období počátku restrukturalizace hutnictví po r. 1990 byla pod jeho vedením vypracována v podniku první rozvojová studie, a to pro Válcovnu pásů za studena VÍTKOVICE.

Za období své pracovní činnosti v oblasti výzkumu a vývoje vyřešil jako odpovědný řešitel, koordinátor či spoluřešitel téměř padesát vědeckovýzkumných úkolů, jejichž praktickým využitím, které bylo povětšině kryto i patenty či autorským osvědčením, byly získány nemalé ekonomické přínosy z jejich realizace. Zatímco samotné počátky jeho pracovní činnosti jsou spojeny s řešením některých úkolů pro vítkovické válcovny trubek, jeho další specializace byla již těsně spjata s problematikou pásových ocelí různých typů a účelu použití.

Výsledky své vědeckovýzkumné činnosti vždy dokázal Ing. Dědek, CSc. velmi aktuálně a srozumitelně přiblížit zájemcům z řad odborné hutnické i uživatelské veřejnosti. Již v letech 1964 až 1974 vydal tři knižní monografie z oblasti technologie výroby a tepelného zpracování pásových ocelí. K těmto knihám – Tepelné zpracování ocelových pásů válcovaných za studena (1964), Hlubokotažné ocelové pásy (1967) a Kalené ocelové pásy (1974), z nichž dva tituly byly vydány i

První kontakty s pásovými ocelemi znamenalo řešení křemíkových ocelí pro elektrotechnické účely, dále ocelí hlubokotažných a výšeuhlíkových kalených ocelových pásů. Významnou etapou jeho specializace bylo období let 1965 až 1978, kdy řešil vývoj řady jakosti pásů z uhlíkových i legovaných ocelí včetně jejich výrobní technologie. Byly to zejména nové typy pásových ocelí pro pily na dřevo zavedené do ČSN pod 89



v překladu do ruštiny, přibyly rovněž dvě vysokoškolské učebnice – Tváření oceli (1988) a Valcovanie (1991), u nichž je spoluautorem. Rovněž v souborné publikaci svého dlouholetého kolegy prof. Ing. Milana Žídka, DrSc. vydané v roce 1995 společností ALECO Praha, pod názvem Metalurgická tvařitelnost ocelí za tepla a za studena, je jubilant do jisté míry skrytým spoluautorem kapitol o válcování ocelových pásů za studena.

Nelze se nezmínit o rozsáhlé aktivitě Ing. Dědka, CSc. v oblasti společensko-odborné činnosti. Především na půdě ČSVTS, kde byl členem již od roku 1957, má jako zakladatel a dlouhodobý předseda celostátní odborné skupiny Výroba ocelových pásů Hutnické společnosti ČSVTS rozhodující zásluhu na smysluplné a koncepční práci této skupiny i v době po roce 1989, kdy tato odborná skupina získala nový název Společnost ocelové pásy (SOP). Je příznačné, že i po rozdělení republiky v roce 1992 pracuje tato vysoce odborná společnost nadále jednotně pod vedením pětičlenné výkonné rady a voleného prezidenta SOP. Pravidelná setkání členů této skupiny stejně jako řada celostátních i mezinárodních konferencí, kde Ing. Dědek, CSc. působil jako odborný garant (5krát) či alespoň jako člen organizačního výboru, umožnila získat účastníkům zajímavé informace a aktuální technický rozhled v problematice výroby a vlastností ocelových pásů doma i v zahraničí. Stojí za zmínku připomenout, že v loňském roce se uskutečnila pod Tatrami již 8. mezinárodní konference pořádaná SOP pod názvem STEEL STRIP 2011. Této konference se bohužel již jubilant osobně zúčastnit nemohl. Ale v květnu t.r. se uskutečnil 70. seminář SOP, kterého se jubilant již osobně zúčastnil. A co říct na závěr? V příštím roce nastane již 40. výročí založení odborné společnosti (SOP) jubilantem. Přejeme mu, ať mu zdraví slouží a může se slavnostního jednání osobně zúčastnit. Do aktivní přípravy pamětní publikace se již zapojil.

V letech 1972 – 1976 byly Domem techniky ČSVTS Ostrava ve spolupráci se skupinou nadšenců z VŠBTUO a Vítkovického výzkumu pořádány velmi populární tzv. Kurzy tvařitelnosti ocelí. Rovněž při této příležitosti se jubilant nesmazatelně zapsal do historie vzniku tzv. Ostravské školy plastické deformace a metalurgické tvařitelnosti. Tyto kurzy byly uspořádány v mnoha hutnických i hutnicko-strojírenských podnicích v Československu, jako jsou VÍTKOVICE, Třinecké železárny, Železárny Chomutov, NOVÁ HUŤ Ostrava a rovněž i VŠT Košice. Kromě toho zveřejnil v renomovaných odborných časopisech a ve sbornících z tuzemských i zahraničních konferencí cca 200 článků, příspěvků a přednášek. Původnost a vysoká technická úroveň řady vyřešených výzkumných problémů umožnila i jejich patentovou ochranu, přičemž z více než dvaceti přihlášených vynálezů s uděleným autorským osvědčením byly plné tři čtvrtiny realizovány v průmyslové praxi s vysokými ekonomickými přínosy.

Jubilant s prof. Ing. Milanem Žídkem, DrSc. v popředí, Ing. Eliškou Brožovou, CSc. a Ing. Miroslavem Pechem, CSc. v pozadí záběru z 51. semináře SOP v r. 2001 ve VÍTKOVICÍCH (foto Ing. Antonín Zámarský)

Ing. Dědek, CSc. se aktivně zapojil i do vědecké a pedagogické činnosti na Vysoké škole báňské v Ostravě. Vedle třísemestrálního působení jako externí učitel byl dlouhodobým členem i předsedou státnicových komisí pro obhajoby diplomových prací v oboru tváření kovů. V roce 1984 byl jmenován členem

komise pro obhajoby kandidátských disertačních prací v oboru hutnictví a v roce 1991 členem habilitační komise pro posuzování docentských prací v oboru tváření. Jako školitel dovedl k úspěšným obhajobám několik vědeckých aspirantů. S jeho alma mater jej pojí i pravidelná setkání absolventů jeho ročníku, 90



s neotřelým společenským a odborným programem, jejichž byl jedním z neúnavných organizátorů, a to po celou dobu jako předseda přípravného a organizačního výboru. Po posledním 10. sjezdu realizovaném v roce 2010 již po pětapadesáti letech od ukončení studia, byly veškeré získané materiály, mající i historickou cenu pro VŠB-TU Ostrava, Ing. Vladimírem Dědkem, CSc. předány archivu vysoké školy, jelikož obsahovaly i unikátní dokumenty o činnosti mnoha profesorů, které by jinak upadly v zapomnění.

chemie prof. RNDr. Rudolfa Jirkovského, DrSc. a profesora slévárenství prof. Dr. Ing. Josefa Přibyla, DrSc. Je obdivuhodné, že při rozsáhlé pracovní a společenské činnosti si jubilant dokázal najít rovněž čas pro své osobní záliby. Celým životem ho provází zejména sport, v němž působil jako aktivní sportovec a úspěšný československý reprezentant ve sportovní gymnastice a lehké atletice, později jako funkcionář, trenér a rozhodčí lehké atletiky. Oba jeho kluby TJ VÍTKOVICE i Sokol Moravská Ostrava jeho činnost velmi oceňovaly. Zejména TJ VÍTKOVICE, která v minulém roce hodnotila již padesátiletou tradici významných atletických závodů Zlatá tretra Ostravy, dosud se svým věrným členem a sympatizantem udržuje aktivní kontakty a při této příležitosti mu byla předána i pamětní medaile.

Po prostudování těchto materiálů, vedoucí archivu VŠB-TUO Mgr. Biolková, CSc. uspořádala z vybraných podkladů zajímavou výstavku přímo v areálu VŠB-TUO v Porubě u příležitosti patnáctého výročí založení tohoto archivu. O lidském rozměru jubilanta svědčí i fakt, že vždy a za všech okolností poctivě a důsledně splnil vše, co bylo dojednáno, takže v nedávném období předal do školního archivu i zvláště cenné osobní podklady, o něž byl požádán, včetně dopisů, které dostával v souvislosti s organizováním ročníkových sjezdů, např. od profesora

Ing. Josef Bořuta, CSc. MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s. r. o. Ostrava-Vítkovice

_____________________________________________________________________________________________

Bez bubnů a trumpet … Takto si představoval pan prof. Herčík název své poslední knihy, kterou již nestačil dopsat. Zemřel na své milované chalupě na Palkovických hůrkách v Beskydech dne 11.6.2012 v odpoledních hodinách.

se o procesy spojené s karbonizací uhlí, vybudoval laboratoře se zaměřením na uvedenou problematiku. Teoretické poznatky obohacoval soustavným studiem technické literatury, což posléze uplatnil ve vědecké přípravě. Z uvedené doby jsou známy jeho příspěvky v časopisech Paliva, Hutnické listy, Sborník vědeckých prací VŠB. Pravidelně přispíval do odborného programu četných koksárenských konferencí a seminářů.

Prof. Ing. Miloslav Herčík, CSc. se narodil 9.12.1931 v Hradci Králové. Po ukončení základní školní docházky se dále vzdělával na chemické průmyslovce v Liberci, kde si osvojil základní pracovní návyky – serióznost, poctivost, smysl pro pořádek a systematický přístup k pracovním otázkám, které si podržel po celou dobu svého velmi plodného odborného života. Po maturitě a následném vysokoškolském studiu na hutnické fakultě Vysoké školy báňské v Ostravě v oboru materiálového inženýrství zahájil v roce 1957 provozní praxi v Praze, kde působil ve vývojovém středisku jako tepelný výpočtář a konstruktér. Odtud vedla jeho cesta do Ostravy, kde nastoupil na koksovnu Nové huti a tam procházel řadou technickohospodářských funkcí. Od roku 1962 začal nabyté praktické zkušenosti využívat ve funkci odborného asistenta na katedře železářství a koksárenství u profesora Koziny. Orientoval se zejména na tepelné procesy probíhající v koksárenských bateriích, zajímal

Hygienicko-bezpečnostní poměry na koksovnách jej posléze vedly k zájmu systematicky řešit problematiku tohoto rázu, zprvu v oblasti odpadních vod, později ovzduší. Pro studijní účely sepsal také několik skript, zabývajících se otázkami koksárenství v širších souvislostech. Disertační práci obhájil v prosinci 1969 již v době tzv. normalizace. Ta poznamenala jeho další životní běh. Působil sice nadále v pedagogické práci, avšak s řadou omezení do té míry, že se rozhodl odejít na Báňské projekty, kde intenzivně rozvíjel svůj odborný zájem o otázky péče o životní prostředí ve funkci hlavního projektanta-specialisty. Stále více se zapojoval do posuzování řady aktivit podniků nejen našeho kraje, ale 91



i v celostátním měřítku. Svojí soustavnou prací získal pověst zkušeného odborníka s jasnými stanovisky k otázkám ochrany životního prostředí. Byl iniciátorem a posléze vedoucím pracovníkem při zpracování metodických pokynů pro hodnocení vlivů na životní prostředí v provozu koksoven a účinně napomohl při rozvíjení ozdravných programů.

1.12.1993 byl jmenován prezidentem republiky profesorem pro obor Ochrana životního prostředí v průmyslu a rekultivace. Prof. Ing. Miloslav Herčík, CSc. je autorem několika vysokoškolských učebnic a skript, desítek vědeckých a odborných publikací uveřejněných v České republice i zahraničí. Vedl významné projekty se zaměřením na problematiku životního prostředí, byl členem řady komisí, a především uznávaným odborníkem ve svém oboru s plným respektováním doma i v zahraničí. Až do posledních hodin svého života odborně i pedagogicky působil na novou nastupující generaci. Čest jeho památce

Po listopadu 1989 se vrátil zpět na Vysokou školu báňskou, bohaté zkušenosti a organizační schopnosti aplikoval při koncepci výuky a výchovy v novém oboru ochrany životního prostředí. Nejprve jako vedoucí katedry ekologie Vysoké školy báňské v Ostravě, později jako vedoucí katedry ochrany životního prostředí v průmyslu FMMI, VŠB-Technické univerzity v Ostravě. Jeho odborná způsobilost byla po zásluze oceněna jmenováním zprvu do funkce docenta pro obor koksárenství a následně životního prostředí. Dne

Dr. Ing. Stanislav Bartusek Katedra ochrany životního prostředí v průmyslu FMMI, VŠB-Technická univerzita v Ostravě

_____________________________________________________________________________________________

Ostravská huť ArcelorMittal má nového výrobního ředitele novinky.cz, ab, Právo, severnimorava.regiony24.cz, Mediafax

4.7.2012

Novým výrobním ředitelem hutní firmy ArcelorMittal Ostrava se stal současný ředitel pro investice Anoop Nair. Ve funkci vystřídal Dirka Strooa (48), který je nově generálním ředitelem dceřiné společnosti ArcelorMittal Frýdek-Místek. Dvaačtyřicetiletý Anoop Shankaranathan Nair vystudoval hutní inženýrství a později získal titul MBA na univerzitě Cranfield ve Velké Británii. Do společnosti ArcelorMittal Ostrava nastoupil v listopadu 2007. Nejprve působil jako vedoucí oddělení plánování výroby, pak se stal výkonným asistentem generálního ředitele společnosti ArcelorMittal Ostrava. V dubnu 2009 byl jmenován ředitelem pro investice. Od července 2012 má v ArcelorMittal Ostrava kromě investic na starosti také výrobní závody. „Letos pokračujeme v ekologizaci a modernizaci našich zařízení a zahajujeme investice za 2,5 mld. Kč. Bude to další krok ke zlepšení života v regionu a mě těší, že tuto snahu mohu podpořit koordinací investičních projektů a výroby zároveň,“ uvedl Nair. Dosavadní ředitel pro výrobu Stroo, který do ostravské huti nastoupil letos v lednu, nově zastává pozici generálního ředitele ArcelorMittal Frýdek-Místek. Vystřídal v této funkci Tomáše Mischingera, který po devatenácti letech ze skupiny ArcelorMittal odchází. „Vést podnik, jehož kořeny sahají až do roku 1833, a který vyrábí tak speciální výrobek, jakým jsou transformátorové plechy, je pro mě výzvou. Jsem přesvědčen, že ArcelorMittal Frýdek-Místek má obrovský potenciál,“ uvedl Stroo. Společnost ArcelorMittal Ostrava patří do největší světové ocelářské skupiny ArcelorMittal. Roční kapacita výroby ostravské huti jsou 3 mil t oceli. Zaměstnává 4230 lidí, dohromady s dceřinými firmami má více než 8 tisíc zaměstnanců. ArcelorMittal Frýdek-Místek (dříve Válcovny plechu) je významným výrobcem za studena válcovaných ocelí. V současné době má firma 640 zaměstnanců. SB

92


Konference, výstavy, veletrhy

konference, výstavy, veletrhy

Česká stopa na veletrhu EuroBLECH 2012 Mezi zahraničními vystavovateli se na mezinárodním veletrhu EuroBLECH 2012 účastní i české firmy, některé již pravidelně, pro jiné bude letošní ročník v Hannoveru premiérou. Dosud se přihlásilo v české republiky osm společností zabývajících se zpracováním plechu a výrobou či dodávkami strojů a službami v tomto oboru. Předpokládá se, že počet přihlášených firem se ještě zvýší, protože vloni se veletrhu zúčastnilo celkem deset českých vystavovatelů. K již potvrzeným vystavovatelům patří brněnská GSP – Hugh Tech Saws, s.r.o., PTV spol. s r.o. z Hostivic, SV metal spol. s r.o. z Hradce Králové, Vanad 2000 a.s. z Holcova Jeníkova, dobřichovický SWAH s.r.o. a Techno Park Servis s.r.o. z Litomyšle. Ve spolupráci s německými mateřskými firmami bude práci českých výrobců zastupovat také Houfek a.s., patřící do skupiny Houfek Woodworking Machines GmbH a MGM spol. s r.o., dceřiná společnost firmy MGM Herbert GmbH. Po obtížných letech dnes opět nastupuje vzestupný trend, a tak vystavovatelé vyvíjejí snahu o získání nových kontaktů a potenciálních zákazníků ze zahraničí. Samozřejmě se očekává, že veletrh bude zdrojem vytvoření přehledu o nových trendech, technologiích a produktových směrech. Společnost Vanad 2000, specializující se na kyslíkové a plazmové CNC řezací stroje, patří ke zkušeným vystavovatelům. Připravuje expozici Vanad ARENA – kompaktní pracoviště s laserovým zdrojem, bezpečnostními prvky odpovídajícími požadavkům a normám pro dodržení bezpečnosti při použití laserového paprsku. Toto řešení bylo poprvé zveřejněno na jarním mezinárodním veletrhu Metallabrabotka v Moskvě. Pravidelný vystavovatel veletrhu EuroBLECH, který se na seznamu vystavovatelů objevuje již od samotného počátku nového milénia, je SWAH s.r.o. Z velké části je zaměřen na zakázkovou výrobu, takže v podstatě většina strojů představuje unikátní řešení na míru požadavkům uživatelů. Na veletrhu představí profilovaní linky, které patří k hlavním komoditám firmy. Výrobní a dodavatelskou doménou společnosti PTV spol. s r.o. je řezání vodním paprskem. Hlavním exponátem na veletrhu bude nové, inovované zařízení pro řezání velkoformátových polotovarů a materiálů s velkou tloušťkou.- až do 500 mm. Jádrem expozice dalšího tradičního vystavovatele, společnosti GSP High-Tech Saws, s.r.o., budou moderní řezné nástroje, jmenovitě kotoučové pily. Techno Park Servis s.r.o. představí svá zařízení a systémy pro plazmové řezání dodávané ve spolupráci s ostravskou pobočkou firmy Pierce Control Automation (PCA). Vystavovatel s PCA spolupracuje již osm let v dodávkách do východních zemí. Nyní by se chtěl prostřednictvím veletrhu dostat na západní trhy. Další vystavovatel, který se vrací na veletrh EuroBLECH, firma Houfek a.s., se na veletrhu soustředí hlavně na svůj klíčový sortiment, tedy vysokovýkonné brusky. Základem expozice bude pásová bruska PMB, CNC stroj Taurus a širokopásová bruska CINDY s vodním chlazením.

red (podle zdroje: Josef Vališka, tisk. zpráva, EuroBLECH Press Office, Mack Brooks Exhibitions, Romeland House, Romeland Hill, St Albans, Herts AL3 4ET, Velká Británie, [email protected], www.eurobl ech.com) 93

Konference, výstavy, veletrhy


Oborově orientované akce do konce r. 2012 Termín 5. - 7. 9. 2012

Název China International Coking Technology and Coke Market Congress

Místo Peking, Čína

Další informace www.coke-china.com

27.-30. 9. 2012

MMMM 2012 (Minerals, Metals, Metallurgy and Materials Exhibition)

New Delhi, Indie

www.mmmm-expo.com

23.-27. 10. 2012

EuroBlech 2012

Hanover, Německo

www.euroblech.com

28.-30. 10. 2012

Alacero-53 Congress

Santiago, Chile

www.alacero.com

28.-30. 10. 2012

Scrap supplements and alternative steelmaking

Baltimore, USA

www.aist.org

LJ _____________________________________________________________________________________________

Podmínky v českém průmyslu se propadly na nejnižší úroveň za poslední necelé tři roky novinky.cz, pit

1.6.2012

Podmínky ve zpracovatelském sektoru v ČR se v květnu opět zhoršily. Index nákupních manažerů (PMI) totiž poklesl na 47,6 bodu z dubnových 49,7 bodu, což je nejnižší úroveň od srpna 2009. Informovala o tom společnost Markit Economics. Předělem mezi růstem a poklesem aktivity je hranice 50 bodů. „Pokles byl výraznější, než očekával trh,“ uvedl analytik Václav Franče z Raiffeisenbank. Pod pokles se podepsal především nižší objem nových zakázek, který klesl nejrychlejším tempem za téměř tři roky a vedl k propouštění a stagnaci výroby. Objem nových exportních zakázek zaznamenal pokles již po sedmý měsíc po sobě, a to nejrychlejším tempem od července 2009. „Dnešní čísla potvrzují, že český průmysl před sebou má spíše těžké časy a po březnovém poklesu průmyslové výroby se ani v dalších měsících nedá čekat zlepšení,“ je přesvědčen analytik Jiří Šimek ze společnosti Citfin s tím, že ke slabé domácí dodávce se přidává i slábnoucí zahraniční poptávka, která přináší pokles exportních zakázek. Vývoj českého PMI je v souladu s vývojem jeho německého protějšku, který v květnu nečekaně poklesl na 45 bodů, což je nejnižší hodnota od června 2009. To jasně ukazuje na recesi německé ekonomiky. Poslední vývoj v eurozóně příliš naděje na další měsíce nepřináší. Eurozóna se zřejmě v dalších měsících bude dál potácet v problémech, což dopadne i na český průmysl. Podle Frančeho bude dost záležet na tom, zda se Řecko udrží v eurozóně. „V naší prognóze růstu hrubého domácího produktu v tomto roce nadále počítáme s poklesem české ekonomiky o 0,2 %. Pro příští rok očekáváme růst o 1 %, pokud Řecko zůstane v eurozóně, respektive pokles o 0,2 %, pokud z ní vystoupí,“ nastínil Franče. SB

94


Hutnictví ve světě

hutnictví ve světě Nová kampaň Zdravé pracoviště: výzva pro zaměstnavatele a zaměstnance ke spolupráci Evropská agentura pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (EU-OSHA) zahajuje svou novou dvouletou kampaň Zdravé pracoviště na téma Partnerství při prevenci rizik. Pracoviště v EU jsou dnes bezpečnější a zdravější než kdykoli dříve. I přesto však na nich každoročně dochází k 6,9 mil. úrazů a k dalším milionům nemocí z povolání. Lidské utrpení v důsledku nedostatečné bezpečnosti a ochrany zdraví je neměřitelné. Ekonomické náklady se navíc odhadují na 490 mld. EUR ročně, což je více než polovina současných nákladů záchranného fondu EU souvisejícího s finanční krizí. Nová kampaň agentury EUOSHA obrací pozornost k významu kvalitního vedení na úrovni managementu a k účasti zaměstnanců při zlepšování bezpečnosti a ochrany zdraví na pracovištích. U příležitosti zahájení kampaně v Bruselu komisař EU pro zaměstnanost, sociální věci a sociální začlenění László Andor společně s ředitelkou agentury EU-OSHA Dr. Christou Sedlatschekovou a stálým tajemníkem dánského ministerstva zaměstnanosti Bo Smithem vyzvali zaměstnance a zaměstnavatele, aby spolupracovali s cílem položit základy udržitelné prevence rizik v Evropě. Evropa za poslední desetiletí dosáhla v oblasti bezpečnosti a ochrany zdraví při práci velkého pokroku a v práci na tomto poli se musí pokračovat. Jedná se o jednu z klíčových politik v rámci úsilí o naplnění konceptu aktivního stárnutí, což je cíl Evropského roku 2012. Zařazení bezpečnosti a ochrany zdraví mezi priority není pouze z morálního hlediska správné, ale je také výhodné pro samotné firmy. K přínosům patří nižší náklady a zvýšená produktivita, spokojenější a produktivnější pracovníci, nižší míra pracovní neschopnosti a míra fluktuace, méně úrazů, lepší pověst firmy, větší povědomí o rizicích na pracovišti, lepší kontrola těchto rizik. Nejefektivnější výsledky se dosáhnou tehdy, pokud zaměstnanci a manažeři spojí své síly. Proto se kampaň zaměřuje na podporu vedoucích i vrcholových manažerů v tom, aby prokazovali kvalitní vedení k aktivní účasti na snižování rizik, a také zaměstnanců, jejich zástupců a ostatních zúčastněných subjektů. Výsledky nedávného celoevropského průzkumu veřejného mínění o bezpečnosti a ochraně zdraví při práci (BOZP), který provedla agentura EU-OSHA, poskytují důvod k optimismu. Z průzkumu vyplývá, že zaměstnanci v EU (74 %) mají důvěru v to, že problém BOZP, který předloží svému nadřízenému, bude řešen, a občané evropských zemí se obecně (67 %) považují za dobře informované o této problematice. Mezi členskými státy však existují velké rozdíly a klíčovým cílem kampaně je sdílet správnou praxi, a zvyšovat tak úroven prevence rizik v podnicích všech velikostí a ve všech odvětvích bez ohledu na to, kde se v EU nacházejí. Evropský průzkum podniků na téma nových a vznikajících rizik (ESENER) potvrzuje, že pro úspěšné řízení BOZP je bez ohledu na velikost organizace je zásadní řízení ze strany nejvyššího managementu i aktivní účast pracovníků. V takových případech je 10x vyšší pravděpodobnost existence dokumentované politiky BOZP. To znamená další přínos spočívající v tom, že tato opatření jsou vnímána jako účinnější. Kampaň zahrnuje celou řadu činností na vnitrostátní a evropské úrovni včetně 11. ročníku Evropských cen za správnou praxi. Tyto ceny, které budou vyhlášeny v dubnu 2013, upozorňují na nejlepší příklady spolupráce vedoucích pracovníků a zaměstnanců. Na vnitrostátní úrovni povedou kampaň národní kontaktní místa agentury EU-OSHA a oficiální partneři kampaně. V ČR plní roli kontaktního místa Ministerstvo práce a sociálních věcí, které pro tento i příští rok chystá řadu akcí, jež podporují povědomí o BOZP napříč zainteresovaných skupin, od zaměstnanců, přes vedení firem, odborníky na BOZP, až po studenty a širokou veřejnost. První akce zaměřená na problematiku pracovně-lékařských služeb se uskutečnila 9.5.2012 v Praze. Další z chystaných aktivit je např. účast na brněnském veletrhu Interprotec v září 2012 nebo soutěž Profesionál BOZP pořádaná ve spolupráci s Výzkumným ústavem bezpečnosti práce. Do kampaně agentury EU-OSHA na téma „Partnerství při prevenci rizik“ se již zapojilo 57 evropských organizací a společností, a to jak meziprofesních a odvětvových, tak i z řad nadnárodních společností (např. Pirelli) a celoevropských neziskových organizací zastupujících jednotlivé sektory, jako je 95



Mezinárodní institut řízení rizik a bezpečnosti (IIRSM). Z oficiálních partnerů kampaně jich 43 již s agenturou EU-OSHA úspěšně spolupracovalo v rámci předcházejících kampaní Zdravé pracoviště a 14 partnerů se zapojuje poprvé. Partneři se zavazují k podpoře kampaně prostřednictvím svých vlastních sítí, komunikačních kanálů a setkání. Na oplátku získávají četné příležitosti k navazování kontaktů a partnerství s dalšími společnostmi a sdruženími, které jsou aktivní na poli tématiky BOZP, jakož i možnost sdílet osvědčené postupy a využít kampaně k podpoře a propagaci vlastních činností. Přínosy pro partnery kampaně jsou hmatatelné a nejedná se pouze o příležitosti ke zviditelnění nebo navazování kontaktů. Např. společnost Pirelli díky zaznamenala od roku 2008 přibližně 30% pokles počtu úrazů souvisejících s údržbou a navíc se jí podařilo do tohoto úsilí zapojit i manažery a pracovníky svých dodavatelských řetězců. V rámci druhého kola partnerství v evropské kampani, které bude uzavřeno dne 25.10.2012, sou nyní zájemci o kampaň vyzýváni k zaslání přihlášek. Výsledky budou oznámeny do konce tohoto roku. Podat přihlášku je možné prostřednictvím http://www.healthy-workplaces.eu/cs/get-involved/become-a-eupartner#mainContent#appendix. Více informací o oficiálních partnerech evropské kampaně pro období 2012–2013 je k dispozici na http://www.healthy-workplaces.eu/cs/get-involved/about/about/campaignpartners#mainContent#appendix. Nová videonahrávka kampaně Zdravé pracoviště dostupná na http://www.healthy-workplaces.eu/en/media/multimedia přibližuje úspěšné příklady. Průvodce kampaní EU-OSHA v národních jazycích lze nalézt na www.healthy-workplaces.eu. red. (podle zdroje: Klára Pechanová, Omnimedia s.r.o., [email protected]) _____________________________________________________________________________________________

Linde Gas - součástí sbírky v Národním technickém muzeu Dne 31.5.2012 podepsal Ing. Petr Choulík, CSc., generální ředitel Linde Gas, s generálním ředitelem Národního technického muzea Bc. Karlem Ksandrem smlouvu o vzájemné spolupráci. K slavnostnímu podpisu byla vybrána Expozice historie výroby technických plynů na území České republiky, jež se nachází v areálu Linde Gas a.s. v Praze - Kyjích. Předmětem vzájemné smlouvy o spolupráci je nově vznikající stálá expozice chemie v prostorách Národního technického muzea a tisk odborných publikací. Tato expozice chemie bude umístěna v 2 přízemí hlavní budovy muzea na ploše 200 m a bude členěna do jednotlivých částí: alchymie, materiály, energie apod. Součástí expozice budou i multimediální prezentace a informační kiosky. V jednotlivých sekcích budou umístěny obrazové panely, modely a sbírkové předměty. Vernisáž se uskuteční v listopadu 2012. Expozice chemie a Linde Gas a.s.: Část prostoru expozice bude věnována prezentaci technických plynů. Budou představeni průkopníci oboru Carl von Linde a Gustaf Dalén. Součástí prezentace budou ukázky využití technických plynů v běžném životě nebo v dalších speciálních oborech, např. ve zdravotnictví, potravinářství, metalurgii, ve vědě, výzkumu atd. red (podle zdroje: Ing. Zbyněk Brada, Linde Gas a.s., U Technoplynu 1324, 198 00 Praha 9)

Podpis smlouvy o spolupráci mezi Linde Gas a.s. (generální ředitel Ing. Petr Choulík, CSc. vpravo) a Národním technickým muzeem v Praze (generální ředitel Bc. Karel Ksandr vlevo)

96



Azovstal bude prodávat lodní plechy do Indie

Zvyšování poplatků za znečištění ovzduší v novém zákoně

SBB

ceskenoviny.cz, ČTK

1.5.2012

Ukrajinská těžařská a ocelářská společnost Metinvest, má exportovat lodní plechy na domácí a také indický trh. Azovstal, ukrajinská válcovna tlustých plechů která patří Metinvestu, nedávno úspěšně dokončil certifikační proces jakosti pro Indii.

Firmám se budou do roku 2021 zvyšovat poplatky za znečišťování ovzduší. Prezident Václav Klaus dne 29.5.2012 podepsal nový zákon o ochraně ovzduší, který s tím počítá. Velcí znečišťovatelé mají za emise prachu platit od příštího roku 4 200 Kč za tunu do roku 2016, poté by se měly poplatky zvyšovat až do roku 2021 na výsledných 14700 Kč. Mírněji se mají zvýšit poplatky za vypouštění SO2, NOX a za emise těkavých organických látek.

Vlastnictví certifikátu Indian Register of Shipping umožní Azovstalu dodávat lodní plechy různých jakostí včetně výšepevných ocelí pro stavbu plavidel různých kategorií. Společnost již byla certifikována všemi hlavními mezinárodními certifikačními orgány jakosti, jako jsou Lloyd´s Register, Germanischer Lloyd, Det Norske Veritas, American Bureau of Shipping aj. Azovstal je jediná ukrajinská válcovna, která je schopna vyrábět tlusté plechy v tloušťkách 6 až 200 mm a šířkách 1500 až 3200 mm, které jsou používány ke stavbě lodí, v těžkém a energetickém strojírenství, při stavbě mostů, vrtných námořních plošin a při výrobě potrubí velkých průměrů. Indie je importérem tlustých plechů z Evropy, Číny, Koreje a Japonska.

Od poplatků ale budou osvobozeny firmy, pokud by na nich měly zaplatit méně než 50.000 Kč. Platit tak přestane zhruba 90 % hlavně malých nebo středně velkých firem, neboť nyní limit představuje pouze 500 Kč. Podle kritiků budou od poplatků osvobozeny nejen drobné provozovny v rámci snížení byrokratické zátěže, ale také uhelná elektrárna Prunéřov nebo zařízení ocelářské společnosti Arcelor Mittal. Sněmovna se původně proti vládnímu návrhu postavila a navrhovala poplatky do 10 let zrušit. Senát ale poplatky navrhl podle původní vládní verze a sněmovna napodruhé zákon schválila. Proti návrhu protestoval Svaz průmyslu a dopravy a Svaz chemického průmyslu.

LZ

Korejská firma Hysco možná postaví v Turecku nové coil centrum pro automobilové plechy SBB

29.5.2012

Norma také zavádí povinné revize kotlů na tuhá paliva, které lidé budou muset podstoupit každé 2 roky. První revize by měli podstoupit nejpozději do roku 2016 pod hrozbou pokuty až 20.000 Kč. Zákon má také umožnit obcím vymezit nízkoemisní zónu a zakázat do nich vjezd zastaralým automobilům pod podmínkou zajištění objízdné trasy. Týkat se to má hlavně velkých měst, lázní nebo obcí v chráněných územích.

2.5.2012

Hlavní korejský výrobce automobilových plechů Hyundai Hysco zvažuje výstavbu nového coil centra v Turecku, aby podpořil rostoucí poptávku po zpracovaném plechu ze strany své mateřské společnosti Hyundai Kia Automotive Group. Centrum by mělo mít zpracovací kapacitu kolem 100 000 t/r. Podle některých korejských zdrojů by mělo být uvedeno do provozu v polovině roku 2013. Mluvčí společnosti to ale odmítl s tím, že investiční plány ještě nebyly finalizovány.

Prezident Klaus loni vetoval novelu zákona o ochraně ovzduší, která měla dát radnicím pravomoc vymezit ve městech a obcích zóny, do nichž nebudou moci vjíždět starší automobily, které nesplňují určité emisní limity.

V současné době provozuje Hyundai Motor montážní závod na výrobu asi 100 000 osobních aut ročně. Závod je ve městě Izmit, v povincii Kocaeli na severozápadě Turecka. Podle korejských zdrojů bylo rozhodnuto zdvojnásobit kapacitu závodu na 200 000 automobilů.

SB

V Opavě byla předána další osvědčení „Bezpečný podnik“ investujeme.sk, Ministerstvo práce a sociálních věcí ČR 30.5.2012

Mezitím Hysco uvedl v květnu do provozu nové coil centrum v Piracicaba v Brazílii, asi 157 km severně od Sao Paula. Bude to jeho osmé zámořské servisní centrum. Tento závod bude dodávat automobilové plechy do nové automobilky Hyundai ve stejném městě. Hysco vlastní 90 % v joint venture se švýcarským Dufercem, který vlastní zbytek. Zpracovací kapacita je kolem 240 000 t/r.

Zástupcům 10 společností předali dne 29.5.2012 náměstek ministra práce a sociálních věcí Karel Machotka a generální inspektor Státního úřadu inspekce práce Rudolf Hahn v Obecním domě v Opavě osvědčení „Bezpečný podnik“. Jedna z těchto společností, MP Krásno a.s., ocenění získala popáté, a je tak držitelem tohoto titulu již 15 let.

LZ 97



Cílem programu „Bezpečný podnik“ je zvýšit u právnických a podnikajících fyzických osob úroveň bezpečnosti a ochrany zdraví při práci, docílit tak současně vyšší úrovně kultury práce a pracovní pohody a vytvořit podmínky pro zavedení a uplatňování integrovaného systému řízení. Splnění požadavků programu „Bezpečný podnik“ je praktickým naplněním zásady dát při řízení právního subjektu stejnou prioritu jak ekonomickým hlediskům, tak i bezpečnosti, ochraně zdraví a životního prostředí. Společnostem, které splnily podmínky programu, se uděluje osvědčení „Bezpečný podnik“.

Certifikát Bezpečný podnik převzali zástupci ostravských společností ArcelorMittal z rukou náměstka ministra práce a sociálních věcí Karla Machotky a generálního inspektora Státního úřadu inspekce práce Rudolfa Hahna. „Ocenění patří všem zaměstnancům. Pro všechny jednotky, které v rámci ArcelorMittal splnily podmínky udělení, je čest patřit do exkluzívní společnosti 68 podniků, které jsou v současnosti držiteli platného osvědčení Bezpečný podnik,“ řekl ředitel pro bezpečnost a zdraví v ArcelorMittal Ostrava Jiří Michálek. Ocenění Bezpečný podnik bylo všem ostravským podnikům ArcelorMittal uděleno na základě výsledků prověření systému řízení Bezpečnosti a ochrany zdraví při práci (BOZP) inspektory Oblastního inspektorátu práce pro Moravskoslezský a Olomoucký kraj. Posuzoval se systém řízení BOZP a jeho používání v praxi v oblastech pracovních podmínek, elektrických, tlakových, plynových a zdvihacích zařízení, výrobních a provozních zařízení, stavební činnosti, dopravy, prevence průmyslových havárií a nakládání s nebezpečnými chemickými látkami. Splnění požadavků programu Bezpečný podnik je praktickým naplněním zásady dát při řízení podniku stejnou prioritu jak ekonomickým hlediskům, tak i bezpečnosti, ochraně zdraví a ochraně životního prostředí.

V České republice se prokazuje platným osvědčením „Bezpečný podnik“ 68 společností. Ty přispívají zavedením a důsledným uplatňováním systémového pojetí řízení bezpečnosti práce na všech úrovních ke snižování pracovní úrazovosti a nemocnosti zaměstnanců na minimum. Jejich odpovědný postoj je pro budoucnost příslibem potřebných a prospěšných změn v přístupu k bezpečnosti a ochraně zdraví při práci a zvyšování kvality pracovního života. K datu 29. 5. 2012 získávají osvědčení „Bezpečný podnik“ tyto společnosti: OHL ŽS, a.s., Pražská teplárenská a.s., VODÁRNA PLZEŇ a.s., ELSPOL spol. s r. o., MP Krásno, a.s., ArcelorMittal Ostrava a.s., ArcelorMittal Distribution Solutions Czech Republic, s.r.o., ArcelorMittal Energy Ostrava s.r.o., ArcelorMittal Engineering Products Ostrava s.r.o., ArcelorMittal Tubular Products Ostrava a.s. Je tedy zřejmé, že i v době ekonomické krize společnosti chápou, jak je důležité starat se o bezpečnost práce a zdraví zaměstnanců.

SB

Soud rozhodl, že sporné akcie Vítkovic patří Světlíkovi Finanční noviny, ČTK

Program „Bezpečný podnik“ je jedním ze způsobů, jak implementovat systém řízení bezpečnosti a ochrany zdraví při práci do celkového managementu a docílit tak vyšší úrovně bezpečnosti a ochrany zdraví. Tuto skutečnost považují Ministerstvo práce a sociálních věcí a Státní úřad inspekce práce za zcela zásadní, a proto i nadále chtějí realizaci programu „Bezpečný podnik“ podporovat.

Městský soud v Praze vydal rozhodnutí, že předsedovi představenstva a generálnímu řediteli společnosti Vítkovice Holding Janu Světlíkovi musejí být předány akcie, o něž vedl spor s Davidem Beranem a skupinou KKCG. Jde o podíl, který původně činil 45 % ze základního kapitálu společnosti, po navýšení kapitálu v roce 2010 představují podíl na firmě 11,25 %. Spor o akcie se táhne už sedm let, čtyři roky jsou v soudní úschově u Okresního soudu Praha-východ. KKCG chce nové rozhodnutí zvrátit, dovolá se k Nejvyššímu soudu. Společnost KKCG dnes uvedla, že využije všech právních prostředků k tomu, aby rozhodnutí Městského soudu zvrátila a ochránila oprávněné nároky na zmíněné akcie. Až obdrží písemné vyhotovení rozsudku, hned podá dovolání k Nejvyššímu soudu a zároveň požádá o odkladný účinek rozhodnutí Městského soudu.

SB

Pět ostravských společností ArcelorMittal získalo ocenění Bezpečný podnik konstrukce.cz

31.5.2012

30.5.2012

Společnost ArcelorMittal Ostrava získala již popáté ocenění Bezpečný podnik. Kromě ArcelorMittal Ostrava se ze stejného ocenění mohly radovat také její čtyři ostravské dceřiné společnosti: ArcelorMittal Tubular Products Ostrava, ArcelorMittal Engineering Products Ostrava, ArcelorMittal Energy Ostrava a ArcelorMittal Distribution Solutions Czech Republic. Pět ostravských společností ArcelorMittal bylo mezi deseti firmami, kterým předali certifikát zástupci Státního úřadu inspekce práce a Ministerstva práce a sociálních věcí.

"Je pro nás nepochopitelné, jak v jedné a té samé věci mohou různé soudy dospět ke zcela opačnému závěru. Jsme přesvědčeni, že odvolací soud nebral v potaz veškeré právní argumenty a důvody a že rozhodnutí je věcně a právně chybné," uvedl v tiskové zprávě mluvčí KKCG Dan Plovajko. KKCG Industry je podle této zprávy pětiprocentním akcionářem společnosti Vítkovice 98



Holding a má 10,2 % akcií společnosti Vítkovice a.s.

K osamostatnění závodu došlo až 31.12.1951, kdy byl zřízen národní podnik Nová huť Klementa Gottwalda se sídlem v Ostravě-Kunčicích. V letech 1960–1975 zde také sloužilo družstvo žen, které převážně zajišťovalo požární dozor při pracích s otevřeným ohněm na jednotlivých provozech s vysokým požárním nebezpečím. Toto družstvo žen však postupně zaniklo.

Sporné cenné papíry byly již předmětem obchodu mezi Beranem a KKCG. V lednu 2008 dosáhl Světlík u Rozhodčího soudu při Hospodářské komoře ČR a Agrární komoře ČR v Praze rozsudku, že Beran porušil dohodou s KKCG jeho předkupní právo. To znamená, že od ledna 2008 měly být akcie v rukou Jana Světlíka a David Beran je nikdy nesměl prodat KKCG.

První požární zbrojnice sídlila na závodě Autokola v prostoru staré pošty, nyní firma SEKOS hospodářské středisko, a měla celkem tři garážová stání s vozidly Praga RN. Sloužilo se zde na 3 směny s 24hodinovou službou a 48 hodinami volna.

Podle mluvčího KKCG Plovajka ale odvolací soud nepochopitelně mimo jiné zcela ignoroval skutečnost, že paralelně pokračuje soudní řízení právě ve věci zrušení arbitrážního nálezu Rozhodčího soudu při Agrární a Hospodářské komoře ČR, na základě kterého se Světlík vydání akcií domáhá. "Městský soud tak uznal nárok Jana Světlíka na základě arbitrážního nálezu, o jehož platnosti stále nebylo s konečnou platností rozhodnuto," uvedl Plovajko jménem skupiny KKCG Karla Komárka. Beran akcie uložil do soudní úschovy a následovala série soudních sporů o vydání. Vrchní soud v Olomouci a následně i Nejvyšší soud v Brně opakovaně potvrdil, že majitelem akcií je Světlík. Ani to ale nestačilo a až současný pravomocný rozsudek znamená reálné určení, že akcie ze soudní úschovy patří Janu Světlíkovi.

Druhé stěhování požární zbrojnice proběhlo do náhradních prostor v závodě 5 Autodoprava. V roce 1971 se sloužilo na 4 směny s 24hodinovou službou a 72 hodinami volna. V současnosti slouží jednotka ve 4 směnách, kde se zaměstnanci střídají v nepřetržitém cyklu po 12hodinových službách. Na jednotlivých směnách sloužilo od 70. let 20 až 25 zaměstnanců. Po výstavbě nové požární zbrojnice na ulici Vratimovské se útvar stěhoval již naposledy. Nová budova již byla stavěna pro požárníky, kteří využívali garážové prostory a první patro. Jednotka v této budově sídlí dodnes. Jednotka Hasičského Záchranného Sboru ArcelorMittal Ostrava a.s. zasahuje převážně na území svého zřizovatele a je začleněna do poplachového plánu města Ostravy v kategorii JPO-4. Dle potřeb může být povolána IBC i mimo svůj hasební obvod. Na jednotlivých směnách dnes slouží maximálně 14 zaměstnanců, z nichž je 12 připraveno na okamžitý výjezd k jakékoliv mimořádné události, jeden zaměstnanec zabezpečuje chod operačního střediska a jeden řidič výjezd vozidla lékařské pomoci.

Už v loňském roce Vrchní soud v Olomouci zrušil pět let staré rozhodnutí Rozhodčího soudu, kvůli němuž Světlík musel zaplatit 60 mil. Kč společnosti Profidebt spojené s Davidem Beranem a Petrem Novotným za údajné porušení akcionářské smlouvy mezi vlastníky společnosti Vítkovice Holding. Profidebt by mu měl nyní včetně příslušenství a úroků vrátit přes 100 mil. Kč. Vítkovice Holding zastřešuje celou strojírenskou skupinu vystupující pod značkou Vítkovice Machinery Group. Tu tvoří firmy s ročním obratem kolem 20 mld. Kč. Holding zaměstnává 8500 lidí.

Jednotka zasahuje především u technických zásahů, úniku ropných produktů, dopravních nehod, záchraně postižených osob v hutních provozech, ale také u požárů v těžkém průmyslu, kabelových kanálech a také v přilehlém okolí. Počet výjezdů jednotky ArcelorMittal Ostrava a.s, se pohybuje od 480–600 za jeden rok. Nejsou zde započítávány výjezdy sanitního vozidla RZP.

SB

HZS Arcelor Mittal Ostrava a.s. letos oslavuje 60 let od svého vzniku pozary.cz, swo, Robert Kuruc, zástupce VČ HZS AMO a.s 2.6.2012 Závodní požární útvar NHKG n.p. předchůdce dnešního Hasičského záchranného sboru podniku ArcelorMittal Ostrava a.s., byl zřízen v červnu roku 1952 pod názvem Požární útvar NHKG n.p.

V areálu HZS je umístěna cvičná věž, kde jednotka složená z lezců nacvičuje záchranu osob z výšek a hloubek, dále cvičná nádrž na nácvik zásahu při úniku nebezpečných látek. Hasiči mají k dispozici posilovnu a běžecký ovál k udržování fyzické zdatnosti. Jednotka provozuje sanitní vozidlo RLP, se kterým řidič spolu s lékařem vyjíždějí na výzvu IBC (Integrované Bezpečnostní Centrum-Ostrava), především do areálu společnosti. Jednotka disponuje operačním střediskem s počítačovou technologií.

Jeho náplní bylo zajišťovat ochranu před požáry a v neposlední řadě také požární dozory při samotné výstavbě nově vznikajícího podniku. První požární družstvo vzniklo příchodem hasičů z požárního útvaru Vítkovických Železáren, kteří přišli sloužit do nově vznikajícího provozu, který měl původně být jižním závodem Vítkovických železáren. To se ještě nepočítalo s tím, že v tomto prostoru vznikne samostatný závod s úplnou hutní výrobou.

SB 99



Výstavba válcovny pásů z nerez oceli Stahlwerk Ergste Westig to build rolling mill for stainless steel strip. MPT International 2012, č. 2, s. 21 Německá firma Stahlwerk Ergste Westig, což dceřiná společnost firmy Zapp group, objednala u firmy Andritz Sundwig dodávku dvacetiválcové stolice pro nový závod v Unně, který je zaměřen na válcování nerezavějící oceli. Budou se zde válcovat velmi tenké pásy od 0,02 do 0,5 mm při šířce až 750 mm. Rychlost válcování bude 600 m/min. Trať by měla být uvedena do provozu počátkem r. 2013. LJ

Obří elektrická oblouková pec The jumbo size 420 t EAF at Tokyo Steel, Japan. MPT International 2012, č. 2, s. 54 až 62. V závodě Tahara Plant patřící firmě Tokyo Steel byla v červnu uvedena do provozu vysoce výkonná stejnosměrná oblouková pec. Tato obří pec je největší elektrická oblouková pec, jaká kdy byla postavena. Hmotnost tavby je 300 t, celková kapacita je 420 t. Důvodem pro výstavbu tak velké pece byla snaha dosáhnout vysokou produktivitu a účinnost. Při konstrukci pece byly využity nejnovější technické poznatky a možnosti. Sázení pece je automatické. Ocelárna je dále vybavena pánvovou pecí 300 t se dvěma pánvovými vozy. Dále je zde vakuová stanice (VD) se dvěma nádržemi a dvěma víky. Je připojena k vakuovým čerpadlům o výkonu 700 kg/h. Ocelárna je určena pro výrobu ocelí se středním, nízkým a velmi nízkým obsahem uhlíku. Pracuje s jednou pecí a dosahuje výkon 2,6 mil. t oceli za rok, což je velký technologický pokrok. Výkon transformátoru je 175 MW. Charakteristika obří pece je následující: Doba připojení na síť Doba mezi odpichy Výrobnost Vsázka Výkon při sázení Spotřeba el.energie Spotřeba kyslíku Spotřeba elektrod

42 min 50 min 360 t/hod 100 % šrot až 9 t/min 387 kWh na 1t tekuté oceli 3 33 m na 1t tekuté oceli 1,2 kg na 1t tekuté oceli LJ

Společnost ArcelorMittal letos spustila investice za 2,5 miliardy korun týden.cz, Jiří Zatloukal

15.6.2012

Největší tuzemská hutní společnost ArcelorMittal Ostrava letos zahájila investiční projekty za 2,5 mld. Kč. Bude investovat do modernizace zařízení a do snížení ekologické zátěže. Mezi hlavní projekty patří modernizace zařízení plynulého odlévání oceli č. 1 a výstavba nové vakuovací

stanice. Firma očekává, že jí projekt otevře nové exportní trhy v arabském světě. Firma musí kvůli zpřísňujícím se ekologickým limitům investovat také do odsiřování. Další zahájenou investicí je proto modernizace elektrárny, kterou provozuje dceřiná společnost ArcelorMittal Energy Ostrava. V letech 2012 až 2014 se bude realizovat odsíření energetiky za 532 mil. Kč, což sníží emise SO2 a prachu. Dále bude společnost ArcelorMittal Ostrava odsiřovat koksovnu za 211 mil. Kč, což sníží obsah sulfanů v čistém koksárenském plynu. Tato investice bude dokončena v březnu 2014. ArcelorMittal Ostrava patří do největší světové ocelářské skupiny ArcelorMittal. V regionu patří k největším zaměstnavatelům. Přímo zaměstnává 4230 lidí, dohromady s dceřinými společnostmi má téměř 8 tisíc zaměstnanců. SB

Češi mají desítky milionů povolenek navíc. ČEZ může díky EU vydělat miliardy Hosp.noviny, Nikita Poljakov

22.6.2012

Systém rozdělování emisních povolenek nefunguje. Stát jich rozdal příliš mnoho a firmy nic nenutí emise snižovat. Měl to být nástroj, jak největší znečišťovatele v Evropě přinutit chovat se ekologičtěji. Ale nefunguje. Data, která mají Hospodářské noviny exkluzivně k dispozici, dokazují, že deset velkých tuzemských firem dostalo od státu tolik povolenek na vypouštění CO2, že téměř neví, co s nimi. Ty v tuto chvíli sedí na 29,2 milionu nevyužitých emisních povolenek v hodnotě 11,1 mld. Kč. Místo, aby systém firmy nutil investovat do modernizace zařízení, dal jim příležitost k bezpracným ziskům – firmy část přebytečných povolenek prodávají dál, nebo si je schovávají na horší časy, až se povolenky přestanou rozdávat a začnou prodávat v aukcích. V ČR nejvíce z nefunkčního systému těží energetický gigant ČEZ a ocelářský koncern ArcelorMittal. Vyplývá to ze studie známé pod názvem Fat Cats (Tlusté kočky), kterou vypracovala britská nevládní organizace Sandbag; česká data dodalo tuzemské občanské sdružení Centrum dopravy a energetiky. Například ČEZ dostal od roku 2008 navíc povolenky za 2,6 mld. Kč. Část z nich prodal dál firmám, jimž se povolenek nedostává, zbytek si nechává na další roky. Firma tvrdí, že má přebytky hlavně proto, že znečišťuje méně díky tomu, že investuje do ekologičtějších technologií. „Na začátku června jsme například dokončili komplexní obnovu Elektrárny Tušimice II, která přinesla snížení emisí v průměru o 79 %t,“ vysvětluje mluvčí ČEZ Barbora Půlpánová. Podobně je na tom ArcelorMittal, jenž dostal také o 2,6 mld. Kč v povolenkách navíc, než dokáže spotřebovat. „Zbylé povolenky využijeme na částečné pokrytí v

100



následujících letech, kdy nám budou chybět,“ říká mluvčí Barbora Černá Dvořáková. Jedna emisní povolenka dává firmě možnost vypustit do ovzduší jednu tunu emisí CO2. Celkový český nadbytek povolenek dosáhl na konci loňského roku 41,2 mil t, což odpovídá zhruba ročnímu znečištění celého Slovenska. Systém obchodování s povolenkami krachuje ze dvou důvodů. Prvním je zbytečně velké množství povolenek, které evropské firmy dostaly zadarmo na období 2008 až 2012. Druhým je finanční krize, která snížila průmyslovou výrobu v Evropě, čímž zároveň snížila spotřebu emisních povolenek. Nefunkčnost systému podrývá záměr, s nímž EU do celého projektu vstupovala: nastavit cenu povolenek tak vysoko, aby bylo pro evropské firmy výhodnější investovat do snižování emisí CO 2, který způsobuje globální klimatické změny. Důkazem rozpadu trhu s emisními povolenkami je jejich cena na burze, která se dnes pohybuje kolem 7,5 € za jednu tunu CO2. Ještě na konci června 2010 ale stála dvakrát tolik. SB

Podél silnic budou bezpečnější svodidla ifaster.cz

26. 6.2012

Dceřiná společnost ArcelorMittal Distribution Solutions Czech Republic s.r.o. (AMDS CR) vyvinula ve spolupráci se svou mateřskou společností ArcelorMittal Ostrava nový typ svodidla, které nese označení AM. Nahrazuje tak NH4, nejrozšířenější typ svodidla v ČR. Oproti NH4 je nový typ svodidla lehčí o čtvrtinu a je bezpečnější. Úspory hmotnosti bylo dosaženo použitím vysokopevnostní mikrolegované oceli. Díky použití menšího množství oceli je tak svodidlo i levnější. Nová ocel umožnila snížit tloušťku materiálu svodnice ze 4 na 2,8 mm. Vedle nové svodnice byly z mikrolegované oceli vyrobeny i distanční díly a sloupky, které byly navíc zkráceny o 190 mm, čímž se podařilo významně snížit celkovou hmotnost záchytných systémů. „Čím je záchytný systém těžší, tím je dražší, protože ocel má svou cenu. Investoři i montážní firmy tedy jistě uvítají, že hmotnost jedné svodnice je pouhých 50 kg místo původních 70 kg. Podařilo se nám tak vyvinout a vyrobit opravdu výjimečně kvalitní záchytný systém za velmi příznivou cenu,“ vysvětluje Libor Černý, generální ředitel AMDS CR. Nová svodidla AM splňují veškeré evropské normy. Uspěla při bariérových zkouškách za použití osobních vozidel, nákladních vozidel i autobusů. Například index prudkosti nárazu, který definuje, jaký má náraz vliv na posádku vozidla, je ve všech případech lepší než u dosavadního systému NH4. Nové záchytné systémy jsou tedy bezpečnější než systémy typu NH4.

„Svodidla typu AM jsou pro český trh ideální. Nová svodnice má stejný tvar jako nejrozšířenější typ NH4, takže ji bude možno napojovat na systémy NH4 bez přechodových dílů. Pro údržbu silnic je to tedy nejjednodušší a také nejlevnější řešení,“ uvádí Černý. Brzy se nová svodidla objeví i na tuzemských silnících, od podzimu na komunikacích v Moravskoslezském kraji. AMDS CR je jediným výrobcem certifikovaných trasových záchytných systémů v ČR, dále důlní výztuže a za tepla válcovaných plechů a pásů. Roční kapacita je více než 0,5 mil. t výrobků. Má téměř 400 zaměstnanců. Vznikla v roce 2009 jako dceřiná společnost ArcelorMittal Ostrava a.s., historicky jediného výrobce svodidel v České republice i předtím v Československu. Svodidla z ArcelorMittal v Ostravě se vyskytují na 70 % všech českých dálnic a téměř na všech silnicích první třídy. ArcelorMittal Ostrava a.s. je největší hutní firmou v České republice a patří do největší světové ocelářské skupiny ArcelorMittal. Roční kapacita výroby společnosti jsou 3 mil. t oceli, zhruba 50 % produkce se exportuje do více než 60 zemí světa. Zaměstnává 4230 lidí, dohromady s dceřinými společnostmi má více než 8 tisíc zaměstnanců. Průměrná mzda zaměstnanců v roce 2011 činila 32 796 Kč. Jediným akcionářem je ArcelorMittal Holdings A. G. SB

ArcelorMittal bude propouštět, část výroby má přesunout do Polska, tvrdí odbory novinky.cz, Anna Bortlíčková, Právo

29.6.2012

ArcelorMittal Distribution Solutions Czech Republic (AMDS CR) je 100% dcerou společnosti ArcelorMittal Ostrava (AMO), která nedávno výrazně snížila zaměstnanost. V Ostravě od loňského prosince do konce března rozdala přes 700 zlatých padáků, tehdy se však propouštění zaměstnanců firmy AMDS netýkalo. Nyní se chystá restrukturalizace AMDS, která vyrábí pásy ve svitcích a patří pod AMO, bude zastavena. Zaměstnanci budou přesunuti na jiná pracoviště, dosud obsazená agenturními pracovníky. Tato trať bude posledních čtrnáct dní válcovat v červenci, zakázky už se neberou a nabrané se pak budou dělat v Polsku, kam se má z Ostravy přesunout tato výroba. V AMDS CR se má zastavit příčná dělicí linka, která pásku zpracovávala, zastavit se má i zastaralá zinkovna a údržba se má vyčlenit pod externí firmu. Máme i novou postavenou dělicí linku Fagor, která ale ještě nejede, na dokončení stačí investice 1 mil. eur a mohla by vydělávat. Jedná se však o přemístění této technologie do Polska.

101



Odbory dodaly, že v rámci této restrukturalizace by z firmy mělo odejít 150 lidí, což je 42 % zaměstnanců. Vedení svůj návrh restrukturalizace poslalo do Londýna. S odbory ale navrhovaná opatření, zejména ta, která se týkají snižování počtu zaměstnanců, nikdo neprojednal. Zaměstnavatelům tuto povinnost ukládá nejen zákoník práce, ale i příslušná evropská směrnice. Odbory proto předaly vedení AMDS CR i personálními řediteli AMO stížnost. Odbory zvažují i podnět na oblastní inspektorát práce. Proberou to na užším výboru Evropské rady zaměstnanců ArcelorMittal. Firma se konkrétněji k připravované restrukturaci nevyjádřila. Mluvčí ArcelorMittal Ostrava Barbora Černá Dvořáková pouze sdělila, že v evropských podnicích společnosti ADMS je plánována reorganizace a restrukturalizace, ale plán ještě není finalizován ADMS je jediným výrobcem certifikovaných silničních svodidel v ČR, vyrábí i důlní výztuže a za tepla válcované pásy. Roční kapacita je více než 0,5 mil. t výrobků. SB

Westinghouse podepsal partnerství pro Temelín novinky.cz, ČTK

s

Vítkovicemi 9.7.2012

Česká strojírenská společnost Vítkovice podepsala dohodu o strategickém partnerství s americkou firmou Westinghouse, která se uchází o dostavbu Jaderné elektrárny Temelín. Společnosti o tom dne 9.7.2012 informovaly v tiskové zprávě. V případě, že dostavbu bude provádět Westinghouse, Vítkovice budou mít možnost dodat strukturální a mechanické moduly pro jaderné reaktory. Vítkovice již dříve podepsaly dohody o budoucí spolupráci také s dalšími zájemci o dostavbu Temelína. "Strategická spolupráce s Vítkovicemi na výrobě a instalaci modulů je jasným důkazem snahy Westinghouse lokalizovat dodávky pro nové temelínské bloky," uvedl Randy Galm, viceprezident Westinghouse pro region Evropa, Blízký východ a Afrika. Potenciální dodávka modulů podle firmy představuje velice významný podíl na výstavbě elektrárny. Oproti dalším účastníkům tendru na dostavbu Temelína společnost Westinghouse zatím uzavřela dohody o spolupráci jen s hrstkou českých firem. Na projektu by kromě Vítkovic spolupracovala s Metrostavem a I&C Energo. Další uchazeči o dostavbu - francouzská Areva a česko-ruské konsorcium tvořené firmami Škoda JS, Atomstrojexport a Gidropress - podobné dohody uzavřeli s desítkami českých strojírenských a dalších podniků. Všichni účastníci výběrového řízení Temelín shodně slibují, že českým podnikům v případě úspěchu v tendru poskytnou 70 % celé zakázky. Někteří odborníci,

včetně vládního zmocněnce pro dostavbu Temelína Václava Bartušky, ale tato tvrzení zatím považují za nadnesená. Westinghouse již v prosinci 2011 s Vítkovicemi podepsal memorandum, které se týkalo hledání možné spolupráce při výrobě komponentů pro jadernou elektrárnu. Westinghouse pro Temelín nabízí reaktory AP1000. Koncepce AP1000 je založen na moderní metodě modulární výstavby, která umožňuje, aby řada stavebních prací probíhala paralelně. To zkracuje dobu výstavby elektrárny a rovněž snižuje náklady a rizika spojená s financováním projektu. Zájemci o dostavbu Temelína počátkemčervence provozovateli elektrárny ČEZ předložili své nabídky. Vítěz tendru má být vybrán během příštího roku, náklady na dostavbu se odhadují na 200 až 300 mld. Kč. Třetí a čtvrtý blok Temelína by měl být dostavěn do roku 2025. SB

Očekávaná investice v Srbské Republice Acciaierie Bertoli Safau to expand in Serbia. Metallurgical Plant and Technology International. 2012, č. 3, s. 15. Vláda Srbské republiky podepsala s Danieli Group memorandum o novém průmyslovém projektu. Ocelárenský segment firmy Danieli reprezentovaný firmou Acciaierie Bertoli Safau SpA (ABS) sídlící v Cargnacco (Itálie) má zájem investovat do nového podniku, aby si udržela konkurenceschopnost v segmentu speciálních ocelí. Danieli zkoumá více investičních možností ve dvou dalších zemích, o nejvhodnějším místě pro zamýšlenou investici bude teprve rozhodnuto. LJ

Příprava výstavby ocelárny na nerez ocel v Turecku Posco Assan TST to build stainless steel plant. Metallurgical Plant and Technology International. 2012, č. 3, s. 15 a 16. Jihokorejské společnosti Daewoo a Posco Assan TST a turecká společnost Kibar Holding vytvořily společný podnik s cílem vybudovat v Turecku závod, který bude pokrývat 40 % turecké potřeby nerez ocelí. Hlavním výrobním agregátem budou dvě nové Sendzimirovy stolice s délkou těla 1625 mm pro válcování za studena, které budou pracovat ve studené válcovně v Izmitu. Pro dodávku pohonů a automatizace byla vybrána firma GE Energy. Obě stolice by měly být uvedeny do provozu v prvé polovině r. 2013. Budou se zde válcovat především pásy z feritických nerezavějících ocelí.

102

LJ



Rozšíření výroby pásů z nerezavějící oceli ThyssenKrupp Nirosta orders equipment for stainless steel production. Metallurgical Plant and Technology 2012, č. 3, s. 14 a 15. Firma ThyssenKrupp Nirosta objednala u firmyAndritz žíhací a mořicí linku a stolici pro válcováníza studena. Zařízení bude instalováno v závoděv Krefeldu. Nová žíhací a mořící linka bude mítvýrobnost 400 000 t/r pro pás válcovaný za tepla a 290 000 t/r pro pás válcovaný za studena. Nová dvacetiválcová stolice bude schopná válcovat pásy v rozmezí 0,3 až 8 mm při šířce 900 až 1600 mm rychlostí 800 m/min. Trať bude vybavena měřením a automatickým řízením. Do provozu by měla být uvedena v prvém kvartálu 2014. LJ

Světová výroba nerezavějící oceli v roce 2011 byla rekordní Global stainless steel production with new record in 2011. Metallurgical Plant and Technology 2012, č. 3, s. 16. Podle International Stainless Steel Forum (ISSF) světová výroba nerezavějící oceli v roce 2011 stoupla o 3,3 % a dosáhla rekordní výše 32,1 mil. t. Růst výroby však nebyl ve všech místech světa stejný. Nejlépe si vedla Čína, kde výroba vzrostla o 11,9 % a dosáhla výše 12,6 mil. t. V ostatních asijských zemích však výroba nerezavějící oceli klesla o 2,7 % na 8,8 mil. t. V západní Evropě a v Africe výroba nerezavějící oceli stagnovala a zůstala na výši 7,9 mil. t. Ve střední a východní Evropě vzrostla o 14,1 % na hodnotu 0,4 mil. t, což je ovšem ve srovnání s jinými částmi světa velmi malý podíl. V Americe výroba nerezavějící oceli v r. 2011 vzrostla o 4,7 % na hodnotu 2,5 mil. t. LJ

V únoru 2011 byla v koksovně firmy Zentral Kokerei Saar (ZKS) v Dillingenu uvedena do provozu koksárenská baterie č. 3 a tím byla uskutečněna první etapa velkého projektu, který zahrnuje: Postavení baterie č. 3 (50 pecí) na zelené louce Uvedení baterie č 3 do provozu Demolici stávající baterie č. 1 Postavení nové baterie č. 1 (40 pecí) na stejných základech Uzavření baterie č. 2 po náběhu baterií č. 1 a 3. Při realizaci bylo využito nejmodernější zařízení pro ochranu ovzduší a současně byla zachována původní kapacita závodu, tj. 1,3 mil. t koksu ročně. O možné budoucí rekonstrukci baterie č. 2 dosud nebylo rozhodnuto. Celou akci zajistila „na klíč“ firma Paul Wurth. Baterie č. 3 stojí v ose s bateriemi 1 a 2, které postavila firma Didier. Koksárenské baterie mají následující parametry: délka pece - 16,2 m, výška pece - 6 250 mm, střední šířka pece - 500 mm, rozteč pecí - 1 500 3 mm, užitečný objem - 43,7 m , doba koksování 21 h. Baterie č. 3 má 50 pecí a výkon 690 000 t koksu za rok, baterie č. 1 má 40 pecí a výkon 550 000 t koksu za rok. Baterie pracují s pěchovaným provozem. Na bateriích byla realizována řada novinek. Výztužný systém vyzdívky pece je řešen tak, aby se minimalizoval výskyt tahových pnutí ve stěnách. K vytápění lze využívat koksárenský plyn nebo směsný plyn. Rovněž je možné jednu část pecí vyhřívat směsným plynem a druhou část koksárenským plynem. Celkem jsou možné tyto 4 varianty: -

1/3 baterie je otápěna směsným plynem a 2/3 baterie koksárenským plynem 1/3 baterie je otápěna koksárenským plynem a 2/3 baterie směsným plynem Celá baterie je otápěna směsným plynem Celá baterie je otápěna koksárenským plynem

Voestalpine uzavírá válcovnu kolejnic

-

Voestalpine to close TSTG Schienenfabrik. Metallurgical Plant and Technology 2012, č. 3, s. 19.

-

Vedení firmy Voestalpine AG rozhodlo o skončení výroby kolejnic v dceřiné firmě TSTG Schienenfabrik v Duisburgu. Při rozhodování hrála hlavní roli neschopnost tratě obstát v mezinárodní konkurenci, která vedla k dlouhodobé ztrátovosti. Trať bude uzavřena nejdříve koncem roku 2012.

Přechod z jednoho režimu do druhého je možno zajistit od řídicího pultu bez ručního zásahu. Průběžně je prováděna analýza plamene, vyhodnocuje se obsah NOx a rozložení teplot. Řízení spalování je řešeno tak, aby se minimalizovala spotřeba plynu i negativní dopad na životní prostředí.

LJ

Nové koksárenské baterie u německé firmy ZKS ROBERTO LODDO, ANTONIO ASPOSITO, STEFANO PIVOT: New stamp charging coke oven batteries at ZKS Germany, with modern design approach. Metallurgical Plant and Technology International 2012, č. 3, s. 26 až 30

Práce baterie s pěchovaným provozem znamená, že při sázení jsou dlouho otevřené dveře a uniká mnoho plynů. Proto se v odtahovém potrubí příslušné pece vytváří výrazný podtlak a tím se většina plynů odtahuje a minimalizují se úniky do ovzduší. Dosahované teplotní, energetické a ekologické výsledky jsou následující:

103



Teplota koksu 950 – 1050 °C Rozdíl teplot ve svislém směru 40 °C Kolísání teploty napříč topnou stěnou ±25 °C Kolísání teploty po délce topné stěny ±15 °C Energetický příkon 81 MW 3 Emise NOx 250 mg/m Úlety prachu zanedbatelné Netěsnost dveří po nasazení 0% LJ

Dvě jednotky Corex v Indii Two Corex plants started up at Essar Steel in Hazira, India. Metallurgical Plant and Technology International 2012, č. 3, s. 34. Indická firma Essar Steel má záměr zvýšit výrobu oceli ze 4,6 na 10 mil. t/r. Proto zakoupila dvě jednotky Corex C-2000, které vyrobila firma

Siemens VAI a instalovala je v Hanbo Iron & Steel Works Ltd. v Asan Bay v Jižní Koreji. Zařízení však nikdy nebylo uvedeno do provozu, poněvadž firma Hanbo Steel zkrachovala. Bylo převedeno firmě Essar Steel do závodu v blízkosti Suratu v provincii Gujarat na západě Indie. Přitom ho Siemens VAI doplnil automatikou a dalším zařízením. Zařízení Corex pracuje převážně s nekoksovatelným uhlím a rudou nebo peletami. Závod proto nepotřebuje koksovnu a aglomeraci. Investičně je tedy úspornější a vzniká v něm méně emisí než v konvenční huti. Prvá jednotka byla uvedena do provozu v září 2001 a druhá v prosinci 2011. Vyrobené železo má od počátku vysokou kvalitu a dále se zpracovává ve stávající ocelárně. Plyn vznikající v zařízení Corex má dobrou výhřevnost a může se používat jako náhrada zemního plynu. LJ

____________________________________________________________________________________

Mezinárodní strojírenský veletrh Brno - Výstaviště 10. - 14. září 2012

104

Mezinárodní konference Internationale Konferenz

VYHNE ´12 PRODUKTIVNÍ ŘÍZENÍ SLÉVÁRNY při příležitosti 45. výročí zahájení výroby hliníkových odlitků gravitačním litím v Žiaru nad Hronom, příležitosti 250. výročí založení báňské akademie v Banské Štiavnici a při příležitosti již 226 let od konání mezinárodního kongresu přírodovědců v Sklených Teplicích

25. a 26. 9. 2012

Štiavnické Vrchy, SLOVENSKO

Koksovna Jan Šverma, původním jménem Ignát, byla postavena v r. 1892, dva roky po založení jámy Ignát v Čertově Lhotě u Moravské Ostravy, dnes v ostravském městském obvodu Mariánské Hory. Průmyslový komplex v Čertově Lhotě založil Vladimír Vaněk a dal mu jméno po svém otci Ignát, významném českém těžaři působícím na Ostravsku. Začátkem 20. století (1901 – 1908) přešla koksovna do majetku společnosti Oberchemische Kokswerke und Chemischen Fabriken, A.G., Gliwice, tzv. Oberkoks (pod vedením Fritze Friedländera). Koksovna Ignát se spolu s konstrukční kanceláří Dr. Carla Otty a spol. Oberkoks valnou měrou zasloužila o šíření výstavby Ottových regeneračních pecí v revíru. Od počátku 20. století pracovaly na ní další vývojové typy – Koppersovy pece, adaptované později na cirkulační topení, a poslední vývojový typ Stillových pecí. Do doby ukončení provozu zde pracovaly už jen dvě, posléze jen jedna koksárenská baterie s Koppersovými pecemi s cirkulačním topením, u nichž byla před tím v r. 1989, resp. 1990 provedena generální oprava. Ve stejné řadě stojí dnes ještě jedna koksárenská baterie, která vyhasla již v r. 1993. Po válce fungovala koksovna jako samostatný podnik a od r. 1958 jako součást podniku Ostravsko-karvinské koksovny. V 90. letech po zrušení koncepce centralizované výroby koksu na Stonavě byla tato koksovna modernizovaná a zejména ekologizovaná, stejně jako ostatní báňské i hutní koksovny. Ekologizace koksoven, která byla v jiných průmyslově vyspělých zemích realizovaná po dobu 20 – 25 let, byla na českých koksovnách provedena, byť se zpožděním, řádově během 5 – 10 let, což autor příspěvku považuje za velice úspěšný počin českých techniků. I přes značné poničení povodní v r. 1997 se podařilo v dobrém technickém a ekologicky příznivém stavu udržet provoz koksovny až do 31.12.2010. Tehdy poslední koksárenská baterie KB 4, na které byla ještě v r. 1990 provedena generální oprava, vyhasla. Dnes je areál koksovny sistován. Probíhají na něm jen demontáže některých zařízení vhodných pro upotřebení v jiných koksovnách v zahraničí a likvidace odpadních vod z chemických provozů. Na první a třetí fotografii jsou identické záběry na KB 4 se sypným plněním, projektovanou kapacitou 200 t/h a dobou koksování 16 h. a na uhelnou věž, tedy v době plného provozu z 10/2008 a z 3/2011, tedy již po zastavení celé koksovny. Ze záběrů je vidět, že i v těžkém provozu je možno udržet čistotu a pořádek. Snahu koksovny o ekologický vztah k životnímu prostředí dokladují značné investice vložené do provozu od 90. let minulého století do konce jejího provozování. Svědčí o tom druhá fotografie, která ukazuje zařízení k důslednému odsávání prachu nad hasicím vozem o objemu 15 t při vytlačování koksu z komory VM a red.

Literatura POČTA, J. Výzkum historie techniky v koksárenství, 2. upravené vydání. [výzkumná zpráva pro Státní památkový ústav v Ostravě], CSM Ostrava, 9/1994

M E T A L L U R G I C A L J O U R N A L

Recommend Documents